Manyetik Kitosan Kil Boncuğun Biyogaz Oluşum Üzerine Etkisi
Effect of Magnetic Chitosan Clay Beads on Biogas Formation
- Tez No: 1021848
- Danışmanlar: PROF. DR. KEVSER CIRIK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda yenilenebilir enerji kullanımına olan ilgi giderek artmaktadır. Bu durum sadece fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltmakla kalmaz, aynı zamanda fosil yakıtların kullanımından kaynaklı çevre kirliliğinin etkisini de azaltmaktadır. Günümüzde popülerliği artan yenilenebilir enerji türlerinden biri biyogazdır. Biyogaz, ülkelerin yenilenebilir enerji strateji hedeflerine ulaşmasında önemli bir enerji kaynağı olarak görülmektedir. Biyogaz, arıtma çamuru, hayvan gübresi ve katı atık gibi organik maddelerin anaerobik (oksijensiz) koşullar altında mikroorganizma yardımıyla anaerobik çürütme (AÇ) sonucu üretilmesidir. Atık su arıtma tesislerinde meydana gelen arıtma çamurları stabilizasyon ve çamur susuzlaştırmayı iyileştirmek için biyolojik olarak arıtılarak sistemden uzaklaştırılmaktadır. Mikroorganizma konsantrasyonundan dolayı bertarafı oldukça maliyetlidir. Bu nedenle, çamur yönetimi günümüzde atık su arıtma tesislerinde büyük bir endişe kaynağı olarak görülmektedir. Arıtma çamurlarının reaksiyonu esnasında yenilenebilir enerji kaynağı olan biyogaz ve metan gazı üretilebilmektedir. AÇ, bakteri ve mikroorganizmaların organik maddeyi daha basit bileşiklere ve ayrıca CH4 (%55-70) ve CO2 (%25-30) içeren biyogaza ayrıştırdığı biyolojik bir süreçtir. AÇ ve biyogaz üretimi, enerji, çevre ve atık yönetimi politikası ile ilgili çeşitli hedeflere ulaşmak için verimli bir araç olarak görülmektedir. AÇ, ürettiği metan nedeniyle sera gazı emisyonlarının azaltılmasına yardımcı olmaktadır. Böylece organik atıkların yönetiminde dikkat çekici bir sistem olmuştur. Ancak biyogaz üretiminde CO2 konsantrasyonunun yüksek olması nedeniyle biyogazın enerji düzeyi düşmekte ve biyogazın alternatif enerji kaynağı olarak kullanımı sınırlanmaktadır. Ayrıca proses stabilitesinin olmaması, düşük yükleme oranları, yavaş geri kazanım ve atık bileşimi için özel gereksinimler AÇ ile ilişkili diğer sınırlamalardan bazılarıdır. Bu bağlamda son yıllarda yapılan çalışmalarda çeşitli biyolojik ve kimyasal maddeler kullanılarak mikrobiyal aktivite uyarılıp biyogaz veriminin arttırılması hedeflenmektedir. Bu amaçla kullanılan çeşitli nanopartikül maddeler vardır. Bunlardan biri olan sıfır değerlikli demir (nZVI) düşük maliyetli ve manyetik bir kimyasal olduğundan son zamanlarda popüler hale gelmiştir. Fakat nZVI'nın sistem içerisinde kontamine olması gibi dezavantajlarından dolayı nanopartikülün kitosan kil boncuk oluşturularak boncuk içerisinde sisteme katılması hedeflenmiştir. Bu tez çalışmasında manyetik nanopartiküller (MNP) sentezlenmiştir. Daha sonra kitosan pulları ve kil ile belirli oranlarda karıştırılarak manyetik kitosan kil boncuklar elde edilmiştir. X-ışını kırınım yöntemi (XRD) analizleri ile karakterize edilmiştir ve daha sonra nZVI farklı konsantrasyonlarda boncuk haline getirilerek boncukların biyogaz ve biyometan üretim verimi üzerindeki etkisi incelenmiştir. Literatüre bakıldığında, bu amaçla kullanılan çeşitli nanopartikül maddeler vardır. Fakat nZVI, optimum koşullar altında yüksek verimli, düşük maliyetli ve manyetik bir kimyasal olduğundan son zamanlarda popüler hale gelmiştir. Tüm bunların yanı sıra nZVI'nın sistem içerisinde kontamine olması gibi dezavantajlarından dolayı nanopartikülün kitosan kil boncuk oluşturularak boncuk içerisinde sisteme katılması hedeflenmiştir. Yapılan çalışmada maksimum metan üretim miktarı %80 olup bu değer 1gr nZVI konsantrasyonundaki MKKB'de gerçekleşmiştir.
