Improvement of biogas production by fungal treatment during the conversion of agricultural biomass into energy and digestate
Fungal arıtım uygulanan lignoselülozik biyokütleden biyogaz üretiminin artırılması ve son ürünlerin değerlendirilmesi
- Tez No: 560714
- Danışmanlar: PROF. DR. BAHAR İNCE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Çevre Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 162
Özet
Bu doktora tezi kapsamında, beyaz çürükçül mantar Trametes versicolor ve anaerobik rumen mantar Orpinomyces'in yüksek selolüzik aktivitesinden yararlanılarak lignoselülozik biyokütle ile işletilen anaerobik çürütücülerde sırasıyla aerobik ön arıtım ve biyoaugmentasyon uygulamalarına gidilmiştir. Seçilen soğuk iklim tarla bitkileri (arpa, tritikale, buğday, arpa) farklı hasat dönemlerinde toplanmış ve büyükbaş hayvan dışkısı ile beraber anaerobik çürütmeye bırakılmıştır. İşletilen tüm anaerobik çürütücülerde en yüksek metan verimi, erken hasat edilen arpadan elde edilmiştir. Anaerobik çürütme sırasında lignoselülozik yapıların parçalanmasından ve metan oluşumundan sorumlu anahtar enzim gruplarının kantitatif olarak değişimi, gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu ile belirlenmiştir. 16S rRNA gen amplikon sekans analizi sonuçlarına göre, fungal ön arıtım yapılan anaerobic çürütücülerde daha yüksek çeşitliliğe sahip mikrobiyal topluluk gözlemlenmiştir. Görece daha çeşitli mikrobiyal topluluğa sahip olan fungal arıtım izlenen çürütücülerde, daha verimli UYA üretimi, daha yüksek selüloz giderimi ve beraberinde yüksek metan verimi elde edilmiştir. Anaerobik çürütücü çalışmalarını takiben, bitki türü baz alınarak çürütücü çamurları ayrı ayrı toplanmış ve kompostlaştırılmıştır. Bütün kompost prosesleri aynı abiyotik özellikleri göstermiştir. 16S ve 18S rRNA gen amplikon sekansına göre, çoğu lignoselüloz parçalayıcılardan oluşan benzer bakteri ve mantar grupları tespit edilmiştir. Son adım olarak, elde edilen her bir kompost ürünü, çalışılan bitki türlerinin yetiştirildiği tarla arazisine uygulanmıştır ve toprak mikrobiyotasında meydana gelen değişimler 16S rRNA gen amplikon sekans analizi ile izlenmiştir. Proteobacteria en yaygın olarak tespit edilen şube olurken, kompost uygulaması öncesinden sonraki zamana kadar baskın olan şubelerde Actinobacteria'dan Acidobacteria'ya bir geçiş gözlemlenmiştir. Buna ek olarak, kompost uygulamasını takiben bütün toprak örneklerinde Bacteroidetes'in göreceli bolluğunda artış olmuştur.
Özet (Çeviri)
In this PhD study, the advantage of highly-cellulolytic white-rot fungus Trametes versicolor and anaerobic rumen fungus Orpinomyces sp. was taken by aerobic pretreatment and bioaugmentation approaches in lignocellulose-based anaerobic digestion (AD) trials, respectively. Selected cereal crop materials (i.e. wheat, rye, barley, triticale) were harvested at different stages and subjected to AD with cow manure as the co-substrate. In all AD tests, early-harvested barley was found to be the highest methane-yielding crop material. Changes in the quantity of selected key functional enzyme groups responsible for lignocellulose degradation and biomethanation were further determined in AD using quantitative real time PCR (qPCR). 16S rRNA gene amplicon sequencing revealed a more diverse microbial community in fungal-treated anaerobic digesters. Comparatively more unique microbiome of biogas reactors upon fungal treatment synergistically affected VFA production, cellulose degradation and eventually methane yield in an affirmative way. Following the AD tests, anaerobic digestates were collected on crop-basis and composted. All compost piles exhibited same abiotic profiles. Based on 16S and 18S rRNA gene amplicon sequencing, similar predominant bacterial and fungal genera detected that were mostly composed of lignocellulose degraders. In the last step, each final compost product was amended to agricultural fields where the crops were planted, and changes in soil microbiome was monitored using 16S rRNA gene amplicon sequencing. Proteobacteria was the most abundant bacterial phylum; whereas a shift in the predominance from Actinobacteria to Acidobacteria was observed following the compost amendment. In addition, there was a remarkable increase in the relative abundance of Bacteroidetes upon compost amendment.
Benzer Tezler
- Biogas recovery during anaerobic treatment of lignocellulose-rich pollutants with high sulphate content: an investigation via innovative applications
Yüksek sülfat içerikli lignoselüloz bakımından zengin kirleticilerin havasız arıtımı sırasında biyogaz geri kazanımı: yenilikçi uygulamalarla bir araştırma
EDA YARSUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ
- Anaerobic CO-digestion of cow manure, food waste and waste activated sludge with trametes versicolor pre-treatment under mesophilic condition
Trametes versicolor ile önarıtım yapılmış olan büyükbaş hayvan atıklarının, yemek atıklarının ve aktif çamurun mezofilik ortamda birlikte anaerobik parçalanması
ÖMER UZUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
EnerjiBoğaziçi ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHAR İNCE
- Combined effect of water hyacinth and trichocladium canadense on biogas production during anaerobic treatment of wastewater with antibiotics mixture
Antibiyotik karışımı içeren atıksuyun havasız arıtımı sırasında biyogaz üretimi üzerinde su sümbülü ve trichocladium canadense'ın birleşik etkisi
ISMI KHAIRUNNISA ARIANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ
DOÇ. DR. SEVCAN AYDIN
- Improvement of anaerobic degradation of sludge using enzymatic treatment
Enzimatik arıtma kullanılarak arıtma çamurlarının anaerobik bozunmasının geliştirilmesi
DİCLEHAN SIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
BiyomühendislikDokuz Eylül ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. AYŞE FİLİBELİ
- Plant-wide process analysis targeting reliable estimation of biogas production from anaerobic sludge digestion
Anaerobik çamur çürütme prosesinden biyogaz üretiminin güvenilir tahminine yönelik tesis geneli proses analizi
GÖKŞİN ÖZYILDIZ
Doktora
İngilizce
2024
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN GÜÇLÜ İNSEL