Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

BİYOHİDROJEN ÜRETİMİ

No description
by

seda tokcan

on 15 June 2014

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of BİYOHİDROJEN ÜRETİMİ

BİYOHİDROJEN ÜRETİMİ
Geleceğin enerjisi biyohidrojen!


Fosil enerji kaynakları ile karşılaştırıldığı zaman üretilen kirleticiler ve sera gazları oldukça düşük seviyededir.

Günümüzde üretilen hidrojenin çoğu fosil bir yakıt olan doğalgazdan sağlanmaktadır.

Rüzgâr ve güneş gibi yenilenebilir kaynaklardan kazanılan enerji kullanılarak suyun ayrıştırılması ile hidrojen eldesi en çevreci hidrojen üretimidir.

Hidrojenin Yakıt Özellikleri ve Üretim Yöntemleri
Hidrojen, en hafif kimyasal elementtir.

Hidrojen, bilinen tüm yakıtlar içerisinde birim kütle basına en yüksek enerji içeriğine sahiptir. (Üst ısıl değeri 140.9 MJ/kg, alt ısıl değeri 120.7 MJ/kg)

1 kg hidrojen, 2.1 kg doğalgaz veya 2.8 kg petrolün sahip olduğu enerjiye sahiptir. Petrol yakıtlarına göre ortalama 1.33 kat daha verimli bir yakıttır.

Piroliz Yöntemi
Piroliz, oksijen yokluğunda 0.1-0.5 MPa’da 650-800 K sıcaklıkta biyokütlenin ısıtılarak sıvı yağ, katı organik kömür ve gazlı bileşiklere dönüştürülmesidir.

Hızlı piroliz yüksek sıcaklıktaki bir prosestir, biyokütle hammaddesi buharlaşma için proses içindeki havanın yokluğunda hızlı bir şekilde ısıtılır ve daha sonra gaz koyu renkli hareketli biyolojik sıvıya dönüşür.

Optimum koşullar:
Gerekli sıcaklık 650 C civarında
Bekletme süresi 18 dakika civarında
İkincil bozunma sıcaklığı 850 C civarında
Buhar/karbon oranı 2 civarında

Gazifikasyon Yöntemi
Genel olarak, biyokütle gazlaştırma hidrojen üretimi için en verimli ve ekonomik yol olarak tanımlanır.

Gazifikasyon teknolojisi su içeriği %35’den az olan biyokütleler için uygun bir yöntemdir.

Biyokütledeki hidrojen yaklaşık ağırlıkça %6-6.5 kadardır (doğal gazda ~%25).

Biyokütle gazlaştırma reaksiyonları;


Prosesin gaz yan ürünü CO2 tir, fakat biyokütleden çıkan CO2 sera gazlarıyla kıyaslandığında “nötral”dir.

Ayrıca H2+CO2 gaz karışımı yakıt pillerinde elektrik elde etmek için de kullanılabilir.

Biyofotoliz Yöntemi
Doğrudan Biyofotoliz
Doğrudan biyofotoliz prosesinde güneş enerjisi direkt olarak fotosentetik reaksiyonlar ile suyu hidrojen iyonu ve oksijene ayırır. İki adımda gerçekleşir;

1)CO2 azalması için indirgeyici üretecek fotosistem I (PSI)
2)Oksijen açığa çıkaran ve suyu ayrıştıran fotosistem II(PSII)

Üretilen hidrojen iyonları hidrojenaz ile hidrojen gazına dönüştürülür.

Dolaylı Biyofotoliz
Siyanobakterilerin etkin olduğu bir prosestir.

Nitrojenazın aktivitesi oksijen ile engellenir. Bu yüzden hidrojen üretimi anaerobik şartlar altında meydana gelir

Fermantasyon Yöntemi
Fotofermantasyon Yöntemi
Fotosentetik bakteriler, biyokütle ve organik asitlerden nitrojenaz enzimini ve güneş enerjisi ile hidrojen üretebilir.

Ayrıca anaerobik şartlar altında, bu mikroorganizmalar elektron vericisi olarak asetik asit gibi basit organik asitleri kullanmaya yeteneklidirler.

Bu elektronlar, ATP formunda enerji kullanan ferredoksin ile nitrojenaza taşınır.

Reaksiyon;
Karanlık Fermantasyon
Fermentatif biyohidrojen üretimindeki en büyük sıkıntı hidrojen üretim veriminin düşük olmasıdır (%17). Hidrojen üretim verimini %81 civarına çıkarabilmek için karanlık fermentasyon kombinasyonu ve mikrobiyal elektroliz hücreleri kullanılabilir.

