Piroliz

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Gezinti kısmına atla Arama kısmına atla
Çeşitli piroliz aşamalarını gösteren yanan odun parçaları ve ardından oksitleyici yanma.

Piroliz malzemelerin asal bir ortamda yüksek sıcaklıklarda termal ayrışmasıdır.[1] Kimyasal bileşim değişikliğini içerir. Kelime Yunanca kökenli pyro "ateş" ve parçalama "ayırma" unsurlarından türetilmiştir.

Piroliz en yaygın olarak organik malzemelerin işlenmesinde kullanılır. Ahşabın yakılmasında yer alan işlemlerden biridir. Genelde organik maddelerin pirolizi uçucu ürünler üretir ve karbon, kömür bakımından zengin bir katı kalıntı bırakır. Kalıntı olarak çoğunlukla karbon bırakan aşırı pirolizekarbonizasyon denilir. Piroliz gazlaştırma veya yanma işlemlerinde ilk adım olarak kabul edilir.[2][3]

İşlem çoğunlukla kimya sanayinde örneğin etilen karbonun pek çok formları, petrolden, kömürden ve hatta ağaçtan diğer kimyasallar, kömürden kok üretmek için kullanılır. Endüstriyel hacimde üretimi başlatarak doğal gazın (çoğunlukla metan) kirletici olmayan hidrojen gazına ve kirletmeyen katı karbon kömürüne dönüştürülmesinde de kullanılır.[4] Piroliz uygulamaları biyokütleyi sentez gazına ve biyokömüre, atık plastikleri tekrar kullanılabilir yağa veya atıkları güvenli bir şekilde tek kullanımlık maddelere dönüştürür.

Terminoloji[değiştir | kaynağı değiştir]

Piroliz çok yüksek sıcaklıklarda (suyun veya diğer çözücülerin kaynama noktasının üzerinde) oluşan çeşitli kimyasal bozunma işlemlerinden biridir. Genellikle oksijen (yanmada O2) veya su (hidrolizde) gibi diğer reaktiflerin eklenmesini içermemesi bakımından yanma ve hidroliz gibi diğer işlemlerden farklıdır. Piroliz katı maddeler (kömür), yoğunlaşabilir sıvılar (katran) ve yoğunlaşmayan/kalıcı gazlar üretir.[5][6][7]

Piroliz türleri[değiştir | kaynağı değiştir]

Organik maddenin tam pirolizi çoğunlukla temel karbondan oluşan katı bir kalıntı bırakır; süreç daha sonra karbonizasyon olarak adlandırılır. Daha özel piroliz vakaları şunlardır:

Genel süreçleri ve mekanizmaları[değiştir | kaynağı değiştir]

Organik maddenin atmosfer basıncında ısıl bozunma süreçleri.

Piroliz genellikle malzemenin ayrışma sıcaklığının üzerine ısıtılması, moleküllerindeki kimyasal bağların kopmasıdır. Parçalar genellikle daha küçük moleküller haline gelir ancak daha büyük molekül kütleli kalıntılar hatta amorf kovalent katıları üretmek için birleşebilirler.

Pek çok ortamda belirli miktarlarda oksijen, su veya diğer maddeler mevcut olabilir bu nedenle pirolizin yanı sıra yanma, hidroliz veya diğer kimyasal işlemler oluşabilir. Bazen bu kimyasallar yakacak odunun yakılmasında, geleneksel odun kömürü imalatında ve ham petrolün buharla parçalanmasında olduğu gibi bilerek eklenir.

Tersine başlangıç malzemesi olumsuz kimyasal reaksiyonlardan kaçınmak için vakumda veya asal atmosferde ısıtılabilir. Vakumda piroliz ayrıca yan ürünlerin kaynama noktasını düşürerek geri kazanımlarını iyileştirir.

Organik madde açık kaplarda artan sıcaklıklarda ısıtıldığında aşağıdaki işlemler genellikle birbirini takip eden veya üst üste binen aşamalarda gerçekleşir:

  • Yaklaşık 100 °C altında bir miktar su dahil uçucular buharlaşır. C vitamini ve proteinler gibi ısıya duyarlı maddeler bu aşamada zaten kısmen değişebilir veya ayrışabilir.
  • Yaklaşık 100'de °C de veya biraz daha yüksek olduğunda yalnızca artık kalan su buharlaşır. Kristal yapısında kalan suyun hidratları biraz daha yüksek sıcaklıklarda gelebilirler. Bu işlem çok yüksek enerji tüketir bu nedenle bu aşama tamamlanana kadar sıcaklık yükselmesi durabilir.
  • Yağlar, mumlar ve şekerler gibi bazı katı maddeler eriyebilir ve ayrılabilir.
  • 100 ile 500 °C arasında birçok yaygın organik molekül parçalanır. Çoğu şekerler 160-180 °C'de ayrışmaya başlar. Ahşap, kağıt ve pamuklu kumaşların önemli bir bileşeni olan selüloz yaklaşık 350 °C ‘de başka önemli ahşap bileşen olan Lignin[2] yaklaşık 350 °C'de ayrışmaya başlar ancak 500°C’ye kadar uçucu ürünleri çıkarmaya devam eder. Bozunma ürünleri genellikle su, karbon monoksit CO ve/veya karbon dioksit CO
    2
    , yanı sıra çok sayıda organik bileşiklerdir.[3][9] Gazlar ve uçucu ürünler numuneyi terk eder ve bazıları tekrar duman olarak yoğunlaşabilir. Genellikle bu işlem aynı zamanda enerjiyi de emer. Bazı uçucular tutuşup yanarak görünür bir alev oluşturabilir. Uçucu olmayan kalıntılar genellikle karbonca zenginleşir ve renkleri kahverengi ile siyah arasında değişen büyük düzensiz moleküller oluşturur. Bu noktada maddenin "kömürleşmiş" veya "karbonlanmış" olduğu söylenir.
  • 200–300 °C de eğer oksijen dışlanmadıysa karbonlu kalıntı oldukça ekzotermik bir reaksiyonla genellikle hiç görünür alev olmadan veya çok az alevle yanmaya başlayabilir. Karbon yanması başladığında sıcaklık kendiliğinden yükselir, tortuyu parlayan bir köze dönüştürür ve karbondioksit ve/veya karbon monoksit salar. Bu aşamada, kalıntıda kalan azotun bir kısmı NO
    2
    ve N
    2
    O
    3
    gibi azot oksitlere oksitlenebilir. Kükürt ve klor ve arsenik gibi diğer elementler bu aşamada oksitlenebilir ve buharlaşabilir.
  • Karbonlu tortunun yanması tamamlandıktan sonra genellikle yüksek erime noktalı inorganik oksitlenmiş malzemelerden oluşan bir toz veya katı mineral tortusu (kül) kalır. Külün bir kısmı yanma sırasında çıkmış, uçucu kül veya partikül emisyonu olarak gazlar tarafından sürüklenmiş olabilir. Asıl maddede bulunan metaller genellikle külde oksitler veya potas gibi karbonatlar olarak kalır. Kemik, fosfolipidler ve nükleik asitler gibi malzemelerden elde edilen fosfor genellikle fosfat olarak kalır.

Oluşum ve kullanımlar[değiştir | kaynağı değiştir]

Yemek pişirme[değiştir | kaynağı değiştir]

Brownish onions with carrots and celery in a frying pan.
Karamelize soğanlar hafifçe piroliz edilir.
A blacked bent disc, barely recognizible as a pizza, standing up stiffly from a (fresh, white) plate
Bu pizza pirolize olup neredeyse tamamen kömürleşmiştir.

Pirolizin yiyecek hazırlamada birçok uygulaması vardır. Karamelizasyon gıdalardaki şekerlerin pirolizidir (genellikle polisakkaritlerin parçalanmasıyla şekerler üretildikten sonra). Yemek kahverengiye döner ve tadı değişir. Ayırt edici tatlar birçok yemekte kullanılır; örneğin karamelize soğan, Fransız soğan çorbasında kullanılır. Karamelizasyon için gerekli sıcaklıklar suyun kaynama noktasının üzerindedir. Kızartma yağı kolayca kaynama noktasının üzerine çıkabilir. Kızartma tavasına bir kapak koymak suyu içeride tutar ve bir kısmı yeniden yoğunlaşarak sıcaklığı daha uzun süre kahverengiye kadar soğuk tutar.

Yiyeceklerin pirolizi yanmış yiyeceklerin kömürleşmesi gibi (çok alçak sıcaklıklarda karbonun oksidatif yanmasının alev çıkarıp yiyeceği kül yapması) olduğu gibi istenmeyen bir işlem de olabilir.

Kok, karbon, odun kömürü ve karakter[değiştir | kaynağı değiştir]

Odun kömürü briketleri sıkıştıtılmış testere talaşı veya benzeri malzemelerden yapılır.

Karbon ve karbonca zengin malzemeler istenen özelliklere sahiptir ancak yüksek sıcaklıklarda bile uçucu değildir. Sonuçta piroliz birçok türde karbon yapmak için kullanılır; bunlar yakıt için çelik yapımında (kok) reaktifler ve yapısal malzemeler olarak kullanılabilir.

Kömür piroliz olmuş oduna göre daha az dumanlı bir yakıttır).[10] Bazı şehirler odun yakılmasını yasaklar veya yasaklamak için kullanılır; sakinler yalnızca odun kömürü (ve kok olarak adlandırılan benzer şekilde işlenmiş kaya kömürü) kullandıklarında hava kirliliği önemli ölçüde azalır. İnsanların genellikle ateşle yemek pişirmediği veya ısıtmadığı şehirlerde buna gerek yoktur. 20. yüzyılın ortalarında Avrupa'daki "dumansız" mevzuat hava kirliliğini azaltmak için etkili bir önlem olarak kok yakıtı[11] ve dumanla yakılan yakma fırınları[12] gibi daha temiz yakma tekniklerini gerekli kıldı.

Ateşin sıcaklığını artırmak için havayı bir yakıt yatağından geçiren bir üfleyiciye sahip bir demirci ocağı. Çevrede kömür ısıyı emerek pirolize edilir; merkezdeki kok neredeyse saf karbondur ve karbon oksitlendiğinde çok ısı açığa çıkarır.
Kömürün pirolizi ile elde edilen tipik organik ürünler (X = CH, N).

