Mezofilik ve termofilik koşullarda karbondioksitin hidrojenotrofik yolla biyometanizasyonunun karşılaştırmalı incelenmesi
Comparative evaluation of the hydrogenotrophic biometanization of carbondioxide under mesophilic and thermophilic conditions
Yazar: TUBA CEREN ÖĞÜT
Danışman: PROF. DR. NURİ AZBAR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Enerji = Energy ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
İklim krizi ciddi tedbirler alınmadığı sürece geleceği tehdit etmeye devam edecek olan önemli bir dünya sorunudur. Sanayi, tarım, turizm ve lojistik gibi birçok sektörü doğrudan etkilemesi nedeniyle enerji sektörü çok boyutludur. Gelişmiş ülkeler dışında kalan teknolojik karmaşıklığına sahip olan ülkeler için arz güvenliğini sağlamak önemlidir. Bu sebeple modern yenilenebilir enerji gibi kesintisiz enerji kaynaklarının artırılması ve geliştirilmesi gerekmektedir.
 Bu tez çalışmasının konusu bu gelişmeye katkı sağlanacağı düşünülen ve power-to-gas (gazların kullanılması ile enerji üretimi) konseptine dayanan atık karbondioksitin (CO2) hammadde olarak kullanılması yoluyla enerji olarak biyometan üretiminin sağlanmasıdır. Tez çalışmasında biyoteknolojik biyometan üretimine etki edebilecek farkı hacimsel gaz yüklemeleri ve sıcaklık değişiminin denenmesi amaçlanmıştır. Çalışmalar yukarı yatay akışlı anaerobik çamur yataklı reaktörler (UASB) ve anaerobik flok aşı ile gerçekleştirilmiştir. Mezofilik ve termofilik reaktör işletimlerinde maksimum ulaşılan yüzde metan verimleri %53, 69, 70 ve %69, 66, 60'dır. Reaktörlere ait MFR değerleri ise mezofilik deneme için sırasıyla, 3,82; 7,11; 15,54 m3/ m3/gün iken termofilik deneme için sırasıyla, 3,07; 5,03; 11,97 m3/ m3/gün 'dür. Mezofilik reaktörde gaz yükleme oranı arttıkça H2 tüketimi %92,39'dan %100'e yükselirken CO2 tüketimi %42,0'den 21,30'a kadar düşüş göstermiştir. Termofilik reaktörde ise gaz yükleme oranı arttıkça H2 tüketimi %95,58'den %93,29'a, CO2 tüketimi %53,41'den %39,40'a düşüş göstermiştir. Mikrobiyal tutunma analizi sonuçlarına bakıldığında ise mezofilik reaktörde reaktörün en çok alt kısmında mikrobiyal yoğunluk olduğu, termofilik reaktörde ise reaktör içinde mikrobiyal envanterin neredeyse eşit oranda dağıldığı gözlemlenmiştir. 
Tez çalışmasının sonucu, ülkemizdeki sanayi sektörlerinde oluşan atık karbondioksitin yakıt olarak kullanılabilmesi üzerine endüstriyel simbiyoz ve sürdürülebilirlik konuları çerçevesinde katkı sağlayabileceğini göstermektedir.

Abstract:
The climate crisis is an important worldwide issue that continue to threaten the future. For this reason, it is necessary to enhance and develop uninterrupted energy sources such as modern renewable energy.
The aim of this thesis, the production of biomethane as energy through the utilize of inert carbondioxide instead of biomass, which is thought to contribute to this development with based on power to gas. In the study, volumetric gas loadings and operating temperatures that may affect biotechnological biomethane production were experimented. Experiments were carried out with UASB reactors and anaerobic floc inoculum. Maximum achieved methane in mesophilic and thermophilic operations are 53, 69, 70% and 69, 66, 60% respectively. The MFR values are 3.82, 7.11 and 15.54 m3/m3/day in the mesophilic and 3.07, 5.03 and 11.97 m3/m3/day in the thermophilic. It was observed that the H2 consumption increased from 92.39 to 100% and the CO2 consumption decreased from 42.0 to 21.30% as the gas loading rate increased in the mesophilic,. However, H2 consumption decreased from 95.58 to 93.29%, and CO2 consumption decreased from 53.41 to 39.40% in the thermophilic. According to microbial attachment analysis, it was observed that there was microbial inventory at the bottom of the reactor in the mesophilic, and the microbial inventory was almost equally propogated in the thermophilic.
The result of the study shows that the inert carbondioxide gas formed in the industrial sectors in Turkey can be used as fuels and can contribute within the framework of industrial symbiosis and sustainability issues.