Özet (Çeviri)
In recent years, interest in the use of renewable energy has been steadily increasing. This not only reduces dependence on fossil fuels but also mitigates the environmental pollution caused by their use. One of the renewable energy types gaining popularity today is biogas. Biogas is seen as an important energy source for countries to achieve their renewable energy strategy goals. Biogas is produced by anaerobic digestion (AD) of organic materials such as sewage sludge, animal manure, and solid waste under anaerobic (oxygen-free) conditions with the help of microorganisms. Sewage sludge generated in wastewater treatment plants is biologically treated and removed from the system to improve stabilization and sludge dewatering. Due to the high concentration of microorganisms, its disposal is quite costly. Therefore, sludge management is currently a major concern in wastewater treatment plants. Biogas and methane gas, which are renewable energy sources, can be produced during the reaction of sewage sludge. AD is a biological process in which bacteria and microorganisms break down organic matter into simpler compounds and biogas containing CH4 (55-70%) and CO2 (25-30%). AD and biogas production are considered an efficient tool for achieving various goals related to energy, environmental, and waste management policies. AD helps reduce greenhouse gas emissions due to the methane it produces, making it a remarkable system in organic waste management. However, the high CO2 concentration in biogas production reduces the energy level of biogas and limits its use as an alternative energy source. Furthermore, lack of process stability, low loading rates, slow recovery, and specific requirements for waste composition are some of the other limitations associated with AD. In this context, recent studies aim to increase biogas yield by stimulating microbial activity using various biological and chemical agents. Several nanoparticulate materials are used for this purpose. One of these, zero-valent iron (nZVI), has recently become popular due to its low cost and magnetic properties. However, due to disadvantages such as contamination of the system with nZVI, the aim was to incorporate the nanoparticles into the system by forming chitosan clay beads. In this thesis, magnetic nanoparticles (MNPs) were synthesized. Then, magnetic chitosan clay beads were obtained by mixing them with chitosan flakes and clay in certain ratios. They were characterized by X-ray diffraction (XRD) analysis, and then the effect of nZVI at different concentrations on biogas and biomethane production efficiency was investigated by forming beads. Looking at the literature, there are various nanoparticle materials used for this purpose. However, nZVI has recently become popular because it is a highly efficient, low-cost, and magnetic chemical under optimum conditions. In addition to all this, due to disadvantages such as contamination of the system with nZVI, the aim was to incorporate the nanoparticles into the system by forming chitosan clay beads. In the study, the maximum methane production amount was 80%, and this value was achieved in the magnetic chitosan clay beads at a concentration of 1 gr nZVI.
Benzer Tezler
- Manyetik kitosan kil boncuklar üzerine immobilize edilmiş peroksidaz enzimi ile serbest peroksidaz enziminin karşılaştırılması ve çöp sızıntı suyu anaerobik membran biyoreaktör (AnMBR) çıkış suyuna uygulanması
Comparison of peroxidase enzyme and free peroxidase enzyme immobilized on magnetic chitosan clay beads and application to waste leakage anaerobic membrane bioreactor (AnMBR) outlet water
İREM AYRANPINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çevre MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEVSER CIRIK
- Farklı taşıyıcılar üzerine serine proteaz subtilisin carlsberg immobilizasyonu, karakterizasyonu, hidroliz ve transesterifikasyon reaksiyonlarındaki kinetik özelliklerinin incelenmesi
Immobilization of serine protease subtilisin carlsberg on different carriers, characterization and kinetic properties in hydrolysis and transesterification reactions of serine protease subtilisin carlsberg
AHMET ESER
Doktora
Türkçe
2023
BiyokimyaManisa Celal Bayar ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TÜLİN AYDEMİR
- Controlled delivery of chalcone via biopolyester nanohybrid
Biyopoliester nanohibrit ile kalkonun kontrollü salımı
YASEMİN KAPTAN
Doktora
İngilizce
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- İnsan PON1 enziminin saflaştırılması, manyetik kitosan nanopartikülleri üzerine immobilize edilmesi, metal hibrit nano yapılarının hazırlanması ve bazı ilaçların enzim sistemleri üzerine etkilerinin in vitro olarak araştırılması
Purification of PON1 enzyme, immobilization of pon1 enzyme on magnetic chitosan nanoparticles, preparation of metal hybrid nano structures and investigation of effects of some drugs on enzyme systems as in vitro
FARZAD GHEBLEH
Doktora
Türkçe
2017
Mühendislik BilimleriAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRUNNİSA NADAROĞLU
- Manyetik kitosan nanopartiküllerinin hazırlanması, ilaç yüklenmesi ve kemopterapi ajanı olarak kullanılabilirliğinin araştırılması
Preparation of magnetic chitosan nanoparticles, loadi?ng pharmaceutical agent and research as a chemotherapy agent
MERVE VARAN