Yüksek sıcaklık-basınç ön arıtma prosesinin siyanobakteri’den metan üretim potansiyelinin geliştirilmesi için optimizasyonu

Abstract

Bu yüksek lisans tezinde ülkemiz su kaynağından izole edilen ve enerji üretim potansiyeline sahip siyanobakteri'den metan üretilmesi, metan üretim veriminin artırılması için yüksek sıcaklık-basınç ön arıtma prosesinin uygulanması ve yüksek sıcaklık-basınç ön arıtma prosesinin proses optimizasyonunun yapılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda yüksek lisans tezinde öncelikle Desertifilum tharense siyanobakterisi üretilmiş, kültür spesifik parametreleri tespit edilmiş, karakterizasyonu yapılmış, metan üretim veriminin arttırılması amacıyla Desertifilum tharense siyanobakterisine yüksek sıcaklık-basınç ön arıtma prosesi uygulanmış ve metan üretimi açısından yüksek sıcaklık-basınç ön arıtma prosesinin optimizasyonu yapılmıştır. Desertifilum tharense kuru ağırlık, spesifik büyüme hızı, maksimum üretkenlik ve CO2 fiksasyon değerleri sırasıyla 3,61 g/L, 0,36 1/Gün, 0,35 g/L.Gün ve 0,06 g/gün olarak tespit edilmiştir. Desertifilum tharense'nin karbon (C) miktarı %50,2 ve toplam organik karbon miktarı (TOK) ise %48,9 olarak bulunmuştur. Bu bulgular, Desertifilum tharense karbon içeriğinin organik karbondan kaynaklandığını ve biyoyakıt üretiminde biyokütle kaynağı olarak kullanılabileceğini ifade etmektedir. Ham Desertifilum tharense numunesinin BMP değeri 261,8 mLCH4/gUKM olarak ölçülmüştür. Yüksek sıcaklık-basınç ön arıtma prosesi etkilerinin incelenmesi ve optimum proses koşullarının saptanması amacıyla Cevap Yüzey Yöntemi (CYY) Merkezi Kompozit Tasarım (MKT) metodu kullanılmıştır. Yüksek sıcaklık-basınç ön arıtma prosesinde reaksiyon sıcaklığının artırılması ile çözünmüş kimyasal oksijen ihtiyacı (çKOİ) ve ekstrakte olabilen madde ve lipit miktarı artarken, biyokimyasal metan potansiyeli (BMP) miktarı düşmüştür. Yüksek sıcaklık-basınç ile muamele edilen numunelerin BMP değerleri 201,5 – 235 mLCH4/gUKM aralığında ve ham numuneden düşük olarak ölçülmüştür. Bu sonuçlar Desertifilum tharense'dan biyoyakıt metan üretimi için yüksek sıcaklık-basınç ön arıtma prosesinin uygun olmadığını göstermektedir. Yüksek sıcaklık-basınç ön arıtma prosesinin optimizasyonu (optimum proses koşulları) Design Expert paket programı optimizasyon modülü yardımıyla maksimum metan üretimi ve maliyet açısından yapılmış ve elde edilen optimizasyon koşulları ve sonuçları validasyon deneyleri ile karşılaştırılmıştır. Maksimum BMP üretimi için 200°C reaksiyon sıcaklığı ve 20 dk. reaksiyon süresi optimum koşullar olarak önerilmiştir. Önerilen model ile bu koşullarda 227,1 mLCH4/gUKM metan üretilebileceği tahmin edilmiş ve validasyon deneyinde ise 211,4 mLCH4/gUKM metan üretilmiştir. Yüksek lisans tez çalışması sonucunda Desertifilum tharense siyanobakterisinin metan üretimi amacıyla biyokütle kaynağı olarak kullanımının uygun, ancak metan üretimi öncesinde yüksek sıcaklık-basınç ön arıtma prosesi kullanılmasının gerekli olmadığı tespit edilmiştir