Miscanthus giganteus'dan dark fermentasyon ile biyohidrojen üretimi üzerine fizikokimyasal ve enzimatik ön işlemlerin etkisi
The effect of physicochemical and enzymatic pretreatment on biohydrogen production by dark fermentation from Miscanthus giganteus
Yazar: NAZRIN MURGUZOVA
Danışman: DOÇ. DR. AYGÜL KÜÇÜKGÜLMEZ YANDIM
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu çalışmada Miscanthus giganteus kullanılarak lignoselülozik biyohidrojen üretimi araştırılmıştır. Biyokütle hidrolizasyonunda kimyasal kullanmadan 120 ve 135°C sıcaklıklarda otoklavda, kimyasal kullanarak yapılan ön hidroliz çalışmalarında zayıf asidik % 0,5 ve % 1 sülfürik asit, zayıf bazik % 0,5 ve % 1 NaOH kimyasal uygulamalar 121 ve 135°C'de belirlenmiştir. Kimyasal uygulama sonucunda oluşan hidrolizat biyolojik ön işlem için Viscoamyl Flow selülaz enzimi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ön hidroliz çalışmalarında en yüksek şeker hidrolizi % 1 H2SO4 ve 135°C sıcaklıkta 60 dakika ön işlemle elde edilmiş olup enzimatik hidroliz ile birlikte toplamda 27,43 g indirgen şeker elde edilmiştir. Bazik ön işlemi takip eden hidrolizasyonda ise 18,67 g indirgen şeker elde edilmiştir. Biyohidrojen üretimine ön işlem tekniklerinin etkisinin belirlendiği çalışmada asidik ön işlem sonucu elde edilen hidrolizattan 15,45 L, bazik ön işlemden elde edilen hidrolizattan 14,74 L biyohidrojen üretimi yapılmıştır. Biyohidrojen üretimine başlangıç pH etkisinin belirlendiği çalışmada başlangıç pH'ı 6.5'e ayarlandığında 15.45 L, pH 5,5'e ayarlandığında ise 17,16 L biyohidrojen üretimi sağlanmıştır. Hidrolizat konsantrasyonun etkisinin araştırıldığı çalışmada 50g indirgen şeker hidrolizatından pH 5.5'te 17,16L biyohidrojen üretilirken oran 100g indirgen şeker'e çıkarıldığında 25,3 L'ye çıkmıştır. Şeker oranın artışı biyohidrojen üretiminde baskılayıcı etki yaratmış ve verimde düşme gözlenmiştir.
Bu çalışma ile Miscanthus giganteus biyokütlesinin kimyasal, fiziksel ve biyolojik ön işlemler yapılarak biyohidrojen ve fermentatif enerji kaynaklarının üretiminde kullanılabilecek önemli bir materyal olduğu tespit edilmiştir. 

Anahtar Kelimeler: Biyohidrojen, Miscanthus giganteus, Dark Fermentasyon, Enzimatik hidroliz

Abstract:
In this study, biohydrogen production from biomass was investigated using Miscanthus giganteus. The biomass were hydrolysed without using chemicals by autoclave at 121 and 135°C for 60 min. Chemical prehydrolysis were conducted by using weakly acidic 0.5 % and 1% sulfuric acid, weakly basic 0.5% and 1% NaOH chemical applications at 121 and 135°C for 60 min. The Viscoamyl Flow cellulose enzyme used for biological pretreatment after chemical pretreatment of biomass. In the pre-hydrolysis studies shows that, acidic and enzymatic hydrolysis combination was suitable for biomass hydrolysis. 27.43 g of reducing sugar was obtained under acidic 1 % H2SO4, 135°C degrees for 60 minutes and enzymatic pretreatment conditions. But 18.67 g of reducing sugar was obtained basic and enzymatic pretreatment conditions. Effect of pretreatment techniques on biohydrogen production was determined and 15.45 L biohydrogen was obtained from acidic pretreatment and 14.74 L biohydrogen was obtained from basic pretreatment of biomass. The effect of the initial pH on the biohydrogen production were determined at pH 6.5 and 5.5 and maksimum biohydrogen production was obtained at pH 5.5 as 17.16 L biohydrogen but biohydrogen production was decreased initial pH increase 6.5 maksimum biohydrogen production was obtained as 17.16 L at pH 6.5. In this study, 17.16 L biohydrogen was produced from 50 g reducing sugar hydrolysate at pH 5.5 and the ratio increased to 25.3L when increasing to 100g reducing sugar. But biohydrogen production yield was decreased increasing of the hydrolysate concentrations. The increasing in the sugar ratio was a suppressing effect on biohydrogen production for this reason yield of the biohydrogen was decreased.
Miscanthus giganteus biomass is an important energy plant. It may be use for the production of biohydrogen and alternative renewable bioenergy products after the chemical, physical and biological pretreatment.

Key words: Biohydrogen, Miscanthus giganteus, Dark fermentation, Enzymatic hydrolysis