Piroliz Nedir? Nasıl Gerçekleşir, Avantajları Nelerdir?

Peki piroliz nedir? Bu işlemin tanımı, Oksijensiz yakma ” ile elde edilen organik materyalin termokimyasal ayrışma sürecidir. Petrol ürünleri, kömür, kerestenin bu tür ayrışması. İşlem tamamlandıktan sonra sentez gazı ve diğer son ürünler oluşur. Piroliz reaksiyonu 800 ila 900 derecelik bir sıcaklıkta gerçekleştirilir.

Termokimyasal bir işlem olan piroliz, Yunanca’da “ pyro “ yani ateş ve “ lyse “ yani parçalama – ayırma anlamlarını içeren kelimelerinin birleşmesinden meydana gelmiştir.

Piroliz, genelde organik malzemelerin işlenmesinde kullanılır, bu işleme örnek olarak ahşabın yakılması gösterilebilir. Organik maddelerin piroliz işlem görmesiyle, uçucu ürünler elde edilirken, karbon, kömür bakımından zengin bir katı kalıntı bırakılır. Piroliz sisteminin çevre dostu ve verimli olması, sistemi avantajlı kılmaktadır.

Piroliz İşlemİ Nasıl Gerçekleşir?

Ana reaktörün içerisinde yer alan organik ürüne, oksijen olmayan bir ortamda 300 – 1000 santigrat derece arasında yüksek bir sıcaklık uygulanarak, termal bozunmaya uğraması sağlanır. Termal bozunma sürecinin tamamlanmasıyla, gaz fazına dönüşen organik ürün, katalitik konverter ünitesine gelerek, bu ünitede işlemi hızlandırılır.

Yardımcı reaktör bölgesinde uygun bir sıcaklık altında yoğuşabilen gazlar; pirolitik sıvı, LPG, karbon siyahı ve parafin gibi maddeler dönüştürülür.

Piroliz işlemi sırasında birçok farklı yöntem kullanılabilse de, genel anlamda uygulama adımları böyledir.

Piroliz olayında termik olarak madde parçalanması:

• 100◦C-120 ◦C: Bu sıcaklık aralığında mutlak kuruma sağlanır.
• 120◦C-250 ◦C: Mutlak kuruma sıcaklık aralığının biraz üstünde bir sıcaklık uygulanırsa; dezoksidasyon, desülfürleşme işlemi sağlanmış olur.
• 250 ◦C: Depolimerizasyon, sülfür parçalanmasının başlangıcı
• 340 ◦C: Alifatik bileşiklerin bağlarının çözünmesiyle; metan ve hidrokarbonların oluşması
• 380 ◦C: Karbonlaşma ve zenginleşme adımı
• 400 ◦C: C – O ve C-N bileşiklerin bağlarının çözülmesi
• 400◦C-420◦C: Maddelerin Piroliz yağına ve katrana dönüşmesi aşamasıdır.
• 600◦C: Maddelerin, ısıya dayanımlı bir hal alarak kranklaşması
• 600◦C: Aromatla ve etilenlerin oluşumu

Pirolizin Kullanım Alanları

Piroliz oluşumunun birçok alanda kullanımı vardır. Pirolizin kullanım alanlarını inceleyelim.

• Yemek pişirme: Pirolizin yiyecek hazırlama alanında birçok farklı uygulaması vardır, buna örnek olarak; karamelizasyon gıdalardaki şekerin pirolizi örnek gösterilebilir.
• Kok, karbon, odun kömürü: Karbon ve karbonca zengin maddeler, yüksek sıcaklıklara maruz kalsa bile uçucu değillerdir. Piroliz ile birçok türde karbon elde edilebilir, bunlar yakıt için çelik yapımında reaktifler ve yapısal malzemeler olarak kullanılmasını mümkün kılar.
• Sıvı ve gazlı biyoyakıtlar: Piroliz kullanım alanlarından biri de, biyokütleden yakıt üretimidir. Sulu piroliz yoluyla; yakıt biyo –yağı ve üretilebilir.
• Hidrojen için metan pirolizi: Metanda, hidrojen üretimi için karbonu doğal gazdan ayıran kirletmeyen endüstriyel bir işlem olan metan piroliz yöntemi kullanılır. Bu yöntemle düşük maliyete sahip, yüksek hacimde kirlemeyen hidrojen elde edilmiş olur.
• Etilen: Piroliz sanayisinin en büyük ölçüden üretilen kimyasal bileşiği etilendir. Elde edilen etilen; antifriz, PVC, polietilen ve polistiren gibi polimerlerin yapımında kullanılır.
• Yarı iletkenler: Uçucu organometalik bileşiklerinin pirolizi sonucu; yarı iletkenler, sert kaplamalar ve diğer uygulanabilir malzemeler elde edilir.
• Atık Yönetimi: Kentsel katı atıkların ve plastik atıkların işlenmesi için piroliz işlemi Bu sayede atık hacmi azalır.
• Termal Temizlik: Polimerler, plastikler ve kaplamalar gibi organik maddeleri parçalanması sonucu üretim bileşenleri olan ekstrüder vidalar, düzeler ve statik karıştırıcılar elde edilir.

Piroliz İşlemi Sonuçlarına Etki Eden Faktörler

• İşlenmiş malzemenin cinsi: Piroliz işlemi çeşitli malzemelerle uygulanabilir. Farklı malzemelerin piroliz işlemindeki performansını önceden tahmin etmek zordur. Bu yüzden bir malzeme üzerinde piroliz işlem uygulamasına başlanmadan önce pilot test yapmak çok önemlidir.
• İşlem sıcaklığı: Piroliz işlemine etki eden faktörlerden biri işlem sıcaklığıdır. Ortaya çıkacak ürün açısından sıcaklık önemlidir, yüksek sıcaklıkta fazla miktarda gaz açığa çıkarken, düşük sıcaklıkta yüksek kalitede katı bir ürün elde etmek mümkündür.
• Malzemenin piroliz odasında geçirdiği süre: Katı ürünün, ısıl dönüşüm derecesine etken eden bir diğer faktördür.
• Parçanın büyüklüğü ve fiziksel yapısı: Malzemenin pirolize maruz kaldığı hız üzerinde etki eden bir diğer faktördür. Düşük partikül ebatlı malzemeler daha hızlı termal ayrışmaya uğrar.

Piroliz Sistemin Avantajları

• Yakma tesislerinde gerçekleşen işlem sonrasın çok zararlı gazlar açığa çıkmadığı için gaz arıtma tesisine ihtiyaç yoktur. Çöp depolama alanlarına giden atıklarda önemli ölçüde azalma sağlanır.
• Biyogaz ve çöp gazı üretim teknolojileriyle karşılaştırıldığında, daha az alanda daha yüksek kapasitede üretim yapılabilir. Ayrıca çöp gaz üretim teknolojisine göre, yüksek verimliliğe ve yüksek hızda enerji üretimine sahiptir.
• Piroliz sistemin avantajlarından biri de çevre dostu ve verimli olmasıdır. Piroliz sistem sonucu oluşan çıktılar satılabilir ürün özelliği taşır. Atık oluşumu olmadığı için, atik bertaraf maliyeti doğurmaz, su kirliliği riskini azaltır.
• Piroliz sistem ile çeşitli hammaddeler, basit ve ucuz bir şekilde işlenebilir.
• Piroliz sistemin en önemli avantajlarından biri de; yerli kaynaklardan enerji üretimidir. Ülkenin enerji ihtiyacının karşılanmasına önemli rol oynayıp, ithal enerji kaynaklarına olan bağımlılığı azaltır.