Enzim üretimi yaşam döngüsü değerlendirmesi
Life cycle assessment of enzyme production
Yazar: SERCAN ÇİMENLİK
Danışman: PROF. DR. GAYE ÖNGEN ÖZGEN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Biyoreaktörler = Bioreactors ; Enzim üretimi = Enzyme production ; Ksilanaz = Xylanese ; Yaşam döngüsü = Life cycle ; Ölçek büyütme = Scale up

Özet:
Bu çalışmada UN-EN projesi kapsamında pilot ölçekte yapılan ksilanaz üretiminin Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (YDD) yapılmıştır.
Türkiye günde ortalama 26 bin ton ekmek üretimi ile Dünya ekmek üretiminde ilk sıradadır (TMO,2012, TKPGM, 2018). Türkiye'de ekmek tüketiminde tüketicinin tercihi kabarık ekmeklerden yanadır. Ekmeğin hacmini arttırmada kullanılan başlıca enzim, ekmek yapımı sırasında una ilave edilen ksilanaz enzimidir. İstatistiklere ve ekmek kabarması için gereken optimum ksilanaz miktarına (20 ppm) göre Türkiye'nin yıllık ksilanaz ihtiyacı 184 ton olarak hesaplanmıştır.
Yapılan çalışmada proje kapsamında yapılan ksilanaz üretimlerinin, Derin Kültür ve Katı Kültür, çevresel etki değerleri önce kendi arasında ardından literatür taramasından elde edilen değerler ile karşılaştırılması amaçlanmıştır.
YDD çalışmaları için karşılaştırma etki kategorisi olarak Karbon Ayakizi (Küresel Isınma Potansiyeli) yaygın olarak kullanılmaktadır. 1 kg ksilanaz enzimi üretimi için Karbon Ayakizi, Derin Kültür için 22937 kg CO2, Katı Kültür için ise 119181 kg CO2 olarak bulunmuştur.YDD çalışmaları için karşılaştırma etki kategorisi olarak Karbon Ayakizi (Küresel Isınma Potansiyeli) yaygın olarak kullanılmaktadır. 1 kg ksilanaz enzimi üretimi için Karbon Ayakizi, Derin Kültür için 22937 kg CO2, Katı Kültür için ise 119181 kg CO2 olarak bulunmuştur.
Literatürde enzim üretimi üzerine yapılan Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi çalışmaları incelendiğinde ise Karbon Ayakizi 21972 kg CO2/ 1 kg enzim gibi çalışmada hesaplanan değerlere yakın bir çalışma olmakla beraber, literatürdeki çalışmaların geneli hesaplanan değerlerin oldukça altında olduğu görülmüştür.
Bulunan bu değerlerin, ölçek büyütme, verimli vahşi suşları seçme veya rekombinant verimli suşlar yaratma, daha verimli alt akım işlemleri uygulama veya olanları optimize etme gibi müdahalelerle minimize edilerek doğaya daha az zararlı hale gelebileceği öngörülmüştür.

Abstract:
In this study, the Life Cycle Assessment of xylanase production, which was carried out on a pilot-scale within the scope of the UN-EN project, was made.
Turkey with approximately 26 thousand tons of bread per day ranks first in the world production of bread (TMO, 2012, TKPG, 2018). Consumer choices in bread consumption in Turkey are in favor of fluffy bread. The main enzymes that used to increase bread volume are xylanase enzymes that are added to flour during bread making. According to the optimum amount of xylanase enzyme (20 ppm) for bread swelling and the statistics that mentioned before, Turkey's annual xylanase enzyme requirement is estimated as 184 tons.
In the study, It was aimed to compare the environmental impacts values of Deep Culture and Solid Culture xylanase productions made within the scope of the project first among themselves and then the values obtained from the literature review.
Carbon Footprint (Global Warming Potential) is widely used as an impact value for the LCA studies to compare alternatives. Carbon Footprints for 1 kg of xylanase enzyme productions are calculated 22937 kg CO2 for Deep Culture and 146181 kg CO2 for Solid Culture.
Normalized and weighted results gave a different picture. Out of 7 different weightings, the total normalized weighted value of Solid Culture was lower than Deep Culture in 6 out of Carbon Footprint Weighting.
When the Life Cycle Assessment studies on enzyme production in the literature are examined, it is seen that although the Carbon Footprint is close to the values calculated in the study, such as 21972 kg CO2 / 1 kg enzyme, the studies in the literature are generally well below the calculated values.
It is predicted that these values can be minimized to become less harmful to nature by interventions such as scaling up, selecting effective wild strains, or creating recombinant productive strains, applying more efficient downstream processes, or optimizing the ones.