Karanlık fermantasyonda en çok çalışılan model substrat glukozdur. Glukozun tamamının hidrojen gazına dönüşümüne ait reaksiyon;


Tüm sınırlamalar göz önüne alındığında ;


Karanlık fermantasyon prosesinde H2 gazının yanı sıra CO2, CH4, CO ve H2S’te üretilmektedir. Karanlık fermantasyon ile H2 gazı üretiminde metan gazı ,H2 gazı oluşumunu etkileyen bir faktördür.

Biyolojik Yoldan Suyun Gaza Dönüşümü Yöntemi
CO oksidasyonundan üretilen elektronlar hidrojen üretimi için hidrojenazla Fe-S proteini aracılığı ile nakledilir. Gerçekleşen reaksiyon;


Bu eşitlikte baskın ürünler CO2 ve H2 ‘dir. Bu yüzden bu proses hidrojen
üretimi için elverişlidir.

Hidrojen üretimi için biyolojik yolla suyun gaza dönüşüm reaksiyonu hala laboratuvar ölçeklidir ve bu konuda sadece birkaç çalışma rapor edilmiştir. Bu çalışmaların ortak hedefi hidrojen üretim oranını değerlendirmek ve yüksek CO alımına sahip olan uygun mikroorganizmaları tanımlamaktır

Hidrojenin Depolanması ve Taşınımı
Hidrojen, gaz halinde, sıvı halinde veya bir kimyasal bileşik içinde depolanabilir. Daha çok gaz halinde saklanmaktadır. Fakat düşük yoğunluklu olduğundan çok yer kaplar. (1 gr hidrojen atmosferik basınçta 11 litre hacim kaplar)

Bunun için basınçlı tanklarda ve tüplerde sıkıştırılmış olarak saklanır.

Sıvı hidrojen daha az yer kaplar. Fakat hidrojenin sıvılaştırılması için çok yüksek enerji (sıvılaştırılan hidrojenin enerji değerinin 1/3’ü kadarı) ve çok yüksek basınç uygulanmasını ve bunun sonucu olarak yüksek basınç kaplarına ihtiyaç duyulduğundan pahalı bir uygulama olarak görülmektedir.

Katı şekilde hidrojen depolaması için metal hidritler kullanılmaktadır

Taşıma yöntemleri; Boru harlarıyla taşıma
Sıvılaştırılmış halde taşıma
Karayoluyla taşıma
Denizyoluyla taşıma
Havayoluyla taşıma

Termal Yöntemler
Süperkritik Su Gazifikasyonu
Kritik noktanın üzerinde süperkritik su gazifikasyonunun özellikleri sıvı gibi ya da gaz gibi koşullar arasında değişir.

Biyokütle gazifikasyonunda süperkritik su gazifikasyonunun kullanımı yüksek nem içerikli biyokütle ile direkt olarak başa çıkabildiği (>%50) için biyokütlenin kurutulması gerekmemektedir.

Biyolojik Proseslerde Etkili Mikroorganizmalar ve Enzimler
Fotosentetik bakteriler, Fermantatif bakteriler, Yeşil algler, Siyanobakteriler

Hidrojenaz Enzimi
Alma hidrojenazı


Tersinebilir hidrojenaz


Hidrojen üretim hızını etkileyen önemli bir faktördür ve fotosentetik bakterilerin birçoğunda bulunur.
Nitrojenaz Enzimi
Nitrojenaz, substratların bir kısmını (protonlar dahil) indirgemek için magnezyum adenozin trifosfatı (MgATP) ve elektronları kullanabilme yeteneğine sahiptir.  

Fotosentetik bakteriler ile hidrojen oluşumu bu enzim ile gerçekleşir ve oksijeni uzaklaştırır.

Materyal ve Metot
Deneysel analiz aşamasında BMP metodu ve GC cihazı kullanılmıştır.

Uygun anaerobik bakteri kültürü ile yapılan şişe deneyleri sentetik besiyeri kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

Besiyerine fosfat tampon çözeltilerine ilave olarak anaerobik bakterilerin ihtiyacı olan mineral, vitamin ve mikronütrientler de eklenmiştir.

Kullanılan numuneler;
Kentsel katı atığın organik fraksiyonu
Süt endüstrisi atıksuyu
Full transcript