Üzerlik bitkisinin pirolizinden elde edilen ürünlerin karakterizasyonu ve biyoyağların antimikrobiyal özelliklerinin araştırılması
Characterization of products obtained from pyrolysis of harmal plant and investigation of antimicrobial properties of bio-oils
- Tez No: 995217
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KUDDUSİ AKALIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Peganum harmala, Üzerlik, Biyoyağ, Antimikrobiyal aktivite, Piroliz, Biyoçar, Biyokütle, Peganum harmala, Harmal, Bio-oil, Antimicrobial activity, Pyrolysis, Biochar, Biomass
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma kapsamında, Peganum harmala (üzerlik) bitkisinin tohum ve sap kısımları biyokütle kaynağı olarak değerlendirilmiş ve farklı piroliz sıcaklıklarında elde edilen biyoyağ ve biyoçarların enerji ve kimyasal yapısı ile biyoyağların kimyasal yapısı ve antimikrobiyal potansiyeli ayrıntılı biçimde incelenmiştir. Elde edilen bulgular, piroliz işleminin hem enerji üretimi hem de katma değeri yüksek ürünlerin elde edilmesi açısından üzerlik bitkisinin önemli bir biyokütle kaynağı olduğunu ortaya koymuştur. Piroliz sıcaklığının ürün verimleri, elementel bileşim, üst ısıl değer ve biyolojik aktivite üzerinde belirleyici bir rol oynadığı açıkça görülmüştür. Biyoyağlara ait sonuçlar değerlendirildiğinde, piroliz işlemiyle birlikte hem tohum hem de sap kökenli biyoyağların karbon ve hidrojen içeriklerinin arttığı, oksijen içeriklerinin ise belirgin şekilde azaldığı belirlenmiştir. Bu durum, biyoyağların enerji yoğunluğunun yükselmesine ve üst ısıl değerlerinin hammaddeye kıyasla iki-üç kat artmasına yol açmıştır. Özellikle 500 °C piroliz sıcaklığı, her iki biyokütle türü için de en yüksek üst ısıl değerlerin elde edildiği sıcaklık olarak öne çıkmıştır. Daha yüksek sıcaklıklarda ise ikincil parçalanma reaksiyonlarının artması nedeniyle biyoyağ üst ısıl değerinde sınırlı bir düşüş gözlenmiştir. Biyoçarlar açısından elde edilen bulgular, piroliz sıcaklığına bağlı olarak farklı bir eğilim sergilemiştir. Düşük sıcaklıklarda (özellikle 300 °C) elde edilen biyoçarlarda karbon oranı ve üst ısıl değerler artarken, sıcaklık yükseldikçe hidrojen içeriğinin azalması ve oksijenin yapıda önemli ölçüde kalması nedeniyle enerji içeriğinin düştüğü belirlenmiştir. Hem tohum hem de sap kökenli biyoçarlar için, yakıt potansiye açısından en uygun piroliz sıcaklığının 300 °C olduğu, daha yüksek sıcaklıklarda ise biyoçarın enerji amaçlı kullanım potansiyelinin azaldığı sonucuna ulaşılmıştır. Biyoyağların antimikrobiyal aktivite sonuçları, piroliz sıcaklığının biyolojik etki üzerinde de kritik bir faktör olduğunu göstermiştir. En düşük MİK değerleri genellikle 300 °C'de elde edilen biyoyağlarda belirlenmiş; bu durum, düşük sıcaklıklarda biyoyağ içerisinde muhtemel fenolik ve diğer oksijenli biyoaktif bileşiklerin daha yüksek oranda korunmasıyla ilişkilendirilmiştir. Artan piroliz sıcaklığıyla birlikte bu bileşiklerin termal bozunmaya uğraması, biyoyağların antibakteriyel etkinliğinde kademeli bir azalmaya neden olmuştur. Tohumdan elde edilen biyoyağların, sap kökenli biyoyağlara kıyasla genel olarak daha yüksek antimikrobiyal aktivite sergilediği belirlenmiştir. Genel olarak elde edilen sonuçlar, üzerlik bitkisinin piroliz yoluyla hem yenilenebilir enerji kaynağı hem de antimikrobiyal potansiyele sahip biyolojik aktif ürünlerin üretimi açısından önemli bir biyokütle olduğunu göstermektedir. Enerji üretimi açısından biyoyağlar için 500 °C, biyoçarlar için ise 300 °C piroliz sıcaklığı en uygun koşullar olarak öne çıkarken; antimikrobiyal uygulamalar açısından daha düşük piroliz sıcaklıklarında elde edilen biyoyağların tercih edilmesi gerektiği sonucuna varılmıştır. Bu bulgular, üzerlik bitkisinin sürdürülebilir enerji ve biyolojik uygulamalarda çok yönlü bir şekilde değerlendirilebileceğini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
