Utilization of hydrothermal process water for microalgae production
Mikroalg üretimi için HTC proses suyunun kullanımı
Yazar: SERAY ZORA TARHAN
Danışman: PROF. DR. DİDEM ÖZÇİMEN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Mikroalgler, uygun maliyetli ve çevre dostu yöntemlerle biyoyakıt üretiminde en dikkat çekici biyolojik kaynaklardan biri olarak kabul edilmektedirler. Diğer biyokütle kaynaklarına kıyasla alg biyokütlesi daha yönetilebilir ve istikrarlı bir enerji üretim sistemi sağlamaktadır. Ancak, mikroalglerin verimli bir şekilde üretiminin yapılabilmesi için üretim sistemlerinin çalışması, yüksek kurulum maliyetleri ve büyük miktarlarda besin ihtiyacı gibi bazı zorluklar bulunmaktadır. Bu sebeple, HTC'den elde edilen sulu fazın alg büyümesinde kullanılması mükemmel bir fikirdir. Bu sistem, HTC'nin atık sulu fazında bulunan faydalı besinlerin değerlendirilmesi ve bu besinlerin alg büyümesinde kullanılarak geri dönüşümünü içeren uygun maliyetli bir kapalı döngü sistemi sağlar.
Bu çalışma, yüksek verimlilik elde etmek için portakal ve zeytin posasının hidrotermal karbonizasyonundan elde edilen proses suyunun mikroalg büyümesinde etkin bir şekilde kullanılmasını ve ayrıca çevre üzerinde toksik etkisi bulunan HTC proses suyunun çevre dostu ve uygun maliyetli bir yöntemle uzaklaştırılmasını amaçlamıştır. 
Bu çalışmada, zeytin ve portakal posalarının hidrotermal karbonizasyonundan elde edilen proses suyu, alg yetiştirilmesinde tek besin kaynağı olarak kullanılmıştır. 30 günlük kültivasyon sırasında alg büyümesinde farklı sulu faz seyreltme oranları kullanılmıştır ve alg büyümesi gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, daha yüksek konsantrasyon oranına sahip sulu faz, diğer konsantrasyon oranlarına kıyasla en iyi büyüme değerini vermesi nedeniyle alg büyümesi için en uygun ortam olarak belirlenmiştir. Chlorella minutissima'nın proses suyuna Botryococcus braunii'den daha iyi adapte olduğu gözlemlenmiştir ve Chlorella minutissima karbonhidrat biriktirme eğilimindeyken, Botryococcus braunii diğer besinlere kıyasla bol miktarda lipit birikimini tercih ettiği görülmektedir. Bu sonuçlar, HTC'den elde edilen proses suyunun mikroalg büyümesinde verimli bir şekilde kullanılabileceğini göstermiştir.

Abstract:
Microalgae are accepted as one of the most remarkable biological sources to produce biofuels with cost-effective and environmentally friendly methods. The more manageable and stable energy utilization systems can be constructed by algal biomass compared to other biomass sources; however, there are some challenges for the efficient production of microalgae such as the operation of production systems, high cost of installations, and the requirement of large quantities of nutrients. For these reasons, the utilization of the aqueous phase (AP) from HTC is an excellent idea for algal growth. This win-win scenario provides a cost-effective closed-loop system that involves the recycling of necessary nutrients from waste AP from HTC and algal growth using these nutrients in a combined system. The present study aimed to the utilization of the process water obtained from HTC of orange and olive pomace to obtain a high productivity rate, effective microalgae growth, and also to recycle HTC process water that is toxic for the environment with the help of this environmentally friendly and cost-effective method. In the present study, the process water from the hydrothermal carbonization of olive and orange pomace was used as a complete nutrient source in the cultivation of algae. Different dilution ratios of AP were used in algal growth and algal growth was observed in dilutions of AP. According to the results, the AP medium with the higher concentration ratio was determined as the optimum medium for the growth of algae because of giving the best growth value compared to other concentration ratios. It was observed that Chlorella minutissima showed better adaptation to AP medium than Botryococcus braunii and while Chlorella minutissima tends to accumulate carbohydrate in its structure, Botryococcus braunii prefers abundantly lipid accumulation compared to other nutrients. These results demonstrated that process water from HTC can be used in the microalgae growth efficiently.