Biyopelet ve Standart Parametreleri
Özet
Dünya genelinde her yıl artan enerji ihtiyacı ve fosil yakıt rezervlerinin hızla tükenmesi, biyokütle gibi çevre dostu ve yenilenebilir enerji kaynaklarına olan yönelimi zorunlu kılmaktadır. Biyokütle türevi olan biyopeletler; tarımsal, ormansal ve endüstriyel atıkların kurutulup öğütülmesinin ardından yüksek basınç altında 6-12 mm çapında ve 10-30 mm uzunluğunda silindirik formda sıkıştırılmasıyla elde edilen kaliteli katı biyoyakıtlardır. Peletleme işlemi, biyokütlenin hacimsel ısı değerini ve yoğunluğunu artırırken taşıma, nakliye ve depolama maliyetlerini düşürmekte, sobalarda verimli yanma sağlayıp fosil yakıtlara kıyasla dört kat daha az karbondioksit salınımı gerçekleştirerek sera gazı etkisini ve zararlı gaz emisyonlarını önemli ölçüde azaltmaktadır. Biyopeletlerin kalitesini ve standartlarını belirlemek amacıyla parçacık ile yığın yoğunluğu, kırılma, mekanik dayanıklılık, sıkıştırma, nem ve su alma dirençleri ile tane boyut dağılımı gibi fiziksel ve mekanik parametreler analiz edilmektedir. Ayrıca uçucu madde, sabit karbon, kül, toplam karbon ve azot içerikleri, termogravimetrik analizler (TGA/DTGA), nem oranı, üst ısıl değer ve baca gazı emisyonları ($O_2$, CO, $SO_2$, $NO_x$, $H_2S$) gibi kimyasal parametreler standart test yöntemleriyle ölçülmektedir. Sonuç olarak standartlara uygun biyopelet üretimi, atıkların katma değerli enerjiye dönüştürülmesini sağlayarak çevre kirliliğini önlemekte, ekonomik katkı sunmakta ve enerjide dışa bağımlılığı azaltmaktadır.
The increasing global energy demand and the rapid depletion of fossil fuel reserves necessitate a shift toward eco-friendly and renewable energy sources such as biomass. Biopellets, derived from biomass, are high-quality solid biofuels produced by drying, grinding, and compacting agricultural, forestry, and industrial wastes under high pressure into cylindrical shapes with a diameter of 6-12 mm and a length of 10-30 mm. The pelletization process increases the volumetric heat value and density of biomass while reducing transportation, shipping, and storage costs, providing efficient combustion in stoves, and significantly reducing greenhouse gas effects and harmful gas emissions by releasing four times less carbon dioxide compared to fossil fuels. To evaluate the quality and standards of biopellets, physical and mechanical parameters such as particle and bulk density, shatter resistance, mechanical durability, compression resistance, moisture and water absorption resistance, and particle size distribution are analyzed. Furthermore, chemical parameters including volatile matter, fixed carbon, ash, total carbon and nitrogen contents, thermogravimetric analysis (TGA/DTGA), moisture content, higher heating value, and flue gas emissions ($O_2$, CO, $SO_2$, $NO_x$, $H_2S$) are measured using standardized test methods. In conclusion, standardized biopellet production converts waste into value-added energy, preventing environmental pollution, providing economic benefits, and reducing foreign energy dependence.
Referanslar
Şenpınar, A., Gençoğlu M. T., Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Çevresel Etkileri Açısından Karşılaştırılması. Doğu Anadolu Bölgesi Araştırmaları. 2006, 4(2), 49-54.
Dağtekin, M., Aybek, A., Üçok S., Beyaz, A., The Effect of Adding Corn sSlage at Different Ratios to Orange and Tangerine Wastes on Biogas Production Efficiency. Journal of Agricultural Sciences, 2018, 24(4), 531-538 pp.
Aybek, A., Üçok, S., Determination and Evaluation of Biogas and Methane Productions of Vegetable and Fruit Wastes with Hohenheim Batch Test method. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 2017, 10(4), 207-215 pp.
Üçok, S., Aybek, A., Büyükbaş Hayvan Dışkısı ve Makroalg (Cladophora sp.)’den Biyogaz Üretimi. Mustafa Kemal Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 2021, 26(2), 238-248 pp.
Acaroğlu, M., Alternatif Enerji Kaynakları. Nobel Yayın Dağıtım, NobelBasımevi, 2007, 1253, 609 syf, Ankara.
Öztürk H H., Renewable Energy Source and Usage. Teknik Publisher, Ankara, 2008.
Aybek, A., Üçok, S., İspir, M. A., Bilgili, M. E., Türkiye’de Kullanılabilir Hayvansal Gübre ve Tahıl Sap Atıklarının Biyogaz ve Enerji Potansiyelinin Belirlenerek Sayısal Haritalarının Oluşturulması. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 2015, 12(03), 111-120 pp.
Atay, O. A., Ekinci, K., Üçok, S., Kaçar, H., Kumbul, B.S., Aybek A., Şeftali Çekirdeği ve Linyit Kömür Tozundan Yapılan Peletlerin Fiziko Mekanik Özellikleri. Süleyman Demirel Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 1. Uluslararası Tarımsal Yapılar ve Sulama Kongresi Özel Sayısı, 2018, 274-280 pp.
