Torefikasyonun Fındık Kabuğunun Yanma Kinetiği ve Termodinamik Parametreleri Üzerine Etkisi

Gülce Çakman

doi:10.31466/kfbd.1655502

EN TR

Torefikasyonun Fındık Kabuğunun Yanma Kinetiği ve Termodinamik Parametreleri Üzerine Etkisi

Öz

Bu çalışmada, torefikasyon işleminin fındık kabuğu (FK) atıklarının yanma kinetiği ve termodinamik parametreleri üzerindeki etkisi termogravimetrik analiz (TGA) yöntemi ile incelenmiştir. Ham ve 473 K’de torefiye edilmiş fındık kabuklarının yanma davranışları 10, 20 ve 30 K/dk ısıtma hızlarında çalışılmış ve Kissinger-Akahira-Sunose (KAS), Starink ve Friedman yöntemleriyle aktivasyon enerjileri hesaplanmıştır. Yanma karakteristik indeksi, torefikasyonun FK atığının yanma süreçlerini daha verimli hale getirdiğini göstermiştir. Kinetik analiz sonucunda torefiye edilmiş numunenin aktivasyon enerjisinin daha düşük olduğu belirlenmiştir (KAS için; FK: 232 kJ/mol, FK-473: 195 kJ/mol). Termodinamik analizde ise entalpi (ΔH) ve Gibbs serbest enerjisi (ΔG) değerlerinde düşüş gözlemlenmiş ve torefikasyonun FK atığının daha düşük enerji ile yanmasını sağladığı belirlenmiştir. Sonuçlar, torefikasyonun biyokütle enerjisi uygulamalarında yakıt verimliliğini artırma potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

Fındık kabuğu atığı, Torefikasyon, Yanma kinetiği, Termodi̇nami̇k parametreler

Kaynakça

Akkaya Sayğılı, G., & Sayğılı, H. (2025). Hydrothermal co-carbonization of hazelnut and pistachio shells to hydrochar as potential energy source: Synergistic effects of process parameters on hydrochar characteristics. Biomass and Bioenergy, 193, 107606. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2025.107606
AYDEMİR, B., & YILGIN, M. (2022). Fındık Kabuğunun Torrefaksiyon ve Yanma davranışının İncelenmesi. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 12(1), 51–65. https://doi.org/10.31466/kfbd.974829
Barzegar, R., Yozgatligil, A., Olgun, H., & Atimtay, A. T. (2020). TGA and kinetic study of different torrefaction conditions of wood biomass under air and oxy-fuel combustion atmospheres. Journal of the Energy Institute, 93(3), 889–898. https://doi.org/10.1016/j.joei.2019.08.001
Bhushan, D., Hooda, S., Chitransh, S., & Mondal, P. (2024). Insights into catalytic co-pyrolysis of spent coffee grounds and high density polyethylene (HDPE) using acid mine drainage (AMD) treated sludge based catalyst: Analysis of kinetics, mechanism and thermodynamic properties. Sustainable Chemistry for Climate Action, 5, 100051. https://doi.org/10.1016/J.SCCA.2024.100051
Castells, B., Amez, I., Medic, L., & García-Torrent, J. (2021). Torrefaction influence on combustion kinetics of Malaysian oil palm wastes. Fuel Processing Technology, 218, 106843. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2021.106843
Castells, B., Paredes, R., León, D., & Amez, I. (2025). Kinetic and thermodynamic insights into sewage sludge torrefaction: Energetic optimization and safety considerations. Energy Nexus, 17, 100377. https://doi.org/10.1016/j.nexus.2025.100377
Chaturvedi, V., & Verma, P. (2013). An overview of key pretreatment processes employed for bioconversion of lignocellulosic biomass into biofuels and value added products. In 3 Biotech (Vol. 3, Issue 5, pp. 415–431). Springer Verlag. https://doi.org/10.1007/s13205-013-0167-8
Chen, C., Qu, B., Wang, W., Wang, W., Ji, G., & Li, A. (2021). Rice husk and rice straw torrefaction: Properties and pyrolysis kinetics of raw and torrefied biomass. Environmental Technology and Innovation, 24, 101872. https://doi.org/10.1016/j.eti.2021.101872
Demirbas, A. (2004). Combustion characteristics of different biomass fuels. In Progress in Energy and Combustion Science (Vol. 30, Issue 2, pp. 219–230). Pergamon. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2003.10.004
Galloni, M., & Di Marcoberardino, G. (2024). Biogas Upgrading Technology: Conventional Processes and Emerging Solutions Analysis. In Energies (Vol. 17, Issue 12). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). https://doi.org/10.3390/en17122907

