A biochar-modified carbon paste electrode

The present work examıned the use of biochar derived from tea waste as a novel electrode material. For the fabrication of the biochar electrode, suitable amounts of biochar and graphite were mixed with mineral oil for the first time. The electrochemical performance of the biochar-modified carbon paste electrode (BCPE) was measured by various cyclic voltammetric reactions for several redox systems. The factors affecting the electrode kinetics of BCPE surfaces were examined and optimized. The BCPE was applied as transducer in a glucose biosensor. The results reflect the effective properties of composite electrodes and the electrochemical properties of biochar showing that the BCPE could be used for various electrochemical applications

Mantar üretimi atıklarıyla atıksulardan boyar madde giderimi

In this study, the adsorption capacity of mushroom wastes was evaluated against basic (Basic Red 18), reactive (Levafix Braun E-RN) and acidic (Acid Red 111) dyes. Experiments were carried out with heat-dried (HDW) and freezing-dried (FDW) mushroom wastes. FDW had laccase activity which showed decolorization effect for reactive and basic dyes. For both adsorbents, the adsorption equilibrium was best described by the Langmuir isotherm model, with maximum monolayer adsorption capacities found to be 101-119, 139- 294 and 149-185 mg /g for basic, acidic and reactive dyes, respectively. FDW showed a high reactive dye adsorption capacity compared to HDW. On the other hand, acidic dye adsorption capacity of HDW proved to be considerably higher than that of FDW. Thermodynamic parameters of free energy (ΔG), enthalpy (ΔH), and entropy (ΔS), obtained from biosorption reactive dye ranging from 293 to 323K, showed that the adsorption experiment was a spontaneous and endothermic process. In this study, the kinetics of the adsorption of reactive dye over adsorbents was also investigated. The investigation revealed that the process proceeds via pseudo-second-order kinetics. On the whole, this study has demostrated that mushroom wastes are promising biosorbents for the decolorization of wastewater containing different kinds of dyes from textile industry.Bu çalışmada, mantar atıklarının adsorpsiyon kapasiteleri bazik (Basic Red 18), reaktif ve (Levafix Braun E-RN) ve asidik (Acid Red 111) boyaları için değerlendirilmiştir. Deneylerde, mantar atıkları iki farklı yöntemle hazırlanarak kullanılmıştır; 60 ˚C de ısıl işlem ile (HDW) ve liyofilizasyon işlemi ile (FDW) kurutulmuş olarak. Sulu çözeltide kesikli sistemde gerçekleştirilen adsorpsiyon denemelerinde, pH, süre ve adsorban miktarı gibi adsorpsiyon koşullarının kullanılan adsorbanın boyar madde uzaklaştırma kapasitesine etkisi incelenmiştir. Her iki adsorban için boyar madde adsorpsiyonunun Langmiur izoterm modeline uygun olduğu saptanmıştır. Adsorpsiyon kapasiteleri FDW için, sırası ile bazik, asidik ve reaktif boyalar için 101, 139 ve 185 mg g-1 olarak bulunmuştur. HDW adsorbanı için ise, adsorpsiyon kapasiteleri sırası ile bazik, asidik ve reaktif boyalar için 119, 294 ve 149 mg g-1 olarak bulunmuştur. Çalışmada, reaktif boyar madde adsorpsiyonu için kinetik ve termodinamik çalışmalar yapılmıştır. Termodinamik çalışmalardan, adsorpsiyona ilişkin serbest enerji değişimi (ΔGº), entalpi değişimi (ΔHº) ve entropi değişimi (ΔSº) değerleri hesaplanmıştır. Bulgulara göre reaktif boyar madde adsorpsiyonunun kendiliğinden gerçekleşen, endotermik bir reaksiyon olduğu saptanmıştır. Kinetik çalışmalar ise, adsorpsiyon mekanizmasının pseudo-ikinci mertebe kinetik modeline uygun olarak gerçekleştiğini göstermiştir. Sonuç olarak, yapılan bu çalışma mantar atıklarının renk giderici olarak tekstil sanayi atık sularının ileri arıtımında kullanılabileceğini göstermiştir