This study evaluated the seed and stem parts of the Peganum harmala (harmal) plant as biomass feedstocks, and the energy, chemical, and antimicrobial properties of the bio-oils and biochars obtained at different pyrolysis temperatures were investigated in detail. The results clearly demonstrated that the pyrolysis process significantly enhances the potential of the üzerlik plant as a biomass source for both energy production and the generation of value-added products. Pyrolysis temperature was identified as a key parameter controlling product yields, elemental composition, higher heating value, and biological activity. When the results for the bio-oils were investigated, it was observed that pyrolysis led to an increase in carbon and hydrogen contents and a significant decrease in oxygen content for both seed- and stem-derived bio-oils. This compositional shift resulted in a substantial increase in energy density, with higher heating values rising to approximately two to three times those of the raw biomass. In particular, a pyrolysis temperature of 500 °C was found to be resulted in the highest higher heating values for bio-oils. At higher temperatures, a slight decrease in bio-oil HHV was observed, which was attributed to increased secondary cracking reactions. In contrast, the biochar results exhibited a different trend with respect to pyrolysis temperature. Biochars produced at lower temperatures, especially at 300 °C, showed increased carbon content and higher heating values compared to the raw biomass. However, as the pyrolysis temperature increased, a marked reduction in hydrogen content and the persistence of oxygen within the structure led to a decrease in the energy content of the biochars. For both seed- and stem-derived biochars, 300 °C was identified as the most suitable pyrolysis temperature in terms of fuel properties, while higher temperatures reduced their energy potential. The antimicrobial activity results of the bio-oils further highlighted the importance of pyrolysis temperature on biological performance. The lowest MIC values were generally observed for bio-oils obtained at 300 °C, which was associated with the possible preservation of phenolic and other oxygenated bioactive compounds at lower temperatures. As the pyrolysis temperature increased, thermal degradation of these compounds led to a gradual reduction in antibacterial effectiveness. In addition, seed-derived bio-oils consistently exhibited stronger antimicrobial activity than stem-derived bio-oils. Overall, the findings indicate that the Peganum harmala plant represents a valuable biomass resource that can be converted via pyrolysis into products suitable for renewable energy applications as well as antimicrobial uses. From an energy perspective, 500 °C was identified as the optimum pyrolysis temperature for bio-oil production, while 300 °C was optimal for biochar production. From a biological standpoint, lower pyrolysis temperatures were more favorable for preserving antimicrobial activity in bio-oils. These results demonstrate the versatile potential of the üzerlik plant for sustainable energy production and bioactive product development.
Benzer Tezler
- Üzerlik bitkisinin Türk halk kültürü ve sanatı açısından incelenmesi
The examination of harmel plant as regards Turkish folk culture and art
KÜBRA ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Halk Bilimi (Folklor)Atatürk ÜniversitesiResim Ana Sanat Dalı
YRD. DOÇ. DR. YUNUS BERKLİ
- Bitki doku kültüründe üzerlik (Peganum harmala L.) bitkisinin farklı doku ve organlarından alkaloit üretimi ve HPLC analizi ile kantitatif tayini
Alkaloid production from Peganum harmala L. in tissue culture with different tissue or organs and quantitative analysis with HPLC
ŞEYMA SOFUOĞLU
- Üzerlik (Peganum harmala L.) bitki ekstraktının buğday (Triticum vulgare L.) ve semizotu (Portulaca oleracea L.) bitkilerinin gelişimi üzerine etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of Peganum harmala L. extract on development of Triticum vulgare L. and Portulaca oleracea L.
MURAT KARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
BiyolojiYüzüncü Yıl ÜniversitesiBotanik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PEYAMİ BATTAL
- Üzerlik'in (peganum harmala L.) biyolojisi ve mücadele imkanları üzerine araştırma
Some investigations on biology and kontrol of peganum harmala L.
SEVİM BOZOĞLU
- Halk arasında tütsü olarak kullanılan Peganum harmala L. (üzerlik) bitkisinde bulunan halüsinojenik etkili bileşiklerin araştırılması
Investigation of compounds with hallucinogenic effect in the plant Peganum harmala L. used as incense by public
MERVE AKDOĞAN