Biyohidrojen üretimi için fotobiyoreaktörlerde ölçek büyütme
Scale-up for biohydrogen production in photobioreactors
Yazar: MİRAÇ SABANKAY
Danışman: PROF. DR. FAZİLET VARDAR SUKAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Dünya genelinde birincil enerji kaynağı olan fosil yakıtlar giderek tükenmekte ve bu kaynakların yerine sürdürülebilir, çevreyle dost, alternatif enerji kaynaklarına duyulan gereksinim de kaçınılmaz hale gelmektedir. Hidrojen, geleceğin enerji ve yakıt alternatifi olmaya aday önemli bir enerji taşıyıcısıdır. Özellikle 2000'li yılların başında gerçekleştirilen bilimsel çalışmalar, Chlamydomonas reinhardtii kullanılarak yürütülen biyohidrojen üretiminin uygulanabilirlik açısından önemli bir potansiyele sahip olduğunu göstermiştir.Fotobiyoreaktörlerin (FBR) ölçek büyütmesi mikroalg kullanarak gerçekleştirilen biyohidrojen üretimi için bir zorluktur. Bu nedenle bu çalışmada mikroalg kültivasyonu için ışık enerjisi ve karıştırma olmak üzere iki önemli parametre göz önüne alınarak ölçek büyütme üzerine odaklanılmıştır. İki aşamalı hidrojen üretim protokolü, sabit ışık enerjisi ve karıştırma zamanıyla 1 L ve 2,5 L FBR' de gerçekleştirilmiştir. Anaerobik faza transfer süresinin en kısa olduğu koşullar (ışık enerjisi: 2,96 kJ s-1m-3 ve karıştırma zamanı: 1dk) ile en yüksek hidrojen üretimi gözlenen koşullar (ışık enerjisi: 1,22 kJ s-1m-3 ve karıştırma zamanı: 2,5dk) 5L FBR' lere uygulanmıştır. 5L' de 192 saat sonra elde edilen son hidrojen üretim miktarı 195±10 mL olarak ölçülmüş ve bu sonuç diğer sistemlerle karşılaştırılabilir olmuştur. Bu çalışma sonucunda elde edilen veriler kullanılan ölçek büyütme yönteminin Chlamydomonas reinhardtii' den hidrojen üretimi süreçlerinde uygulanabilir olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Today, researchers are seeking economic and sustainable alternative sources of energy to supply the ever increasing energy demand of modern societies to replace fossil fuels. Hydrogen is a very important energy carrier which is a candidate to be an alternative fuel. Especially in the early 2000s, research carried out using Chlamydomonas reinhardtii produces biohydrogen was promising in terms of applicability of biohydrogen production.Scale-up of photobioreactors is a challenge for biohydrogen production utilizing microalgae. This study focuses on a scale-up procedure considering two vital parameters light energy and mixing for microalgae cultivation, taking Chlamydomonas reinhardtii as the model organism. Hydrogen production was investigated applying two stage hydrogen production protocol to 1L flat type and 2,5L tank type photobioreactors with constant light energy and mixing time. The conditions that provide the shortest transfer time to anaerobic culture(light energy; kJ 2,96 s-1 m-3 and mixing time; 1 min) and those yielding the highest hydrogen production rate (light energy; 1,22 kJ s-1 m-3 and mixing time; 2,5 min) were used in a 5L photobioreactor. The final hydrogen production for 5L system after 192 hours was measured as 195±10mL. This result is comparable with the findings of other researches and indicates that the scale-up methodology was a valid one for this process.