Hydrogen production from coffee wastes

In this study, thermal and catalytic hydrogen production was studied by using steam gasification using coffee waste, coffee waste chars obtained from pyrolysis at 300 ˚C and 500 ˚C and their blends as biomass. It was also aimed the decomposition of the tar which is an unwanted by-product of steam gasification. The steam gasification was carried out in a vertical fixed double bed reactor. In the all experiments, the biomass bed (upper bed) was fixed at 850 ˚C. In the thermal experiments, the temperature of catalyst bed (bottom bed) was varied between 600 and 850 °C and the effect of bottom bed temperature on the H2 yield and tar decomposition was investigated. In catalytic experiments, bottom bed temperature was fixed at 700 ˚C and the effect of catalysts (dolomite, red mud and mussel shell) on tar decomposition was investigated. In the gasification of blends, the synergistic effect between biomass and biochar was investigated.Bu çalışmada hammadde olarak kahve atıkları, kahve atıklarının 300 ˚C ve 500 ˚C piroliziyle elde edilen biyokömürler ve bu biyokömürlerin karışımları kullanılarak su buharı gazlaşmasıyla termal ve katalitik olarak hidrojen gazı üretimi çalışılmıştır. Ayrıca su buharı gazlaşmasının dezavantajı olarak ortaya çıkan katranın parçalanması amaçlanmıştır. Su buharı gazlaşması dikey sabit çift yataklı reaktörde gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneylerde biyokütle yatağı (üst yatak) 850 ˚C’de sabitlenmiş olup termal denemelerde katalizör yatağı (alt yatak) 600-850 ˚C arasında farklı sıcaklıklar denenmiştir. Değişen alt yatak sıcaklığının H2 verimine ve katranın parçalanması üzerine etkisi incelenmiştir. Farklı katalizörlerin etkilerinin araştırıldığı gazlaşma denemelerinde ise alt yatak 700 ˚C’de sabitlenmiştir. Katalizör olarak dolomit, kırmızı çamur ve midye kabuğu kullanılarak düşük sıcaklarda katranın parçalanması amaçlanmıştır. Karışımların gazlaşmasında ise biyokütle ve biyokömürün arasındaki sinerjik etki incelenmiştir