Öztürk H. H., Enerji Bitkileri ve Biyoyakıt Üretimi, Hasad Yayıncılık Ltd. Şti., İstanbul, 2012.
Üçok S., Biyoyakıtlar. Gece Kitaplığı Yayınevi I-87, 2021.
Lehtikangas, P.. Quality Properties of Pelletised Sawdust, Logging Residues and Bark, Biomass and Bioenergy, 2001, 20, 351-60 pp.
Sokhansanj, J., Turhollow, A.F., Biomass Densification-Cubing Operations and Cost for Corn Stover, Applied Engineering in Agriculture, 2004, 20, 495-9 pp.
Hoover, A. N., Tumuluru J. S., Teymourı F., Moore J., Gresham G., Effect of Pelleting Process Variables on Physical Properties and Sugar Yields of Ammonia Fiber Expansion Pretereated Corn Stover, Biosoruce Technology, 2014, 164, 128-135 pp.
Tabil, L.G., Sokhansanj, S., Pocess Condiions Affecting the Physical Quality of Alfalfa Pellets, Applied Engineering in Agriculture, 1996, 12, 345-50 pp.
Tabil, L.G., Sokhansanj, S., Bulk Properties of Alfalfa Grind in Relation oo Its Compaction Characteristics, Applied Engineering in Agriculture, 1997, 13, 499-05 pp.
Altın V., “Enerji Sorunu ve Türkiye”, Mimar ve Mühendis Dergisi, Sayı: 33, Nisan-Mayıs-Haziran, 2004.
EN 16127., Solid Biofuels. Determination of Length and Diameter of Pellets, 2012.
Develi H.C., Aybek A., Üçok S., Pellet Production From Pistachio Shell And Olive Cake For Biofuels. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 2021, 18(4), 689-701 pp.
EN 15103., Solid Biofuels. Determination of Bulk Density, 2009.
Sah P, Singh B, Agrawal U. 1 Compaction Behavior of Straw. Journal of Agricultural Engineering–India, 1980, 18, 89–96 pp.
Shrivastava M, Shrivastava P, Khankari K. K., Densification Characteristics Ofrice Husk Under Cold and Hot Compression. In: Dodd VA, Grace PM, Editors. Agricultural Engineering: Proceedings of the 11th International Congress on Agricultural Engineering, Dublin, 4–8 September 1989. Rotterdam: A.A. Balkema Pub., 1989, p. 2441–3 pp.
Yılmaz H., Bazı Tarımsal Artıkların Peletlenmesi ve Pelet Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi Üzerine Bir Araştırma. Yüksek Lisans Tezi, Akdeniz Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği A.B.D, 2014.
EN 15210-1., Solid Biofuels. Determination of Mechanical Durability of Pellets and Briquettes–Part 1: Pellets, 2009.
ASAE S269.4 DEC96.. Cubes, Pellets, and Crumbles—Definitions and Methods for Determining Density, Durability, and Moisture Content, 1998.
Kaliyan, N., and Morey, R.V., Factor Affecting Strength and Durability of Densified Biomass Products. Biomass and Bioenergy, 2009, 33: 337-359 pp.
Shaw, M.D., Karunakaran, C., and Tabil, L.G., Physicochemical Characteristics of Densified Untreated and Steam Exploded Poplar Wood and Wheat Straw Grinds. Biosystem Engineering, 2009, 103(2), 198-207 pp.
Kashaninejad, M., and Tabıl, L.G., Effect of Microwave-Chemical Pre-treatment on Compression Characteristics of Biomass Grinds. Biosystem Engineering, 2011, 108(1), 36-45 pp.
Liu, X., Liu, Z., Fei, B., Cai, Z., Jiang, Z., and Liu, X., Comparative Properties Bamboo, Rice Straw Pellets. Bio Resource, 2013, 8(1), 638-647 pp.
Gürdil, G. A. K., & Demirel, B., Desıgn and Constructıon of A Hydraulıc Brıquettıng Machıne For Hazelnut Husk Agrıcultural Resıdue. 2017, 58th Icmd, 104-109 pp.
Uzunoğlu, S. Kinoa ve amarant, Hasat Artıklarından Üretilen Biyoyakıt Peletlerin Yanma Özelliklerinin Belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Biyosistem Mühendisliği Anabilim Dalı, 106 s, 2019.
ISO 562., International Standarts, Hard Coal And Coke, Determination of Volatile Matter, 2010.
Başıbüyük, Ü.F., Aybek, A., Üçok, S., Pamuk Çiğidi Küspesi ve Kırmızı Biber İşleme Atıklarından Biyoyakıt Amaçlı Pelet Elde Edilmesi. ÇÜ Müh. Fak. Derg.. 2021, 36(4), 879-890 pp.
Baley R. T., Blankenhorn P. R., Calorific and Porosity Development in Carbonized Wood. Wood Sci., 1984, 15, 19–28 pp.
AOAC., Official Methods of Analysis. 15th ed. Association of Official Analytical Chemists, Washington, DC, USA, 1990.
Atay, O. A., Yağ Gülü (Rosa Damascena Mill.) Damıtma Atıklarının Peletlenmesi Üzerine Bir Araştırma. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek lisans tezi, Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği A.B.D., 66 s, 2015.
