Karbondioksit gazından biyo-yakıt üretimi
Bio-fuel production from carbondioxide gas
Yazar: CANSU DOĞAN
Danışman: PROF. DR. DELİA TERESA SPONZA
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Atmosferde bulunan karbondioksit konsantrasyonu fosil kaynaklı yakıtların
yanması sonucunda her yıl 2,3 ppm kadar artmaktadır. Ancak iklim değişiklikleri ve
mevcut enerji kaynaklarının azalması ile yeni yenilenebilir enerjilerin uygulanmaya
alınmasını gerekli kılmıştır. Siyanobakterilerden biyoyakıt üretiminin fizibilitesi,
maliyetin düşük olması, tür izolasyonunun deniz, kıyı ve topraktan kolayca
yapılabilmesi ve bu bakterilerin fotosentez yoluyla karbondioksitten (CO2) 1-butanol
üretmeleridir. Karbondioksitin atmosferde azalmasını sağlayacak ve karbondioksiti
yararlı hale dönüştürecek bu siyanobakteriler, denizden ve sulardan kolayca izole
edilebilen Synechococcus elongatus türleridir. Bu tezde, on bir farklı çalışmada üç
farklı S. elongatus PCC 7942 kültürü ile CO2'ten 1-butanol üretimi
gerçekleştirilmiştir. Her bir çalışmada 1-butanolüretilen/CO2kullanılan verimleri
hesaplanmıştır. Maksimum üretilen 1-butanol konsantrasyonu 35,37 mg/L ve 1-
butanolüretilen/CO2kullanılan verimi yüzde 92,4'tür. Optimum koşullar; 30°
C sıcaklık, 60
W ışık şiddeti, pH = 7.1, redoks potansiyeli 120 mV, 0,083 m3
/sn debi ile CO2 ve
çözünmüş O2 konsantrasyonu 0,5 mg/l olan işletme parametreleri altında yapılmıştır.
S. elongatus PCC 7942 siyanobakterisini kullanarak CO2'ten 1-butanol üretimi
metabolik yol izinde bulunan enzimler arasında 3-hidroksibutiril-CoA dehidrojenaz
(Hbd), Trans-2-enoil-CoA redüktaz (Ter) ve Aldehid/alkol dehidrojenaz (AdhE2)
enzimlerinin konsantrasyonları spektrofotometre ile ölçülmüştür. 1-butanol üretimi
için gerekli maliyet analizleri yapılmış ve 1 litre 1-butanolun maliyeti maksimum
1,31 TL/L olarak elde edilmiştir. Bu yüksek lisans tezi kapsamında yapılan on bir
çalışma için bekleme süresinin, pH'ın, sıcaklığın, NaCl ilavesinin, redoks
potansiyelinin, MgSO4, ışık şiddetinin, çözünmüş O2 ilavesinin, pAM2991
plazmitinin ilavesinin S. elongatus PCC 7942 siyanobakteri sayılarına, 1-butanol
üretimlerine, 1-butanolüretilen/CO2kullanılan verimlerine olan etkileri incelenmiştir

Abstract:
The carbon dioxide concentration in the atmosphere increases 2-3 ppm every year,
due to the combustion of fuels originated from fossils. However, with the climate
change and decrease of current energy resources it is necessitated to put the new
renewable energies into practice. The feasibility of S. elongatus PCC 7942
cyanobacteria in biofuel production is based on its low cost, making the species
isolation easily from the sea, coast and soil and also these bacterias' producing 1-
butanol out of CO2 via photosynthesis. These cyanobacteria species which will
enable the decrease of carbon dioxide in the atmosphere and render it useful can
easily be isolated from the sea or water. In eleven different studies within the scope
of this thesis, 1-butanol production from CO2 with S. elongatus PCC 7942 culture
has been achieved. In each study, the yields of 1-butanolproduced/CO2utilized have been
calculated. The maximum concentration of produced 1- butanol is 35.37 mg/L and 1-
butanolproduced/CO2utilized efficiency is 92.4. The maximum outcomes have been
achieved under the operation parameters which are 30°
C temperature, 60 W intensity
of light, pH= 7.1, 120 mV redox potential, 0.083 m3
/sn flow rate with CO2 and 0.5
mg/l dissolved O2 concentration. Among the enzymes on the metabolic trail of the
production of 1-butanol via using S. elongatus PCC 7942 cyanobacteria, the
concentration of the enzymes 3-hidroxybutyryl-CoA dehydrogenase (Hbd), Trans-2-
enoyl-CoA reductase (Ter) and Aldehyde/alcohol dehydrogenase (AdhE2) has been
measured with spectrophotometer. At maximum yield; the measured concentrations
are 0.016 µg/ml for hbd; 0.0022 µg/ml for Ter and 0.0048 µg/ml for AdhE2. The
cost analyses necessary for 1-butanol production has been done and the cost of 1 litre
1-butanol has been determined as maximum 1.31 TL/L. For the eleven studies within
the scope of this master thesis, the effects of waiting-period, pH, temperature,
addition of NaCl, redox potential, MgSO4, intensity of light, addition of dissolved
O2, addition of pAM2991 plasmid to the numbers of S. elongatus PCC 7942
cyanobacteria, productions of 1-butanol, yields of 1-butanolproduced /CO2utilized have
been investigated.