Ayçiçek saplarına uygulanan asidik ve bazik derin ötektik çözücü ön işleminin enzimatik hidroliz verimi ve lignin eldesine etkisi
The effects of acidic and basic deep eutectic solvent pretreatment of sunflower stalks on the yield of enzymatic hydrolysis and the lignin recovery
Yazar: DİLAY ÖZUYAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMİR ZAFER HOŞGÜN
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, ayçiçeği saplarına uygulanan asidik (formik asit) ve alkali (üre) derin ötektik çözücüler (DES) ile farklı molar oranlarda (1:2, 1:2, 2:1), sıcaklıklarda (90°C, 110°C, 130°C) ve zamanlarda (4 sa, 6 sa, 8 sa) ön işlemlerin enzimatik hidroliz verimi üzerine etkisi incelenmiştir. Asidik ve alkali DES ön işlemleri sonrasında en yüksek glikoz verimi ve lignin giderimi 1:2 molar oran, 110°C ve 6 saat koşullu ön işlemi ile elde edilmiştir ve bu koşullar maksimum verim sağlayan koşullar olarak belirlenmiştir. DES ile ön işlem uygulanmış tüm ayçiçeği sapları, X-ışını kırınımı difraktometresi (XRD), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ve Taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri ile karakterize edilmiştir. Asidik ve alkali DES ön işlemleri sonucu katı lignin elde edilmiş ve FT-IR ile karakterize edilmiştir. Seçilen koşuldaki asidik ve alkali DES ön işlemi sonucu elde edilen sıvıya DES'in geri dönüşüm işlemi uygulanmıştır. Bu koşullarda lignin giderimi ChCl/FA ile %89,64 elde edilmiştir. Ön işlemler sonrasında yapılan enzimatik hidrolizlerin verimleri belirlenmiştir. ChCl/FA ile yapılan en uygun koşullardaki ön işlem sonucu enzimatik hidroliz verimi %91,94'dür. Geri dönüşüm prosesi sonucu DES'in beş kez kullanılabileceği bulunmuştur. DES'in geri dönüştürülmesi ile enzimatik hidroliz verimi 5. kullanım sonucunda %91,34 den %57,67 ye düşmüştür. Asidik ve alkali DES'in maksimum üç kez geri dönüştürülüp ön işlemde verimli şekilde kullanılabileceği bulunmuştur.

Abstract:
In this study, acidic (formic acid) and alkaline (urea) deep eutectic solvents (DES) were applied to sunflower stalks at different molar ratios (1:2, 1:2, 2:1), temperatures (90°C, 110°C, 130°C), and times (4 hr, 6 hr, 8 hr) to investigate the effect of pretreatment on the yield of enzymatic hydrolysis. The highest yield of glucose and removal of lignin after acid and alkaline DES pretreatment were obtained at a 1:2 molar ratio, 110°C and 6 hrs of conditional pretreatment, and these conditions were determined to provide maximum efficiency. All sunflower stalks pretreated with DES were analyzed by X-ray diffractometer (XRD), Fourier-Fourier spectroscopy (FT-IR), and scanning electron microscope (SEM). As a result of acid and alkaline DES pretreatment, solid lignin was obtained and characterized by FT-IR. The recycling process of DES was applied to the liquid obtained as a result of acid and alkaline DES pretreatment under the selected most efficient conditions. Under the most efficient conditions, lignin removal of 89.64% was achieved with ChCl/ FA. The yields of the enzymatic hydrolysis carried out after the pretreatment were determined. As a result of the most suitable conditions with ChCl/ FA, the yield of enzymatic hydrolysis is 91.94%. As a result of the recycling process, DES could be used five times. The yield of enzymatic hydrolysis when DES was reused decreased from 91.34% to 57.67% as a result of use. It was found that acid and alkaline DES could be recycled three times and used efficiently in the preatreatment.