Kok yapma veya "koklaştırma" işlemi "kok fırınlarında" malzemeyi çok yüksek sıcaklıklara (900 °C (1.650 °F) çıkarılır böylece bu moleküller kaptan çıkan daha hafif uçucu maddelere ve çoğunlukla karbon ve inorganik kül olan gözenekli ama sert bir tortuya bölünürler. Uçucu madde miktarı kaynak malzemeye göre değişir, ancak genelde ağırlıkça % 25-30'dur. Kömürü koka dönüştürmek için endüstriyel ölçekte yüksek sıcaklıkta piroliz kullanılır. Bu çelik yapımı gibi birçok işlem için daha yüksek sıcaklıkların gerekli olduğu metalurjide yararlıdır. Bu işlemin uçucu yan ürünleri de, benzen ve piridin dahil olmak üzere sıklıkla faydalıdır. Kok, petrol arıtımından kalan katı artıklardan da üretilebilir.

Ahşabın asıl damar yapısı ve dışarı çıkan gazların oluşturduğu gözenekler hafif ve gözenekli bir malzeme oluşturmak için birleşir. Ceviz kabukları veya şeftali taşları gibi yoğun ahşap benzeri bir malzeme ile başlayarak, özellikle ince gözenekli (ve dolayısıyla çok daha büyük bir gözenek yüzey alanına) sahip, aktif karbon adı verilen ve bir yüzeyde adsorban olarak kullanılan bir odun kömürü formu elde edilir. çok çeşitli kimyasal maddeler.

Biochar örneğin pişirme ateşlerinden çıkan eksik organik piroliz kalıntısıdır. Amazon havzasının eski yerli topluluklarıyla ilişkili terra preta topraklarının önemli bir bileşenidir.[13] Terra preta yerel çiftçilerce bölgenin tipik kırmızı toprağına kıyasla daha çok yararlı mikrobiyotayı teşvik etme ve koruma kapasitesinden dolayı çok aranır. Çoğunlukla organik atıklar olmak üzere çeşitli materyallerin pirolizinin katı kalıntısı olan biochar yoluyla bu toprakları yeniden yaratmak için çalışmalar devam etmektedir.

İpek kozasının pirolize edilmesiyle üretilen karbon lifleri. Elektron mikrografı sol alttaki ölçek çubuğu 100 μm gösterir.

Karbon lifler, çok güçlü iplikler ve tekstiller yapmak için kullanılabilen karbon filamentleridir. Karbon fiber ürünler genellikle uygun polimerin elyaflarından eğirme ve istenen öğenin dokunması ve sonra 1.500-3.000 °C (2.730-5.430 °F) derecelik yüksek bir sıcaklıkta malzemeyi piroliz yaparak üretilir. İlk karbon lifleri suni ipekden yapılmıştır ancak poliakrilonitril en yaygın başlangıç malzemesi haline gelmiştir. Çalışabilir ilk elektrik lambaları için Joseph Wilson Swan ve Thomas Edison sırasıyla pamuk ipliklerinin ve bambu kıymıklarının pirolizi ile yapılan karbon filamentleri kullandılar.

Piroliz önceden oluşturulmuş bir altlığı pirolitik karbon tabakası ile kaplamak için kullanılan reaksiyondur. Bu genelde 1.000-2.000 °C (1.830-3.630 °F) C'ye ısıtılan akışkan yataklı bir reaktörde yapılır. Pirolitik karbon kaplamalar yapay kalp kapakçıkları da dahil olmak üzere birçok uygulamada kullanılır.[14]

Sıvı ve gazlı biyoyakıtlar[değiştir | kaynağı değiştir]

Piroliz biyokütleden yani odunlu selülozik biyokütleden yakıt üretmek için çeşitli yöntemlerin temelidir. Piroliz için biyokütle ham bitkileri olarak Kuzey Amerika kırsalı gibi otlardan dahil switchgress ve gibi diğer otların yetiştirilen sürümleri <i id="mwAT0">Miscantheus Giganteus</i> ürünleri çalışıldı. Piroliz için hammadde olarak diğer organik madde kaynakları arasında yeşil atık, talaş, atık odun, yapraklar, sebzeler, kabuklu yemişler, saman, pamuk çöpü, pirinç kabuğu ve portakal kabukları bulunur.[2] Kümes hayvanı çöpü, süt gübresi ve potansiyel olarak diğer gübreler dahil olmak üzere hayvan atıkları da değerlendirme altındadır. Kağıt çamuru, damıtıcı tahıl[15] ve kanalizasyon çamuru gibi bazı endüstriyel yan ürünler de uygun besleme stoklarıdır.[16]

Biyokütle bileşenlerinde hemiselülozun pirolizi 210-310 °C arasında gerçekleşir.[2] Selülozun pirolizi 300-315 °C den başlar ve 360-380'C de biter 342-354 °C pik ile biter. Lignin yaklaşık 200'de °C de parçalanmaya başlar ve 1000' °C 'ye kadar devam eder.[17]

Organik malzemelerin pirolizi ile elde edilen sentetik dizel yakıtı henüz ekonomik olarak rekabetçi değildir.[18] Daha yüksek verimlilik bazen ince bölünmüş besleme stoğunun hızla 350 ve 500 °C (662 ve 932 °F) arasında ısıtıldığı 2 saniyeden az sürede flaş piroliz ile elde edilir.

