Membran biyoreaktör (MBR) yöntemiyle arıtılmış atıksuyun aspir bitkisi yetiştirilmesinde kullanılabilirliği ve hasat edilen aspir'den biyodizel üretiminin incelenmesi
Utilization of wastewater treated by membrane bioreactor (MBR) process in safflower cultivation and investigation of biodiesel production from safflower harvested
Yazar: NASİM JALİLNEJAD FALİZİ
Danışman: PROF. DR. NALAN KABAY ; DR. ÖĞR. ÜYESİ TÜLAY GÜNGÖREN MADENOĞLU
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Enerji = Energy ; Ziraat = Agriculture

Özet:
Nüfus artışının yol açtığı artan su talebi, atık suların arıtmadan sonra yeniden kullanılmasını zorunlu kılmıştır. Aspir, orta derecede tuzlu su ile sulanabilen, tuzluluğa dayanıklı bir bitkidir.
Bu çalışmada, farklı sulama stratejileri uygulanarak aspir bitkisi yetiştirilmiştir. Sulama için MBR çıkış suyu, kuyu suyu, NF süzüntüsü ve MBR-RO karışımı (1:2) kullanılmıştır. Daha sonra, aspir tohumlarından yağ ve biyodizel üretimi yapılmıştır. Elde edilen biyodizel kalitesi TS EN 14214 standartlarına göre değerlendirilmiştir. Ayrıca, farklı tipte (jel ve makro gözenekli) ve iyonik formlarda (H+ ve Na+ ve OH-) katyon ve anyon değiştirici reçineler mısır yağının transesterifikasyonu sırasında katalizör olarak kullanılmıştır. Heterojen katalizör kullanılarak yapılan deneylerde uygulanan reaksiyon koşullarının (katalizör miktarı, sıcaklık, reaksiyon süresi, mol yağ/mol metanol oranı) optimizasyonu için Taguchi deney tasarım yöntemi uygulanmıştır.
Sulama suyu kalitesinin, yağ ve biyodizel verimi ve içeriği üzerinde etkili olabileceği gözlenmiştir. MBR çıkış suyu yüksek tuzluluk nedeniyle sulama için uygun değildir. SAR-EC analizlerinin sonuçlarına göre, 1:2 (MBR:RO) hacim oranında RO süzüntü ile MBR çıkış suyunun karışımının, MBR çıkış suyunun yüksek tuzluluk gibi zararlı etkilerini bastırmak için, daha uygun olduğu anlaşılmıştır. Ayrıca, MBR ve RO karışımı ile sulanan aspir bitkisi tohumlarından ekstrakte edilen yağdan üretilen biyodizelin, standartları karşılamak açısından daha iyi kaliteye sahip olduğu görülmüştür. İyon değiştirici reçinelerin (Purolite-PD206, Purolite-CT175 ve Purolite-A500TLPlus) farklı iyonik formlarda (H+, Na+ ve OH-) biyodizel üretiminde heterojen katalizör olarak kullanıldığı çalışmalarda en yüksek ester içeriği ve FFA dönüşümüne, Purolite-A500TLPlus anyon değiştirici reçine ile erişilmiştir.

Abstract:
Increased water demand caused by population growth forced the reuse of wastewater after treatment. Safflower is a salinity tolerant plant that can be irrigated with moderate saline water. 
In this study, cultivation of safflower plant by irrigation with membrane bioreactor (MBR) treated wastewater, NF treated wastewater, mixture of RO treated waste water with MBR treated wastewater and tap water were investigated. Safflower seeds were further utilized in oil and then biodiesel production, and the quality of the obtained biodiesel were evaluated according to TS EN 14214 standards. Furthermore, the effect of using different types (gel and macroporous) of cation exchange and anion exchange resins in different ionic forms (H+ and Na+ and OH-) on transesterification of corn oil into fatty acid methyl esters (FAME) and free fatty acid (FFA) conversion were investigated. Also, Taguchi experimental design was used for the optimization of reaction conditions (catalyst amount, temperature, reaction time, molar oil / mol methanol ratio) using these heterogenous catalysis.
MBR effluent was not found as appropriate water for irrigation because of its high salinity. According to the results of SAR-EC analyses, the mixture of MBR effluent with RO permeate at a volume ratio of 1:2 (MBR effluent:RO permeate) was found to be suitable for irrigation to suppress the harmful effects of MBR permeate such as salinity. Also the biodiesel produced from the oil extracted from seeds of safflower plants irrigated with MBR and RO mixture were of better quality in means of meeting biodiesel standards.
When ion exchange resins (Purolite-PD206, Purolite-CT175 and Purolite A500TLPlus) in different ionic forms (H+, Na+ and OH-) were used as heterogeneous catalysts in the production of biodiesel, the highest ester content and FFA conversion were achieved in experiments using Purolite-A500TLPlus anion exchange resin.