Atık Meyve Karışımından Hidrojen Gazı Üretimi

Abstract

Bu projenin amacı ülkemizin enerjide dışa bağımlılığının azaltılmasına katkıda bulunarak, verimli hidrojen (H2) üretim prosesi geliştirmek, bunun için yerli ve yenilenebilir kaynaklarımızı değerlendirmek olmuştur. Bu amaçla ülkemizde bol miktarda oluşan, meyve atıklarından yüksek saflıkta H2 gazı üretebilen, düşük maliyetli, işletimi kolay, yüksek hız ve verimde çalışabilen bir prosesin geliştirilmesi planlanmıştır. Projede meyve atığından H2 üretimi için dört basamaklı bir proses yaklaşımı uygulanmıştır. İlk basamak meyve atığı karışımının ön işlenmesi, ikinci basamak şeker çözeltisinden mikroorganizma aşısız ve aşılı karanlık fermentasyon (KF) ile H2 gazı üretimi, üçüncü basamak KF çıkış suyundan Elektrohidroliz (EH) ile H2 üretimi ve dördüncü basamak ise en uygun H2 üretim şartlarında pilot ölçekli reaktörde H2 üretiminden oluşmaktadır. Literatürde KF ve EH proseslerinin birlikte kullanımıyla meyve atığından H2 üretimi rapor eden çalışma bulunmadığı için elde edilen sonuçlar özgün katkılar sağlamıştır. Deneyler kesikli işletme koşullarında iki adet yüksek lisans öğrencisi tarafından, proje yürütücüsünün denetiminde yapılmıştır. Projede farklı meyve atıklarından hidrojen üretim potansiyellerinin kıyaslanmasının ardından atık şeftali posasından (AŞP) H2 üretimine karar verilmiş ve çalışmalar AŞP üzerinden yürütülmüştür. Buna göre kesikli deneylerde KF’da en verimli H2 gazı üretimi (2087.62 mLH2/g TOC verim ve 70.65 mLH2/saat) Pakmaya çamurunun aşı olarak kullanıldığı deneylerde en uygun başlangıç substrat ve biyokütle konsantrasyonları ile C/N/P oranının sırasıyla 36.66 g KM/L, 3 g/L ve 100/1.28/3.39 olduğu koşullarda elde edilmiştir. KF çıkış suyundan EH ile en verimli H2 gazı üretimi ise (Verim: 11958.25 mLH2/g TOC, hız: 69.93 mLH2/saat ve H2 yüzdesi: 96.81) 7.5 V gerilim, 50 oC ve 14.0 g/L başlangıç TOC konsantrasyonunda elde edilmiştir. Bu şartlar altında işletilen KF-EH deneyleri sonunda kurutulan numunedeki TOC yüzdesi hedeflenen < %6’nın altına düşmüştür. Pilot ölçekli reaktörün optimum KF ve EH şartlarında işletilmesiyle toplamda 2766 mLH2/g KOİ ve 50 mLH2/saat üzerinde, %100’lük H2 gazı üretimi gerçekleştirilmiştir. Ancak bu proseste %6’nın altında TOC giderimine ulaşılamamıştır.