Lignoselülozik atıklardan biyogaz üretiminin nanopartikül destekli rumen ön işlemi ile artırılması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ÇEVRE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: GÖKCE KARA
Danışman: Ahmet Demir
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Ülkemiz ekonomisinde tarım sektörünün önemli bir yere sahip olmasından dolayı büyük miktarlarda tarımsal atık oluşumu gözlenmektedir. Tarımsal atıklar, organik ve lignoselülozik yapıya sahip olup büyük enerji potansiyeline sahiptir. Ancak lignoselülozik biyokütleden biyoenerji üretimi; selüloz, hemiselüloz, lignin içeren lignoselülozik biyokütlenin kompleks yapısı nedeniyle zordur. Biyoenerji üretiminden önce lignoselüloz hidrolizini sağlayacak bir fiziksel, kimyasal veya biyolojik ön işlem gereklidir. Biyolojik ön işlem, diğer ön arıtma metotlarının aksine çevre dostu ve ekonomik olmasıyla öne çıkmaktadır. Ruminant hayvanların midelerindeki; bakteri, mantar, protozoadan oluşan rumen mikroorganizmaları lignoselülozu biyolojik olarak parçalamaktadır. Bu tez çalışmasında lignoselülozik atıklar, rumen mikroorganizmaları kullanılarak biyolojik ön işlemden geçirilip lignoselülozik bileşenlerinin ayrılması amaçlanmıştır. Reaktörlerin bekletme süreleri ve substrat/mikroorganizma oranları değiştirilerek, Yanıt Yüzey Yöntemi ile optimizasyonları yapıldı. Hidrolizin sağlandığı optimum şartlar belirlenmiştir. pH değişimi, gaz oluşumu, toplam şeker konsantrasyonundaki artış ölçülerek değişken parametrelerin etkisi incelenmiştir. Optimizasyon sonrasında en uygun parametreler 3 mL rumen sıvısı ve 4-8 gün arasında ön işlem süresi olarak belirlenerek rumen ve nanopartikülün birlikte kullanıldığı ön işlem aşamasına geçilmiştir. Rumen ön işlemi için yapılan ölçümler tekrarlandı, yüksek şeker verimi gösteren reaktörler belirlenmiştir. Rumen ön işleminde şeker verimi, biyogaz üretimi ve metan içeriği açısından en yüksek verim sırasıyla %37 artış, 211 mL biyogaz ve %58 metan içeriği ile 1 mL rumen sıvısıyla 8 gün ön işlemi yapılan Reaktör 6'da gözlenmiştir. Rumen ve nanopartikül ön işleminde en yüksek şeker artışı %49 ile 5 mg nanopartikül içerip 6 gün ön işlemde tutulan Reaktör 10'da gözlenmiştir. Biyogaz üretimi ve metan içeriği açısındansa en yüksek değerlere 8 gün 5 mg nanopartikül ile ön işlemi yapılan Reaktör 6, 267 mL biyogaz ve %59,5 metan ile ulaşmıştır. Nanopartikül ilavesinin ön işleme katkısı olduğu sonucuna varılmıştır. Ancak, şeker oluşumunu artırsa da yüksek miktarda (̴20 mg) nanopartikül ilavesinin biyogaz üretimini negatif etkilediği görülmüştür. Rumen mikroorganizmaları ve nanopartiküllerin başka lignoselülozik atıkların ön işleminde kullanılarak biyoyakıt üretimleri üzerindeki etkisinin incelenmesi önerilmiştir. Anahtar Kelimeler: Lignoselülozik atık, biyolojik ön işlem, nanopartikül, rumen, biyogaz