Geri Dön

Biyokütle bitkilerinin fitoekstraksiyonu ile ağır metal kirliliği altındaki marjinal toprakların ıslahı ve biyoenerji üretimi

Remediation of marginal soils contaminated with heavy metals and bioenergy production through phytoextraction by biomass plants

PDF İndir

  1. Tez No: 934088
  2. Yazar: MUAMMER EKMEKÇİ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. NAFİZ ÇELİKTAŞ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoteknoloji, Enerji, Ziraat, Biotechnology, Energy, Agriculture
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 229

Özet

Mevcut araştırma; dallı darı (Panicum virgatum L.) ve dev kral otu (Pennisetum hybridum) türlerinin, kadmiyum (Cd), kurşun (Pb) ve nikel (Ni) ağır metalleri ile kirlenmiş marjinal topraklardaki fitoektraksiyon kapasitelerini belirlemek ve bu koşullarda yetiştirilen biyokütlenin, biyoenerji dönüşüm potansiyellerini ortaya koymak amacıyla yürütülmüştür. Amik Ovası ekolojik koşullarında 2021-2022 yıllarında saksı denemesi olarak tamamlanan çalışmada, Alamo dallı darı çeşidi ve Paraiso dev kral otu çeşitleri klon ve çelikle çoğaltılarak kullanılmışlardır. Bitkiler tesadüf blokları deneme deseninde Cd, Pb ve Ni ağır metallerinin 4 farklı dozu ile kirletilmiş toprakta, 2 yıl süre ile yetiştirilmiştir. Araştırma süresince ağır metal kaynaklı letal etki ortaya çıkmamış, bitkiler yüksek ağır metal dozlarında dahi tüm fenolojik dönemlerini tamamlamışlardır. Dev kral otu türünün toprak üstü/kök biyokütlesinde 1251.9/1307.7 ppm Cd, 11584.2/8439.4 ppm Pb ve 3482.8/11005.4 ppm Ni birikimi saptanmış ve translokasyon faktörü (TF) Cd: 0.95, Pb: 1.37 ve Ni: 0.32 olmuştur. Dallı darı türünde ise 290.7/947.9 ppm Cd, 9426.6/7115.8 ppm Pb ve 3260.4/13056.8 ppm Ni ekstraksiyonu belirlenirken TF değerleri Cd: 0.31, Pb: 1.32 ve Ni: 0.25 olmuştur. TF değerleri her iki türün de Pb fitoekstraksiyonu ve Ni fitostabilizasyonuna uygun olduğunu ortaya koymuştur. Dallı darı türünde 240.0 adet/sap sayısı belirlenmiştir. Dev kral otu en yüksek bitki boyu 150 mg kg-1 Pb uygulamasında 155.7 cm olmuş, 300 mg kg-1 Pb dozu ise dallı darı bitki boyu için stres oluşturmuştur. Dev kral otu en yüksek biyokütle verimi 150 mg kg-1 Pb dozunda 88.4 t ha-1 iken, aynı uygulama kombinasyonunda dallı darı için 67.6 t ha-1 biyokütle verimi saptanmıştır. Dallı darı ve dev kral otu türleri 300 mg kg-1 Pb dozunda en yüksek kök verimlerini oluşturmuş ve bu değer dallı darı türü için 7.6 t ha-1 olmuştur. Dev kral otu için 150 mg kg-1 Pb uygulamasında 61.5 t ha-1 toplam yapısal karbonhidratın, çevrim teknolojileri sonucu 11.6 t ha-1 biyoetanole dönüşeceği hesaplanmıştır. Aynı uygulama kombinasyonunda dev kral otu biyokütlesinden 56073,3 m3 ha-1 biyogaz üretimi gerçekleşirken, dallı darı türü Cd kontrol parselinde 54192,4 m3 ha-1 biyogaz üretimi saptanmış ve artan Cd dozları biyogaz veriminde düşüşe yol açmıştır. Dallı darı biyokütlesi 2 ve 4 mg kg-1 Cd dozlarında 17.2 MJ kg-1 ısıl değer üretirken, dev kral otu için 150 mg kg-1 Pb uygulamasında 16.9 MJ kg-1 ısıl değer saptanmıştır. Dev kral otu ve dallı darı biyogaz ürünlerinin elektrik enerjisi (sırası ile 336439.9 kWh ha-1 ve 325154.3 kWh ha-1) diğer biyoenerji çeşitlerinden üstün bulunmuştur. Araştırma sonuçları; dev kral otu ve dallı darı türlerinin ağır metal uygulamalarının yüksek dozlarında bile yüksek biyokütle ve biyoenerji çıktısı üretebildiklerini, dolayısı ile marjinal alanların fitoekstraksiyon yoluyla ıslahı yanında biyoenerji amaçlarıyla her iki türün de tarımlarının yapılabileceğini ortaya koymuştur.

