Bilimsel Araştırma Projeleri Kataloğu - Prof.Dr.Fazıl Necdet Ardıç ...

174
Proje Başlangıç Tarihi
1 Nisan 2005
Proje Bitiş Tarihi
1 Haziran 2008
Proje Ekibi
Doç. Dr. Nazım USTA
(Yürütücü)
Prof. Dr. Ahmet Hilmi ÇON
Y. Doç. Dr. Sami Gökhan ÖZKAL
Y. Doç. Dr. Erdal UĞUZDOĞAN
Bilal AYDOĞAN
Özer CAN
Erkan ÖZTÜRK
TÜBİTAK
Dizel Motorlar İçin Yenilenebilir
Alternatif Biyodizel Yakıt Geliştirilmesi
Projenin Amacı
Biyodizel yakıtlar, dizel motorlar için yenilenebilir
alternatif yakıtlar olarak incelemeye
alınmaktadır. Biyodizel yakıtlar, farklı
oranlarda dizel motorlarda değişiklik
yapılmadan kullanılabilmektedirler. Biyodizel
ile dizel yakıt No.2 arasında önemli
bir yapısal fark biyodizelin kütlesel bazda
%10-12 arasında oksijen içermesidir. Bu
da motorun tork ve gücünü azaltmaya
sebep olacak yakıtın ısıl değerinin düşmesine
sebep olmaktadır. Bununla birlikte,
yakıt içerisindeki oksijen yanmanın iyileşmesine
ve dolayısı ile is, CO ve HC gibi
emisyonların azalmasına sebep olmaktadır.
Bitkisel yağların içerisinde dizel yakıta
göre çok az kükürt bulunmasından dolayı,
karışımdaki biyodizel oranına bağlı olarak
SO2 emisyonunda azalma olmaktadır. Biyodizelin
emisyonlar açısından en önemli
dezavantajı NOx ile ilgilidir. NOx emisyonları
motor yakıt sistemi, motor tipi ve motor
yükü gibi parametrelere bağlı olarak
değişse de genel olarak biyodizel kullanımı
ile yakıt içerisindeki oksijenden ve yanma
odasındaki yüksek sıcaklıktan dolayı NOx
emisyonlarında artma olmaktadır.
Bu projede, kanola yağı, atık bitkisel
yağlar, tütün tohumu yağı ve sabun
stoklarından katalizör olarak NaOH, KOH
ve sülfürik asit, alkol olarak metanol ve
etanol kullanılarak laboratuar ortamında
EN 14214 standardına uygun biyodizel
üretimleri yapılmıştır. Üretilen biyodizeller,
farklı oranlarda oda sıcaklığında dizel
yakıt No.2 ile karıştırılmıştır. Karışımlar ve
dizel yakıt No.2, ön yanma odalı ve direkt
püskürtmeli turbo dizel iki farklı motorda
tam yükte farklı dönme sayılarında test
edilmiştir. Dizel Yakıt No.2’ye biyodizel ilavesinin
NOx, CO, SO2, is ve performans parametrelerine
etkileri incelenmiştir. Buna
ek olarak, biyodizel kullanımının motor
malzeme, motor titreşim ve gürültüsüne
etkileri üzerine de çalışmalar yapılmıştır.
Projenin Katkıları
Bu proje kapsamında kanola yağı, tütün
tohum yağı, atık kızartma yağları ve sabun
stoklarından EN 14214 standardına uygun
biyodizel üretimi için çalışmalar yapılmıştır.
Daha sonra üretilen biyodizeller iki farklı
tipteki dizel motorda test edilerek, biyodizel
kullanımının motor performans ve
emisyonlarına etkileri incelenmiştir. Ayrıca,
biyodizel kullanımının motor malzemelerine,
motor titreşim ve gürültüsüne etkileri
üzerine de çalışmalar gerçekleştirilmiştir.
Proje kapsamında elde edilen sonuçlar
iki başlıkta toplanmaktadır. Birincisi,
proje kapsamına alınan kaynaklardan EN
14214 standardına uygun biyodizel üre-
timi ile ilgili elde edilen sonuçlar, ikincisi bu biyodizellerin
motor testlerinden elde edilen sonuçlardır.
