Düz-panel hava kaldırmalı fotobiyoreaktörün tasarımı ve çeşitli dalgaboylarında led ışık ile mikroalglerden yüksek biyodizel üretimi
Design of flat-panel airlift photobioreactor and high biodiesel production from microalgae with led at various wavelengths
Yazar: MURAT ONUR ÇELİKTAŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MELİH ONAY
Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Üçüncü nesil biyoyakıt kaynağı olan mikroalglerin reaktör sistemlerinde büyütülmesi son zamanlarda yaygın olarak çalışılmaktadır. Bu çalışmada ilk önce mikroalg büyümesini artırabilmek ve daha fazla biyokütle elde ederek sanayi için kontrollü ürün eldesi için 1L'lik düz panel hava kaldırmalı fotobiyoreaktörün tasarımı yapıldı. Gloeocystis vesiculosa 901 düz panel hava kaldırmalı fotobiyoreaktörde Bold Basal Besiyeri (BBM) içerisinde farklı dalga boyunda (beyaz, mor, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı) büyütüldü. En yüksek biyokütle 0.62 g/L değeri ile kırmızı ışıkta ve 0.59 g/L ile de beyaz ışıkta bulundu. Özütlenen örneklerin yağ miktarlarına baktığımızda kırmızı ışık 0.14 g/L ile en fazla yağ miktarına sahipti. Yağ yüzdesi en yüksek olan dalga boyu ise %23.13 ile mavi ışık oldu. En yüksek yağ verimine sahip olan kırmızı ışık alınarak 0.1 N KOH ile transesterleşti ve biyodizel verimi %87 olarak hesaplandı. Ayrıca mikroalg örneklerinin maksimum azot giderim verimi kırmızı ışık altında % 81.6 ve beyaz ışık altında da % 80.5 olarak bulundu. Sonuç olarak Gloeocystis vesiculosa 901 düz panel hava kaldırmalı fotobiyoreaktörde kırmızı ışık (630-750 nm) dalga boyunda büyütülerek maksimum biyokütle, yağ ve biyodizel verimi elde edilebilir. Lab ölçekli olan bu çalışma gelecek çalışmalarda üretim amacı için daha büyük fotobiyoreaktörlerin tasarımı ile devam edilebilir.

Abstract:
Growth of microalgae, the third generation biofuel resource, in reactor systems has been recently studying intensively. In this study, firstly, 1L flat-panel airlift photobioreactor was designed to increase growth of microalgae and to obtain high amount of biomass for controlled production in the industry. Gloeocystis vesiculosa 901 was grown at the flat-panel airlift photobioreactor in Bold Basal Medium (BBM) at the various wavelengths (white, purple, blue, green, yellow, orange and red). The highest biomass values were 0.62 and 0.59 g/L at the red and the white, respectively. In addition, the red had the highest lipid concentration with 0.14 g/L among lipid samples extracted from microalgae. The maximum lipid percentage was 23.13 % at the blue light. The red light sample with the maximum lipid productivity was transesterified with 0.1 N of KOH and biodiesel productivity was found as 87 %. Also, the maximum nitrogen removal percentage values were 81.6 % and 80.5 % at the red and the white, respectively. In conclusion, the maximum biomass, lipid and biodiesel productivity can be achieved when Gloeocystis vesiculosa 901 is grown in the flat-panel airlift photobioreactor at the red wavelength (630-750 nm). This study at the lab scale can be developed via designs of large scale photobioreactors at the next studies for the goal of the production.