Guo, S., Deng, X., Liu, L., Ge, L., & Lisak, G. (2024). Comprehensive analysis of combustion behavior, kinetics, and gas emissions of fungus bran biofuel through torrefaction pretreatment and polypropylene addition. Fuel, 364, 131014. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.131014
Haykiri-Acma, H., Yaman, S., & Kucukbayrak, S. (2017). Effects of torrefaction on lignin-rich biomass (hazelnut shell): Structural variations. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 9(6). https://doi.org/10.1063/1.4997824
Ma, J., Feng, S., Zhang, Z., Wang, Z., Kong, W., Yuan, P., Shen, B., & Mu, L. (2022). Effect of torrefaction pretreatment on the combustion characteristics of the biodried products derived from municipal organic wastes. Energy, 239, 122358. https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.122358
Majamo, S. L., & Amibo, T. A. (2024). Modeling and optimization of chemical-treated torrefaction of wheat straw to improve energy density by response surface methodology. Biomass Conversion and Biorefinery, 14(17), 21213–21227. https://doi.org/10.1007/s13399-023-04192-y
Manouchehrinejad, M., Yue, Y., de Morais, R. A. L., Souza, L. M. O., Singh, H., & Mani, S. (2018). Densification of Thermally Treated Energy Cane and Napier Grass. Bioenergy Research, 11(3), 538–550. https://doi.org/10.1007/s12155-018-9921-4
Mishra, R. K., & Mohanty, K. (2018). Pyrolysis kinetics and thermal behavior of waste sawdust biomass using thermogravimetric analysis. Bioresource Technology, 251, 63–74. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.12.029
Ong, H. C., Yu, K. L., Chen, W. H., Pillejera, M. K., Bi, X., Tran, K. Q., Pétrissans, A., & Pétrissans, M. (2021). Variation of lignocellulosic biomass structure from torrefaction: A critical review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 152, 111698. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111698
Pambudi, S., Saechua, W., & Jongyingcharoen, J. S. (2024). A thermogravimetric assessment of eco-friendly biochar from oxidative torrefaction of spent coffee grounds: Combustion behavior, kinetic parameters, and potential emissions. Environmental Technology and Innovation, 33, 103472. https://doi.org/10.1016/j.eti.2023.103472
Parmar, P., Mukherjee, S., Kumar Singh, V., & Meikap, B. C. (2024). Thermo-kinetic analysis of sugarcane bagasse as a sustainable energy resource evaluation. Thermal Science and Engineering Progress, 54, 102836. https://doi.org/10.1016/j.tsep.2024.102836
Pasangulapati, V., Ramachandriya, K. D., Kumar, A., Wilkins, M. R., Jones, C. L., & Huhnke, R. L. (2012). Effects of cellulose, hemicellulose and lignin on thermochemical conversion characteristics of the selected biomass. Bioresource Technology, 114, 663–669. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.03.036
Posom, J., & Maraphum, K. (2024). Fast prediction of the combustion properties of biomass pellets using hyperspectral imaging. Biomass and Bioenergy, 183, 107134. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2024.107134
Qin, S., Chen, C., He, L., Li, B., Peng, G., & Ma, X. (2024). Co-combustion characteristics, interaction and kinetic analysis of multiple coal and eucalyptus. Industrial Crops and Products, 222, 119980. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2024.119980
Riaz, S., Oluwoye, I., & Al-Abdeli, Y. M. (2022). Oxidative torrefaction of densified woody biomass: Performance, combustion kinetics and thermodynamics. Renewable Energy, 199, 908–918. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.09.023
Söyler, N., & Ceylan, S. (2021). Thermokinetic analysis and product characterization of waste tire-hazelnut shell co-pyrolysis: TG-FTIR and fixed bed reactor study. Journal of Environmental Chemical Engineering, 9(5), 106165. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.106165
Sun, Y., Tong, S., Li, X., Hu, Z., Sun, M., Guo, L., Liu, H., Hu, H., Luo, G., & Yao, H. (2022). Gas-pressurized torrefaction of biomass wastes: Self-promoted deoxygenation of rice straw at low temperature. Fuel, 308. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122029
Tejaswini, M. S. S. R., & Pathak, P. (2023). Co-combustion of multilayered plastic waste blend with biomass: Thermokinetics and synergistic effect. Fuel, 337, 127168. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.127168
Vyazovkin, S., Burnham, A. K., Criado, J. M., Pérez-Maqueda, L. A., Popescu, C., & Sbirrazzuoli, N. (2011). ICTAC Kinetics Committee recommendations for performing kinetic computations on thermal analysis data. In Thermochimica Acta (Vol. 520, Issues 1–2, pp. 1–19). Elsevier B.V. https://doi.org/10.1016/j.tca.2011.03.034
Vyazovkin, S., Chrissafis, K., Di Lorenzo, M. L., Koga, N., Pijolat, M., Roduit, B., Sbirrazzuoli, N., & Suñol, J. J. (2014). ICTAC Kinetics Committee recommendations for collecting experimental thermal analysis data for kinetic computations. Thermochimica Acta, 590, 1–23. https://doi.org/10.1016/j.tca.2014.05.036
Xu, X., Pan, R., & Chen, R. (2021). Combustion Characteristics, Kinetics, and Thermodynamics of Pine Wood Through Thermogravimetric Analysis. Applied Biochemistry and Biotechnology, 193(5), 1427–1446. https://doi.org/10.1007/s12010-020-03480-x
Xue, J., Chellappa, T., Ceylan, S., & Goldfarb, J. L. (2018). Enhancing biomass + coal Co-firing scenarios via biomass torrefaction and carbonization: Case study of avocado pit biomass and Illinois No. 6 coal. Renewable Energy, 122, 152–162. https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.01.066
Yang, Y., Qu, X., Huang, G., Ren, S., Dong, L., Sun, T., Liu, P., Li, Y., Lei, T., & Cai, J. (2023). Insight into lignocellulosic biomass torrefaction kinetics with case study of pinewood sawdust torrefaction. Renewable Energy, 215, 118941. https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.118941
Zhang, W., Zhang, Y., Wu, H., Yang, X., Qiao, P., Li, J., Chen, Z., & Wang, Y. (2025). Investigation on the pyrolysis behaviors and kinetics of walnut shell lignocellulosic biomass with additives. Chinese Journal of Chemical Engineering. https://doi.org/10.1016/J.CJCHE.2024.10.037