Sentez gazı genellikle piroliz ile üretilir.[19]

Piroliz yoluyla üretilen yağların düşük kalitesi, üretim maliyetlerini artırabilecek, ancak koşullar değiştikçe ekonomik olarak anlamlı olabilecek fiziksel ve kimyasal işlemlerle [20] iyileştirilebilir.

Ayrıca mekanik biyolojik arıtma ve anaerobik sindirim gibi diğer süreçlerle entegre olma olasılığı da vardır. Biyokütle dönüşümleri için hızlı piroliz de araştırılır.[21] Yakıt biyo-yağı ayrıca sulu piroliz yoluyla da üretilebilir.

Hidrojen için metan pirolizi[değiştir | kaynağı değiştir]

Metan pirolizinin girdi ve çıktılarını gösteren, Hidrojen üretmek için bir süreç

Metan pirolizi[22] katı karbonu doğal gazdan ayırarak metandan hidrojen üretimi için kirletmeyen endüstriyel bir işlemdir. Bu tek adımlı işlem, düşük maliyetle yüksek hacimde kirletmeyen hidrojen üretir. Yakıt hücreli elektrikli ağır kamyon taşımacılığı için yakıt olarak hidrojen kullanıldığında,[23][24][25][26][27] gaz türbini elektrik enerjisi üretimi[28][29] ve hidrojen endüstriyel işlemler.[30] Metan pirolizi 1065 °C civarında işleyen bir süreçtir Karbonun kolayca uzaklaştırılmasına izin veren doğal gazdan hidrojen üretmek için(kirletmeyen katı karbon, işlemin bir yan ürünüdür).[31][32] Endüstriyel kalitede karbon daha sonra satılabilir veya depolanabilir ve atmosfere salınmaz, sera gazı (GHG) emisyonu olmaz. Hacim üretimi, BASF "ölçekli metan pirolizi" pilot tesisinde [4] Karlsruhe Sıvı Metal Laboratuvarı (KALLA)[33] gibi araştırma laboratuvarlarında ve Kaliforniya Üniversitesi - Santa Barbara'daki kimya mühendisliği ekibinde değerlendirilmektedir.[34]

Etilen[değiştir | kaynağı değiştir]

Piroliz sanayide en büyük ölçekte üretilen kimyasal bileşik olan etileni üretmek için kullanılır (2005 yılında> 110 milyon ton/yıl). Bu süreçte petrolden gelen hidrokarbonlar yaklaşık 600 °C (1.112 °F) C'ye kadar ısıtılır. buhar varlığında; buna buharla çatlama denir. Elde edilen etilen, antifriz (etilen glikol ), PVC (vinil klorür yoluyla) ve polietilen ve polistiren gibi diğer birçok polimeri yapmak için kullanılır.[35]

Yarı iletkenler[değiştir | kaynağı değiştir]

Uçucuların pirolizini gerektiren metalorganik buhar fazı epitaksi sürecinin resmi

Metalorganik buhar fazı epitaksi (MOCVD) işlemi yarı iletkenler, sert kaplamalar ve diğer uygulanabilir malzemeler vermek için uçucu organometalik bileşiklerin pirolizini gerektirir. Reaksiyonlar inorganik bileşenin birikmesi ve hidrokarbonların gaz halindeki atık olarak salınması ile öncüllerin termal bozunmasını gerektirir. Atom-atom birikimi olduğundan bu atomlar toplu yarı iletkeni oluşturmak için kendilerini kristaller halinde organize ederler. Silikon çipler silanın pirolizi ile üretilir:

SiH4 → Si + 2 H2 .

Bir başka yarı iletken olan galyum arsenit, trimetilgalyum ve arsinin birlikte pirolizi üzerine oluşur.

Atık Yönetimi[değiştir | kaynağı değiştir]

Piroliz aynı zamanda kentsel katı atıkları ve plastik atıkları işlemek için de kullanılabilir.[3][9][36] Ana avantaj atık hacminin azalmasıdır. Prensip olarak piroliz, monomerleri (öncüler) muamele edilen polimerlere yeniden üretecektir, ancak pratikte işlem ne temiz ne de ekonomik açıdan rekabetçi bir monomer kaynağıdır.

Lastik atık yönetiminde, lastik pirolizi iyi geliştirilmiş bir teknolojidir. Otomobil lastiği pirolizinden elde edilen diğer ürünler arasında çelik teller, karbon siyahı ve bitüm bulunur.[37] Alan yasal ekonomik ve pazarlama engelleriyle karşı karşıyadır.[38] Lastik kauçuğu pirolizinden elde edilen yağ yüksek kükürt içeriği içerir, bu da ona bir kirletici olarak yüksek potansiyel verir ve kükürtten arındırılmalıdır.[39]

500 °C'lik düşük sıcaklıkta kanalizasyon çamurunun alkali pirolizi yerinde karbon yakalama ile H2 üretimini artırabilir. NaOH lullanımı yakıt hücreleri için H2-yönünden zengin gaz üretme kapasitesine sahiptir.[16][40]

