Fotokatalitik yöntem ile biyodizel üretimindeki gelişmeler

Bu tez, biyodizel üretiminde kullanılan fotokatalitik yöntemi çevresel, ekonomik ve mühendislik yönleriyle kapsamlı biçimde incelemektedir. Fotokatalitik yöntem, yarıiletken fotokatalizörlerin (özellikle TiO₂, ZnO ve g-C₃N₄) ışık enerjisi etkisiyle trigliseritleri biyodizele dönüştürmesine dayanmaktadır. Bu süreçte güneş ışığı gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması, toksik olmayan katalizörlerin tercih edilmesi ve atık yağların doğrudan dönüştürülebilmesi yöntemi hem çevreci hem de ekonomik kılmaktadır. Araştırmada, fotokatalitik sistemlerin geleneksel asit-baz katalizörlere göre daha düşük enerji tüketimiyle yüksek verim sağladığı; ZnO/SiO₂, TiO₂/g-C₃N₄ ve SrTiO₃ gibi kompozit katalizörlerle %90'ın üzerinde, hatta %98,6'ya varan dönüşüm oranlarına ulaşıldığı belirtilmiştir. Fotokatalitik reaksiyonlar, düşük sıcaklıkta ve yeniden kullanılabilir katalizörlerle yürütülerek üretim maliyetini azaltmakta, atık su oluşumunu en aza indirmekte ve karbon salımını düşürmektedir. Bununla birlikte, sanayi ölçeğinde uygulanabilirlik için fotoreaktör tasarımlarının ve katalizör kararlılığının geliştirilmesi gerekmektedir. Elde edilen sonuçlar, fotokatalitik yöntemin gelecekte sürdürülebilir biyoyakıt üretiminde enerji verimliliği yüksek, çevre dostu ve ekonomik bir alternatif olacağını göstermektedir.

This thesis provides a comprehensive examination of the photocatalytic method for biodiesel production in terms of environmental, economic, and engineering aspects. The photocatalytic process utilizes semiconductor photocatalysts (mainly TiO₂, ZnO, and g C₃N₄) to convert triglycerides into biodiesel under light irradiation. The use of renewable solar energy, non-toxic catalysts, and direct conversion of waste oils makes this method both eco-friendly and cost-effective. The study demonstrates that photocatalytic systems achieve high yields with lower energy input compared to conventional acid-base catalysts, reporting conversion rates exceeding 90% and up to 98.6% with composite catalysts such as ZnO/SiO₂, TiO₂/g-C₃N₄, and SrTiO₃. These reactions operate efficiently at low temperatures, with reusable catalysts reducing wastewater generation and carbon emissions. However, industrial scalability still requires further improvements in photoreactor design and catalyst stability. The findings indicate that the photocatalytic method offers a highly energy-efficient, sustainable, and environmentally friendly alternative for next-generation biodiesel production.