Chlorella minutissima mikroalginden biyoetanol eldesi
Production of bioethanol from microalgae Chlorella minutissima
Yazar: BURCU ŞERBETÇİOĞLU SERT
Danışman: DOÇ. DR. DİDEM ÖZÇİMEN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Son yıllarda fosil yakıt kaynaklarının sınırlı olması ve bu yakıtların çevresel kirliliklere yol açması sebebiyle alternatif yenilenebilir enerji kaynakları arayışı hız kazanmıştır. Güneş, rüzgar, jeotermal gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının yatırım maliyetlerinin yüksekliği nedeniyle, biyoyakıtlara olan talep gün geçtikçe artmaktadır. Fosil yakıtlardan biri olan benzine alternatif biyoetanol, çeşitli biyokütle kaynaklarından mikroorganizmalar tarafından fermantasyonla üretilebilen, biyoyakıt olarak kullanımının yanında sağlık, kimya ve farmasötik alanlarında da değerlendirilebilen bir üründür. Günümüzde artan nüfus ve buna bağlı gelişecek olan gıda sıkıntıları nedeniyle buğday, mısır, şeker pancarı gibi birinci nesil biyoetanol kaynaklarının kısıtlı oluşu ve gıda endüstrisinin temel besin grubunu oluşturması, ikinci nesil biyokütle kaynaklarına yönelimi arttırmıştır. Fakat lignoselülozik maddelerin ön işlemlerinin zorluğu ve ön işlem maliyetlerinin yüksek olması, araştırmacıları yeni kaynak arayışlarına yöneltmiştir. Üçüncü nesil biyoyakıt hammaddesi olan alglerin polisakkarit yapılarının biyoetanol eldesinde değerlendirilmesi biyoetanol üretimi için umut vaat eden bir gelişme olarak sunulmaktadır. Bu tez çalışmasında öncelikle Chlorella minutissima'nın üretimi gerçekleştirilmiş, ardından  üretimi yapılan mikroalgler biyoetanol üretiminde değerlendirilmiştir. Fermantasyon öncesi yapılacak ön işlem türü (asit veya alkali), ön işlemlerde kullanılan maddelerin konsantrasyonları, ön işlem sıcaklığı, ön işlem süresi ve fermantasyon süresinin biyoetanol verimine olan etkileri araştırılmıştır. İki farklı kimyasal ön muamele gerçekleştirilerek biyoetanol verimleri karşılaştırılmıştır.  Yapılan çalışmada en yüksek biyoetanol verim değerleri, asit ön muamelesi için mikroalgin 1 N H2SO4 asit ile 60 dakika boyunca 100 °C'de muamelesi koşulunda %18.52, alkali ön muamelesinde ise %0.75 (w/v) KOH ile 60 dakika boyunca 100°C'de muamelesi koşulunda %6.11 olarak elde edilmiştir.

Abstract:
In recent years, usage of renewable energy sources increase due to depletion of fossil fuel resources and environmental problems. Since investment cost of renewable energy sources such as sun, wind and geothermal is high, there is an increasing demand for biofuels. Bioetanol which is an alternative fuel for gasoline, is a product which is produced from various biomass sources via microorganisms and also used in health, chemistry and pharmaceutical industry. Today, increasing population and demand of food products cause utilizing second generation feedstocks for bioethanol production instead of first generation feedstock such as wheat, corn and sugar cane. However, due to the difficulties and the high cost of pretreatment of lignocellulosic material, researchers have investigated new sources. Algae as third generation biofuel feedstock, are promising resources for bioethanol productions because of their high carbohydrate content. In this study, firstly, cultivation of microalgae Chlorella minutissima was carried out and then, they were utilized for bioethanol production. Effect of pre-treatment type (acid and alkaline), concentrations of the chemicals, pre-treatment temperature and pre-treatment time on bioethanol yield were also investigated. Highest bioethanol yields for acid and alkaline pre-treatments were obtained as 18.52% and 6.11%, under condition of 1 N H2SO4 and 0.75% (w/v) KOH concentrations, pre-treatment temperature of 100 °C,  60 minutes of pre-treatment time, respectively.