Bazı enzimleri kullanarak biyodizel üretimi ve biyodizel özelliklerinin analitik metotlarla araştırılması
Production of biodiesel using some enzymes and investigation of biodiesel features by analytical methods
- Tez No: 246482
- Danışmanlar: PROF. DR. CEVDET DEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Transesterifikasyon, Lipaz, İmmobilizasyon, Kanola yağı, Biyodizel, Stiren-Divinilbenzen, Transesterification, Lipase, Immobilization, Canola oil, Biodiesel, Styrene-divinyl benzene
- Yıl: 2008
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Bölümü
- Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 206
Özet
Tükenen petrol kaynakları ve buna bağlı enerji krizleri nedeniyle son yıllarda alternatif enerji kaynakları önemli araştırma alanı haline gelmiştir. Biyodizel, yenilenebilen, sera gazlarını azaltıcı düşük emisyona sahip, biyolojik olarak parçalanabilen ve zehirli olmayan yakıt olması nedeniyle petrol esaslı yakıtlara alternatif bir yakıttır. Biyodizel trigliseridlerin metanol ile transesterleşmesiyle elde edilen yağ asidi metil esterleri olarak tanımlanabilir. Son zamanlarda yağ asidi metil esterlerinin saf olarak elde edilmesi, gliserolün yan ürün olarak kolaylıkla ayrılması gibi nedenlerle biyodizel yakıt üretiminde lipaz kullanılarak enzimatik transesterleşme metodu çok daha cazip hale gelmiştir. Fakat yüksek enzim maliyetleri endüstriyel uygulamalar için dezavantajdır. Üretim maliyetinin düşürülmesi için enzim uygun bir taşıyıcı üzerine tutturulabilmeli ve tekrar kullanılabilmelidir.Bu çalışmada, Candida antarctica (Novozym 435), Thermomyces lanuginosus (Lipozyme TL-IM) ve Rhizomucor miehei (Lipozyme RM-IM) immobilize lipazlarının metanol beraberinde kanola yağını transesterleşme reaksiyonu araştırıldı. Reaksiyon süresi, sıcaklık, enzim miktarı ve metanol-yağ molar oranı gibi kanola yağını transesterleşme reaksiyonu ile metil esterlerine dönüştürmede etkin olan parametreler merkezi kompozit dizayn ve yüzey analizleri kullanılarak incelendi.Transesterleşme reaksiyonunda optimum koşullar, yağ ağırlığının (4%-21%)' i oranında enzim, (1:1,6-1:4,1) yağ-alkol molar oranı, (34ºC-55ºC) reaksiyon sıcaklığı ve (4-6) saat reaksiyon süresi olarak belirlendi. En yüksek biyodizel dönüşümü (%97,2) enzim karışımı kullanılarak elde edildi.Enzimlerin immobilizasyonunda kullanılmak üzere mikro gözenekli polimer matriks stiren divinil benzen kopolimerinden sentezlendi. Lipozyme TL-100L ve Novozyme 388 lipazları celite 545, silikajel ve stiren divinil benzen kopolimerleri üzerine absorpsiyon ve kovalent bağlama metotları kullanılarak immobilize edildi. Enzimlerin immobilizasyon verimliliği ve aktiviteleri belirlendi. Destek maddeleri ve immobilize edilmiş türevleri taramalı elektron mikroskobu ve fourier transform infrared spektrometresi (FTIR) ile incelendi.Biyodizel üretimi kanola yağı ve metanol karışımının bir peristaltik pompa yardımıyla mikro gözenekli polimer kolon içinden 24 saat sürede devridaimi ile yapıldı. Gaz kromatografi analiz sonuçlarına göre en yüksek metil ester dönüşümü %97 olarak hesaplandı. Tekrar kullanım açısından mikro gözenekli polimer üzerine tutturulan lipaz 10 kez kullanılmasına rağmen önemli bir aktivite kaybı gözlenmedi.
