Geri Dön

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

PDF İndir

  1. Tez No: 832751
  2. Yazar: BERİVAN TUNCA
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. YASEMİN DİLŞAD YILMAZEL TOKEL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, Biyoteknoloji, Environmental Engineering, Biotechnology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu çalışmanın amacı, hipertermofilik sıcaklıklarda ön işlem görmemiş sığır gübresinden (İSG) hidrojen (H2) gazı üretmek için verimli bir iki aşamalı KF ve MEH sistemi geliştirmektir. Bu tezin ilk bölümünde, İSG'nin karanlık fermantasyonu hipertermofilik selülolitik Caldicellulosiruptor bescii bakterisi ile yüksek organik yüklerde (50 g uçucu katı madde (UKM)/L'ye kadar), 75 ºC'de çalıştırılan kesikli reaktörler işletilerek incelenmiştir. H2 üretim verimi ve hızını artırmak için, aralıklı gaz serpmenin etkisi ve inokulumun adaptasyonu araştırılmıştır. Sonuçlar, adaptasyon stratejisinin biyohidrojen üretimi üzerinde üstün bir etkiye sahip olduğunu ortaya koymuştur. En yüksek hidrojen verimi, 15 g UKM/L İSG konsantrasyonunda 161,3 mL H2/g UKMeklenen olarak adapte edilen kültürden elde edilmiştir ve maksimum hidrojen üretim hızı, 25 g UKM/L İSG ile edilen 7,77 mL H2/mL/saat olarak kaydedilmiştir. Tezin ikinci bölümünde, asetat açısından zengin fermantasyon çıkış suyundan biyoelektrokimyasal hidrojen üretimi, hipertermofilik elektro-aktif arke kullanılarak MEH'de 80 ºC'de incelenmiştir. Deneysel çalışma hipertermofilik MEH'ler için inokulum ve biyofilm oluşumu için elektrot malzemesi seçimi ile başlamıştır. Geoglobus acetivorans tarafından hidrojen üretimini arttırmak için tek odacıklı MEH'lerde KF çıkış suyunun kullanımı incelenmiş ve son olarak performansın arttırılması için tezin ilk kısmına benzer şekilde adaptasyon stratejisi kullanılmıştır. Hidrojen üretim hızı (0,52 ± 0,07 m3 H2/m3gün), asetatla yetiştirilen kültüre (ve 0,05 ± 0,02 m3 H2/m3gün) kıyasla adapte edilmiş kültür kullanılarak başarıyla 11,5 kat artırılmıştır. Adapte olan biyofilm konfokal lazer taramalı ve taramalı elektron mikroskobu gibi farklı görüntüleme analizleri ile incelenmiştir. Bu çalışmada elde edilen 506,8 mL H2/g UKMeklenen H2 verimi önemli derecede yüksek olup, İSG'den hidrojen üretimi için iki aşamalı hipertermofilik KF ve MEH operasyonunun umut vadeden potansiyelini göstermektedir.

Özet (Çeviri)

The objective of this study is to implement an efficient two-stage DF and MEC system operation to produce hydrogen from unpretreated cattle manure (UCM) at hyperthermophilic temperatures. In the first part of this thesis, the DF of UCM at high loadings (up to 50 g volatile solids (VS)/L) by hyperthermophilic cellulolytic bacterium Caldicellulosiruptor bescii was studied in batch reactors operated at 75 ºC. To increase the yield and the rate of H2 production, the impact of intermittent gas sparging and adaptation of inoculum were investigated. The results revealed that adaptation strategy has a superior effect on biohydrogen production. The highest hydrogen yield was achieved with the adapted culture as 161.3 mL H2/g VSadded at 15 g VS/L UCM and the maximum hydrogen production rate was 7.77 mL H2/mL/h at 25 g VS/L of UCM. In the second part of the thesis, bioelectrochemical hydrogen production from fermentation effluent, rich in acetate, was studied in MEC at 80 ºC using hyperthermophilic electro-active archaea. The experimental work included the selection of inoculum for hyperthermophilic MECs and electrode material for biofilm formation. Further, the utilization of DF effluent in single chamber MECs was studied to enhance the hydrogen production by Geoglobus acetivorans and finally adaptation strategy similar to the first part was used for performance enhancement. Hydrogen production rate (0.52 ± 0.07 m3 H2/m3d) was successfully increased by 11.5 times via the use of adapted culture compared to the acetate-grown wild type culture (and 0.05 ± 0.02 m3 H2/m3d). A variety of biofilm imaging analyses such as confocal laser scanning and scanning electron microscopy were conducted to study the viability of the adapted culture biofilm. This study demonstrates the promising potential of a two-stage hyperthermophilic DF and MEC process for hydrogen production from UCM, achieving a significant hydrogen yield of 506.8 mL H2/g VSadded.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    90965

    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

    İngilizce

    2000

    BiyolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEMRA KOCABIYIK

  2. Tez No

    120100

    Bir Thermobrachium celere suşunun ekstraselüler enzimlerinin bazı özelliklerinin belirlenmesi

    Determination of the some specifications of the extracellular enzymes of a Thermobrachium celere strain

    SAFİYE KARAAĞAÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    Gıda MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEDAT DÖNMEZ

  3. Tez No

    170895

    Cloning, expression and purification of the recombinant DNA polymerase I from the hyperthermophilic bacteria Geobacillus anatolicus

    Hipertermofilik Geobacillus anatolicus bakterilerinde rekombinant DNA polimeraz I'in klonlanması, ekspresyonu ve saflaştırılması

    MELİKE ÇAĞLAYAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2005

    Tıbbi BiyolojiBoğaziçi Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    PROF. NEŞE BİLGİN

  4. Tez No

    178073

    Kitinaz üreten bacillus izolasyonu, enzimin kısmi saflaştırılması ve karakterizasyonu

    Isolation of bacillus producing chitinase, partial purification and characterization of enzyme

    SEÇİL BERNA KUZU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    BiyoteknolojiÇukurova Üniversitesi

    Biyoteknoloji Bölümü

    DOÇ. DR. HATİCE KORKMAZ GÜVENMEZ

  5. Tez No

    181238

    Cloning, expression and purification of recombinant elongation factor ts from hyperthermophilic bacteria geobacillus anatolicus

    Hipertermofilik geobacillus anatolicus bakterilerinden rekombinant elongasyon faktörü Ts'nin klonlanması, ekspresyonu ve saflaştırılması

    TOROS ŞAHİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2006

    BiyomühendislikBoğaziçi Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NEŞE BİLGİN

Geri Dön