Investigation of biodegradability of polyethylene under anaerobic conditions and evaluation of its potential for biogas production
Polietılenin oksijensiz şartlarda biyobozunurluğunun incelenmesi ve biyogaz üretimi potansiyelinin değerlendirilmesi
- Tez No: 692675
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜLYA YAVUZ ERSAN, PROF. DR. AYŞENUR UĞURLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: polietilen, ön muamele, oksidasyon, anaerobik, biyobozunurluk, biyogaz, polyethylene, pre-treatment, oxidation, anaerobic, biodegradation, biogas
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Son yıllarda plastik kirliliğindeki artış, büyüyen bir çevre sorunu haline gelmiştir. Günümüzde en kalıcı kirleticilerden biri polietilen (PE) olup bozulmaya karşı yüksek direnci nedeniyle doğada kolayca birikir. Ancak son zamanlarda polietilen atıkları parçalayabilen teknikler üzerinde çalışmalar yapılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada temel amaç, üç farklı teknikle muamele edildikten sonra anaerobik koşullarda PE'nin biyolojik olarak parçalanma olasılığını araştırmak ve malzemenin biyogaz üretimi için potansiyelini değerlendirmektir. Bu amaçla kullanılan teknikler (ön işlemler), UV radyasyonuna maruz kalma ile foto-oksidasyon (POxUV), KMnO4 ile mikrodalga destekli oksidasyon (MAOx) ve K2S2O8 ile termal oksidatif bozunmadır (TOD). Çalışmada polietilenin en yaygın iki formu olan, ticari plastik torbalar (filmler) biçiminde, düşük yoğunluklu ve yüksek yoğunluklu polietilen (sırasıyla LDPE ve HDPE) kullanılmıştır. Ön muamelelerin PE numunelere uygulanmasından sonra, sadece MAOx yöntemi ile LDPE numunelerin oksitlenmiş olduğu, malzemenin hidrofobikliğini azaldığı ve dolayısıyla sadece bunların biyolojik bozunma için uygun olduğu görülmüştür. Anaerobik bozunma, termofilik koşullarda (55°C) toplam 125 gün süreyle gerçekleştirilmiştir. Sekiz numuneden ikisi, ko-substratlar olarak glikoz ve asetik asit kullanılarak birlikte bozunmaya tabi tutulmuştur. Deney süresi bittikten sonra numuneler alınmış ve analiz edilmiştir. Ön işleme tabi tutulmuş PE'nin gerçekten de bir dereceye kadar biyolojik olarak parçalanabileceği görülmüştür. FTIR, transmitans değerlerinde genel bir düşüşün yanı sıra CH3 oluşumunu ve sonuç olarak polimerik zincir kesilmesini gösteren 1377 cm-1'de bir sinyalin ortaya çıktığı veya yoğunlaştığı gözlenmiştir. Biyogaz üretimi ile ilgili olarak, numuneler arasında toplamda minimum 536,8 mL ve toplamda maksimum 1474,5 mL kümülatif biyogaz üretimi bulunmuştur. Deney süresinin sonunda, PE numunelerinin kümülatif biyogaz üretimi artmaya devam etmekte olup, bu durum çok yavaş bir hızda olmasına rağmen daha fazla bozulma potansiyeli olduğu anlamına gelmektedir.
Özet (Çeviri)
In recent decades, the increase in plastic pollution has been a growing environmental problem. One of the most resistant contaminants nowadays is polyethylene (PE); due to its high resistance to degradation is easily accumulated in nature. However, several techniques can be used to break it down and, there are recent studies on this issue. In the present study, the main objective was to explore the possibility of biodegrading PE under anaerobic conditions after being treated by three different techniques and evaluate the potential of the material for biogas production. The techniques (pre-treatments) used on PE were photo-oxidation with UV radiation exposure (POxUV), microwave-assisted oxidation with KMnO4 (MAOx) and thermo-oxidative degradation with K2S2O8 (TOD). The material of study was PE in two of its more common forms, low-density and, high-density polyethylene (LDPE and, HDPE, respectively) in the form of commercial plastic bags (films). After applying the pre-treatments on the samples of PE it was found that only MAOx had oxidized LDPE samples, reducing the hydrophobicity of the material and, thus, only these were fit for biodegradation. The anaerobic degradation was done for a total of 125 days at thermophilic conditions (55°C). Two out of eight samples were subjected to co-digestion using glucose and, acetic acid as co-substrates. After the experimental time was finished, the samples were retrieved and analyzed. It was found that pre-treated PE can indeed be biodegraded to some extent. The FTIR showed a general decrease in the transmittance values as well as the appearance or intensification of a signal at 1377 cm-1 that indicates CH3 formation and, consequently, some degree of chain scission. Regarding the biogas production, among the samples, there was a cumulative biogas production overall minimum of 536.8 mL and, an overall maximum of 1474.5 mL. At the end of the experimental time, the PE samples' cumulative biogas production was still increasing, which means that there was a potential for further degradation although at a very slow rate.
Benzer Tezler
- Poli̇eti̇leni̇n bi̇yopoli̇merlerle blendleri̇ni̇n hazırlanması ve bi̇yobozunur özelli̇kleri̇ni̇n i̇ncelenmesi̇
Preparation of polyethylene blends with various biopolymers and investigation of biodegradability of these blends
BURCU KEKEVİ
- Termal oksidasyon işleminin geri dönüştürülmüş polietilende okso-biyobozunurluğuna etkisinin farklı çevre koşullarında incelenmesi
Investigation of the effect of thermal oxidation process on the oxo-biodegradability of recycled polyethylene in various environmental conditions
SEMANUR YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BURCU DİDEM ÇORBACIOĞLU
- Investigation of the effect of photostabilizers on mechanical properties and surface analysis of cotton fiber reinforced LDPE composites
Foto düzenleyicilerin pamuk lifi takviyeli düşük yoğunluklu polietilen kompozit malzemelerin mekanik özelliklerine ve yüzey analizine etkisinin incelenmesi
HASRET ECE SÖNMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ERSİN SERHATLI
DOÇ. DR. MUSTAFA BAKKAL
- Termoplastik nişasta (TPS) / polietilen (PE) karışımı ambalaj filmlerinin özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the properties of thermoplastic starch(TPD) / polyethylene (PE) mix packaging films
ELİF ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE AYTAÇ
- Farklı liflerden üretilmiş kumaşların kullanım ve biyobozunurluk performansının incelenmesi
Investigation of usage and biodegradability performance of fabrics produced by different raw materials
GÖKBERK DEVRİM
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VİLDAN SÜLAR