Düşük  kalorili Türkiye linyitlerinden biyoteknolojik yöntemlerle  metan gazı, humik asit ve bazı endüstriyel ürünlerin üretimi
Production of methane gas, humic acid and certain industrial products from low calorie Turkish lignites through biotechnological methods
Yazar: SEDAT SUSAMLI
Danışman: PROF. DR. YAVUZ BEYATLI
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Araştırmada, ülkemizde bulunan farklı 6 adet leonardit (Düşük kalorili linyit) örnekleri biyoteknolojik yöntemlerle değerlendirilip, metan (CH4), humik ve fulvik asit üretimleri araştırılmıştır. Bu amaçla örnekler; Bursa-Davutlar, Muğla-Hüsamlar, Balıkesir-Balya, Kahramanmaraş-Elbistan, Kütahya-Tavşanlı ve Bolu-Göynük'ten temin edilmiştir. Örnekler laboratuarda 1 mm boyutunda öğütülerek araştırmada kullanılmıştır. Çalışma ile  % nem ve % kül oranları, pH değerleri, karbon, hidrojen, nitrojen ve sülfür miktarları tespit edilmiştir. Örneklerin humik asit içeriklerinin tespitinde Kaliforniya Metodu (California Department of Food and Agriculture (CDFA))  kullanılmıştır. Bu örneklerde humik asit + fulvik asit oranları % 8,6 ile  %72,5 arasında bulunmuştur.  En yüksek humik asit + fulvik asit oranı  %72,5 oranı ile Bursa-Davutlar örneğinde belirlenirken, en düşük oran% 8,6 ile Muğla-Hüsamlar örneğinde bulunmuştur. Araştırmada; Leonardit kömür örneklerinden metan (CH4) üretiminde patentli Arctech -MicGAS™ anaerobik mikrobiyal bakteri konsorsiyumu kullanılmıştır. Mikrobiyal kültürler, hazırlanan özel besiortamına %10-20 oranında inoküle edilerek, 37°C' de 21-28 gün süre ile inkübe edilmiştir. Besi ortamlarında üretilen metan, CO2  ve N2 miktarları Agilent  GC  marka   Gaz Kromotografi  sistemi ile belirlenmiştir. İlk çalışmalarda metan üretimi %1,70-71,08 arasında bulunmuştur.  Bursa-Davutlar ve Muğla-Hüsamlar örneklerinde metan üretimi sırası ile;  %62,24 ve %71,08 olarak bulunmuştur. Bu iki örnek kombine edilerek, elde edilen metan miktarı %67,90 olarak tespit edilmiştir. Bu iki örnekte metan üretimini arttırmak amacıyla ayrı ayrı ve kombine edilerek 27 adet faktöriyel deneme uygulanmıştır. Muğla-Hüsamlar, Bursa-Davutlarve kombine örneklerinden faktöriyel denemeler ile elde edilen metan miktarları sırası ile; %68,45 - %84,15; %2,70 - %74,80 ve %20,80 - %80,85 arasında bulunmuştur. Seçilen bu örneklerde en yüksek yüzde metan üretim artışı;   Muğla-Hüsamlar-H4 (%21,91); Bursa-Davutlar-D-16 (%3,78) ve kombine örneklerde D+H-16 (%12,95) şeklinde tespit edilmiştir. Faktöriyel denemeler ile seçilen örneklerde en yüksek metan üretim hacmi (m3metan/ton leonardit) şeklinde hesaplanmıştır. Muğla-Hüsamlar-H13, Bursa-Davutlar-D-10 ve kombine H+D-22 örneklerinde bu miktar sırası ile; 67,5; 18,9 ve 20,67  (m3 metan/ton leonardit)  olmuştur. Bu çalışma; Enerji Bakanlığı, Türkiye Kömür İşletmeleri ve Arctech USA tarafından desteklenmiştir.

Abstract:
In this study, 6 different Leonardit (low calorie lignite coal) samples of our country have been evaluated by biotechnological methods; productions of methane (CH4), humic and fulvic acid have been searched. These samples have been collected from Bursa-Davutlar, Muğla-Hüsamlar, Balıkesir-Balya, Kahramanmaraş-Elbistan, Kütahya-Tavşanlı and Bolu-Göynük. The samples have been used in the research after being grinded down to 1 mm size in the laboratory. In these samples, their moisture and ash percentages, pH values, carbon, hydrogen, nitrogen, and sulfur contents have been determined. For the detection of humic acid contents of the samples, California Method (California Department of Food and Agriculture (CDFA)) has been used. In these samples, the humic acid + fulvic acid ratios have been determined between 8.6 % and 72.5 %. As the highest humic acid + fulvic acid ratio of 72.5 % was found in Davutlar-Bursa sample, the lowest ratio of 8.6 % was found in Muğla-Hüsamlar sample. In the study patented Arctech-MicGAS™ anaerobic microbial bacteria consortium has been used in the production of methane (CH4) from Leonardite coal samples. The microbial cultures have been incubated at 37 °C for 21-28 days after being at a ratio of 10-20 % in special feeding environment. The quantities of methane, CO2 and N2 produced in the feeding environment have been determined in Agilent GC brand Gas Chromatography system. In these samples, methane production was found between 1.70%-71.08%. Methane production was high in Bursa-Davutlar and Muğla-Hüsamlar samples, respectively as 62.24 % and 71.08 %. By combining these two samples, the amount of methane produced was determined to be 67.90 %.  In order to increase methane production, 27 factorial tests have been applied by using these two samples separately and in combination. The amount of methane obtained by factorial tests from Muğla-Hüsamlar, Bursa-Davutlar and the combined samples are respectively between 68.45 % -  84.15 %; 2.70 % - 74.80 % and 20.80 % - 80.85 %. Among these samples, the highest methane production increase percentage has been determined as Muğla-Hüsamlar- H4 (21.91%); Bursa-Davutlar-D-16 (3,78 %) and from the combined samples D + H-16 (12.95 %). The highest methane production volume from the samples selected by factorial tests (m3 methane / ton leonardit) has been calculated for the samples. In Muğla-Hüsamlar-H13, Bursa-Davutlar-D-10 and combination H+D-22 samples, (m3methane / ton leonardit) production was obtained respectively as 67.5, 18.9 and 20.67 m3metan/ton leonardit. This study has been supported by the Ministry of Energy, General Directorate of Turkish Coal Enterprises and Arctech USA.