Termal temizlik[değiştir | kaynağı değiştir]

Piroliz ayrıca termal temizleme için de kullanılır; polimerler, plastikler ve kaplamalar gibi organik maddeleri parçalardan, ürünlerden veya ekstrüder vidaları, düzeler[41] ve statik karıştırıcılar gibi üretim bileşenlerinden çıkarmak için endüstriyel bir uygulamadır. Termal temizleme işlemi sırasında 310 C° ile 540 C° (600 °F ila 1000 °F) arasında[42] organik materyal piroliz ve oksidasyon yoluyla uçucu organik bileşiklere, hidrokarbonlara ve karbonize gaza dönüştürülür[43] inorganik elementlerse kalır.[44]

Çeşitli termal temizleme sistemleri piroliz kullanır:

  • Erimiş Tuz Banyoları en eski termal temizleme sistemlerinden biridir; erimiş tuz banyosu ile temizlik çok hızlıdır, ancak tehlikeli sıçrama riski veya patlamalar veya yüksek derecede toksik hidrojen siyanür gazı gibi tuz banyolarının kullanımıyla bağlantılı diğer potansiyel tehlikeler anlamına gelir.[42]
  • Akışkan Yatak Sistemleri [45], ısıtma ortamı olarak kum veya alüminyum oksit kullanır;[46] bu sistemler de çok hızlı temizler ancak ortam erimez veya kaynamaz veya herhangi bir buhar veya koku yaymaz; temizleme işlemi bir ila iki saat sürer.[43]
  • Vakumlu Fırınlar, temizleme odası içinde kontrolsüz yanmayı önlemek için vakumda [47] piroliz kullanır; temizleme işlemi 8 ila 30 saat sürer.[48]
  • Isı Temizleme Fırınları olarak da bilinen Yanma Fırınları, gazla ateşlenir ve boya, kaplama, elektrik motorları ve plastik endüstrilerinde ağır ve büyük metal parçalardan organik maddelerin uzaklaştırılması için kullanılır.[49]

İnce kimyasal sentez[değiştir | kaynağı değiştir]

Piroliz araştırma laboratuvarında sadece değil esas olarak kimyasal bileşiklerin üretiminde kullanılır.

Bor hidrür kümelerinin alanı, diboranın (B2H6) pirolizinin yakl. 200 °C. ürünleri pentaboran ve dekaboran kümelerini içerir. Bu ısıl bozulmaya uğrar sadece (H2 elde etmek üzere) aynı zamanda yeniden çatlama dahil yoğunlaştırma gerektirir.

Nanopartiküllerin sentezi[50] zirkonyumun [51] ve oksitler, ultrasonik sprey piroliz (USP) adı verilen bir işlemde ultrasonik bir meme kullanılarak sentezi.

Diğer kullanımlar ve oluşumlar[değiştir | kaynağı değiştir]

  • Piroliz, organik materyalleri karbon-14 yaş tayini amacıyla karbona dönüştürmek için kullanılır.
  • Pirolizi tütün, kağıt ve katkı maddeleri içinde sigara ve diğer ürünler, (dahil olmak üzere birçok uçucu ürünleri üreten nikotin, karbon monoksit, ve katran, aroma ve sorumludur) sağlık etkileri arasında sigara . Esrar içilmesi ve tütsü ürünleri ile sivrisinek bobinlerinin yakılması için de benzer hususlar geçerlidir.
  • Piroliz, çöplerin yakılması sırasında meydana gelir ve potansiyel olarak toksik olan veya tamamen yanmazsa hava kirliliğine katkıda bulunan uçucu maddeler üretir.
  • Laboratuvar veya endüstriyel ekipman, bazen sıcak yüzeylerle temas eden organik ürünlerin pirolizi olan koklaşmadan kaynaklanan karbonlu artıklarla kirlenir.

PAH üretimi[değiştir | kaynağı değiştir]

Polisiklik aromatik hidrokarbonlar (PAH'lar) hemiselüloz, selüloz, lignin, pektin, nişasta, polietilen (PE), polistiren (PS), polivinil klorür (PVC) gibi farklı katı atık fraksiyonlarının[7] pirolizinden üretilebilir ve polietilen tereftalat (PET). PS, PVC ve lignin önemli miktarda PAH üretir. Naftalin tüm polisiklik aromatik hidrokarbonlar arasında en bol bulunan PAH'dır.[52]

Sıcaklık 500 °C'den 900'°C ye çıktığında çoğu PAHlar artar. Sıcaklığın artmasıyla hafif PAH'ların yüzdesi azalır ve ağır PAH'ların yüzdesi artar.[53][54]

Çalışma araçları[değiştir | kaynağı değiştir]

Termogravimetrik analiz[değiştir | kaynağı değiştir]

Termogravimetrik analiz (TGA) ısı ve kütle transferinde herhangi bir sınırlama olmaksızın pirolizi araştırmak için en yaygın tekniklerden biridir. Sonuçlar kütle kaybı kinetiğini belirlemek için kullanılabilir.[2][3][9][17][36] Aktivasyon enerjileri Kissinger yöntemi veya tepe analizi-en küçük kareler yöntemi (PA-LSM) kullanılarak hesaplanabilir.

