Transcript Mobilya Fabrikası Atık Tozu ve Yüksek Yoğunluklu Polietilenin

Mobilya Fabrikası Atık Tozu ve
Yüksek Yoğunluklu Polietilenin
Birlikte Pirolizi
Arş. Gör. Şeyda TAŞAR, Yrd. Doç. Dr. Neslihan DURANAY
GİRİŞ
(Plastikler, Ormansal atıklar, Peletleme)
MATERYAL VE YÖNTEM
(Yapılan analizler, Piroliz deney düzeneği)
DENEYSEL SONUÇLAR
SONUÇLAR
GİRİŞ
Plastikler ucuz oluşları, seri ve kolay
üretimleri, uzun ömürlü, hafif ve yüksek
dayanımlı oluşları, v.b nedenlerle oldukça
fazla kullanım alanına sahiptir. Ekonomik
öneme sahip yaklaşık 50 tip plastik mevcuttur
ve toplam plastik tüketiminin yaklaşık %
60’ını polietilen (PE), polipropilen (PP),
polistiren (PS), naylon ve polivinil klorür
(PVC) gibi geleneksel polimerler oluşturur.
Kullanılan ve atık oluşturan plastikler içinde
poletilen grubu plastikler birinci sırada yer
almaktadır. Polietilen (PE) çok çeşitli
ürünlerde kullanılan bir termoplastiktir.
Özellikleri tiplere göre değişiklik gösterse de;
dış ortam koşulları ve neme karşı iyi direnç,
esneklik, zayıf mekaniksel kuvvet ve üstün
kimyasal direnç genel özellikleri olarak
sayılabilir. Kaplar, kutular, mutfak eşyaları,
kaplamalar, boru ve tüp, oyuncak, kablolarda
yalıtkan tabakalar, paketleme ve ambalaj filmi
gibi çok yaygın bir kullanım alanına sahiptir.
Çevresel etkileri açısından plastikler, bozunma sıcaklıklarının
yüksek olması, UV ısınlarına dayanıklı olmaları ve doğada döngüyü
sağlayan biyolojik aktivitelere karşı dirençli olmalarından dolayı uzun
süre bozunmadan kalabilmektedir. Bu özelliklerinden dolayı doğayı
kirletmekte ve geri kazanımı toplumsal gereklilik haline gelmektedir.
Ayrıca plastiklerin özellikle petrole dayalı ürünler olması ve petrolün de
sınırlı kaynaklara sahip olması düşünüldüğünde atık hale geçen bu
değerli malzemelerin geri kazanımı, ülke ekonomisi ve çevre için büyük
önem arz etmektedir.
Yıllardır, bu tür kompleks atık plastiklerin yanma karakteristikleri
üzerine laboratuar ölçekli çalışmalar yapılmaktadır. Biyolojik olarak
bozunmayan bu tür plastik atıkların elden çıkarılması için yanma
prosesinin kullanımı araştırılmaktadır. Çünkü bu tür plastiklerin yakılıp kül
haline getirilmesiyle, atıklar ağırlıkça ve hacimce % 90–95 kadar azaldığı
bilinmektedir. Diğer taraftan yakma prosesi atmosfere verilen zararlı gaz
emisyonları da düşünüldüğünde proses önemini yitirmiştir. Çalışmalar son
zamanlarda atık plastiklerin piroliz yöntemi ile değerlendirilmesi üzerinde
ilerlemektedir.
Ormansal atıklar, kullanılmış odun ve
odunsu atıklar insanoğlunun en fazla
kullandığı enerji kaynağı olarak bilinir.
Odunlar, hayatımızın önemli temel
kaynaklarından biri olduğundan, geniş bir
kullanım alanına sahiptir. Odunun en
yaygın kullanım alanları, elektrik ve
telefon direklerinin, mobilyaların, yapı
malzemelerinin, kağıt ve türevlerinin
üretim süreçleri olarak sıralanabilir. Servis
ömürleri
sonunda
farklı
partikül
boyutlarında ve kullanım alanlarına bağlı
olarak farklı tür safsızlıkları içeren odunlar,
atık odunlar olarak adlandırılır. Bu
kapsamda gerek ormansal atıklar gerek
diğer atık türlerinin alternatif enerji
kaynağı olarak direkt yakıt olarak
kullanılabilirliği yanında katı, sıvı, gaz
yakıtların
üretiminin
amaçlandığı
termokimyasal dönüşüm süreçleri ile yakıt
kalitesi yüksek yakıtlara dönüştürülmesi
araştırılmaktadır. Bu süreçlerden biri olan
piroliz işlemi ve bu prosesin ürün verimi,
ürünün enerji içeriği, bileşimi ve kullanım
alanına ilişkin pek çok araştırma
yapılmaktadır.
Peletleme, fiziksel dönüşüm süreçlerden biri olup, küçük tanecikler
haline getirilmiş bir yakıtın, yapıştırıcı kullanılsın veya kullanılmasın,
basınç altında biçimlendirilmesi yoluyla tek tür ve boyutta ürün elde
edilmesi işlemidir. Peletleme işlemi ile; biyokütle karakteristikleri
iyileştirilmekte, hacimsel ısı değeri artmakta, taşıma maliyetleri
düşmekte, depolama masrafları azalmakta, büyük sobalarda kolaylıkla
yakılabilmekte, yanma karakteristikler düzelmekte, atmosfere salınan
partikül emisyonları azalmakta ve aynı boyut ve şekilde iyi bir yakıt elde
etmek amaçlanmaktadır
Sunulan çalışmada yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE) ve mobilya
fabrikası atık tozu (MAT) ile ağırlıkça % 25, %50, % 75 MAT içeren
karışımlarından hazırlanan peletlerin dairesel kesitli sabit yatak
sisteminde, üç farklı sıcaklıkta pirolizi gerçekleştirildi.
