Hyperthermophilic hydrogen production by geoglobus acetivorans in microbial electrolysis cells
Geoglobus acetivorans ile mikrobiyal elektroliz hücrelerinde hipertermofilik hidrojen üretimi
- Tez No: 691674
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ YASEMİN DİLŞAD YILMAZEL TOKEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Çevre Mühendisliği, Biotechnology, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 169
Özet
Biyoelektrokimyasal sistemlerde (BESler) reaksiyon hızlarını arttırmak, zor çözünen kirleticiler arıtılmasını iyileştirmek ve kontaminasyon riskini en aza indirmek için hipertermofilik mikroorganizmaların kullanılması önerilmektedir. Şimdiye kadar, katı elektrotlara elektron verme yeteneğine sahip küçük bir grup hipertermofilik mikroorganizma tespit edilmiştir ve bu çalışmada bu gruba giren yeni bir kültür sunmaktayız. Demir indirgeyici arke kültürü Geoglobus acetivorans, daha önce hidrotermal bir yapıdan izole edilmiş olup, 80 °C'de çalıştırılan Mikrobiyal Elektroliz Hücrelerinde (MEH) 1,53 ± 0,24 A/m2 pik akım yoğunluğu üretmiştir. Bu akım yoğunluğu değeri, Geoglobus acetivorans ile yakından ilişkili olan Ferroglobus placidus ve Geoglobus ahangari arke kültürleri ile, tamamen aynı reaktör konfigürasyonuna sahip reaktörlerde elde edilen sonuçtan 2,5 - 3 kat daha yüksektir. 10mM asetat ile beslenen 5 mL Mini-MEH reaktörlerinde maksimum hidrojen üretim hızı (QH2) 0,57 ± 0,06 m3 H2/m3*gün olarak tespit edilmiştir. Anot elektrot üzerinde gözle görülür biyofilm oluşumu dışında 6 döngü boyunca biyohidrojen üretimi ve yüksek akım üretimi gözlemlenmiştir. Reaktörlerin daha uzun işletilmesinden sonra biyofilm elektrot yüzeyinden soyulmaya başlamış ve hem hidrojen hem de akım üretimi azalmıştır. Döngüsel voltametri (CV) analizi, orta noktası -0,40 V (vs. Ag/AgCl) anot potansiyelinde olan bir sigmoidal katalitik dalga üretmiştir. Geoglobus acetivorans kültürünün doğrudan elektron trasnferi (DET) yapabilme yeteneği, pik ayırma analizi, medya değişiminden sonra hızlı akım yoğunluğu geri kazanımı ve anot elektrotunda kalın biyofilm oluşumu ile gösterilmiştir. Geoglobus acetivorans, asetat ile ilk biyofilm oluşumundan sonra hipertermofilik MEH'lerde kompleks organik atık malzeme kullanabildiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Utilization of hyperthermophilic microorganisms was suggested to improve reaction rates and insoluble pollutant degradation and minimize the risk of contamination in bioelectrochemical systems (BESs). So far only a small group of hyperthermophilic microorganisms were identified, which show the ability to donate electrons to solid electrodes in BESs and here we present a new culture that fits to this description. The iron reducing archaeal culture Geoglobus acetivorans, originally isolated from a hydrothermal structure, produced 1.53 ± 0.24 A/m2 peak current density in microbial electrolysis cells (MECs) operated at 80 °C. This current density value is 2.5 – 3 times higher than the previously reported electro-active behavior of closely related archaeal species of Ferroglobus placidus and Geoglobus ahangari with the exact reactor configuration. Maximum hydrogen production rate (QH2) was found as 0.57 ± 0.06 m3 H2/m3*d in the 5 mL Mini-MEC reactors fed with 10mM acetate. There was a visible biofilm formation on the anode and minimum 6 cycles of biohydrogen generation coupled with high current generation was observed. Upon longer operation of reactors, biofilm started to detach from the electrode surface and both hydrogen and current production were decreased. Cyclic voltammetry (CV) analysis produced a sigmoidal catalytic wave with a mid-point potential of −0.40 V (vs. Ag/AgCl). Direct electron transfer (DET) capability by G. acetivorans was shown with peak separation analysis, rapid current density recovery after media replacement and thick biofilm formation on the anode electrode. G. acetivorans was able to utilize complex organic waste in hyperthermophilic MECs, after initial biofilm formation with acetate.
Benzer Tezler
- Hyperthermophilic hydrogen production from cattle manure by two-stage dark fermentation and microbial electrolysis cell
İki aşamalı hipertermofilik karanlık fermantasyon ve mikrobiyal elektroliz hücresi ile sığır gübresinden hidrojen üretimi
BERİVAN TUNCA
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YASEMİN DİLŞAD YILMAZEL TOKEL
- A caldicellulosiruptor bescii based hyperthermophilic bioprocess for hydrogen production from renewable feedstock
Yenilenebilir besi stoklarından hidrojen üretimi için caldicellulosiruptor bescii tabanlı hipertermofilik biyoproses
YASEMİN DİLŞAD YILMAZEL TOKEL
Doktora
İngilizce
2014
Çevre MühendisliğiVillanova UniversityÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METE METİN DURAN
- Engineering of citrate synthase from thermoplasma acidophilum to investigate the molecular mechanisms of thermostability
Thermoplasma acidophilum sitrat sentaz enziminde thermal stabilitenin moleküler mekanizmasının protein mühendisliği yöntemi ile araştırılması
İPEK ERDURAN
Doktora
İngilizce
2000
BiyolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMRA KOCABIYIK
- Sıcak su kaynaklarından termofilik mikroorganizmalarin izolasyonu, identifikasyonu ve poli-β-hidroksibütirat üretim yeteneklerinin belirlenmesi
Isolation of thermophilic microorganisms from hot springs, identification and determination their ability to poly-β hydroxybutyrate pruduction
SERAP GEDİKLİ
Doktora
Türkçe
2016
BiyolojiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ÇABUK
DOÇ. DR. MEHMET BURÇİN MUTLU
- Amilaz enzimi üreten yerli fungus izolatlarının DNA barkodlaması
DNA barcoding of the native fungi isolates producing amylase enzyme
MERVE EROĞLU PARİM
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyoteknolojiIğdır ÜniversitesiTarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARZU ÜNAL