Karışım kültür kullanılarak karanlık fermantasyon yöntemiyle biyohidrojen üretimi
Biohydrogen production via dark fermantation method by using mixed cultures
Yazar: ZEYNEP YILMAZER HİTİT
Danışman: PROF. DR. BÜLENT AKAY
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Enterobacter aerogenes = Enterobacter aerogenes ; Kesikli biyoreaktör = Batch bioreactor

Özet:
Yapılan çalışmada, Clostridium butyricum ve Enterobacter aerogenes karışım kültürünün kullanıldığı karanlık fermantasyon yöntemiyle biyohidrojen üretim prosesinin verimini arttırmak amacıyla, substrat derişimi/bileşimi (patates, zenginleştirilmiş patates, pancar, glikoz vb.) katkı maddeleri (demir, amonyum, Enterobacter aerogenes vb.) ve mikroorganizma aktarım oranı etkilerinin incelenmesinin ardından belirlenen optimum koşullarda sistem tanımlama çalışmaları gerçekleştirilmiştir. 

Doktora tezi kapsamında öncelikle karanlık fermantasyon ile biyohidrojen üretim veriminin arttırılabilmesi için optimum ve ekonomik açıdan uygun besi ortamı ( patates suyu, zenginleştirilmiş patates suyu, şeker pancarı, glikoz) derişimi ve bileşimi 1 g/L glikoz ile zenginleştirilmiş patates suyu olarak belirlenmiştir. İkinci adımda seçilen zenginleştirilmiş patates suyu besi ortamında, Clostridium butyricum ve Enterobacter aerogenes karışım kültür oranı (C:E) çalışmaları gerçekleştirilmiş ve en yüksek biyohidrojen verimine 10:1 aktarım oranında ulaşılmıştır . Üçüncü adımda ise zenginleştirilmiş patates suyu besi ortamı ve 10:1 (C:E) karışım kültür oranında, katkı maddelerinin (demir, amonyum, magnezyum, nikel) farklı derişimlerde besi ortamına ilavesinin biyohidrojen üretim verimine etkisi incelenmiştir. Yapılan küçük ölçek çalışmalarının ardından belirlenen; besi ortamı, mikroorganizma aktarım oranı ve katkı maddelerinin derişimi ile biyoreaktörde fermantasyon çalışmalarına geçilmiştir. Biyohidrojen üretim veriminin en yüksek olduğu katkı maddeleri ile zenginleştirilmiş patates suyu besi ortamında, 10:1 (C:E) karışım kültür oranında mikroorganizmalar çoğaltılarak, dinamik analiz ile pH' ın zamanla değişimi incelenmiştir. Sistemi tanımlayan en uygun modelin belirlenmesi için YEKK ile sistem tanımlama çalışmaları yapılmış ve bulunan modelin kullanıldığı kontrol algoritmaları (PID, STGMV) ile pH kontrolü gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
In this study, concentration/composition of medium (potato juice, enriched potato juice, sugar beet, glucose), concentration of adding agents (iron, ammonium, Enterobacter aerogenes etc.), inoculum ratio of microorganisms were determined and after, determined optimum conditions were applied in system identification, in order to increase the efficiency of biohydrogen production by dark fermentation using mixed cultures of Clostridium butyricum and Enterobacter aerogenes. 

In this thesis first, optimally and economically suitable medium type (potato juice, enriched potato juice, sugar beet, glucose), concentration and composition were determined as enriched potato juice with 1 g/L glucose in biohydrogen production with dark fermentation method. The second step, with selected enriched potato juice as a growth medium, mixed cultures of pure strains of Clostridium butyricum and Enterobacter aerogenes inoculation ratios (C:E) were performed and higher hydrogen yield was achieved in the ratio of 10:1 C:E. The third step, with enriched potato juice and inoculation ratio of 10:1 (C:E), different concentrations of adding agents (iron, ammonium, magnesium, nickel) were added to growth medium to observe which has an effect on biohydrogen production yield. Bioreactor studies were started with determined enriched potato juice with adding agents as a growth medium and inoculation ratio of 10:1 (C:E) after small scale experiments. Afterwards dynamic analysis was performed to observe the change of pH with time in bioreactor. Recursive Least Square Method was used to determine the most suitable model, which identifies the system most, and pH control studies (PID, STGMV) were performed with that convenient model.