TGA Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve kütle spektrometresi ile birleşebilir.Sıcaklık arttıkça pirolizden oluşan uçucular ölçülebilir.[40][55]

Makro-TGA[değiştir | kaynağı değiştir]

TGA'da sıcaklık artışından önce numune yüklenir ve ısıtma hızı düşüktür (100 °C min−1 den az). Macro-TGA kütle ve ısı transferi etkileri ile pirolizin araştırılmasında kullanılabilen gram düzeyinde numuneler kullanabilir.[3][56]

Piroliz - gaz kromatografisi - kütle spektrometrisi[değiştir | kaynağı değiştir]

Piroliz kütle spektrometresi (Py-GC-MS), bileşiklerin yapısını belirlemek için önemli bir laboratuvar prosedürüdür.[57][58]

Tarih[değiştir | kaynağı değiştir]

Meşe kömürü

Piroliz eski çağlardan beri ahşabı odun kömürüne dönüştürmek için kullanılmıştır. Eski Mısırlılar mumyalama işlemlerinde ahşabın pirolizinden elde ettikleri metanol kullandılar. Ahşabın kuru damıtılması 20. yüzyılın başlarında metanolün başlıca kaynağı olmaya devam etti.

8. yüzyıl Halifelik filozofu Jabir ibn Hayyan (Batı'da Geber olarak bilinir), sülfürik, hidroklorik ve nitrik asitleri ve ayrıca aqua regia'yı keşfetmek için kullandığı imbik geliştirmesi yanı sıra diğer tuzlarla karıştırılmış vitriolün kuru damıtılmasıyla nedeniyle deneysel kimyanın babası olarak kabul edilebilir. Bu keşifler Pseudo-Geber'ın kitapları aracılığıyla 14. yüzyılda Avrupa'da tanındı. Piroliz aynı zamanda fosfor (amonyum sodyum hidrojen fosfat NH
4
NaHPO
4
NH
4
NaHPO
4
</br> NH
4
NaHPO
4
</br> NH
4
NaHPO
4
konsantre idrarda) ve oksijen (cıva oksit ve çeşitli nitratlardan) gibi birçok önemli kimyasal maddenin keşfinde etkili olmuştur..

Ayrıca bakınız[değiştir | kaynağı değiştir]

Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]