Hydrogen production from municipal solid wastes

In this thesis, hydrogen production was achieved from municipal solid wastes (MSW) in the approach biorafinery. For this purpose, biochars were thermally and catalytically gasified in a vertical dual-bed reactor in presence of steam. Biochars were obtained from municipal solid waste which were collected at two seasons (winter and summer) and its digestate from the anaerobic digestion process for the biogas production. The seaweed ash, dolomite and Fe/Ce were used as catalyst. Lower bed was adjusted to 700 oC and 850 oC when temperature of upper bed which is a biomass bed was 850 oC. Dolomite and Fe/Ce was loaded to lower bed while seaweed ash was used by mixing with biochars. The effects of the catalyst type and the lower bed temperature on hydrogen gas yield were investigated. In case of thermal gasification of biochar obtained from MSW, H2 yield was found 1588ml/g, 1328ml/g for winter and summer seasons respectively at 850 oC of lower bed temperature. H2 production from digestate biochars (1227ml/g for winter, 1285ml/g for summer digestate biochars) were lower than that from MSW biochar Catalytic gasification increased hydrogen yield for both type of biochars, but there were no significant differences between the catalyst types. By using catalyst at 700 oC, H2 production reached the amount of H₂ obtained from thermal gasification at 850°C.Bu tezin amacı, bir biyorafineri yaklaşımında kentsel katı atıklardan hidrojen gazı üretimidir. Bu amaçla biyokömürler dikey çift yataklı bir reaktörde katalitik ve termal olarak gazlaştırıldı. Biyokömürler , kış ve yaz olmak üzere iki mevsim toplanan kentsel katı atıklar ve bu atıkların biyogaz üretimi için anaerobik çürütme işleminden kalan bakiyeden (digestate) elde edildi. Yosunkülü, dolomit ve Fe/Ce katalizör olarak kullanıldı.Üst yatak sıcaklığı 850 oC iken alt yatak sıcaklığı 700 oC ve 850 oC olarak belirlendi. Yosunkülü üst yatakta biyokömür ile karıştırılarak kullanılırken dolomit ve Fe/Ce alt yatakta kullanıldı. Sıcaklık ve katalizörün hidrojen gazı üretimine ve verimine etkisi incelenerek temiz hidrojen gazı üretimi için optimum koşullar saptanacaktır. Kentsel katı atıklardan elde edilen biyokömürün alt yatak sıcaklığı 700 oC olan gazlaştırmasında kış ve yaz sezonlarının H2 verimleri sırasıyla 1588 mL/g, 1328 mL/g bulundu. Digestattan elde edilen biyokömürlerin en yüksek hidrojen verimleri sırasıyla kış ve yaz sezonu 1227 mL/g, 1285mL/g olarak bulundu. Katalitik gazlaştırma, her iki tip biyokömür için hidrojen verimini artırdı fakat katalizör tipleri arasında önemli farklılıklar görülmedi. 700 oC‟ de katalizör kullanıldığında, H2 üretimi 850 °C' de termal gazlaştırmadan elde edilen H₂ miktarına ulaştı

Investigation of reusability of process water in the hydrothermal carbonization of biomass

In this thesis, the effects of process water reuse during hydrothermal carbonization of grape pomace, orange pomace and poultry litter were investigated. For this purpose, process water reuse was exercised in the hydrothermal carbonization (HTC) of this biomass at a temperature of 225 °C, three times. Results showed that mass yields of hydrochars increased in the first cycles and but only slightly in further steps. By reuse of spent liquor, the energy content of hydrochars was found to be from 75% to 87% for grape pomace, from 69% to 78% for orange pomace and from 68% to 77% for poultry litter, which are higher than that of lignite and close to that of typical bituminous coals. Total organic carbon content and inorganic content of the spent liquor increased. pH values of spent liquors of all biomasses were in the acidic range and remained unchanged with increasing cycle number. The highest conductivity values were obtained in HTC of grape pomace. The highest conductivity values were obtained in case of grape pomace due to the high degree of dissolution of biomass ash during hydrothermal carbonization process. As a result, recirculation of spent liquor, hydrochar having similar properties was successfully obtained.Bu çalışmada, hidrotermal koşullarda cibrenin, portakal posasının ve tavuk gübresinin karbonizasyonu ve karbonizasyon işleminde ayrılan atık suyun tekrar kullanımının etkisi incelenmiştir. Bu amaçla hidrotermal karbonizasyon 225 ºC’de ve atık sıvıyla üç döngü gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar; hidrokömür kütle verimlerinin ilk döngülerde diğer döngülere göre daha fazla arttığını göstermiştir. Atık suyun tekrar kullanımı enerji verimlerinde; cibre için %75’den %87’e, portakal posası için %69’dan %78’e, tavuk gübresi için %68’den %77’e artış gözlenmiş olup, linyite göre daha kaliteli bir ürün elde edilmiştir. Toplam organik karbon içeriği ve inorganik içerik atık sıvıda artmıştır. Bütün atık sıvılarda pH değeri döngülerle değişmemekte olup, asidik bölgede kalmıştır. Atık sıvılarda en yüksek iletkenlik değerleri, hidrotermal karbonizasyonla üzüm posasında elde edilmiştir. Hidrotermal karbonizasyon işlemi sırasında biyokütlede çözünen kül miktarının en çok üzüm posasında olması bu durumu açıklamıştır. Sonuç olarak, atık sıvının devirdaimi ile benzer özelliklere sahip hidrokömür elde edilmiştir

