Determination of Environmental Effect of the bio-ethanol used in Gasoline Engines

Öz

In this study, exhaust emissions for different mixing ratios of the different raw materials produced bioethanol with gasoline as a fuel in an spark ignition engine were measured.In addition, bio-ethanol production process, taking into account the environmental effect of greenhouse gas emissions were determined.Bioethanol which was obtained from different raw materials as 0%, 5%, 10%, 15% and 20% gasoline by volume mixing ratio values of engine performance as well as the different engine speeds at full throttle exhaust emissions of CO, NOx and CO2 concentrations were measured.As a result of the measurements, decrease in power with increasing rate of bio-ethanol mixture, and despite the increase in fuel consumption, exhaust emissions, in particular a significant reduction in CO and NOx emissions were determined. In CO2 emissions, there was no change in studies of E5 and E10 compared to gasoline,E15 and E20 trials showed a decrease.In this study besides the exhaust emissions, when the raw materials for bioethanol life cycle analysis are also taken into consideration, sugar cane and cellulosic biofuels produced from raw materials made the highest contribution to reducing greenhouse gas emissions, in turn, biofuels which is produced from corn and sugar beet have shown the lower impact on greenhouse gas emissions

Anahtar Kelimeler

• Bioethanol, bioethanol raw materials, bioethanol exhaust emissions, bioethanol life cycle analysis

Benzin motorlarında biyoetanol kullanımının çevresel etkilerinin belirlenmesi

Öz

Bu çalışmada; farklı hammaddelerden üretilmiş biyoetanollerin benzinle farklı karışım oranlarında buji ateşlemeli bir motorda yakıt olarak kullanımıyla egzoz emisyonları ölçülmüştür. Ayrıca biyoetanol üretim sürecindeki sera gazı emisyonları da dikkate alınarak çevresel etkileri belirlenmeye çalışılmıştır. Farklı hammaddelerden elde edilmiş biyoetanoller %0, %5, %10, %15 ve %20 hacimsel oranlarında benzine karıştırılarak motor performans değerleri yanında, tam gazda değişik devir sayılarında egzoz emisyonlarından CO, NOx ve CO2 değerleri ölçülmüştür.Yapılan ölçümler sonucunda; artan biyoetanol karışım oranıyla birlikte güçte azalma ve yakıt tüketimindeki artışa rağmen, egzoz emisyonlarında, özellikle de CO ve NOx emisyonlarında kayda değer bir azalma belirlenmiştir. CO2emisyonlarında ise; benzine göre E5 ve E10 çalışmalarında değişiklik olmamış, E15 ve E20 denemelerinde azalma belirlenmiştir. Çalışmada; egzoz emisyonları yanında; biyoetanol hammaddeleri yaşam döngü analizleri de dikkate alındığında; şeker kamışı ve selülozik hammaddelerden üretilen biyoyakıtların sera gazı salımının azaltılmasında en yüksek katkıyı yaptıkları, buna karşılık şeker pancarı ve mısırdan üretilen biyoyakıtların sera gazı salımı üzerinde daha düşük etkisinin olduğu belirtilmiştir

Anahtar Kelimeler

• Biyoetanol, biyoetanol hammaddeleri, biyoetanol egzoz emisyonları, biyoetanol yaşam döngü analizi

Kaynakça

1. Al-Farayedhi, A. A., 2002. Effects of octane number on exhaust emissions of a spark ignition engine, International Journal of Energy Research, 26 (4): 279-289.
2. Al-Hasan, M., 2003. Effect of ethanol-unleaded gasoline blends on engine performance and exhaust emission, Energy Conversion and Management, 44 (9): 1547-1561.
3. Anonymous 2002. Bus Systems for the Future: Achieving Sustainable Mobility Worldwide, International Energy Agency, Paris, Fransa.
4. Anonymous 2004. Biofuels for Transport: An International Perspective, International Energy Agency, Nisan 2004.
5. Anonymous 2008. The State of Food and Agirculture. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome.
6. Bayrakçı, A.G., 2009. Değişik Biyokütle Kaynaklarından Etanolün Elde Edilmesi Üzerine Bir Araştırma. Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek lisans tezi, İzmir.
7. Bayraktar, H., 1997. Benzin-Etanol Karışımlarının Benzin Motorlarında Yanma Karakteristikleri Üzerindeki Etkilerinin Teorik Olarak İncelenmesi. 11. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi. 17-19 Eylül 1997, Edirne.
8. Childs, B., Bradley, R., 2007. Plants at the Pump: Biofuels, Climate Change, and Sustainability, World Resource Institute.

