Fındık kabuğunun etil alkol üretiminde kullanılabilirliği
The utilization of hazelnut shell for ethanol production
Yazar: YEŞİM ARSLAN
Danışman: PROF. DR. NURDAN SARAÇOĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Türkiye için önemli bir tarımsal atık olan fındık kabuklarının değerlendirilmesi amacıyla, etilalkol üretiminde kullanılabilirliğini araştıran bu çalışma üç bölümden oluşmaktadır. Çabşmanın birinci bölümünde, fındık kabuğunun sülfürik asit ile hidrolizi ve bu hidrolize ait kinetik model çalışmaları yapılmıştır. Fındık kabuğu asit hidrolizi, 1/7,14 katı/sıvı oranını sağlayacak şekilde, çelik mini reaktörlerde, 0,1-0,7 M asit konsantrasyon aralığında ve 100-120 °C sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir.Çalışmanın ikinci bölümünde, fındık kabuğu hidrolizatının, sallamak su banyosunda Pichia stipitis mayası ile fermantasyonuna, farklı zehir giderme metotlarının etkileri araştırılmıştır. Denenen zehir giderme yöntemleri içinde, elde edilen etanol konsantrasyonu açısından en iyi sonuca, fındık kabuğunun %3 NaOH ile oda sıcaklığında muamele edilmesinden sonra elde edilen hidrolizata, CaO ile aşırı muamele ve aktif karbon ile 60 °C'de 1 saat iki kere muamele ile ulaşılmıştır. Bu yöntemle 16,79 g/l etil alkol elde edilmiştir. Bu değer aynı koşullarda, sentetik D-ksilozla elde edilen etil alkolün %91,25'ne eşittir.Çalışmanın üçüncü bölümünde, pH kontrollü fermantör sisteminde D-ksiloz ve fındık kabuğu hidrolizatı ile fermantasyonlar gerçekleştirilmiştir.Pichia stipitis ile D-ksiloz fermantasyonu, Box-Wilson deneysel tasarım yöntemine göre seçilmiş farklı hava akış hızları ve başlangıç substrat konsantrasyonlarında yapdan fermantasyon deneyleri ile yürütülmüş, optimum fermantasyon koşulları Design-£xpert bilgisayar programı kullanılarak saptanmıştır. Saptanan optimum substrat konsantrasyonu ve hava akış hızında fındık kabuğu hidrolizatı ile yapılan fermantasyonda 7,93 g/L etil alkol elde edilmiştir. Bu değer, aynı şartlarda sentetik ortamla elde edilen değerin % 82' sidir. Ayrıca pH kontrollü fermantor sisteminde D-ksiloz fermantasyonunda biyokütle büyümesi, substrat harcanması ve etil alkol üretimini tanımlayan kinetik modeller geliştirilmiştir.Anahtar Kelimeler :£tanol fermantasyonu, zehir giderme metotları, fındıkkabuğu, Pichia stipitis

Abstract:
The purpose of this study is to investigate utilization of an important agricultural waste in Turkey such as hazelnut s helis for ethanol productîon. This study consist of three parts. At the first part, the kinetic model of hazelnut shells hydrolysis with sulfuric acid was studied. Reactions were carried out between 0,1-0,7 M sulfuric acid concentration with 1/7,14 solid to liquid ratio at temperature of 100-120 °C.At the second stage of this \vork, the effect of different pretreatment methods upon to the fermentation of hazelnut shell hydrolysate by Pichia stipitis were investigated in shaking flasks experiments. Among ali tested detoxifîcation methods, the most effectîve pretreatment regarding to ethanol concentration reached was, the one in which hazelnut shells were first treated with % 3 NaOH at room temperature, followed by overliming and then treated with charcoal twice at 60 °C, one hour. With this method, a ma x i mal ethanol concentration of 16,79 g/l was reached. This value is equal to %91,25 of ethanol concentration that was obtained from synthretic D-xyIose under sanı e conditions. in the third part of this work, D-xylose and hazelnut shell hydrolysate fermentations were carried out in a pH controlled fermentor system.Fermentatıon experiments for fermentatîon of D-xylose by Pichia stipitis were carried out by using di t teren t air f!ow rates and initial substrate concentration chosen by using Box-WiIson experimental design. Optimum fermentation conditions were estimated by using Design Expert computer package program. 7,39 g/1 ethanoi was obtained from the optimum air flow rate and substrate concentration vvith hazelnut shell hydrolysate fermentation. 1 his value is equal to % 82 of ethanoi concentration that was obtained from synthetic medium at the same conditions. in addition, in the pH controlled fermentor system, kinetic models \vcrc developed for biomass growth, substrate consuptions and ethanoi produetion for D-xylose fermentation.Key Words : Ethanoi fermentation, detoxification methods, hazelnut shells,Pichia stipitis