Lignoselülozik biyokütlelerin derin ötektik çözücüler ile ön işlemi
Pre-treatment of lignocellulosic biomasses with deep eutectic solvents
- Tez No: 890401
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MÜJGAN OKUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Biyoetanol, fosil yakıtlara alternatif olarak gösterilebilecek en faydalı biyo-yakıtlardan biridir ve farklı biyokütle türleri tarafından üretilebilir. Lignoselülozik biyokütlelerden biyo-yakıt üretimi üç ana adımdan oluşmaktadır. Bu adımlar; ön işlem, hidroliz ve fermantasyondur. Biyokütlenin yüzey alanını genişletmek, yapıdan lignini uzaklaştırmak ve biyokütlenin parçacık boyutlarını azaltmak, ön işlemde en önemli hedefler olarak gösterilmektedir. Ön işlemler temel olarak fiziksel, fiziko-kimyasal, kimyasal, biyolojik ve kombine yöntemler olmak üzere ana başlıklara ayrılmaktadır. Kimyasal yöntem ana başlığı altında yer alan derin ötektik çözücüler (DES), bileşenlerinden çok daha düşük erime noktalarına sahip ötektik karışımlar oluşturan iki veya daha fazla maddenin karıştırılmasıyla elde edilen yeni bir çözücü sınıfını oluşturmaktadır. Bu çalışmada; derin ötektik çözücülerin lignoselülozik biyokütleler üzerindeki ön işlem etkisi araştırılmış ve ön işlem sonrası biyokütlenin enzimatik hidrolizi incelenmiştir. Derin ötektik çözücülerde, hidrojen bağı alıcısı (HBA) olarak kolin klorür (ChCl), etilen glikol ve hidrojen bağı vericisi olarak (HBD) borik asit, askorbik asit ve laktik asit kullanılmıştır. Lignoselülozik biyokütle olarak ayçiçeği kabuğu ve çeltik kavuzu kullanılmıştır. Biyokütle/DES oranı 1/10 sabit olacak şekilde 9 farklı DES hazırlanmıştır. Bunlar; ChCl/Borik Asit (1:1, 1:2, 2:1), Etilen Glikol/Borik Asit (2:1), ChCl/Laktik Asit (1:1, 1:5, 1:10), ChCl/Askorbik Asit (1:1, 2:1)'dir. Ön işlem koşulları ise 2s (90℃, 110℃, 120℃), 4s (84℃, 105℃ 126℃), 1.17s 105℃, 6.83s 105℃, 6s (90℃, 120℃) ve 2s 110℃ olarak belirlenmiştir. Ön işlem sonrasında yapısal analiz deneyleri gerçekleştirilerek yapıda bulunan lignin, selüloz, hemiselüloz oranları belirlenmiştir. Son olarak lignoselülozik biyokütlelerden lignin giderim yüzdeleri hesaplanmıştır. Çeltik kavuzu için ChCl/L.A (1:10) DES sisteminin 2s 110℃ ortam şartlarında %26.2 oranında en yüksek lignin giderimi gerçekleştirdiği görülmüştür. Ayçiçek kabuğunda en yüksek lignin giderimi ise 2s 120℃ ortam şartlarında ChCl/L.A (1:5) DES sisteminde % 26.1 oranında olduğu görülmüştür. Ön işleme tabi tutulan lignoselülozik biyokütlelerin yapısal özellikleri, Taramalı elektron mikroskobu (SEM), Fourier geçirimli kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), X-ışını kırınım difraktometresi (XRD) karakterizasyon yöntemleriyle karakterize edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Bioethanol is one of the most useful biofuels that can be shown as an alternative to fossil fuels and can be produced by different types of biomass. Biofuel production from lignocellulosic biomass consists of three main steps. These steps; pretreatment, hydrolysis and fermentation. Expanding the surface area of biomass, removing lignin from the structure, and reducing particle sizes of biomass are shown as the most important goals in pretreatment. Pretreatments are basically divided into main headings: physical, physico-chemical, chemical, biological and combined methods. Deep eutectic solvents (DES), which fall under the main heading of chemical methods, constitute a new class of solvents obtained by mixing two or more substances that form eutectic mixtures with much lower melting points than their components. In this study; The pretreatment effect of deep eutectic solvents on lignocellulosic biomass was investigated and the enzymatic hydrolysis of biomass after pretreatment was examined. In deep eutectic solvents, choline chloride (ChCl), Ethylene Glycol was used as hydrogen bond acceptor (HBA) and Boric Acid, Ascorbic Acid and Lactic Acid were used as hydrogen bond donor (HBD). Additionally, sunflower husk and rice husk were used as lignocellulosic biomass. 9 different DES were prepared with a constant biomass/DES ratio of 1/10. These; ChCl/Boric Acid (1:1, 1:2, 2:1), Ethylene Glycol/Boric Acid (2:1), ChCl/Lactic Acid (1:1, 1:5, 1:10), ChCl/Ascorbic Acid is (1:1, 2:1). Pretreatment conditions are 2s (90℃, 110℃, 120℃), 4s (84℃, 105℃ 126℃), 1.17s 105℃, 6.83s 105℃, 6s (90℃, 120℃) and 2s 110℃ has been determined. After pre-treatment, structural analysis experiments were carried out and the lignin, cellulose and hemicellulose ratios in the structure were obtained. Finally, lignin removal percentages from lignocellulosic biomass were calculated. It is seen that the ChCl/L.A (1:10) DES system for rice husk achieves the highest lignin removal of 26.2% under 2h 110℃ ambient conditions. It is seen that the highest lignin removal in sunflower peel is 26.1% in the ChCl/L.A(1:5) DES system under 2h 120℃ ambient conditions. The structural properties of pretreated lignocellulosic biomasses were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), X-Ray Diffraction Diffractometer (XRD) characterization methods.
Benzer Tezler
- Lignoselülozik atıkların ön işlemi ve enzimatik hidrolizi
Pre-treatment and enzymatic hydrolysis of lignocellulosicbiomass
MERVE ÇETİNKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyokimyaGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURDAN SARAÇOĞLU
- Effect of lignin, extractive matter, holocellulose, and alpha cellulose of biomass on calorific value
Biyokütlenin içeriğindeki lignin, ekstraktif madde, holoselüloz ve alfa selülozun kalorifik değer üzerindeki etkisi
ÖZLEM ECEM KAYNAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR YAMAN
- Lignoselülozik materyallerden termokatalitik işlemle suda çözündürülen polisakkaritlerin moleküler yapılarının incelenmesi
Examination of molecular structures of polysaccharides solubilized by thermocatalytic treatment of lignocellulosic materials
MEHTAP KURTULUŞ
- Effects of various carbohydrates on electricity generation in microbial fuel cell
Çeşitli karbonhidratların mikrobiyal yakıt hücrelerinde elektrik üretimine etkileri
TUNÇ ÇATAL
Doktora
İngilizce
2008
Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN BERMEK
DOÇ. DR. KAİCHANG Lİ
- Enzymatic hydrolysis of fruit peels and other lignocellulosic biomass as a source of sugar for fermentation
Fermentasyon için şeker kaynağı olarak meyve kabuklarının ve diğer lignoselülozik biyokütlelerin enzimatik hidrolizi
PELİN POÇAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HALİL MECİT ÖZTOP
PROF. DR. HALUK HAMAMCI