Sentezgaz Fermentasyonu ile Biyoetanol Üretiminde İmmobilize Biyoreaktörlerin Etkisinin İncelenmesi
Proje no. 22039 · Durum: Kapanmış · 2020
Özet
Temiz enerji kaynakları arasında gelecek vaat eden kaynaklardan biri olan biyoetanol biyolojik olarak birinci ve ikinci nesil kaynaklardan üretilmektedir. Proje kapsamında biyoetanol üretiminde kullanılan kaynağın atık gaz olması ve böylelikle birinci nesil kaynaklar olan mısır, buğday, şeker kamışı gibi kaynakların sadece gıda olarak kullanılmasının sağlanması ile insanların yeterli gıdaya ulaşma hakkı elinden alınmaması hedeflenmiştir. Sentezgaz içeriği CO, CO2, N2, H2 ve CH4 olan gaz karışımıdır. Sentezgazın biyoteknolojik olarak etanol, asetik asit gibi değerli ürünlere karboksidotrof bakterilerle dönüştürülebilmesine sentezgaz fermentasyonu denir. Proje kapsamında sentezgaz fermentasyonu için çok önemli olan iki bakteri türü olan Clostridium ljungdahlii ve Clostridium ragsdalei kullanılmıştır. Projede Clostridium ljungdahlii kullanılarak sentezgaz fermentasyonu ile öncelikle kesikli reaktörlerde Sentezgaz' dan biyoetanol üretim koşullarının optimizasyonu yapılmıştır. Clostridium ljungdahlii ile gerçekleştirilen iz element çalışması ile etanol üretim verimlerinin 1,2-2,5 kat artırabildiği gözlenmiştir. Plackett-Burman yöntemi kullanılarak yapılan optimizasyon çalışmasında Clostridium ljungdahlii için etanol üretiminde en önemli elementin W olduğu gözlenmiştir. Optimize edilmiş ortam bileşimi için eser element çözeltisinin maliyetinin %22 oranında azaltılabileceği hesaplanmıştır. Bu sonuç proses maliyetlerinin düşürülmesi açısından oldukça önemlidir. Optimum ortamın belirlenmesinin ardından CO kütle transfer verimlerinin artırılabilmesi için immobilize reaktörde sentezgaz fermentasyonu çalışmaları gerçekleştirilmiştir. İmmobilize materyal olarak biyokütlenin termokimyasal piroliz ve gazlaştırma ile organik yapısının karbonlaştırılması ile üretilen gözenekli yapısı ile yüzey alanı oldukça büyük olan biyokömür kullanılmıştır. Clostridium ljungdahlii’ nin kullanıldığı kesikli beslemeli reaktörde ve Clostridium ragsdalei’ nin kullanıldığı sürekli beslemeli reaktör çalışmasında asetik asit üretimi gözlemlenirken etanol üretimi gözlemlenmemiştir. Gerçekleştirilen adsorpsiyon izotermi çalışması sonucunda immobilize materyal olarak kullanılan zeytin çekirdeği biyokömürünün üretilen etanolü adsorpladığı gözlenmiştir. Çevre ve insan sağlığını olumsuz etkileyen bir etmen olan CO içerikli bileşenlerin biyoetanole dönüştürülmesi ile hava kirliliği ile mücadelede zeytin çekirdeği biyokömüründen farklı immobilize materyallerin kullanımının daha uygun olacağı düşünülmektedir.