Geri Dön

Mikroalg üretimi için laboratuvar ölçekli solar biyoreaktör tasarımı ve mikroalglerin tarımsal uygulamalarda kullanımı

Design of laboratory-scale solar bioreactor for the production of microalgae and the use of microalgae in agricultural applications

  1. Tez No: 797670
  2. Yazar: VİLDAN ERCİ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. DİDEM ÖZÇİMEN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Ziraat, Bioengineering, Biotechnology, Agriculture
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 97

Özet

Mikroalg yetiştiriciliğinde kullanılan biyoreaktör sistemi ve tipi etkin mikroalg büyütülmesi için en önemli parametrelerden birisidir. Tasarım, yetiştirilen türün özelliklerine ve kültivasyon sonucunda hedeflenen amaca uygun olmalıdır. Ek olarak, mikroalg büyüme koşulları kolaylıkla izlenebilir olmalıdır. Bu tez çalışmasında Chlorella vulgaris (C. vulgaris) mikroalginin daha verimli bir şekilde yetiştirilmesi amacı ile laboratuvar ölçekli solar bir biyoreaktör tasarımı ve üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada temel hedeflerden birisi tasarlanan biyoreaktör ile farklı açılardan gelen gün ışığının toplanması ve fiber optik kablolarla biyoreaktör ortamına aktarabilmesi ve bu sayede yetiştirilen mikroalgin maksimum düzeyde ışık yoğunluğundan faydalanmasını sağlamak oluşturmuştur. Aynı zamanda, biyoreaktörde mikroalg büyümesini takip için C. vulgaris kültivasyonunu etkileyen iki önemli faktör olan nitrat ve pH iyon-seçici elektrotlar (ISE) ile gerçek zamanlı olarak takip yapılmıştır. Ayrıca, C. vulgaris büyümesine etki eden diğer parametrelerden olan sıcaklık, çözünmüş oksijen, tuzluluk, iletkenlik, direnç ve toplam çözünmüş katı madde içeriği büyüme boyunca ölçülmüştür İlgili çalışmanın diğer kısmında ise laboratuvar ölçekli solar biyoreaktörde büyümesini tamamlayan C. vulgaris mikroalgleri hasat edildikten sonra tohum çimlenmesi ve bitki büyümesine üzerine olan etkileri incelenmiştir. Buna ilaveten, mikroalg uygulamasının toprak fizikokimyasal özellikleri üzerindeki etkisi ve rüzgâr sonucunda oluşan toprak kaybını engellemedeki etkinliği değerlendirilmiştir. Elde edilen verilere göre, C. vulgaris büyümesinde logaritmik büyüme fazının 50. güne kadar sürdüğü belirlenmiştir. Biyoreaktörde takip edilen süreç boyunca gerçekleştirilen potansiyometrik ölçümler sonucunda, besin solüsyonunda nitrat oranının OD değerinin artmasına kıyasla azaldığı belirlenmiştir. C. vulgaris mikroalginin uygulamalarının domates tohumlarının çimlenmesine ve bitki gelişimine etkisinin doz bağımlı olduğu belirlenirken, en etkin tohum çimlenmesinin ve bitki büyümesinin istatistiki olarak en yüksek sırası ile 8 mL ve 80 mLkg-1 ve üzeri toprak uygulama dozunda gerçekleştiği belirlenmiştir. Ayrıca, 9 ms-1 rüzgâr hızında oluşan toprak erozyonunu önlemede 80 mLkg-1 ve üzeri uygulamalarının etkin olduğu istatistiki olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar C. vulgaris mikroalginin solar biyoreaktörde verimli bir şekilde üretilebileceğini ve tarımsal uygulamalar için iyi bir çevre dostu alternatif oluşturacağını göstermiştir

Özet (Çeviri)

The bioreactor system and type used in microalgae cultivation is one of the most important parameters for effective microalgae growth. The design should correspond to the characteristics of the cultivated species and the purpose of cultivation. In addition, the growth conditions for microalgae should be easily observed. In this thesis, a laboratoryscale solar bioreactor was designed and fabricated to grow Chlorella vulgaris (C. vulgaris) microalgae more efficiently. In this study, one of the main goals was to collect the sunlight coming from different angles with the designed bioreactor and to transfer it to the bioreactor environment with fiber optic cables, and thus ensuring that the grown microalgae benefit from the maximum level of light intensity. At the same time, nitrate and pH, two important factors affecting C. vulgaris cultivation, were monitored in real time using ion selective electrodes (ISE) to monitor microalgae growth in the bioreactor. In addition, temperature, dissolved oxygen, salinity, conductivity, resistance, and total dissolved solids content, which are other parameters affecting the growth of C. vulgaris, were measured during the growth. In the other part of the study, after harvesting C. vulgaris microalgae that had completed their growth in a laboratory-scale solar bioreactor, their effects on seed germination and plant growth were investigated. In addition, the effects of microalgae treatments on soil physicochemical properties and their effectiveness in preventing soil loss by wind were evaluated. According to the results, it was found that the logarithmic growth phase continued in the C. vulgaris growth up to the 50th day. As a result of the potentiometric measurements performed during the process in the bioreactor, it was determined that the nitrate ratio in the nutrient solution decreased compared to the increase in the OD value. While it was determined that the effects of C. vulgaris treatments on the germination of tomato seed and plant growth were found to be dose-dependent, it was found that seed germination and plant growth were statistically most effective at 8 mL and 80 mLkg-1 and above application doses, respectively. In addition, applications of 80 mLkg-1 and above were statistically found to be effective in preventing soil erosion at wind speeds of 9 ms-1 . The obtained results showed that C. vulgaris microalgae can be efficiently produced in a solar bioreactor and will be a good environmentally friendly alternative for agricultural applications.

Benzer Tezler

  1. Microalgal biomass and oil production using leachate

    Sızıntı suyu kullanılarak mikroalg biyokütlesi ve yağ/lipid üretimi

    ZAREEN TAJ KHANZADA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SÜLEYMAN ÖVEZ

  2. Atıksu arıtma tesisi ile entegre sürdürülebilir mikroalg biyokütle üretimi

    Sustainable microalgae biomass production integrated with wastewater treatment plant

    İSMAİL ŞÜKRÜ BOSTANCI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    EnerjiYıldız Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EBRU AKKAYA

  3. Improving raceway reactor productivity via vortex induced vibrations for cost effective microalgae production

    Maliyet etkin mikroyosun üretimi için girdap kaynaklı titreşimlerle alg havuzu performansının artırılması

    MEHMET SADIK AKCA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Biyomühendislikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BULENT İNANC

  4. Biochemical and genetic assessment of high value lipid production from local thermo-resistant green microalgae strain

    Isıl dirençli yerel yeşil mikroalg suşundan yüksek değerli lipit üretiminin biyokimyasal ve genetik açılardan değerlendirilmesi

    DİLAN AKIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE MERAL YÜCEL

    YRD. DOÇ. DR. ÇAĞLA SÖNMEZ

  5. Application of random mutagenesis to enhance lipid productivity in Chlorella vulgaris

    Kardeşlik mutagenesisinin kardeenli lipit verimliliğini artırılması için uygulama

    EHSAN SARAYLOO

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    BiyoteknolojiKoç Üniversitesi

    Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM HALİL KAVAKLI