  1. ^ "Pyrolysis". Compendium of Chemical Terminology. International Union of Pure and Applied Chemistry. 2009. s. 1824. doi:10.1351/goldbook.P04961. ISBN 978-0-9678550-9-7. Erişim tarihi: 10 Ocak 2018. 
  2. ^ a b c d e Zhou (August 2013). "The pyrolysis simulation of five biomass species by hemi-cellulose, cellulose and lignin based on thermogravimetric curves". Thermochimica Acta (İngilizce). 566: 36-43. doi:10.1016/j.tca.2013.04.040. 
  3. ^ a b c d e Zhou (2017). "Combustible Solid Waste Thermochemical Conversion". Springer Theses (İngilizce). doi:10.1007/978-981-10-3827-3. ISBN 978-981-10-3826-6. ISSN 2190-5053. 
  4. ^ a b "BASF researchers working on fundamentally new, low-carbon production processes, Methane Pyrolysis". United States Sustainability. BASF. 19 Ekim 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Ekim 2020. 
  5. ^ Ramin (2014). "High-density polyethylene degradation into low molecular weight gases at 1823K: An atomistic simulation". J. Anal. Appl. Pyrol. 110: 318-321. doi:10.1016/j.jaap.2014.09.022. 
  6. ^ George (26 Ağustos 2015). "Fast Pyrolysis Behavior of Banagrass as a Function of Temperature and Volatiles Residence Time in a Fluidized Bed Reactor". PLOS ONE (İngilizce). 10 (8): e0136511. doi:10.1371/journal.pone.0136511. ISSN 1932-6203. PMC 4550300 $2. PMID 26308860. 
  7. ^ a b Zhou (November 2014). "Effect of interactions of biomass constituents on polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) formation during fast pyrolysis" (PDF). Journal of Analytical and Applied Pyrolysis (İngilizce). 110: 264-269. doi:10.1016/j.jaap.2014.09.007. 
  8. ^ Wang (2019). "Additive manufacturing of ceramics from preceramic polymers: A versatile stereolithographic approach assisted by thiol-ene click chemistry". Additive Manufacturing. 27: 80-90. doi:10.1016/j.addma.2019.02.012. 
  9. ^ a b c Zhou (April 2015). "Thermogravimetric characteristics of typical municipal solid waste fractions during co-pyrolysis". Waste Management (İngilizce). 38: 194-200. doi:10.1016/j.wasman.2014.09.027. PMID 25680236. 
  10. ^ Sood (December 2012). "Indoor fuel exposure and the lung in both developing and developed countries: an update". Clinics in Chest Medicine. 33 (4): 649-65. doi:10.1016/j.ccm.2012.08.003. PMC 3500516 $2. PMID 23153607. 
  11. ^ "SMOKELESS zones". British Medical Journal. 2 (4840): 818-20. 10 Ekim 1953. doi:10.1136/bmj.2.4840.818. PMC 2029724 $2. PMID 13082128. 
  12. ^ Smokeless incinerator patent
  13. ^ "Biochar: the new frontier". 18 Haziran 2008 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 10 Temmuz 2008. 
  14. ^ Ratner, Buddy D. (2004). Pyrolytic carbon. In Biomaterials science: an introduction to materials in medicine Webarşiv şablonunda hata: |url= value. Boş.. Academic Press. pp. 171–180. 0-12-582463-7.
  15. ^ "Biomass Feedstock for Slow Pyrolysis". BEST Pyrolysis, Inc. website. BEST Energies, Inc. 2 Ocak 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Temmuz 2010. 
  16. ^ a b Zhao (March 2019). "Low-temperature alkaline pyrolysis of sewage sludge for enhanced H2 production with in-situ carbon capture". International Journal of Hydrogen Energy (İngilizce). 44 (16): 8020-8027. doi:10.1016/j.ijhydene.2019.02.040. 
  17. ^ a b Zhou (2015). "A novel method for kinetics analysis of pyrolysis of hemicellulose, cellulose, and lignin in TGA and macro-TGA". RSC Advances (İngilizce). 5 (34): 26509-26516. doi:10.1039/C5RA02715B. ISSN 2046-2069. 
  18. ^ "Pyrolysis and Other Thermal Processing". US DOE. 14 Ağustos 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  19. ^ "Pyrolysis: Biochar, Bio-Oil and Syngas from Wastes". users.humboldt.edu. Humboldt University. Sonbahar 2011. 3 Nisan 2014 tarihinde kaynağından (Course notes for Environmental Resources Engineering 115) arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Mayıs 2019. 
  20. ^ Ramirez (1 Temmuz 2015). "A Review of Hydrothermal Liquefaction Bio-Crude Properties and Prospects for Upgrading to Transportation Fuels". Energies. 8 (7): 6765-6794. doi:10.3390/en8076765. 
  21. ^ Refining fast pyrolysis of biomass. Thermo-Chemical Conversion of Biomass (Tez). University of Twente. 2011. 2013-06-17 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2012-05-30. 
  22. ^ "Catalytic molten metals for the direct conversion of methane to hydrogen and separable carbon in a single reaction step commercial process (at potentially low-cost). This would provide no-pollution hydrogen from natural gas, essentially forever". ScienceMag.org. American Association for Advancement of Science. 16 Kasım 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 31 Ekim 2020. 
  23. ^ "Energy Department Looks to Boost Hydrogen Fuel for Big Trucks". E&E News. Scientific American. 6 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Kasım 2020. 
  24. ^ "How fuel cell trucks produce electric power and how they're fueled". CCJ News. Commercial Carrier Journal. 11 Ağustos 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Ekim 2020. 
  25. ^ "Hydrogen Fuel-Cell Class 8 Truck". Hydrogen-Powered Truck Will Offer Heavy-Duty Capability and Clean Emissions. Toyota. 11 Ekim 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Ekim 2020. 
  26. ^ [Auto Makers Shift Hydrogen Focus to Big Rigs https://www.wsj.com/articles/auto-makers-shift-their-hydrogen-focus-to-big-rigs-11603714573 "Auto Makers Shift Their Hydrogen Focus to Big Rigs"] |url= değerini kontrol edin (yardım). Wall Street Journal. Erişim tarihi: 26 Ekim 2020. 
  27. ^ "Honda Fuel-Cell Clarity". Clarity Fuel Cell. Honda. 9 Ekim 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Ekim 2020. 
  28. ^ "Hydrogen fueled power turbines". Hydrogen fueled gas turbines. General Electric. 13 Haziran 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Ekim 2020. 
  29. ^ "Hydrogen fueled power turbines". Power From Hydrogen Gas For Carbon Reduction. Solar Turbines. 9 Ağustos 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Ekim 2020. 
