Mikroorganizmalardan polihidroksialkanoat (PHA)'ların farklı solventler ile ekstraksiyonunun incelenmesi
Examination of the extraction of polyhydroxyalkanoates (PHA) from microorganisms using various solvents
Yazar: BERFİN KÜÇÜK
Danışman: DOÇ. DR. SERDAR KARA
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Aktif çamur = Activated sludge ; Arıtma çamuru = Treatment sludge ; Katı-sıvı özütlemesi = Solid-liquid extraction ; β- hidroksibütirik asit = β-hydroxybutyric acid

Özet:
Bu çalışmada solvent ekstraksiyonu yöntemi ile karışık kültürde bulunan mikroorganizmalardan polihidroksialkanoat (PHA)' ların geri kazanımı sağlanmıştır. Maya endüstirisi atıksuyundan elde edilen çamur -4oC 'de dondurulduktan sonra liyofilizatör cihazında dondurularak kurutulup kuru biyokütle elde edilmiştir. Elde edilen kuru biyokütlenin polimer depolama yüzdesine (%21) GC-FID'de bakılmıştır.  Çalışmanın deneysel metodu 3 temel aşamadan oluşmaktadır.  Birinci aşama organik solvent olarak Kloroform ve Dimetilkarbonat (DMC) kullanılarak kütlece ve hacimce veriler, yapılan ekstraksiyon sonrasında analiz edildi ve çevre sağlığı ve maliyet analizi dikkate alınarak en verimli organik solvent DMC olarak belirlendi.  İkinci aşamada belirlenen solvente ön işlem olarak NaOCl ( Sodyumhipoklorit) ve CH3OH (Metanol) ayrı ayrı uygulanarak en uygun hacim belirlendi. En verimli ön işlem metodu % 80 CH3OH-H2O karışımından 4 mL kullanırak 1 saat, 50oC ve 400 rpm' de karıştırılması işlemi ile elde edilmiştir. Bu aşama ile ön işlemin ekstraksiyon verimini ne kadar etkilediği ortaya çıkmıştır. Son aşamada NaOCl ve CH3OH prosesine ek olarak son işlem olarak belirlenen Etanol ile çöktürme uygulandı ve son işlemin ekstraksiyon verimine katkısı belirlendi. Çözünmüş polimerin çözücüden ayrılma şekli polimerin saflığını ve kimyasal ve fiziksel özelliklerini etkileyebilmektedir. Farklı analiz yöntemleri olarak (Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi) FTIR, Viskozimetrik Molekül Ağırlığı ve Termogravimetrik Analiz (TGA) kullanıldı.

Abstract:
In this study, polyhydroxyalkanoate (PHA) was recovered from microorganisms in mixed culture by solvent extraction method. After the sludge obtainad from the yeast industry wastewater was frozen at -4oC, it was freze-dried in a lyophilizer device and dry biomass was obtained. The percentage of polymer storage (21%) of the obtained dry biomass was measured in GC-FID. The experimental method of the study consists of 3 main stages. By using Chloroform and Dimethylcarbonate (DMC) as the first stage organic solvent, the data by mass and volume were analyzed after the extraction and the most efficient organic solvent was determined as DMC, taking into account environmental health and cost analysis. In the second stage, NaOCl (Sodium hypochlorite) and CH3OH (Methanol) were applied separately as a pretreatment to the determined solvent, and most appropriate volume were determined. The most efficient pretreatment method was obtained by mixing 4 mL of 80% CH3OH- H2O mixture at 50oC and 400 rpm for 1 hour. With this step, it was revealed how much the pretreatment affected the extraction yield. In the last stage, in addition to the NaOCl and CH3OH processes, precipitation with Ethanol, which was determined as the last process, was applied and the contribution of the last process to the extraction efficiency was determined. The way the dissolved polymer is separated from the solvent can affect the purity and chemical and physical properties of the polymer. As different analysis methods (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), FTIR, Viscosimetric Molecular Weight and Thermogravimetric Analysis (TGA) were used.