Yarrowia lipolytica ile tekstil boyar maddelerinin renginin giderimi
Decolorization of textile dyes by yarrowia lipolytica
Yazar: AMAL HAJO HASSAN IBRAHIM
Danışman: PROF. DR. NİLÜFER CİHANGİR
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Tekstil endüstrisinden kaynaklanan boya kirliliği, günümüzde karşılaştığımız en büyük çevre sorunlarından biridir. Biyolojik yaklaşımlar çevre dostu olmaları ve boyanın giderilmesinde büyük etkiye sahip olmaları nedeniyle boya kirliliğinin çözümünde önemli rol oynamaktadır.
Bu çalışmada, Yarrowia lipolytica NBRC 1658 kullanılarak yapılan biyodegradasyon ve adsorpsiyon teknikleri, azo boyalarının sulu ortamdan uzaklaştırılması için iki farklı biyolojik yaklaşım olarak incelenmiştir. Biodegradasyon çalışmalarında farklı parametreler araştırılmıştır. En yüksek renk giderme yüzdesi (%97), reaktif sarı 18(RY18) için pH 7'de, asit kırmızı 18 (AR18) için pH 9'da ve bazik mavi 41 (BB41) için pH3'te %92 gözlenmiştir. Üretim ortamında karbon ve nitrojen kaynaklarının etkisini incelemek amacıyla yapılan çalışmalarda, glukoz ve fruktoz gibi karbon kaynaklarının, amonyum sülfat, pepton ve amonyum klorür gibi nitrojen kaynaklarının en uygun olduğu gözlemlenmiştir. Sonuçlara dayanarak, 150 rpm'lik bir dönüş hızının, 50 mg/L'lik bir boya konsantrasyonunun, 3 mL'lik bir inokulum miktarının ve 30 °C'lik bir sıcaklığın, renk giderme işlemi için optimal olduğu belirlenmiştir. Adsorpsiyon çalışmalarında, biyosorbent olarak Aljinat içerisine tutuklanmış hücreler ve biyokütle kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Biyokütlenin renk giderme oranı, Aljinat içerisine tutuklanmış hücrelerden daha yüksek bulunmuştur. En yüksek adsorpsiyon kapasiteleri RY18, AR18 ve BB41 için sırasıyla pH 2, pH 2 ve pH 9'da saptanmıştır. Adsorban miktarının ve başlangıç konsantrasyonunun arttırılmasıyla adsorpsiyon kapasitesi önemli ölçüde geliştirilmiştir. Adsorpsiyon izoterm deneyleri, adsorpsiyon davranışının Langmuir modelini takip ettiğini göstermiştir. Bu da boya ile adsorban arasındaki etkileşimin tek katmanlı adsorpsiyon olduğunu ve adsorban yüzeyinin homojen olduğunu göstermektedir. Kinetik deneydeki yalancı ikinci derece, işlemin kimyasal adsorpsiyon yoluyla gerçekleştirildiğini gösterdi.  Termodinamik bulgulara göre artan sıcaklıkla boya adsorpsiyonunun arttığı saptanmıştır.

Abstract:
One of the major environmental problems we have today is dye pollution, primarily caused by the textile industry. Biological approaches play a crucial role in addressing dye pollution due to their environmental friendliness and significant effect on dye removal. In this study, degradation and adsorption techniques using Yarrowia lipolytica NBRC1658 were examined as two different biological approaches to remove azo dyes from an aqueous environment. In degradation approach different parameters were investigated. The highest decolorization percentage 97% was observed at pH 7 for reactive yellow18(RY18), at pH 9 for acid red 18(AR18) and 92% at pH3 for basic blue41(BB41). When examining the impact of carbon and nitrogen sources in the degradation process, it was observed that glucose and fructose are the optimal carbon sources, while ammonium sulfate, peptone, and ammonium chloride are the preferred nitrogen sources. The experimental findings revealed that the optimal conditions for the decolorization process are as follows: a temperature of 30 ˚C, a rotation speed of 150 rpm, a dye concentration of 50 mg/L and an inoculum size of 3 ml. adsorption studies were carried out using biomass and fungal cells entrapped in alginate beads as biosorbent. The rate of decolorization was found to be higher in biomass compared to cells entrapped within alginate beads. The highest adsorption capacities were observed at pH 2, pH 2 and pH 9 for RY18, AR18 and BB41, respectively. The adsorption capacity was significantly improved by increasing the adsorbent dosage and initial concentration. Adsorption isotherm experiments showed that the adsorptive behaviour fits the Langmuir model which shows that the dye and adsorbent's interaction was a monolayer adsorption and the adsorbent's surface was homogeneous. The obtained results from the kinetic experiment indicated that the decolorization process was achieved through chemical adsorption, as evidenced by the fitting of the pseudo-second order kinetic model. According to thermodynamic outcomes, adsorption of dyes was increased as the temperature was increasing.