Sera atıklarına uygulanan kimyasal ön arıtım yöntemlerinin anaerobik arıtılabilirlik üzerine etkilerinin değerlendirilmesi

Abstract

Bu çalışma kapsamında lignoselülozik yapıya sahip sera atıklarına uygulanan termo-kimyasal ön arıtım yönteminin anaerobik parçalanma üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda Antalya ilinden elde edilen sera atıkları kullanılmıştır. Ön arıtım prosesi üzerinde etkisi olduğu düşünülen bağımsız değişkenler (asit konsantrasyonu, reaksiyon sıcaklığı, reaksiyon süresi, katı madde konsantrasyonuve karıştırma hızı) belirlenmiş ve seçilen cevap değişkenleri (çKOİ artışı, çözünmüş şeker konsantrasyonu ve UAKM konsantrasyonu) üzerindeki etkileri istatistiksel Plackett-Burman analiz yöntemi ile incelenmiştir. En fazla etkiye sahip bağımsız değişkenler cevap yüzey yöntemi kullanılarak optimize edilmiştir. Optimizasyonda çKOİ artışı ve çözünmüş şeker konsantrasyonun maksimize edilmesi hedeflenmiştir. Bağımsız değişkenlerden asit konsantrasyonu maksimize edilirken reaksiyon sıcaklığı ise minimize edilmiştir. Ön arıtım sonrası elde edilen çözünmüş fazdan ve karışım fazından BMP deneyleri gerçekleştirilerek metan üretim etkinlikleri değerlendirilmiştir.çKOİ artışı ve çözünmüş şeker konsantrasyonu için yapılan optimizasyon sonucunda asit konsantrasyonu ve reaksiyon sıcaklığının ön arıtım prosesi üzerinde en etkili bağımlı değişkenler olduğu belirlenmiştir. %2,59 asit konsantrasyonu ve 100°C reaksiyon sıcaklığı optimum koşullar olarak tespit edilmiştir. Optimum koşullarda yapılan ön arıtım validasyon deneyi sonunda %75,80 çKOİ artışı ve 28,63 mg Glikoz/g UKM çözünmüş şeker konsantrasyonu sonucuna ulaşılmıştır. BMP deneyleri sonucunda çözünmüş faz için elde edilen en yüksek metan miktarı 191,68 mL CH4/g KOİ olarak ölçülmüştür. Çözünmüş fazda üretilen maksimum metan miktarına %5 asit konsantrasyonu ve 60 °C reaksiyon sıcaklığı uygulamasından sonra ulaşılmıştır.Karışım fazından elde edilen en yüksek metan miktarı ise 302,86 mL CH4/g UKM olarak asit kullanılmayan 80 °C reaksiyon sıcaklığı koşullarında elde edilmiştir. Bununla birlikte, çKOİ ve çözünmüş şeker için elde edilen optimum koşullarda (%2,59 asit konsantrasyonu ve 100 °C reaksiyon sıcaklığı) ön arıtım uygulaması sonucunda karışım numunelerinin BMP sonuçları düşük değerlerde kalmıştır. Uygulanan ön arıtım sonunda çKOİ artışı ile birlikte çözünmüş şeker konsantrasyonunun artması ve sonuç olarak üretilen metan miktarının da artması beklenirken, BMP sonuçları düşük bulunmuştur. Bu nedenle lignoselülozik kökenli sera atıklarının asidik termal ön arıtım uygulamasında ön arıtım koşulları optimizasyonunun BMP sonuçlarına göre yapılmasının metan üretimini maksimize etmek açısından daha uygun olduğu kararına varılmıştır. MKT deneyleri kapsamında ön arıtım uygulanan numunelerin BMP testleriyapılmış, sonuçlar için proses modeli önerilmiş ve maksimum metan üretimi için optimum koşullar %0 asit konsantrasyonu ve 78,63 °C reaksiyon sıcaklığı olarak tespit edilmiştir.