Akademik Veri Yönetim Sistemi
ISPEC 17th International Conference on Agriculture, Animal Sciences and Rural Development, Kırşehir, Türkiye, 25 Nisan 2025, ss.362-363, (Özet Bildiri)
Biyogaz tesisleri tarafından üretilen biyogazın kalitesi,
öncelikle metan içeriğine bağlıdır ve elde edilen yakıtın enerji değerini ve
yanma özelliklerini etkiler. Biyogaz metan içeriğini ölçmeye yönelik mevcut
teknolojiler genellikle karmaşık ve maliyetli ekipmanları içermektedir. Küçük
ölçekli biyogaz tesislerinde geleneksel metan analizi, gaz kromatografisi veya
pahalı kızılötesi sensörlerle yapılmakta; yerinde ve sürekli metan izleme için
zorluklar oluşturmaktadır. Termal iletkenlik veya alev iyonizasyon detektörlü
gaz kromatografisi, hassas bileşim analizi sağlamakla birlikte, laboratuvar
olanakları ve uzman teknisyenler gerektirmektedir. Biyogaz için özel olarak
tasarlanmış taşınabilir kızılötesi gaz analizörleri, CH₄ ve CO₂'nin yerinde
ölçümlerine imkân vermektedir. Ancak, bu tür cihazlar pahalıdır ve küçük
ölçekli veya kırsal biyogaz işletmecileri için pratik olmayabilir. Daha basit
el tipi gaz test cihazları bile sık sık kalibre edilmeli ve kalibrasyon için
önemli bir bütçe ayrılmalıdır. Bu durum, sahada çalışabilecek uygun fiyatlı,
kullanıcı dostu alternatiflere olan ihtiyacı ortaya çıkarmaktadır.
Bu çalışma, düşük maliyetli çoklu gaz sensörlerini temel
alan bir cihaz geliştirerek, maliyet etkin bir metan ölçüm çözümü ihtiyacını
ele almaktadır. Önerilen sistemde, sıcaklık ve basınç sensörleri ile birlikte
iki adet metal oksit yarı iletken metan sensörü (MQ-4 ve MQ-9) kullanmaktadır.
Sensörlerin tümü bir mikrodenetleyici ile entegre edilmiş ve özel olarak
tasarlanmış 1,2 litrelik hava geçirmez bir hazne içine yerleştirilmiştir. Her
iki MQ sensörünün de yaklaşık 10.000 ppm (hacimce %1 CH₄) üst algılama sınırına
sahip olması nedeniyle, ham biyogazın (tipik olarak %50-70 CH₄ içeren) doğrudan
ölçümü, sensörlerin çalışma aralığını aşmaktadır. Bu sorunu çözmek için, ölçüm
haznesine sabit bir hacimde biyogaz (10 mL) enjekte edilmiş, bu da metan
konsantrasyonlarını sensörlerin ölçülebilir sınırları içinde tutmak için
numuneyi etkili bir şekilde seyreltmiştir. Her okumadan sonra, artık gazları
uzaklaştırmak ve sonraki numune alma döngülerinde
doğru ve tekrarlanabilir ölçümler sağlamak için hazne temiz hava ile
temizlenmiştir. Çalışmada laboratuar ölçek anaerobik biyoreaktörlerden elde
edilen biyogaz ile doğru referans metan konsantrasyonları elde etmek için,
kimyasal yıkama yöntemi (CO₂'nin NaOH ile absorpsiyonu) ve bir gaz sayacı ile
birlikte bir kalibrasyon prosedürü uygulanmıştır. Sensör çıktılarına daha sonra
Python tabanlı eğri doğrusallaştırma uygulanmıştır. Veri filtreleme ve çoklu
sensör sinyallerinin birlikte değerlendirilmesi, ölçüm kararlılığını
artırmıştır.
Bulgular, düşük maliyetli sensörlerin, uygun şekilde
kalibre edildiklerinde, küçük ölçekli biyogaz reaktörleri için güvenilir metan
ölçümü sağlayabileceğini ve işletmecilerin gaz kalitesini yerinde ve minimum
maliyetle sürekli olarak takip etmelerine olanak tanıdığını göstermektedir.
Anahtar Kelimeler: Tarımsal Biyogaz Tesisleri, Metan
Sensörü, Anaerobik Çürütme, Biyoreaktör, Biyogaz Kalitesi