Pamuk Çiğidi Küspesi ve Kırmızı Biber İşleme Atıklarından Biyoyakıt Amaçlı Pelet Elde Edilmesi

Year 2021, Volume: 36 Issue: 4, 879 - 890, 29.12.2021

Ülkü Fidan Başıbüyük Ali Aybek Serdar Üçok

https://doi.org/10.21605/cukurovaumfd.1040463

Abstract

Bu çalışmada, tekstil fabrikalarından alınan pamuk çiğidi küspesi (PÇK) ile biber fabrikalarından alınan kırmızı biber işleme atıklarından (KB) enerji üretim amaçlı pelet elde edilmesi amaçlanmıştır. Elde edilen peletlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri ile beraber peletlerin mekanik özellikleri, ısıl ve yanma özellikleri belirlenmiştir. Materyaller partikül boyutuna getirilip farklı oranlarda 5 farklı karışım (%100 PÇK, %75 PÇK+%25 KB, %50 PÇK+%50 KB, %25 PÇK+%75 KB ve %100 KB) oluşturulmuştur. Karışımlar 6 kW motor gücüne sahip olan ve işleme kapasitesi 70-90 kg/h olan, dairesel sıralı delikli düz kalıplı laboratuvar tipi bir peletleme makinesi kullanılarak peletlenmiştir. Peletlerin kalitesi ile ilgili olarak pelet parça yoğunluğu 994,06-1177,51 kg/m3, dikey basma gerilme direnci 165,01-319,82 N, nem alma oranı %20,06-23,25 ve kırılma direnci %99,04-99,71 değerleri arasında bulunmuştur. Peletlerin diğer özellikleri ise kül içeriği %14,38-%19,99, nem içeriği %6,58-%9,59, sabit karbon oranı %13,57-%21,27, uçucu madde içeriği ise %54,74-%61,86, toplam azot oranı %3.80-%5.56, toplam karbon oranı %38,15-%41,71, üst ısıl değeri 13,01-%15,18 MJ/kg aralığında belirlenmiştir. %100 PÇK’den üretilen peletler; termogravimetrik analizler, nem alma oranı hesaplamaları ve dikey sıkıştırma analizi hesaplamaları neticesinde en iyi biyoyakıt olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak kırmızı biber işleme atıkları ve pamuk çiğidi küspesinden enerji amaçlı pelet üretimi yapılabileceğini göstermiştir.

Keywords

Biyokütle, Biyoyakıt, Pamuk çiğidi küspesi, Kırmızı biber işleme atıkları, Peletleme

Pellet Production for Biofuel from Cotton Cake and Red Pepper Processing Wastes

Abstract

In this study, aimed to obtain pellets for energy production from cotton seed meal (CCP) from textile factories and red pepper processing wastes (RPPW) from pepper factories and Diameter, length, weight, pellet particle density, fracture resistance, vertical compression resistance, moisture uptake resistance, moisture content, ash content, volatile matter amounts, and thermogravimetric analysis were determined. There resulting mixtures are 100% CCP, 75% CCP +25% RPPW, 50% CCP +50% RPPW, 25% CCP +75% RPPW and 100% RPPW. The mixes obtained were pelleted using a circular row perforated flat die laboratory pelletizing machine with a 6 kW motor power and a processing capacity of 70-90 kg/h. Regarding the quality of the pellets, the pellet particle density was 994.06-1177.51 kg/m3, the vertical compression strength was 165.01-319.82 N, the moisture uptake resistance was 20.06-23.25% and the fracture resistance was between 99.04-99.71%. Ash content of pellets was 14.38%-19.99%, moisture content was 6.58%-9.59%, fixed carbon rate was 13.57%-21.27%, volatile matter content was 54.74%-61.86%, total nitrogen content was 3.80% -5.56%, total carbon was 38.15%-41.71% and its higher heating value was 13.01%-15.18 MJ/kg. Pellets produced from 100% PÇK was determined as the best biofuel as a result of thermogravimetric analysis, dehumidification rate calculations and vertical compression analysis calculations As a result, red pepper processing waste and cotton seed meal are suitable materials for energy pellet production.

