Deniz müsilajı kullanılarak mikrobiyal yakıt hücrelerinde elektrik üretimi
Electricity production in microbial fuel cells using marine mucilage
Yazar: BURAK ALİOSMAN KILINÇ
Danışman: PROF. DR. TUNÇ ÇATAL
Üsküdar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Deniz Bilimleri = Marine Science ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Küresel ısınma ve iklim değişikliği ile, deniz sularında meydana gelen ısı artışı deniz canlılarının besin zincirini ve ekosistemi etkilemiştir. Bu durum, deniz ekosisteminde mikrobiyal toplulukların aşırı çoğalmasına sebep olmakta ve deniz müsilajının ortaya çıkmasına sebep olabilmektedir. 2021 yılı bahar aylarında Marmara Denizi'nde ortaya çıkan deniz müsilajı, deniz yüzeyi ve diplerini etkisi altına alarak çeşitli çevresel problemlere sebep olmuştur. Bu çalışmada, mikrobiyal yakıt hücreleri kullanılarak deniz müsilajının elektrik üretme potansiyeli ve denizden ıslahı için yeni bir yaklaşım araştırılmıştır. Deniz müsilajının kimyasal karakterizasyonu gaz kromatografisi yardımıyla şeker içerik analizi yapılmıştır. Ek olarak, toplam karbonhidrat miktarı, toplam protein miktarı, optik yoğunluk ve pH analizleri ile operasyon öncesi ve sonrası olarak giderimi analiz edilmiştir, bunların dışında farklı dirençlerde deniz müsilajının ürettiği güç yoğunluğu ve akım yoğunluğu incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, sodyum fosfat tamponu ile ön muamele yapılan müsilajın, toplam karbonhidrat biyogiderimi %20.57 olarak, toplam protein biyogiderimi %39.04 tespit edilmiştir. En yüksek akım yoğunluğu 0.0527 mA/cm2, en yüksek güç yoğunluğu 191.63 mW/m2, en yüksek voltaj üretimi 394 mV olarak kaydedilmiştir. Bu çalışma sonucunda, deniz müsilajından yeni bir yaklaşım olarak mikrobiyal yakıt hücrelerinde elektrik üretilebileceği ve ulusal enerji ihtiyacına katkı sunabileceği kanısına varılmıştır.

Abstract:
Along with global warming and climate change, the increase in sea temperatures has affected the food chain and ecosystem of marine life. This situation can lead to overgrowth of microbial communities in the marine ecosystem and contribute to the emergence of marine mucilage. The marine mucilage that emerged in the spring months of 2021 in the Sea of Marmara has caused various environmental problems by affecting the sea surface and bottom. In this study, the potential of marine mucilage to generate electricity and a new approach for its remediation using microbial fuel cells were investigated. The chemical characterization of marine mucilage was performed through sugar content analysis using gas chromatography. In addition, the removal of marine mucilage was analyzed before and after operation through total carbohydrate content, total protein content, optical density, and pH analyses. Furthermore, power density and current density produced by marine mucilage at different resistances were examined. According to the results obtained, pretreatment of mucilage with sodium phosphate buffer resulted in a total carbohydrate biodegradation of 20.57% and a total protein biodegradation of 39.04%. The highest current density recorded was 0.0527 mA/cm2, the highest power density was 191.63 mW/m2, and the highest voltage production was 394 mV. As a result of this study, it was concluded that electricity could be generated from marine mucilage using microbial fuel cells as a novel approach and could contribute to the national energy demand.