Sensitivity and uncertainty analyses for the environmental impact assessment of a conceptually designed l-malate biomanufacturing process
Kavramsal olarak tasarlanmış l-malat biyo-imalat sürecinin çevresel etki değerlendirmesi için hassasiyet ve belirsizlik analizleri
- Tez No: 982270
- Danışmanlar: PROF. DR. NİHAT ALPAGU SAYAR, PROF. DR. BERNA SARIYAR AKBULUT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, kavramsal olarak tasarlanmış bir L-malat biyoprosesinin geleceğe dönük çevresel etki değerlendirmesinin, Ar-Ge ilerlemesi ve kritik hammaddeler olan metanol ve amonyak kaynaklarının farklılaşmasına bağlı olarak, teknoloji olgunlaşmasına karşı duyarlılığını incelemektedir. Teknoloji olgunlaşması; CO₂ emisyonları, biyokütleye göre ürün verimi ve metanol geri kazanım verimliliği olmak üzere üç temel parametredeki süreç performans iyileşmeleriyle temsil edilmiştir. Çalışmada sınırlı ilerlemeyi yansıtan bir temel senaryo ile en yüksek iyileştirmeleri içeren bir en iyi durum senaryosu dikkate alınmıştır. Tedarik zinciri seçenekleri açısından, sürdürülebilirlik düzeyleri farklılık gösteren metanol ve amonyak için dört farklı hammadde kaynak grubu değerlendirilmiştir. Her bir kaynak grubunun sürdürülebilirlik düzeyi; hammaddenin kömür veya biyokütle kökenli olup olmamasına ve dönüşüm teknolojisi olarak gazifikasyon, elektroliz ya da güneş enerjisi temelli alternatiflerin kullanılmasına bağlıdır. Analizler, CO₂ emisyonlarının azaltılması, biyokütleye göre ürün veriminin artırılması ve metanol geri kazanımının iyileştirilmesi gibi kritik parametrelerde sağlanan gelişmelerin— özellikle yenilenebilir biyokütle temelli hammaddelerle birleştirildiğinde—küresel ısınma potansiyeli ve ekotoksisite gibi etki kategorilerinde %40'ın üzerinde çevresel etki azalımı sağlayabildiğini göstermektedir. Ancak, biyokütle temelli hammaddeler arazi kullanımı ve karasal asidifikasyonla ilişkili bazı ödünleşimleri (trade-off) beraberinde getirmektedir. Belirsizlik analizi, hammadde kaynağı farklılaşmasının etkilerini, gelecekteki değişken Ar-Ge çıktıları ve buna bağlı olarak temel ve en iyi durum senaryoları arasındaki herhangi bir teknoloji olgunlaşma düzeyi altında değerlendirerek, bu konuların bütüncül bir analizini sunmaktadır. Belirsizlik analizi sonuçları, süreç hammaddeleri daha sürdürülebilir hale geldikçe süreç iyileştirmelerinin öneminin azaldığını ortaya koymaktadır. Buna tamamlayıcı nitelikteki risk analizi ise, biyokütle kökenli hammaddeler için önceden belirlenmiş bir etki eşiğinin (örneğin, belirli bir küresel ısınma potansiyeli sınırının) aşılma riskinin azaldığını; buna karşılık, kömür temelli hammaddelerle, teknoloji olgunlaşma düzeyi ne olursa olsun bu eşiğin sağlanamadığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis explores the sensitivity of the prospective environmental impact assessment of a conceptually-designed L-malate biomanufacturing process to technology maturation as a function of R&D progress and source differentiation of critical raw materials, methanol, and ammonia. Technology maturation is reflected as improvement in process performance in three key parameters, namely CO2 emissions, product yield on biomass, and methanol recycle efficiency. A base case with limited progress and a best case with maximal improvements are considered. In terms of supply chain options, 4 different source groups for critical raw materials, methanol, and ammonia, with varying levels of sustainability, are evaluated. The level of sustainability for each source group depends on whether the feedstock is coal or biomass derived, and transformation technology options such as gasification, electrolysis, or solar-based alternatives. The analyses demonstrate that improvements in critical parameters such as reduced CO₂ emissions, improved product yield on biomass, and enhanced methanol recovery—especially when combined with renewable biomass-based feedstocks—can achieve environmental impact reductions exceeding 40% in categories including global warming potential and ecotoxicity. However, biomass-based feedstocks introduce trade-offs related to land use and terrestrial acidification. An uncertainty analysis offers a combined assessment of these issues by considering how raw material source differentiation impacts are affected by a variable future R&D outcome and corresponding technology maturation level somewhere between base and best-case scenarios. The uncertainty analysis results demonstrate the diminishing significance of process improvements as process raw materials become more sustainably sourced. A complementary risk analysis displays the reduced risk of overshooting a pre-determined impact threshold (i.e., an arbitrary global warming potential limit) for biomass-derived raw materials, whereas the threshold cannot be achieved with coal-based materials, irrespective of the level of technology maturation.
Benzer Tezler
- Prioritisation of the digital transformation strategies for enhancing maritime safety: Introducing a novel concept
Deniz emniyetinin artırılması için dijital dönüşüm stratejilerinin önceliklendirilmesi: Özgün bir konseptin tanıtımı
MUHAMMED FATİH GÜLEN
Doktora
İngilizce
2026
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN ARSLAN
- Akıllı sürdürülebilir şehir değerlendirmesine yönelik bir model önerisi
A model proposal for smart sustainable city assessment
FATMA SENA KARAL
Doktora
Türkçe
2026
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYBERK SOYER
- A holistic approach to risk assessment for maritime autonomous ship operations
Otonom gemi operasyonları için bütüncül bir yaklaşımla risk değerlendirmesi
MURAT MERT TEKELİ
Doktora
İngilizce
2026
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. EMRE AKYÜZ
- Orman atıklarından gazlaştırma yoluyla hidrojen üretiminin sürdürülebilirlik analizi
Sustainability analysis of hydrogen production from forest waste via gasification
NURHAN ÜREGEN GÜLER
Doktora
Türkçe
2025
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEHRA YUMURTACI
- HPGe dedektörlü gama spektrometrik analiz ile çimento malzemelerinde doğal radyoaktivitenin belirlenmesi ve öz soğurma düzeltmesinin uygulanması
Determination of natural radioactivity in cement materials by HPGe gamma-ray spectrometry with self attenuation correction
BURAK ORUÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE NUR ESEN