9. Çolak A., 2006. Buji Ateşlemeli Motorlarda Farklı Sıkıştırma Oranlarında Etanol Kullanımının Performans ve Emisyonlara Etkisinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük.
10. Guerrieri, D. A., Caffrey, P. J. and Rao, V., 1995. “Investigation into the vehicle exhaust emissions of high percentage ethanol blends”, SAE Paper, 950777: 85-95.
11. Harting, G.L. And Shannon, H., 1993. Oxygenates as gasoline blending components, Chemical Reactor Technology for Environmentally SafeReactors and Products, 225:7-15.
12. Hatunoğlu, E,E., 2010. Biyoyakıt Politikalarının Tarım Sektörüne Etkileri. DPT. Uzmanlık Tezleri İktisadi Sektörler ve Koordinasyon Genel Müd. Ankara.
13. Hill, J., Nelson, E., Tılman, D., Polasky, S., Tıffany, D., 2006. Environmental, Economic, and Energetic Costs and Benefits of Biodiesel and Ethanol Biofuels, PNAS, Vol.103, NO.30, 2006, pp.11203- 11210.
14. Jia, L.W., Shen, M.Q., Wang, J., Lin, M.Q., 2005. Influence Of Ethanol-Gasoline Blended Fuel On Emission Characteristics From A Four-Stroke Motorcycle Engine, Jaurnal Of Hazardous Materials A123 29-34.
15. Kızıltan., E.E., 1988. Motor Yakıtlarına Alkol Katılmasının Motor Performansına Etkisi. Yüksek lisans tezi. Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen bilimleri Enstitüsü.
16. Koçtürk, D., 2011. Farklı Özelliklerdeki Etanol-Benzin Karışımı Yakıtların Buji ile Ateşlemeli Motorlarda Kullanılmasının Çevresel ve Ekonomik Yönden Değerlendirilmesi. Yayınlanmamış Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
17. Niven, R.K., 2004. Ethanol in Gasoline: Environmental Impacts and Sustainability Review Article, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 9, 535-555.
18. Oktar, N., 2001. Kurşunsuz Benzin Katkı Maddesi Tersiyer Eterlerin Üretim Reaksiyon Kinetiği. Doktora Tezi, Gazi üniversitesi fen bilimleri enstitüsü, Ankara, 1-4, -27, 119-120.
19. Onurbaş Avcıoğlu, A., Türker, U., Atasoy, Z. Ve Koçtürk, D., 2011. Tarımsal Kökenli Yenilenebilir Enerjiler-Biyoyakıtlar. Nobel Yayınevi ISBN: 978-605-5426-71-2, 519 s, Ankara.
20. Özsezen, N.Ö., Çanakçı, M., Kılıçaslan, İ., 2008. Alkol-Benzin Karışımlarının Kullanıldığı Bir Taşıtta Yanma Veriminin İncelenmesi. Kocaeli Üniversitesi, Otomotiv Teknolojileri ABD.
21. Ryan, L., Convery, F., Ferreıra, S., 2006. Stimulating the use of biofuels in the European Union: Implications for climate change policy, Energy Policy, Vol.34, No.17, pp.3184-3194.
22. Saral, A., Avcıoğlu O.A., 2006. Termik Motorlar Kitabı. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makineları Bölümü. Yayın no:1550 Ders kitabı:503. Ankara Üniversitesi Basım Evi.
23. Wang, M., Saricks, C., and Santini, D., 1999. Effects of Fuel Ethanol Use on Fuel-Cycle Energy and Greenhouse Gas Emissions. Center for Transportation Research Argonne National Laboratory, United States Department of Energy, Ocak 1999.
24. Wu, C.W., Chen, R.H., Qu, J.Y., Lin, T.H., 2003. The Influence Of Air-Fuel Ratio On Engine Performance And Pollutant Emission Of An SI Engine Using Ethanol- Gasoline Blended Fuels, Atmospheric Environment 38. 7093-7100.
25. Yıldız, R., Karataş, H., Tekin, E., Aktaş, A., 2003. Karaelmas Üniversitesi Karabük Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi Bölümü Otomotiv Öğretmenliği Programı, “Buji Ateşlemeli Motorlarda Kullanılan Alternatif Yakıtlar”, Zonguldak.