  30. ^ "Methane to Ammonia via Pyrolysis". Ammonia Energy Association. Ammonia Energy Association. Erişim tarihi: 19 Ekim 2020. 
  31. ^ "The reaction that would give us clean fossil fuels forever". NewScientist. New Scientist Ltd. 7 Ekim 2016 tarihinde [www.newscientist.com/article/mg23230940-200-crack-methane-for-fossil-fuels-without-tears kaynağından] |url= değerini kontrol edin (yardım) arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2020. 
  32. ^ "Hydrogen from methane without CO2 emissions". Phys.Org. Phys.Org. 9 Haziran 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2020. 
  33. ^ "KITT/IASS - Producing CO2 Free Hydrogen From Natural Gas For Energy Usage". European Energy Innovation. Institute for Advanced Sustainability Studies. 21 Eylül 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2020. 
  34. ^ "Journalist". Phys-Org. American Institute of Physics. 21 Kasım 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Ekim 2020. 
  35. ^ "Ethylene". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. 2008. doi:10.1002/14356007.a10_045.pub3. ISBN 978-3527306732. 
  36. ^ a b Zhou (January 2015). "Interactions of three municipal solid waste components during co-pyrolysis". Journal of Analytical and Applied Pyrolysis (İngilizce). 111: 265-271. doi:10.1016/j.jaap.2014.08.017. 
  37. ^ Roy, C. (1999). "The vacuum pyrolysis of used tires". Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 51 (1–2): 201-221. doi:10.1016/S0165-2370(99)00017-0. 
  38. ^ Martínez (2013). "Waste tyre pyrolysis – A review, Renewable and Sustainable". Energy Reviews. 23: 179-213. doi:10.1016/j.rser.2013.02.038. 
  39. ^ Choi, G.-G. (2014). "Total utilization of waste tire rubber through pyrolysis to obtain oils and CO2 activation of pyrolysis char". Fuel Processing Technology. 123: 57-64. doi:10.1016/j.fuproc.2014.02.007. 
  40. ^ a b Zhao (Nisan 2020). "Alkali metal bifunctional catalyst-sorbents enabled biomass pyrolysis for enhanced hydrogen production". Renewable Energy (İngilizce). 148: 168-175. doi:10.1016/j.renene.2019.12.006. 
  41. ^ "Effective Spinneret Cleaning". Fiber Journal. June 2010. 30 Haziran 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Nisan 2016. 
  42. ^ a b "Cleaning with Heat: Old Technology with a Bright New Future" (PDF). Pollution Prevention Regional Information Center. The Magazine of Critical Cleaning Technology. September 1994. 8 Aralık 2015 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Aralık 2015. 
  43. ^ a b "A Look at Thermal Cleaning Technology". ThermalProcessing.org. Process Examiner. 14 Mart 2014. 8 Aralık 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Aralık 2015. 
  44. ^ "Cleaning Metal Parts and Tooling" (PDF). Pollution Prevention Regional Information Center. Process Heating. April 1996. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Aralık 2015. 
  45. ^ "Method for removing polymer deposits which have formed on metal or ceramic machine parts, equipment and tools". Espacenet. European Patent Office. 7 Ekim 1999. Erişim tarihi: 19 Nisan 2016. 
  46. ^ "Cleaning objects in hot fluidised bed – with neutralisation of resultant acidic gas esp. by alkaline metals cpds". Espacenet. European Patent Office. 28 Kasım 1974. Erişim tarihi: 19 Nisan 2016. 
  47. ^ "Process for vacuum pyrolysis removal of polymers from various objects". Espacenet. European Patent Office. 2 Eylül 1980. Erişim tarihi: 26 Aralık 2015. 
  48. ^ "Vacuum pyrolysis systems". thermal-cleaning.com. 15 Şubat 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Şubat 2016. 
  49. ^ "Paint Stripping: Reducing Waste and Hazardous Material". Minnesota Technical Assistance Program. University of Minnesota. July 2008. 8 Aralık 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Aralık 2015. 
  50. ^ Pingali (2005). "Silver Nanoparticles from Ultrasonic Spray Pyrolysis of Aqueous Silver Nitrate" (PDF). Aerosol Science and Technology. 39 (10): 1010-1014. doi:10.1080/02786820500380255. 8 Nisan 2014 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. 
  51. ^ Song (2004). "Ultrasonic Spray Pyrolysis for Synthesis of Spherical Zirconia Particles" (PDF). Journal of the American Ceramic Society. 87 (10): 1864-1871. doi:10.1111/j.1151-2916.2004.tb06332.x. 8 Nisan 2014 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. 
  52. ^ Zhou (February 2015). "Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) formation from the pyrolysis of different municipal solid waste fractions" (PDF). Waste Management (İngilizce). 36: 136-146. doi:10.1016/j.wasman.2014.09.014. PMID 25312776. 
  53. ^ Zhou (16 Ekim 2014). "Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Formation from the Pyrolysis/Gasification of Lignin at Different Reaction Conditions". Energy & Fuels (İngilizce). 28 (10): 6371-6379. doi:10.1021/ef5013769. ISSN 0887-0624. 
  54. ^ Zhou (April 2016). "Influence of process conditions on the formation of 2–4 ring polycyclic aromatic hydrocarbons from the pyrolysis of polyvinyl chloride" (PDF). Fuel Processing Technology (İngilizce). 144: 299-304. doi:10.1016/j.fuproc.2016.01.013. 
  55. ^ Zhou (July 2014). "Interactions of municipal solid waste components during pyrolysis: A TG-FTIR study". Journal of Analytical and Applied Pyrolysis (İngilizce). 108: 19-25. doi:10.1016/j.jaap.2014.05.024. 
  56. ^ Long (September 2016). "Interactions among biomass components during co-pyrolysis in (macro)thermogravimetric analyzers". Korean Journal of Chemical Engineering (İngilizce). 33 (9): 2638-2643. doi:10.1007/s11814-016-0102-x. ISSN 0256-1115. 
  57. ^ Goodacre, R.; Kell, D. B. (1996). "Pyrolysis mass spectrometry and its applications in biotechnology". Curr. Opin. Biotechnol. 7 (1): 20-28. doi:10.1016/S0958-1669(96)80090-5. PMID 8791308. 
  58. ^ Peacock, P. M.; McEwen, C. N. (2006). "Mass Spectrometry of Synthetic Polymers. Anal. Chem". Analytical Chemistry. 78 (12): 3957-3964. doi:10.1021/ac0606249. PMID 16771534. 

Dış bağlantılar[değiştir | kaynağı değiştir]