Lignoselülozik atıkların ko-fermentasyonla biyoetanole dönüştürülmesi: Ön arıtım ve fermentasyon proseslerinin incelenmesi ve iyileştirilmesi
Lignocellulosic ethanol production via co-fermentation: Examining and enhancement of pretreatment and fermentation processes
- Tez No: 341383
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MELEK ÖZKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Mikrobiyoloji, Mühendislik Bilimleri, Biotechnology, Microbiology, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Lignoselülozik Biyoetanol Üretimi, Fermentasyon, Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipitis, Ön Arıtım, Enzimatik Hidroliz, Lignocellulosic Bioethanol Production, Fermentation, Saccharomyces cerevisiae, Pichia stipitis, Pretreatment, Enzymatic Hydrolysis
- Yıl: 2013
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 194
Özet
Bu tez çalışmasında buğday ve kanola saplarının verimli şekilde biyoetanole dönüştürülmesi için uygun ön arıtım koşulları belirlenmiş, kesikli ve sürekli sistemde serbest ve immobilize hücrelerle gerçekleştirilen farklı fermentasyon proseslerinin verimi kıyaslanmıştır. Glukoz fermentasyonunda ve etanol üretiminde yaygın olarak kullanılan Saccharomyces cerevisiae ile birlikte glukozun yanı sıra ksilozu da fermente edebilen Pichia stipitis fermentasyon için kullanılmıştır. Kesikli koşullarda sentetik besiyerinde gerçekleştirilen deneylerde P. stipitis hücrelerinin ortam koşullarına karşı S. cerevisiae hücrelerine kıyasla daha hassas olduğu tespit edilmiştir. En yüksek etanol üretimi %50 S. cerevisiae ve %50 P. stipitis içeren ortamda gerçekleşmiştir. Lignini gidermek amacıyla buğday saplarına asit ve alkali peroksit olmak üzere iki ayrı ön arıtma metodu uygulanmış ve ön arıtma koşullarının etanol üretimine etkisi incelenmiştir. Seyreltik asit ön artımı ile için en uygun şartlar altında arıtılan biyokütleden %12.95 (gr/gr atık) oranında etanol üretimi gerçekleşmiştir. Alkali peroksit arıtımına tabi tutulmuş buğday sapları için en yüksek etanol üretim verimi %18.23 olarak tespit edilmiştir. Alkali peroksit arıtım metodu ile arıtılan kanola saplarının ko-fermentasyonu sonunda %11.66 oranında etanol üretimi gerçekleşmiştir. Sürekli sistemde etanol üretimi için, immobilize hücre reaktörü (ICR) aljinat boncuklara tutuklanmış maya hücreleri ile doldurulmuş ve etanol üretimi için uygun akış hızı ve uygun maya kombinasyonu sentetik besiyeri kullanılarak belirlenmiştir. Sentetik besiyeri ile yapılan deneylerde reaktör 3 farklı maya kombinasyonu (1. Ko-immobilize P. stipitis ve S. cerevisiae hücreleri, 2. Yalnızca immobilize P. stipitis hücreleri, 3. Yalnızca immobilize S. cerevisiae hücreleri) ile reaktör çalıştırılmış ve 0.5-8 ml/dk arasında değişen 7 farklı akış hızı denenmiştir. En yüksek etanol üretiminin her iki maya hücresini içeren ICR?da 4 ml/dk akış hızında gerçekleştiği tespit edilmiştir. Bu koşullarda buğday sapı hidrolizatı kullanıldığında etanol üretimi 253.43 g etanol/L.gün olarak ölçülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this study, optimum pretreatment conditions for efficient conversion of wheat and rapeseed straw to bioethanol were determined and efficiency of different fermentation processes with free and immobilized yeast cells were compared . In fermentation processes, xylose fermenting Pichia stipitis was used together with Saccharomycess cerevisiae, conventional yeast for glucose fermentation. In batch experiments it was observed that P. stipitis cells are much more sensitive to environmental conditions than S. cerevisiae cells. 50% P. stipitis and 50% S. cerevisiae containing culture condition was found to be optimum for high ethanol production. To remove the lignin from lignocellulosic biomass acid and alkaline peroxide pretreatment were applied for wheat straw and the effects of pretreatment conditions for dilute acid and alkaline peroxide pretreatment were investigated. At the optimum conditions for dilute acid pretreatment maximum overall ethanol yield was calculated to be 12.95% (g/g biomass). The maximum overall ethanol yield determined for alkaline peroxide pretreatment was 18.23%. Alkaline peroxide pretreatment was evaluated for rapeseed straw and when co-fermentation was applied to pretreated material the highest overall ethanol yield was found to be 11.66%. For ethanol production in continuous system, immobilized cell reactor (ICR) was loaded with yeast cells immobilized in alginate beads. First, suitable flow rate and suitable yeast combination was selected by feeding the reactor with synthetic medium. ICR was operated by filling with three different yeast combinations: 1 co-immobilized beads containing S. cerevisiae and P. stipitis, 2. immobilized beads containing only S. cerevisiae and 3. immobilized beads containing only P. stipitis. Ethanol productivity compared at seven flowrates between 0.5 to 8 ml/min. The highest ethanol production occurred when ICR was operated at a flow rate of 4 ml/min. When wheat straw hydrolysate was used as substrate in ICR the highest ethanol production was found to be 253.43 g ethanol/day.
Benzer Tezler
- Endüstriyel lignoselülozik atıkların kırmızı çamur ile birlikte pirolizi yoluyla biyo-manyetik adsorban üretimi, karakterizasyonu ve giderme çalışmaları
Bio-magnetic adsorbent production, characterization and removal studies by pyrolysis of industrial lignocellulosic wastes with red mud
SEMANUR SAĞLAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN ARSLANOĞLU
ÖĞR. GÖR. FERİDE NAİME TÜRK
- Valorization of lignocellulosic waste by oleaginous yeast
Lignoselülozik atıkların yağlı maya ile değerlendirilmesi
HÜLYA ÜNVER
Doktora
İngilizce
2023
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUT ALTINBAŞ
- Lignoselülozik atıkların ön işlemi ve enzimatik hidrolizi
Pre-treatment and enzymatic hydrolysis of lignocellulosicbiomass
MERVE ÇETİNKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyokimyaGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURDAN SARAÇOĞLU
- Anaerobic digestion of lignocellulosic waste using alkali pretreatment method interms of performance, microbial community, and cost analysis
Lignoselülozik atıkların alkali ön arıtım yöntemi ile anaerobik arıtımı, performans, mikrobiyal topluluk ve maliyet analizi
CANBERK KAZANCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORHAN İNCE
- Lignoselülozik atıkların Pleurotus pulmonarius (fr.) Quél.'in kültüründe değerlendirilmesi
Evaluation of lignocellulosic wastes for the cultivation of Pleurotus pulmonarius (fr.) Quél.
İSMAİL ORUK