Mikroalgal biyoetanol üretiminde gıda atıklarının kullanımı
Utilization of food waste in microalgal bioethanol production
Yazar: IREM KASAP
Danışman: PROF. DR. SEVGİ ERTUĞRUL KARATAY
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Mikroalgler biyoetanol üretiminde umut vaat eden ham maddelerdir. Bu bağlamda, mikroalglerden biyoetanol üretim sürecinin farklı yöntemlerle optimize edilerek nihai verimin artırılması gerekmektedir. Tez çalışmasında Saccharomyces cerevisiae, Candida boidinii ve Kluyveromyces marxianus gibi mayaların 0.5 g/L havuç şekeri içeren BG-11 ortamında fotoheterotrofik koşullarda geliştirilen Chlorella vulgaris biyokütlesinden biyoetanol üretim potansiyelleri ve soğan kabuğu atığı gibi düşük maliyetli gıda atıklarının fermantasyon iyileştirme potansiyeli araştırılmıştır. Yerel mayalar arasında K. marxianus en yüksek biyoetanol üretimi gerçekleştirmiştir. Bu kapsamda, biyoetanol konsantrasyonunu ve verimini artırmak amacıyla, farklı başlangıç biyokütle konsantrasyonları (50 g/L, 100 g/L, 200 g/L), soğan kabuğu atığı konsantrasyonları (%1-%5) ve mineral tuz ile azot kaynağı takviyeleri (pepton, maya ekstraktı, MgSO4, KH2PO4, CaCl2, ZnSO4) optimize edilmiştir. 200 g/L başlangıç biyokütle konsantrasyonu ve %3 soğan kabuğu takviyesinin fermantasyon ortamına eklenmesi ile biyoetanol üretiminde 4.29 ± 0.25 g/L'den 6.98 ± 0.12 g/L'ye, biyoetanol üretkenliğinde ise 0.36 g/L.h'den 0.58 g/L.h'ye artış elde edilmiştir. Bu çalışma, K. marxianus'un mikroalgal şekerleri metabolize etmedeki yüksek potansiyelini ve gıda atıklarının fermantasyon ortamında düşük maliyetli besin kaynağı olarak kullanım potansiyelinin yüksek olduğunu öne sürmüştür.

Abstract:
Microalgae are promising raw materials in bioethanol production. In this context, it is necessary to increase the final yield by optimizing the bioethanol production process from microalgae with different methods. In the thesis study, the bioethanol production potential of local yeasts such as Saccharomyces cerevisiae, Candida boidinii and Kluyveromyces marxianus from Chlorella vulgaris biomass cultivated under photoheterotrophic conditions in BG-11 medium containing 0.5 g/L carrot sugar and the fermentation improvement potential of low-cost food wastes such as onion peel waste were investigated. Among the local yeasts, K. marxianus produced the highest bioethanol concentration. In this context, in order to increase bioethanol concentration and yield, different initial biomass concentrations (50 g/L, 100 g/L, 200 g/L), onion peel waste concentrations (1%-5%) and supplements of mineral salts and nitrogen sources (peptone, yeast extract, MgSO4, KH2PO4, CaCl2, ZnSO4) were optimized. With an initial biomass concentration of 200 g/L and the addition of 3% onion peel to the fermentation medium, bioethanol production increased from 4.29 ± 0.25 g/L to 6.98 ± 0.12 g/L, and bioethanol productivity increased from 0.36 g/L.h to 0.58 g/L.h. This study suggested the high potential of K. marxianus in metabolizing microalgal sugars and the high potential of using food waste as low-cost nutrient source in the fermentation process.