Özet (Çeviri)

The present research was conducted to determine the phytoextraction capacities of switchgrass (Panicum virgatum L.) and Napier grass (Pennisetum hybridum) in marginal soils contaminated with cadmium (Cd), lead (Pb), and nickel (Ni), and evaluate the bioenergy conversion potential of the biomass grown under these conditions. The study was completed as a pot experiment under the ecological conditions of the Amik Plain between 2021 and 2022. The Alamo switchgrass variety and Paraiso Napier grass varieties were propagated via cloning and cuttings. The plants were grown for two years in soil contaminated with four different doses of Cd, Pb, and Ni using a randomized block design. Throughout the study, no lethal effects due to heavy metal contamination were observed, and the plants completed all their phenological stages even under high heavy metal doses. In Napier grass, the accumulation of Cd, Pb, and Ni in the aboveground/root biomass was recorded as 1251.9/1307.7 ppm Cd, 11584.2/8439.4 ppm Pb, and 3482.8/11005.4 ppm Ni, respectively, with translocation factor (TF) values of Cd: 0.95, Pb: 1.37, and Ni: 0.32. For switchgrass, Cd, Pb, and Ni extraction levels were determined as 290.7/947.9 ppm Cd, 9426.6/7115.8 ppm Pb, and 3260.4/13056.8 ppm Ni, with TF values of Cd: 0.31, Pb: 1.32, and Ni: 0.25. The TF values indicated that both species were suitable for Pb phytoextraction and Ni phytostabilization. The number of tillers per plant in switchgrass was initially 240.0 tillers per plant. The tallest Napier grass plants (155.7 cm) were observed under the 150 mg kg⁻¹ Pb treatment, whereas 300 mg kg-1 Pb caused stress in switchgrass, reducing plant height. The highest biomass yield for Napier grass was 88.4 t ha-1 under the 150 mg kg⁻¹ Pb dose, while switchgrass achieved 67.6 t ha-1 under the same treatment. At a 300 mg kg⁻¹ Pb dose, both species produced their highest root yields, with switchgrass reaching 7.6 t ha⁻¹. In Napier grass, a total structural carbohydrate yield of 61.5 t ha⁻¹ under the 150 mg kg⁻¹ Pb treatment was estimated to produce 11.6 t ha-1 of bioethanol through conversion technologies. Under the same treatment, Napier grass biomass yielded 56073.3 m³ ha-1 of biogas, while switchgrass in the Cd control plot produced 54192.4 m³ ha-1 of biogas. Increasing Cd doses resulted in a decline in biogas yield. Switchgrass biomass produced a calorific value of 17.2 MJ kg-1 at 2 and 4 mg kg-1 Cd doses, whereas Napier grass reached 16.9 MJ kg-1 under 150 mg kg⁻¹ Pb treatment. The electrical energy potential from biogas products of Napier grass (336439.9 kWh ha-1) and switchgrass (325154.3 kWh ha⁻¹) was found to be superior to other bioenergy sources. The results of this study demonstrated that both Napier grass and switchgrass can produce high biomass and bioenergy outputs even under high heavy metal applications. Therefore, beyond remediating marginal lands through phytoextraction, these species can also be cultivated for bioenergy purposes.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    300794

    Birden fazla metal ile kirlenmiş topraklarda ayçiçeği ve mısırın fitoekstraksiyonu üzerine EDTA ve DTPA'nın etkisi

    The EDTA and DTPA effect on phytoextraction of combined metals contaminated soils using sunflower and maize

    KLARA İBRAGİMOVA GÜL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    ZiraatAnkara Üniversitesi

    Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEVİNÇ ARCAK

  2. Tez No

    943876

    Hiperakümülatör centaurea ensiformis P.H.davis bitkisinden izole edilen bakterilerle aspir bitkisinin nikel toleransının ve fitoremediasyon kapasitesinin arttırılması

    Improvement the nickel tolerance and phytoremediation capacity of safflower plant with bacteria isolated from the hyperaccumulator centaurea ensiformis P.H.davis plant

    UĞURCAN BARAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    BotanikAkdeniz Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET AKSOY

    PROF. DR. YASEMİN EKMEKÇİ

  3. Tez No

    478653

    Changes in root morphology and nutrient uptake in wheat plants with varied potassium and magnesium supply

    Farklı potasyum ve magnezyum konsantrasyonlarında yetiştirilen buğday bitkilerinin kök morfolojisi ve besin absorpsiyonunda meydana gelen değişiklikler

    CEVZA ESİN TUNÇ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    BiyolojiSabancı Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. LEVENT ÖZTÜRK

  4. Tez No

    767354

    Nitrogen metabolism and accumulation in Spinach (Spinacia oleracea L.) under variant irradiance and temperatures

    Ispanak'ta (Spinacia oleracea L.) değişken ışınma ve sıcaklıklar altında azot metabolizması ve birikimi

    ABDUL-QUDDUS BAYUKO ABUBAKAR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    ZiraatErciyes Üniversitesi

    Tarım Bilimleri ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULLAH ULAŞ

    PROF. DR. HALİT YETİŞİR

  5. Tez No

    684500

    Biyokütle hızlı piroliz ürünlerinin yapay sinir ağları ile modellenmesi

    Modeling of biomass fast pyrolysis products by artificial neural networks

    İSMAİL VELİ SEZGİN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Çevre MühendisliğiAkdeniz Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HASAN MERDUN

Geri Dön