Özet (Çeviri)
Alternative energy resources has become more important research area in recent years because of exhausting petroleum resources and energy crises. Biodiesel is an alternative fuel to petroleum based fuels because of renewable, lower harmful emission, a reduction in greenhouse gas emissions, biodegradable and non toxic fuel. Biodiesel can be defined as fatty acid methyl esters from triglycerides by transesterification with methanol. Recently, enzymatic transesterification using lipase has become more attractive for biodiesel fuel production, since the glycerol produced as a by product can easily be recovered and the purification of fatty methyl esters is simple to accomplish. However the high cost of enzyme remains a barrier for its industrial applications. In order to decrease the cost of the process, the enzyme must be immobilized in a suitable carrier and reused.In this study, the abilities of three immobilized lipases from Candida antarctica (Novozym 435), Thermomyces lanuginosus (Lipozyme TL-IM) and Rhizomucor miehei (Lipozyme RM-IM) to catalyze the transesterification of canola oil with methanol were investigated. Response surface methodology (RSM) and central composite design (CCD) were employed to evaluate the effects of reaction parameters, such as reaction time, temperature, enzyme amount, molar ratio of methanol to canola oil on percentage weight conversion to canola oil methyl ester by transesterification.The optimum conditions of the transesterification reaction were as follows: enzyme amount based on oil weight (4%-21%), oil/alcohol molar ratio (1:1,6-1:4,1), temperature (34ºC -55ºC), and reaction time (4h-6h). The highest conversion (%97,2) of canola oil to biodiesel obtained with using mixture of lipases.Micro porous polymeric matrix was synthesized from styrene-divinylbenzene copolymers for using to immobilization of enzymes. Two different lipase from Lipozyme TL-100L and Novozyme 388 were immobilized onto three different carriers using both adsorption and covalent method: celite 545, silica gel and styrene-divinyl benzene copolymer. Immobilization efficiency and activity of enzymes determinated. The properties of the support and immobilized derivatives were evaluated by scanning electron microscopy (SEM) and fourier transform infrared spectroscopy (FTIR).Biodiesel production was performed by circulating canola oil and methanol mixture into micro porous polymer column by a peristaltic pump for 24 hours. According to gas chromatography analysis results the highest yield of methyl ester calculated as %97. The immobilized lipase onto the micro porous polymer proved to be stable after even 10 reused and lost little activity when was subjected to repeated use.
Benzer Tezler
- Environmental stresses applied to microalgae for high lipid production
Yüksek lipit üretimi için mikroyosunlara uygulanan çevresel stresler
ECE POLAT
Doktora
İngilizce
2023
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. MAHMUT ALTINBAŞ
- Effect of silanization agent on the immobilization of lipase on a silica-based support material
Silika bazlı taşıyıcıya lipaz immobilizasyonunda silanlama ajanının etkisi
YASEMİN KAPTAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Endüstriyel olarak kullanılabilecek lipazları kodlayan genlerin zeytinden klonlanması
Cloning of genes coding lipase that could be used in industry from olive
MUNİSE YURTSEVER
Doktora
Türkçe
2019
BiyoteknolojiYıldız Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞENAY VURAL KORKUT
- Ağrı'da yetişen çeşitli tıbbı bitkilerin bazı makro ve mikro element içeriklerinin belirlenmesi ve metabolik enzimlere etkileri
Determination of some macro and micro element contents of multi-medical plants growed in Agri and the effects of these elements on metabolic enzymes
ÖZKAN SEVİM
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
BiyokimyaAğrı İbrahim Çeçen ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KADİRİYE URUÇ PARLAK
- Ankara ili topraklarından bitki büyümesini teşvik edici bakterilerin izolasyonu, tanımlanması ve genetik çeşitliliklerinin belirlenmesi
Isolation, identification and determination of genetic diversity of plant growth promoting bacteri̇a from soils of Ankara province
DİLEK KAYA ÖZDOĞAN