Atık aktif çamuru anaerobik çürüten mikrobiyal toplulukların metabolik modellemesi
Metabolic modeling of microbial communities digesting waste activated sludge anaerobically
- Tez No: 1000817
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED ERKAN KARABEKMEZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Biyomühendislik, Environmental Engineering, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Medeniyet Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre ve Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sanayileşme ve kentleşmenin hızla artması, kaynakların bilinçsizce kullanılmasına ve ciddi atık sorunlarına yol açmaktadır. Atıkların yönetimi ve geri dönüşümü, günümüz dünyasında çevresel sürdürülebilirlik açısından kritik bir öneme sahiptir. Özellikle atık su arıtma tesislerinde oluşan atık aktif çamur (AAÇ), çevre mühendisliği ve biyoteknoloji alanlarında ele alınması gereken zorlu bir sorundur. Anaerobik çürütme (AÇ) yöntemi, bu atıkların biyogaza dönüştürülerek enerji geri kazanımı sağlayan etkili bir çözüm sunmaktadır. AÇ sürecinin başarısı, bu süreçte rol oynayan mikrobiyal toplulukların kompozisyonu ve metabolik aktivitelerine bağlıdır. Firmicutes ve Methanosarcina gibi mikroorganizmalar, organik maddelerin biyogaza dönüşümünde kritik bir rol oynamaktadır. Bu çalışmada, dinamik akı denge analizi (dFBA) yöntemi kullanılarak mikrobiyal toplulukların metabolik aktiviteleri MATLAB ve COBRA araç kutusu aracılığıyla modellenmiştir. dFBA, mikrobiyal toplulukların zaman içindeki metabolik değişimlerini incelemek için güçlü bir araçtır ve bu süreçteki çevresel değişimlere nasıl tepki verdiklerini simüle eder. Özellikle Firmicutes ve Methanosarcina'nın hücre dışı Sulfate, LAlanine, LArginine, LMethionine, Spermidine, meoh_e, so3_e, h2_e, so4_e, ac_e gibi metabolit konsantrasyonları ve bu iki organizmanın biyokütle değişimi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, Firmicutes ve Methanosarcina'nın biyokütle büyümelerinin 10 adım boyunca arttığını ve metabolit konsantrasyonlarındaki değişimlerin anaerobik çürütme sürecinin verimliliğine önemli katkı sağladığını göstermiştir. Bu çalışma, sürdürülebilir atık yönetimi stratejilerinin geliştirilmesine katkı sağlamakta ve biyogaz üretim sistemlerinin optimizasyonu için önemli bir adım sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The rapid increase in industrialization and urbanization has led to the unconscious use of resources and serious waste problems. Waste management and recycling are critically important for environmental sustainability in today's world. Waste activated sludge (WAS), which is generated in wastewater treatment plants, is a challenging issue that needs to be addressed in the fields of environmental engineering and biotechnology. Anaerobic digestion (AD) provides an effective solution by converting this waste into biogas, enabling energy recovery. The success of the AD process depends on the composition and metabolic activities of the microbial communities involved. Microorganisms such as Firmicutes and Methanosarcina play a crucial role in the conversion of organic matter into biogas. In this study, the metabolic activities of microbial communities were modeled using the dynamic flux balance analysis (dFBA) method via MATLAB and the COBRA toolbox. dFBA is a powerful tool to examine the metabolic changes of microbial communities over time and simulate how they respond to environmental changes during this process. The extracellular concentrations of metabolites such as sulfate, L-alanine, L-arginine, L-methionine, spermidine, meoh_e, so3_e, h2_e, so4_e, and ac_e, along with the biomass changes of Firmicutes and Methanosarcina, were analyzed. The results revealed that the biomass growth of Firmicutes and Methanosarcina increased at different time points, and changes in metabolite concentrations significantly contributed to the efficiency of the anaerobic digestion process. This study contributes to the development of sustainable waste management strategies and represents an important step towards optimizing biogas production systems.
Benzer Tezler
- Yöresel hayvansal atıklardan (sığır ve tavuk gübresi), şehir şebeke suyu arıtma çamuru ve şehir katı atık sızıntı sularından mikrodalga önişlemi yardımıyla anaerobik eş-sindirimle biyogaz üretiminde deneysel parametrelerin optimizasyonu
The optimization of experimental parameters in the biogas production by anaerobic co-digestion of regional animal wastes (cow and chiken manure), municipal water treatment plant sludge and municipal landfill leacheate via microwave pre-treatment
KORAY GÜNAY
Doktora
Türkçe
2023
EnerjiÇankırı Karatekin ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEHRA GÜLTEN YALÇIN
- Aktif çamur ve portakal posasının biyogaz üretim verimleri ve bazı önişlemlerin biyogaz üretim verimine etkilerinin araştırılması
Biogas production yield of activated sludge and orange pulp and investigation of some pretreatments biogas production yield
BÜLENT HALİSDEMİR
Doktora
Türkçe
2009
Çevre MühendisliğiMersin ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FADİME TANER
- Sivas atıksu arıtma tesisi arıtma çamurlarının farklı ek besi maddeleri kullanılarak anaerobik birlikte çürütülmesinin (Codigestion) araştırılması
Investigation of codigestion of Sivas wastewater treatment plant treatment sludges by using different cosubstrates
TURGAY BİŞGİN
Doktora
Türkçe
2019
Çevre MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELTEM SARIOĞLU CEBECİ
- Investigation of ultrasonical and microbial removals of C.I. reactive orange 107 textile dyestuff in single and in serial systems
C.I. reactive orange 107 tekstil boyar maddesinin ultrasonik ve mikrobiyal gideriminin tekli ve ardışık sistemlerde incelenmesi
ÖZLEM TUNÇ
Doktora
İngilizce
2008
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. ASTRİD REHOREK
PROF. DR. ZÜMRİYE AKSU
- Effect of hydrodynamic cavitation process on biomethane potential of waste activated sludge
Hidrodinamik kavitasyon işleminin atık aktif çamurun biyometan potansiyeli üzerindeki etkisi
SERRA NUR MERDOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Çevre MühendisliğiMarmara ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BARIŞ ÇALLI
DR. ÖZGÜR DOĞAN