Chlorella Vulgaris mikroalg kültürünün CO2 tutma veriminin ve farklı büyüme koşullarında biyodizel üretim potansiyelinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada; dikey bir fotobiyoreaktörde yetiştirilen Chlorella vulgaris (C. vulgaris) mikroalg kültürünün CO2 tutma veriminin ve biyodizel potansiyelinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada, 5 cm iç çapa sahip, 100 cm yüksekliğinde pleksiglastan yapılmış fotobiyoreaktör kullanılmıştır. Farklı oranlarda CO2 içeren gaz karışımları (hacimce 400 ppm, %15 ve %90), C. vulgaris kültürünün yetiştirildiği fotobiyoreaktöre verilerek kültürün CO2 tutma verimi incelenmiştir. Hacimce 400 ppm CO2 gazı içeren CO2+N2+O2 gaz karışımı havayı temsil etmektedir. Hacimce %15 CO2 gazı içeren CO2+N2+O2 gaz karışımı kömürle çalışan termik santrallerinden kaynaklanan baca gazı kompozisyonunu temsil etmektedir. Hacimce %90 CO2 gazı içeren CO2+O2 gaz karışımı ise Oksi-Yanma teknolojisi kullanan ve kömürle çalışan termik santrallerinden kaynaklanan baca gazı kompozisyonunu temsil etmektedir. Çalışmada kullanılan diğer değişken parametreler aydınlatma şiddeti (7 000, 11 000 ve 15 000 lux) ve aydınlatma süresidir (12 saat, 16 saat ve 24 saat aydınlık). Deney süresince fotobiyoreaktörden 24 saatte bir numune alınmıştır. Numunelerde kuru ağırlık (g/L), optik yoğunluk (684 nm ve 750 nm), klorofil-a (665 nm), klorofil-b (645 nm), karotenoid (480 nm) ve pH ölçümleri yapılmıştır. Ölçüm ve analizler neticesinde kültürün adaptasyon süresi (saat), üreme verimliliği (g (kuru ağırlık)/L/gün), maksimum spesifik büyüme oranı, (µmax, 1/gün) ve CO2 tutma verimi hesaplanmıştır. CO2 tutma verimi açısından en iyi sonuçları veren değişken parametreler belirlenmiş ve bu parametre şartları altında, mikroalg kültürü fotobiyoreaktörde azot stresine maruz bırakılarak bünyesindeki lipit oranının nasıl değiştiği incelenmiştir. 7000 lux aydınlatma şiddetinde elde edilen kuru ağırlık derişimi (max ~ 2 g/L) 11 000 lux'e göre 2,5 kat, 15 000 lux'e göre ise 3,8 kat daha fazladır. En yüksek biyokütle derişiminin elde edildiği 24 saat aydınlıkta (max ~ 2 g/L) 16 saat aydınlığa göre 1,8 kat, 12 saat aydınlığa göre 1,5 kat daha fazla verim elde edilmiştir. %15 CO2'de kuru ağırlık değeri (max ~ 1,47 g/L) 400 ppmv'e göre 5 kat fazla verimle elde edilmiştir. %15 CO2 içeren gaz karışımı için mikroalg üreme verimliliği ve CO2 tutma verimi sırasıyla 0,14 g/L/gün ve 0,25 g/L/gün olarak belirlenmiştir. %90 CO2 derişimi altında mikroalg büyümesi inhibe olmuştur. %15 CO2 derişimi altında fotobiyoreaktörde %100 azotlu ortamda lipit oranı başlangıçta %10 iken, deney sonunda %3 oranında belirlenmiştir. %15 CO2 derişimi altında %100 azotsuz deney inhibe olmuş, büyüme gerçekleşmemiştir. Bu nedenle azot stresi deneylerine erlanmayerde 400 ppmv CO2 derişimi altında devam edilmiştir. %75 azotsuz ortamda %100 azotsuz ortama göre 1,3 kat daha iyi büyüme verimi elde edilmiştir. Ayrıca, %75 azotsuz deneyde %100 azotsuz ortama göre 2,5 kat daha yüksek RuBisCO oranı belirlenmiştir. %100 azotsuz deneyde ise %75 azotsuz ortama göre 1,2 kat daha yüksek lipit oranı elde edilmiştir.