Enterobacter aerogenes ve rekombinant suşlarında mikrobiyal yakıt pili uygulaması
Application of microbial fuel cell in Enterobacter aerogenes and its recombinant strains
Yazar: ESRA NEZAFED GÜÇLÜ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AYŞE ŞEBNEM ERENLER
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Artan nüfus ve hızla gelişen teknolojiler enerji kaynaklarına duyulan ihtiyacı
giderek artırmaktadır. Yerkürede mevcut fosil yakıt kaynakların tükeniyor olması
araştırıcılarıilgi çekici yeni ve yenilebilir enerji kaynaklarıbulmaya yöneltmektedir. 
Mikrobiyal Yakıt Hücreleri (MYH), yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir 
ve?karbon-nötr? sistemlerdir. Yani organik maddelerin oksidasyonu sonucu 
atmosfere sadece kararlıkarbon salarlar. Yenilenebilir enerji kaynaklarının biyolojik 
sistemler kullanarak geliştirilme çabası, bu sistemlerde bakterilerin de kullanılmasına 
yol açmıştır. MYH sistemleri, organik maddelerin sahip olduğu kimyasal enerjiyi, 
elektrik enerjisine dönüştürmeyi sağlayan reaktörlerdir. Bu dönüşümde bakteriler 
önemli bir role sahiptir. 
Buradaki çalışmada mevcut prensipler doğrultusunda modellenmesi 
tarafımızca yapılan bir MYH sisteminde verimli hidrojen üretimi ile bilinen E.a ve 
vgb-/ vgb+ rekombinantlarıkullanılarak elektrik üretimi hedeflenmiştir. 
Çalışmamızda konakçıve rekombinantlarının çeşitli besinsel ortamlarda ve bu 
ortamların değişen ısıve pH koşullarında ürettikleri voltaj değerleri ölçülmüştür. 
Optimum üreme ve voltaj ölçümlerinin belirlendiği şartlarda çeşitli sıcaklık ve pH 
aralıklarında dirence karşıgösterilen gerilim kaydedilmiştir. 
Çalışmanın başında üreme zamanıvoltaj verimliliği ilişkisi araştırılmışen 
uygun zamanın 8. saat olduğu belirlenmiştir. MYH sisteminde kullanılacak elektrot 
araştırılmışve sistemimiz için en verimli olanın karbon elektrot olduğu belirlenmiştir. 
TB, LB, Peynir altısuyu ve Melas ortamlarında çalışılmışve TB tüm suşlarda en iyi 
üreme ve en yüksek voltaj değerlerini verirken, en elverişsiz besi ortamıise PAS 
ortamıolmuştur. Ancak biyoteknolojik önemi göz önüne alınarak çalışmanın sonraki 
aşamalarında melasın kullanımıtercih edilmiştir. 
Melas ortamında pH ve ısıoptimizasyonlarıçalışılmış, en yüksek voltajın 
ölçüldüğü pH derecesi tüm suşlarda ortak olarak pH 6, sıcaklık ise tüm suşlarda 37 
°C olarak tespit edilmiştir. Çalışmamızın son aşamasında direnç voltaj ilişkisi 
araştırılmışve dirençle voltaj arasında var olan doğrusal ilişki gözlenebilmiştir.

ANAHTAR KELİMELER: Mikrobiyal yakıt hücresi, Vitreoscilla hemoglobini, vgb, 
Melas, Peynir altı suyu, Atık su.

Abstract:
Increasing population and rapidly developing technologies increases the need 
for energy resources day by day. The ongoing extinction of current fossil fuels on 
earth directs researchers to find interesting, new and renewable energy resources. 
Microbial Fuel Cells (MFC) are renewable energy sources and are carbon-neutral 
systems. Namely, they only emit stable carbon to atmosphere as a result of oxidation 
of organic materials. The effort for developing renewable energy sources by using 
biological systems resulted with the usage ofbacteria in these systems as well. MFC 
systems are reactors converting the chemical energy of organic materials to electrical 
energy. Bacteria play importantrole in this conversion. 
In this study, electricity production was aimed ina MFC system (modeling of 
which was made by us in direction of current principles) by efficient hydrogen 
production and by using known E.a, vgb and vgb +recombinants. In our study, the 
voltage values produced by hostsand recombinants in various nutritive environments 
and the changing heat and pH conditions of these environments were measured. In the 
conditions where optimum reproduction and voltage measurements were determined, 
voltage against the resistance in various temperature and pHintervals were recorded. 
In the beginning of the study reproduction period ? voltage efficiency relation 
was researched and the most appropriate time was determined as 8.hour. The electrode 
to be used in MFC system was researchedand carbon electrode was determined to be 
the most efficient electrode for our system. Studies were made in TB, LB, whey and 
molasses environments and while TB gave the best reproduction and highest voltage 
values in all strains, most inappropriate nutrition environment was determined as 
whey. However taking the biotechnological importance into consideration, usage of 
molasses was preferred in the former stages of the study. 
 pH and heat optimizations were studied in molasses environment and highest  pH value 
was measured as pH 6 and highest temperature was measured as 37 °C in all strains. In 
the final stage of our study resistance-voltage relation was researched and the linear
relation between resistance and voltage could be observed.

KEYWORDS: microbial fuel cell, Vitreoscilla haemoglobin, vgb, molasses, whey, 
waste water.