Keywords

Biomass, Biofuel, Cotton seed meal, Red pepper processing waste, Pelleting

References

• 1. Şenpınar, A., Gençoğlu, M.T., 2006. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Çevresel Etkileri Açısından Karşılaştırılması. Doğu Anadolu Bölgesi Araştırma Dergisi, 4(2), 49-54.
• 2. Aybek, A., Üçok, S., 2017. 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, 10(4), 207-215.
• 3. Kurtuluş, E., 2004. Yüksek Pirinanın Bir Yakıt Olarak Kullanımı ve Eldesi. Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, İzmir.
• 4. Karkania, V., Fanara, E., Zabaniotou, A., 2012. Review of Sustainable Biomass Pellets Production–A Study for Agricultural Residues Pellets’ Market in Greece. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(3), 1426-1436.
• 5. Küsek, G., Güngör, C., Öztürk, H., Akdemir, Ş., 2015. Tarımsal Atıklardan Biyopelet Üretimi. Uludağ Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Dergisi (Journal of Agricultural Faculty of Uludag University), 29(2), 137-145.
• 6. Aydemir, T., 2017. Farklı Tarımsal Artıklar Kullanılarak Karışım Peletlerinde Kenevir Sapı Kullanımının Pelet Kalite Özellikleri Üzerine Etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Namık Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekirdağ. 79.
• 7. Küsek, G., Güngör, C., Öztürk, H., Akdemir, Ş., 2015. Tarımsal Atıklardan Biyopelet Üretimi. Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi (Journal of Agricultural Faculty of Uludag University) 29 (2), 137-145.
• 8. Bilgin, S., Koçer, A., Yılmaz, H., Acar, M., Dok, M., 2016. Çay Fabrikası Atıklarının Peletlenmesi ve Pelet Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi, Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 33 (Ek sayı),70-80.
• 9. Atay, O. A., Ekinci, K. 2020. Characterization of Pellets Made from Rose Oil Processing Solid Wastes/coal Ppowder/pine Bark. Renewable Energy, 149, 933-939.
• 10. Yılmaz, H., 2014. Bazı Tarımsal Atıkların Peletlenmesi ve Pelet Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi Üzerine Bir Araştırma. Yüksek Lisans Tezi, Akdeniz Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği, Antalya.
• 11. Gürdil, G.A.K., Baz, Y.Ö., Dok, M., Acar, M., Demirel, Ç., 2016. Fındık Zurufundan Üretilen Yakıt Peletinin Isısal Parametreleri. 2. Ulusal Biyo-Yakıtlar Sempozyumu, 27-30.
• 12. Dağtekin, M., Gürdil, G., Demirel, B., 2019. Bio-energy Potential from Lemon Orchards. 7th TAE 17-20 September Prague, Czech Republic.
• 13. TS ISO-1171, 2014. Tüm Katı Mineral Yakıtların Kül Miktarının Tayini Yöntemi, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• 14. ASTM-D3173, 2013. Nem İçeriği Tayin Methodu. American Society for Testing Materials, ABD.
• 15. TS 711 ISO-562, 2002. Uçucu Maddenin Tayin Methodu, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• 16. ASTM-D3172, 1990. Sabit Karbon İçeriği Tayin Yöntemi. American Society for Testing Materials, ABD.
• 17. AOAC, 1990. Official Methods of Analysis. 15th ed. Association of Official Analytical Chemists, Washington, DC. US.
• 18. EN 14774-1, 2009. Solid Biofuels. Determination of Moisture Content. Oven Dry Method. Total Moisture. British Standards Institution, London
• 19. Atay, O., Ekinci, K., Kaçar, H., Üçok, S., Kumbul, B.S., Aybek, A., 2018. Şeftali Çekirdeği ve Linyit Kömür Tozundan Yapılan Peletlerin Fiziko Mekanik Özellikleri, 1. Uluslararası Tarımsal Yapılar ve Sulama Kongresi Özel Sayısı: 274-280.
• 20. EN 16127, 2012 Solid Biofuels-Determination of Length and Diameter of Pellets; European Committee for Standardization: Brussels, Belgium.
• 21. Koçer, A., Kürklü, A., 2018. Zeytin Budama Atıklarının Budama İle Değerlendirilmesi, Tarım Makinaları Bilim Dergisi (Journal of Agricultural Machinery Science), 14(2), 67-72.
• 22. Garcia-Maraver, A., A.F Ramos-Ridao, D.P. Ruız, Zamorano, M., 2010. Quality of Pellets from Olive Grove Residual Biomass. International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ’10), Granada-Spain.
• 23. Celma, A.R., Cuadros, F., Rodriguez, F.L., 2012. Characterization of Pellets for Industrial Tomato Residues, Food and Bio products Processing, 90, 700-706.
• 24. Bilgin, S., Yılmaz, H., Koçer, A., Acar, M., Dok, M., 2015. Fındık Zurufunun Peletlenmesi ve Pelet Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi, Tarım Makineleri Bilim Dergisi (Journal of Agricultural Machinery Science), 11(3), 265-273.
• 25. Kaliyan, N., Morey, R.V., 2009. Factor Affecting Strength and Durability of Densified Biomass Products. Biomass and Bioenergy, 33, 337-359.
• 26. Alparslan, S., Ertekin, C., 2018. Karanfil Bitkisi Biyokütle Atıklarının Peletlenmesinde Parça Boyutunun Etkisi. Tarım Makineleri Bilim Dergisi (Journal of Agricultural Machinery Science), 14(1), 7-13.
• 27. Yılmaz, H., 2018. Mısır Saplarının Peletlenmesi ve Pelet Özelliklerinin Belirlenmesi. Mediternian Agricultural Sciences, 31(3), 269-274.
• 28. Wang, C., Wang, F., Yang, Q., Liang, R., 2008. Thermogravimetric Studies of the Behavior of Wheat Straw with Added Coal During Combustion. College of Mechanical & Electronic Engineering, Qingdao University, 266071, China, B I Biomass and Bioenergy, 33, 50–56.