Biodiesel Production from Chlorella Vulgaris ESP-6
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Kimya-Metalurji Fakültesi, Biyomühendislik Böl., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2020
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: Selen ŞENAL
Danışman: Sevil Yücel
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Mikroalgal biyokütle üretimi dünya çapında büyük bir öneme sahiptir. Bunun en büyük sebebi, mikroalglerin gıda takviyesi, biyokütle, yem, pigment, gübre ve yakıt olarak kullanılabilirken öte yandan üretimde CO2 emisyonlarını azaltmasıdır. Atmosferdeki CO2 seviyesi 413 ppm'i geçmiştir ve bu durum küresel ısınma açısından en büyük tehtidi oluşturmaktadır. Bu nedenle mikroalgal biyokütleden emisyon nötürleyici biyodizel üretimi tüm dünya ülkeleri tarafından desteklenmektedir. Mikroalgler hava kirleticilerini (CO2, NO2, SO2) absorplama özelliğine sahip canlılardandır. İçerdikleri yağ asitleri sayesinde biyodizel üretimi için de önemli bir potansiyeldir. Bu çalışmada öncelikle Chlorella vulgaris ESP-6 mikroalg türünün farklı ortamlarda büyüme şartları incelenerek mikroalglerden ilk kez in-situ esterleşme yöntemi ile biyodizel üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmanın 2 amacı bulunmaktadır; ilki Chlorella vulgaris ESP-6'nın CO2 beslemeli, hava beslemeli ve ortam şartlarında (CO2 ve hava beslemesiz) büyüme kinetiğini incelemek, diğeri ise çeşitli proses parametrelerini (katalizör miktrı ve cinsi, alkol miktarı) optimize ederek tek aşamada yağ ekstraksiyonu ve esterleşmenin bir arada yer aldığı in-situ esterleşme yöntemiyle biyodizel üretmektir. CO2 ortamında büyütülen mikroalgler en yüksek biyokütle verimine (0.26 g/L) sahip olurken, mmax değerinin 1.06 d-1 olduğu bulunmuştur. Ortam şartlarında büyütülen kültürden elde edilen mikroalgal lipit içeriği ve lipit verimliliği sırasıyla %24 ve 3 mg/Lgün olarak belirlenmiştir, hacimsel biyokütle üretkenlik değeri ise 13 mg/Lgün'dür. Chlorella vulgaris ESP-6 in-situ esterleşme reaksiyonunda asit katalizörü olarak ağırlıkça %100-150 (yağ bazlı) sülfürik asit ve baz katalizörü olarak ağırlıkça %6,25-25 NaOH kullanılmıştır. Her iki katalizörde de reaksiyonlar 60C'de ve 150 dakika süre ile gerçekleştirilmiştir. Metil ester içerikleri gaz kromotogrofisi (GC) ve kalitatif sonuçlar ince tabaka kromatografisi (TLC) ile belirlenmiştir. Reaksiyona giren alkol hacminin 6:1'den 10:1'e (v/w biyokütle) artırılması ve katalizörün oranlarının arttırılması, baz katalizörde yağ ekstraksiyonunu artırarak %29.1'luk yağ asidi metil esteri (FAME) verimi ve %7.16'lık metil ester içeriği sağlamıştır. Asidik bir katalizör olan H2SO4 kullanılığında FAME veriminin (%98), baz katalizörün FAME verimine (%29.1) kıyasla çok daha yüksek olduğu görülmüştür. Asidik katalizör miktarı esterleşme reksiyonunda %100'den %150'ye artırıldığında arttırıldığında, FAME veriminin (%98) ve ester içeriğinin (%29.5) sırasıyla %93.2'den ve %21.4'ten daha yüksek olduğu görülmüştür. Sonuç olarak Chlorella vulgaris ESP-6 mikroalg türünün CO2 emisyonlarının azaltılmasında ve biyodizel üretiminde verimli bir potansiyel kaynak olarak kullanılabileceği uygun görülmüştür.