Akdeniz Bölgesi Zirai Atıkları: Yenilikçi Yenilenebilir Enerji Teknolojisi Için Çevre Dostu Sürdürülebilir Kaynak

Enerji sistemlerinde kömürün yakıt olarak kullanımı sera gazı emisyonlarına neden olmaktadır. Bu nedenle kullanımının azaltılması ya da kullanımından vazgeçilmesi temel bir gerekliliktir. Yapılan çalısmalar biocharın enerji sistemlerinde kömürün yerine geçme ya da kömürle birlikte kullanılma potansiyelini göstermistir. Bu projede Akdeniz ülkelerinde bol miktarda bulunan zirai ve agro-endüstriyel atıklardan enerji yogunlastırılmıs katı yakıt, biochar üretimi için iki ısıl ön islem yöntemi kullanılmıs ve karsılastırılmıstır. Zirai atık olarak, zeytin agacı budama ve bag budama atıkları, farklı sıcaklık ve sürelerde kuru ve yas karbonizasyona tabi tutulmustur. Agro-endüstriyel atık olarak kullanılan zeytinyagı küspesi ise yüksek su içerigi nedeniyle sadece yas karbonizasyona tabi tutulmustur. Bu atık için de karbonizasyon islemi farklı sıcaklık ve sürelerde gerçeklestirilmistir. Biocharların kısa ve elementel analizleri, ASTM standart yöntemine göre yapılan kısa ve elementel analizlerle belirlenmistir. Biocharların yanma karekteristikleri (yanma kinetigi, tutusma sıcaklıgı ve sönme sıcaklıgı) ise TGA / DTG analizi ile incelenmistir. Biocharların yüzey grupları FTIR ve inorganik içerikleri XRF analizleri ile belirlenmistir. Biyokütleden biochar üretiminin Direkt Karbon Yakıt Hücresi sistemi ile entegrasyonunun, çevresel fizibilitesinin degerlendirilmesi ISO 14040 dogrultusunda yasam döngüsü degerlendirme analizi ile ve ekonomik fizibilitesinin degerlendirilmesi ISO 15686-5: 2008'e göre yasam döngüsü maliyet analizi ile gerçeklestirilmistir. Her iki karbonizasyon islemi de budama atıklarının yakıt özelliklerini iyilestirmistir. Her iki karbonizasyon tipinin karsılastırılmasında, kuru karbonizasyondan elde edilen biocharların yas karbonizasyonla elde edilenlere kıyasla daha yüksek bir karbonizasyon derecesine sahip oldugu görülmüstür. Yas karbonizasyondan turba-linyit benzeri biocharlar elde edilirken kuru karbonizasyon islemi ile linyit-bitümlü kömür benzeri biocharlar elde edilmistir. Yas karbonizasyon islemi, ham biyokütleye göre tortu birikimi egilimi ve yatak aglomerasyon egilimi önemli ölçüde azaltılmıs katı yakıt elde edilmesini saglamıstır. Biocharların yanma karekteristikleri ise karbonizasyon tipi ve biyokütle türüne göre degisiklik göstermistir. Her iki karbonizasyondan elde edilen biocharların tutusma sıcaklıgı ham biyokütlelere göre daha yüksek sıcaklıklara çıkmıstır. Ancak sönme sıcaklıkları karbonizasyon tipine göre degismis, yas karbonizasyondan sonra önemli ölçüde artarken, kuru karbonizasyondan sonra neredeyse degismeden kalmıstır. Özetle bu projede, biocharların özelliklerinin gerek karbonizasyon kosullarına gerekse biyokütle türüne göre degistigi saptanmıstır. Elde edilen sonuçlar biyokütlenin yakıt olarak kullanımındaki dezavantajlarının biyokütle yerine biochar kullanımı ile büyük ölçüde giderilecegini göstermistir