Kinetic and analytical studies on pyrolysis of olive oil industry wastes

Zeytinyağı endüstrisi atıklarının pirolizi üzerine kinetik ve analitik çalışma

Abstract

The pyrolysis of olive pomace was carried out at two different heating rates at 500°C in the absence and presence of catalysts (commercial fluid catalytic cracking (FCC), aluminosilicate zeolite (ZSM-5) and red mud) using pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS). The products obtained from biomass components in different temperature ranges by sequential pyrolysis of olive pomace were investigated. In addition, the apparent activation energy of olive pomace was calculated by thermogravimetric analysis method and determined as 105.6 kJ mole-1 by Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) method and 110.2 kJ mole-1 by Flynn-Wall-Ozawa (FWO) method. According to Py-GC/MS results, the main components in bio-oil consists of phenolic compounds. In sequential pyrolysis, while the highest organic acid was obtained at low temperatures, phenolic compounds were formed at high temperatures. While bio-oil obtained by fast pyrolysis has higher organic acid content than that of bio-oil obtained by slow pyrolysis, slow pyrolysis bio-oil contains more furan and aliphatic ketone, aldehyde and ester. Catalytic studies revealed that catalysts were more effective in the slow pyrolysis process, which allows prolonged catalyst-pyrolysis vapor contact.

Özet

Piroliz gaz kromatografisi/kütle spektrometresi (Py-GC/MS) kullanılarak, pirinanın iki farklı ısıtma hızında 500°C'de katalizör yokluğunda ve varlığında (ticari akışkan katalitik çatlama (FCC), alimünosilikat zeolit (ZSM-5) ve kırmızı çamur) pirolizi gerçekleştirildi. Prinanın basmaklı pirolizi ile farklı sıcaklık aralıklarındaki biyokütle bileşenlerinden elde edilen ürünler incelendi. Ayrıca pirinanın gözlenen aktivasyon enerjisi termogravimetrik analiz yöntemiyle hesaplandı ve Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) metoduna göre 105.6 kJ mole -1 , Flynn-Wall-Ozawa (FWO) metoduna göre ise 110.2 kJ mole -1 olarak belirlendi. Py-GC/MS sonuçlarına göre biyoyağın içindeki başlıca bileşenler fenolik bileşiklerden oluşmaktadır. Basamaklı pirolizde, en yüksek organik asit içeriği düşük sıcaklıklarda elde edilirken fenolik bileşikler yüksek sıcaklıklarda oluşmuştur. Hızlı piroliz ile elde edilen biyo-yağ, yavaş piroliz ile elde edilen biyo-yağdan daha yüksek organik asit içeriğine sahipken, yavaş piroliz biyo-yağı daha fazla furan ve alifatik keton, aldehit ve ester içermektedir. Katalitik çalışmalar, katalizörlerin, uzun süreli katalizör-piroliz buhar temasına izin veren yavaş piroliz işleminde daha etkili olduğunu ortaya koymuştur.