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Enerji ve Yakmada Kimyasal ve Termal Süreçler

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Gülce Çakman ^*
0000-0002-3202-3202
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

15 Eylül 2025

Gönderilme Tarihi

14 Mart 2025

Kabul Tarihi

29 Ağustos 2025

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2025 Cilt: 15 Sayı: 3

DOI

https://doi.org/10.31466/kfbd.1655502

IZ

https://izlik.org/JA89BK33ZY

APA

Çakman, G. (2025). Torefikasyonun Fındık Kabuğunun Yanma Kinetiği ve Termodinamik Parametreleri Üzerine Etkisi. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 15(3), 1220-1239. https://doi.org/10.31466/kfbd.1655502

AMA

1.Çakman G. Torefikasyonun Fındık Kabuğunun Yanma Kinetiği ve Termodinamik Parametreleri Üzerine Etkisi. KFBD. 2025;15(3):1220-1239. doi:10.31466/kfbd.1655502

Chicago

Çakman, Gülce. 2025. “Torefikasyonun Fındık Kabuğunun Yanma Kinetiği ve Termodinamik Parametreleri Üzerine Etkisi”. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 15 (3): 1220-39. https://doi.org/10.31466/kfbd.1655502.

EndNote

Çakman G (01 Eylül 2025) Torefikasyonun Fındık Kabuğunun Yanma Kinetiği ve Termodinamik Parametreleri Üzerine Etkisi. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 15 3 1220–1239.

IEEE

[1]G. Çakman, “Torefikasyonun Fındık Kabuğunun Yanma Kinetiği ve Termodinamik Parametreleri Üzerine Etkisi”, KFBD, c. 15, sy 3, ss. 1220–1239, Eyl. 2025, doi: 10.31466/kfbd.1655502.

ISNAD

Çakman, Gülce. “Torefikasyonun Fındık Kabuğunun Yanma Kinetiği ve Termodinamik Parametreleri Üzerine Etkisi”. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 15/3 (01 Eylül 2025): 1220-1239. https://doi.org/10.31466/kfbd.1655502.

JAMA

1.Çakman G. Torefikasyonun Fındık Kabuğunun Yanma Kinetiği ve Termodinamik Parametreleri Üzerine Etkisi. KFBD. 2025;15:1220–1239.

MLA

Çakman, Gülce. “Torefikasyonun Fındık Kabuğunun Yanma Kinetiği ve Termodinamik Parametreleri Üzerine Etkisi”. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, c. 15, sy 3, Eylül 2025, ss. 1220-39, doi:10.31466/kfbd.1655502.

Vancouver

1.Gülce Çakman. Torefikasyonun Fındık Kabuğunun Yanma Kinetiği ve Termodinamik Parametreleri Üzerine Etkisi. KFBD. 01 Eylül 2025;15(3):1220-39. doi:10.31466/kfbd.1655502

Karadeniz Fen Bilimleri Dergisinde yayınlanan makaleler Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International kapsamında lisanslanmıştır.

Torefikasyonun Fındık Kabuğunun Yanma Kinetiği ve Termodinamik Parametreleri Üzerine Etkisi

Effect of Torrefaction on Hazelnut Shell Combustion Kinetics and Thermodynamic Parameters

Öz

Anahtar Kelimeler

Torefikasyonun Fındık Kabuğunun Yanma Kinetiği ve Termodinamik Parametreleri Üzerine Etkisi

Öz

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

Ayrıntılar

Birincil Dil

Konular

Bölüm

Yazarlar

Yayımlanma Tarihi

Gönderilme Tarihi

Kabul Tarihi

Yayımlandığı Sayı

DOI

IZ

Kaynak Göster