Su sümbülü (Eichhornia crassipes) bitkisinden anaerobik sindirimle biyogaz üretiminde mikrobiyal topluluğa çalışma koşullarının etkisi
The effect of operating parameters on microbial community during biogas production by anaerobic digestion from water hyacinth (Eichhornia crassipes) plant
Yazar: GÜLŞAH ÖZTEP
Danışman: PROF. DR. NALAN KABAY ; DOÇ. DR. TÜLAY GÜNGÖREN MADENOĞLU
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Anaerobik = Anaerobic ; Biyogaz = Biogas ; Enerji dönüşümü = Energy transition ; Kinetik modelleme = Kinetic modelling ; Metan = Methane ; Mikrobiyal flora = Microbial flora

Özet:
Substrat olarak yüksek mahsul verimine sahip istilacı bir lignoselülozik biyokütle olarak su sümbülü (Eichhornia crassipes) ve evsel atık çamuru (aşı) AS ile laboratuvar ölçekli deneysel biyogaz üretimi gerçekleştirilmiştir. Optimum biyogaz üretimi ve yüksek verimde metan oluşumunu gerçekleştirmek için substrat konsantrasyonunun (0, 10, 20, 30, 40 ve 50 g/L), atık çamur konsantrasyonunun (33,4 g/L) etkileri farklı sindirim sıcaklıklarında (35, 40, 45, 50 ve 55°C) incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre 35°C'de 30 g/L substrat ve 33,4 g/L atık çamur konsantrasyonunda en yüksek biyogaz verimine ulaşılmıştır (metan içeriği: %81,1 ve biyogaz üretimi: 163,2 mL/g TUK (toplam uçucu katı). Metan üretim potansiyelini karşılaştırmak için kullanılan kinetik modeller arasında en iyi uyumu modifiye Gompertz modeli göstermiştir.  Maksimum metan üretimi için optimum sindirim sıcaklığı belirlemek için kullanılan Ratkowsky modelinde optimum sıcaklık yaklaşık 43°C olarak bulunmuştur.Mikrobiyota analizi sonuçları incelendiğinde, beklenildiği üzere arke sayısının bakteri sayısından yaklaşık olarak 1 log (10 kat) fazla olduğu görülmüştür. PCoA plot grafiğine göre tür çeşitliliği en fazla 35°C'de 30 g/L substrat ve 33.4 g/L atık çamur ve 50°C'de 30 g/L substrat ve 33,4 g/L atık çamur konsantrasyonunda olmuştur. En az tür çeşitliliği ise 35°C'de 0 g/L substrat ve 33,4 g/L atık çamur konsantrasyonunda görülmüştür. Bu sonuçlar kümülatif biyogaz ve metan verimiyle örtüşmektedir.

Abstract:
laboratory-scale biogas production was carried out with AD of water hyacinth (Eichhornia crassipes) as invasive lignocellulosic biomass with high crop yield and AD of domestic waste sludge (inoculum). The effects of substrate concentration (0, 10, 20, 30, 40 and 50 g/L TS (total solid)) and waste sludge concentration (33.4 g/L TS) to achieve optimum biogas production and efficient methane formation at different digestion temperatures (35, 40, 45, 50 and 55°C). In this study, the highest biogas yield was achieved at 35°C with 30 g/L TS of substrate and 33,4 g/L TS of waste sludge concentration (81,1% of methane content and biogas production of 163,2 mL/g TVS (total volatile solid). Among the kinetic models used to compare methane production potential, the modified Gompertz model showed the best fit. In the Ratkowsky model used to determine the optimum digestion temperature for maximum methane production, the optimum temperature was approximately 43°C.When the results of microbiota analysis were examined, it was observed that the number of archaea was approximately 1 log (10 times) more than the number of bacteria, as expected.According to the PCoA plot, the species diversity was highest at 30 g/L substrate and 33.4 g/L waste sludge at 35°C, and 30 g/L substrate and 33,4 g/L waste sludge at 50°C. The least species diversity was observed at 35°C at 0 g/L substrate and 33,4 g/L waste sludge concentration. These results are consistent with the cumulative biogas and methane yields.