Proje kapsamındaki yağlardan kanola yağı çalışmalarında
hem ham kanola hem de rafi ne kanola yağlarından
biyodizel üretimleri yapılmıştır. Literatürde ve
endüstriyel uygulamalarda kanola yağından biyodizel
üretimi üzerine birçok çalışma ve uygulama
yapılmış olmakla birlikte, bu proje kapsamında
özellikle ham kanola yağından EN 14214
standardına uygun biyodizel üretimi üzerine
çalışılmıştır. Ham ve rafi ne kanola yağından
üretilen biyodizellerin özellikleri karşılaştırılmış
olup, rafi nasyon işlemine tabii tutulmadan
ham kanola yağından EN 14214 standardına
uygun biyodizel üretilebileceği ortaya konmuştur.
Hatta ham kanola yağından üretilen
biyodizelin oksidasyon kararlılığı rafi ne kanola
yağından üretilen biyodizele göre daha iyi
bulunmuştur. Bunun sebebi rafi nasyon işlemi
sırasında oksidasyon kararlılığına yardımcı
olacak bazı doğal maddelerin yağ içerisinden
alınması gösterilebilir.
Tütün tohum yağı yenilemeyen bir yağ
olmasından dolayı, tütün tohumları tarlalardan
toplanmamaktadır. Proje yürütücüsü-
nün tütün tohumu yağından biyodizel üretimi ve dizel
motorda testi ile ilgili proje öncesi çalışmaları ve uluslar
arası dergilerde iki makalesi bulunmakta idi. Bu proje kapsamında
yapılan çalışmalar ile tütün tohumu yağıdan
üretilen biyodizelin EN 14214 standardında geçen bütün
özellikleri kontrol edilerek önceki çalışmalar tamamlanmıştır.
Denizli’de temin edilen tütün tohumlarının yağından
üretilen biyodizelde sadece iyot sayısında bir problem bulunmaktadır.
Bu problem de hızlı gıda servis yapan fi rmalarda
kullanılan içerisinde belirli oranda palm yağı bulunan
atık karışım yağın biyodizelinin %30 gibi bir oranda tütün
tohumu yağ biyodizeline ilavesi ile çözülmüştür. Ayrıca
Makedonya’da ıslah edilen bir tür tütün tohumları ile hektar
başına yaklaşık 8000 kg, yağ içeriği yaklaşık %35 olan
tohum elde edildiği bilgisi alınmıştır. Bu tip tohumla yetiştirilmiş
tütün bitkisinin fotoğrafı rapor içerisinde verilmiştir.
Bu tip tohumun Türkiye’ye getirilmesi veya Türkiye’de
böyle bir ıslah çalışması yapılabilmesi için bir kısım ilgili
kişilerle irtibata geçilmiştir. Böyle bir tütün bitkisi Türkiye’de
yetiştirilebilirse hektar başına kanola bitkisinden
daha çok yağ temin edilebilecektir. Hatta
yaprağından insan sağlığına zararlı sigara yapılan
tütün bitkisi, yaprağından ziyade sadece
tohumu için yetiştirilen bir bitki olabilecektir.
Bunun da bu proje kapsamında oldukça
güzel bir sonuç olarak ülke ekonomisine ve
insanlığa yarar sağlayacağı düşünülmektedir.
Bu proje kapsamında yapılan çalışmalarda,
atık kızartma yağlarının ve bunlardan
üretilen biyodizellerin özelliklerinin orijinal
yağın yapısına ve uygulama yerine bağlı olarak
değiştiği tespit edilmiştir. Yemek fabrikaları
gibi kızartmada ayçiçeği yağını kullanan
yerlerden temin edilen yağlarda serbest yağ
asitliğinin düşük olduğu tespit edilmiştir. Bu
yağlardan kolaylıkla standartlara uygun biyodizel
üretimi yapılabileceği deneysel çalışma
ile gösterilmiştir.
175