Piroliz işlemi sonucu elde edilen katı, sıvı, gaz numunelerin deneysel
olarak hesaplandı ve karışım oranlarına bağlı olarak belirlenen verimler ile
karşılaştırıldı. Bu yöntemle birlikte pirolizin ürün verimi üzerinde sinerjik
etki oluşturma durumu araştırıldı.
Elde edilen katı ürünlerin, kısa analizleri, FTIR analizleri yapıldı ve
ısıl değerleri (kalori) belirlendi.
MATERYAL VE YÖNTEM
Çalışmada Elazığ il sınırları içinde üretim yapan bir mobilya fabrikası
toz tutucularından temin edilen mobilya fabrikası atık tozu ile Pektim
Petrokimya sanayinden sağlanan SO-464 tipi yüksek yoğunluk polietilen
kullanıldı.
Orijinal numuneler ve ağırlıkça %25, %50 ve %75 MAT oranlarında
hazırlanan karışımlardan 1±0,05g numuneler tartılarak hidrolik press
yardımıyla 13 mm çap, 7mm yükseklikte silindirik peletler yapıldı.
Mobilya fabrikası atık tozu, YYPE ve karışımlarının kül ve uçucu
madde miktarları sırası ile ASTM-D1102 ve ASTM-E872 standardına göre
belirlendi. Numunelerin nem tayinleri ise 105C’de Mettler LJ16 nem tayin
cihazında yapıldı. Numunelerin ısıl değeri tayini Elazığ Valiliği Çevre Analiz
laboratuarında belirlendi. Mobilya fabrikası atık tozunun selüloz,
hemiselüloz ve lignin içeriği analitiksel metodlarla belirlendi. Mobilya
fabrikası atık tozunun yapısındaki grupları belirlemek ve piroliz sonrası
yapısal değişimleri ortaya koymak amacıyla katı ürünlerin FTIR spektrumu
alındı.
Şekil 1. Piroliz deney düzeneği
DENEYSEL SONUÇLAR
Tablo 1. Mobilya fabrikası atık tozunun elementel analizi (% kkt)
Tablo 2. Mobilya fabrikası atık tozunun kimyasal analizi (% wt)
Tablo 3. Hammaddelerin proximate (kısa) analizi (% wt)
Tablo 4. MAT’ın piroliz ürün verimine işlem sıcaklığının etkisi (% wt.)
Tablo 5. YYPE’nin ürün verimine işlem sıcaklığının etkisi (% wt.)
Tablo 6. YYPE ve MAT’ın birlikte pirolizinde ürün dağılımına karışım oranının etkisi ( % wt.)
Şekil 2. Ağırlıkça % 50 MAT ve % 50 PE karışımının FTIR spektrumu
Şekil 3. Ağırlıkça % 50 PE % 50 MAT içeren karışımların üç farklı
sıcaklıkta ısıl bozundurulması sonucu elde edilen katı ürünlerin FTIR spektrumu
Şekil 4. 600 ºC piroliz son sıcaklığında yapılan çalışma
sonucu elde edilen katı ürünlere ait FTIR spektrumları
Tablo 7. Farklı sıcaklık ve karışım oranlarında elde edilen charların ısıl değerleri ve kısa analizleri (% wt)
SONUÇLAR
Yüksek yoğunluklu polietilen ve mobilya fabrikası atık tozunun laboratuar ölçekli
sabit yataklı sistemde, farklı karışım oranları ve sıcaklıklarda pirolizi işleminde
aşağıda verilen sonuçlara ulaşıldı.
• MAT’ın uçucu madde oranı YYPE’den düşük olduğundan, karışımda MAT’ın
oranı arttıkça uçucu madde oranını düşürüp, kül ve sabit karbon oranını artırdığı
belirlendi.
• Çalışma sıcaklığındaki artış ile MAT’ın katı ürün verimini azaldığı ve gaz ürün
veriminin arttığı tespit edildi. Sıvı ürün veriminin 600 ºC’de maksimum olduğu
belirlendi.
• YYPE’nin pirolizinde, sıcaklık arttıkça sıvı ürün veriminin arttığı, gaz ürün
veriminin azaldığı görülmektedir.
• Karışım içindeki MAT oranı arttıkça katı ürün veriminin arttığı görüldü.
• Sıvı ürün verimlerinin sıcaklık ve karışımlardaki MAT oranlarının artması ile
azaldığı saptandı.
•
Gaz ürün verimlerinin ise sıcaklık ve karışımlardaki MAT oranları ile doğru
orantılı olduğu belirlendi.
• Düşük sıcaklıklarda karışımların katı ürün veriminde negatif, sıvı ürün veriminde
ise pozitif sinerjik etki olduğu gözlendi.
• Karışımda YYPE yüzdesi ve sıcaklık arttıkça katı ürünün ısıl değerinin arttığı
tespit edildi.
• Sıcaklık artışının ürün yapısı üzerinde de etkisi olduğu, sıcaklık arttıkça yapının
daha kararlı hale geldiği belirlendi.
• Karışım oranının aynı şartlarda gerçekleştirilen piroliz sonrası elde edilen katı
ürünlerin yapısı üzerine etkisinin olmadığı saptandı.
DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜR EDERİM… : ))