Farklı Chlorella türlerinin biyodizel ve atık su arıtımında kullanılmak üzere üretimi
Production of different Chlorella species used in biodiesel and waste water treatment
Yazar: TOGAYHAN KUTLUK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NURCAN KAPUCU
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Enerji = Energy ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Atık su arıtma = Waste water treatment

Özet:
Bu çalışmada farklı türde (Chlorella variabilis, Chlorella ESP-6, Chlorella protothecoides) mikroalglerin laboratuar ortamındaki üretim koşulları incelenmiş, yağ üretkenliğini arttırmaya etki eden çevresel ve kimyasal parametreler araştırılmıştır. Mikroalg üretimi için tasarlanan en uygun fotobiyoreaktör kalınlığı, besin ortamına uygulanan azot kısıtlaması(stres), farklı ışık kaynaklarının ve şiddetlerinin etkileri, aydınlık-karanlık döngüsü etkileri ile heteretrof ve miksotrof koşulların etkileri araştırılmıştır. Aynı zamanda en uygun şartlarda yetiştirilen mikroalglerden elde edilen yağların yağ asidi dağılımları incelenmiş, biyodizel üretiminde hammadde kaynağı olarak kullanılabilirliği değerlendirilmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda, en uygun fotobiyoreaktör kalınlığı 8 cm'yi geçmeyecek şekilde tasarlanmıştır. Azot kısıtlamasının Chlorella variabilis ve Chlorella ESP-6 türü mikroalglerin yağ içeriklerini artırdığı, Chlorella protothecoides  türü için ise etkisi olmadığı belirlenmiştir. Her tür mikroalg için 4Klüks ışık şiddetinde led aydınlatma ile miksotrof koşullarda yetiştirilmesi ile en yüksek mikroorganizma derişimi C.variabilis,  C.ESP-6 ve C.protothecoides için sırasıyla, 0,84, 0,41 ve 0,95 g/L olarak, yağ verimliliği ise sırasıyla,  6,4x10-3, 2,7x10-3, 11,8x10-3 g/Lxgün olarak elde edilmiştir. Sürekli aydınlatma Chlorella variabilis ve C. protothecoides türleri için uygun bulunurken, C.ESP-6 için 14h aydınlık 10h karanlık döngüsü uygun olarak belirlenmiştir. Ayrıca, Chlorella variabilis ve C. ESP-6 türü mikroalglerin beyaz eşya ve gazlı içecek endüstrisi atıksularının arıtılmasında kullanılabilirlikleri araştırılmıştır. Sonuç olarak mikroalg üretim koşullarının değerlendirilerek amaca uygun yetiştirilmesi aynı zamanda mikroalglerin atıksu arıtımında etkin olarak kullanılması gelecek uygulamalar için umut verici olmuştur

Abstract:
In this study, the production conditions of different types of microalgae (Chlorella variabilis, Chlorella ESP-6, Chlorella protothecoides) were investigated and the environmental and chemical parameters affecting the oil productivity were investigated. The most suitable photobioreactor thickness designed for microalgae production, nitrogen restriction (stress) applied to the nutrient media, effects of different light sources and intensity, effects of light-dark cycle and heterotrophic and mixotrophic conditions were investigated. At the same time, the fatty acid distribution of the oils obtained from the microalgae grown under the optimum conditions were examined and their usability as a source of raw materials in biodiesel production were evaluated. As a result of experimental studies, optimum photobioreactor thickness is designed not to exceed 8 cm. Chlorella variabilis and Chlorella ESP-6 microalgae have increased oil content with nitrogen restriction and it has been found that it has no effect for Chlorella protothecoides species. For all types of microalgae, the highest microorganism concentration (g / L) as a result of mixotrophic cultivation with led illumination at a intensity of 4 Klux (0,84 (C. var.), 0,41, (C.ESP-6), 0,95 (C .proth.)) and oil yield (g / Lxday) ((6,4x10-3  (C. var.), 2,7x10-3  (C.ESP-6), 11,8x10-3  (C.proth.)). Constant illumination for Chlorella variabilis and Chlorella protothecoides while Chlorella ESP-6 is suitable for 14 h bright 10 h dark cycle. In addition, white goods and fizzy drink  industry wastewater tratment ability of Chlorella variabilis and Chlorella ESP-6 wastewater have been investigated. As a result, the microalgae cultivation conditions and wastewater treatment abilities are promising for future applications.