Kanatlı hayvan kesimhanesi biyolojik arıtma suyunda biyodizel üretimi için mikroalg kültürünün geliştirilmesi
Development of microalgae culture in biologically treated poultry slaughterhouse wastewater for production of biodiesel
Yazar: GAMZE KATIRCIOĞLU SINMAZ
Danışman: PROF. DR. İSMAİL AYHAN ŞENGİL
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Biyodizel = Biodiesel ; Chlorella vulgaris = Chlorella vulgaris ; Mikroalgler = Microalgae ; Yağ asidi metil esterleri analizi = Fatty acid methyl esters analysis

Özet:
Bu çalışmada, kanatlı hayvan kesimhanesi biyolojik arıtma suyunda biyodizel üretımi için Chlorella vulgaris mikroalg kültürünün geliştirilmesi amaçlanmıştır. Kullanılan atıksu içerisinde bulunan zararlı organizmaların yokedilmesi amacıyla besin ortamına pH şoklama ve alkali pH yöntemleri uygulanmıştır. Optimum sonuç alınan numunelerde ışık yoğunluğunun mikroalg gelişimine ve kullanılan atıksuyun ileri arıtımına etkisi araştırılmıştır. Mikroalg gelişiminin takibi için biyokütle miktarı ve klorofil-a içeriği zamana bağlı olarak ölçülmüştür. Atıksuyun arıtımı için ise zamana bağlı olarak nitrat, amonyum ve fosfat konsantrasyonları takip edilmiştir. Elde edilen mikroalg biyokütlelerinin biyodizel üretimine uygunluğu toplam lipit miktarlarına, kuru biyokütledeki lipit oranlarına ve yağ asidi metil ester içeriklerine göre yorumlanmıştır. Biyokütle ve lipit miktarları gravimetrik olarak ölçülmüştür. Klorofil-a, nitrat, amonyum ve fosfat miktarları spektrofotometrik yöntemler ile tespit edilmiştir. Lipitler transesterifikasyon prosesi ile biyodizel elde edilmiştir. Biyodizelin yağ asidi metil ester (FAME) türleri ve kompozisyonu GC-MS cihazı ile belirlenmiştir.
Araştırmada elde edilen bulgulara göre, kanatlı hayvan kesimhanesi atıksuyunda C5,2 pH şoklama şartlarında ve 100 μmolphoton/m2s ışık yoğunluğunda en uygun lipit, yağ asidi metil esterler türleri ve içeriği elde edilmiştir. C5,2 numunesinde kuru biyokütlenin %20'si toplam lipit olarak hesaplanmıştır. C5,2 numunesinden elde edilen biyodizel C16:0, C18:0, C18:2 ve C18:3 yağ asidi metil esterler türlerini içermektedir. Elde edilen sonuçlara göre, Chlorella vulgaris ile 100 ve 140 μmolphoton/m2s ışık yoğunluklarında atıksudan amonyum ve fosfat konsantrasyonlarında %100'e varan giderim verimleri elde edilmiştir. Lipit miktarının artırılması için stres oluşturma amacıyla besin ortamına ilave edilen nanopartiküllerden TiO2<25 nm partikül ilavesiyle lipit miktarında 12 mg lipit artışı ile kontrol numunesine göre %0,5 artış olmuştur.

Abstract:
In this study, it was aimed to develop Chlorella vulgaris microalgae culture for biodiesel production in poultry slaughterhouse biological treatment water. In order to destroy harmful organisms in the wastewater used, pH shock and alkaline pH methods were applied to the growth medium. The effect of light intensity on microalgae growth and advanced treatment of used wastewater was investigated in samples with optimum results. To monitor microalgae growth, biomass and chlorophyll-a concentrations were measured depending on time. The suitability of the microalgae biomass obtained for biodiesel production was interpreted according to total lipid amounts, lipid ratios in dry biomass, and fatty acid methyl ester contents. Biomass and lipid amounts were measured gravimetrically. Chlorophyll-a, nitrate, ammonium and phosphate amounts were determined by spectrophotometric methods. Biodiesel was obtained from lipids by the transesterification process. Fatty acid methyl ester (FAME) types and composition of biodiesel were determined by GC-MS.
According to the findings obtained in the study, the most suitable lipid, fatty acid methyl ester types and content were obtained in poultry slaughterhouse wastewater at C5.2 pH shock conditions and 100 μmolphoton/m2s light intensity. In the C5.2 sample, 20% of the dry biomass was calculated as total lipid. The biodiesel obtained from the C5,2 contains C16:0, C18:0, C18:2 and C18:3 fatty acid methyl esters types. According to the results obtained, removal efficiencies of up to 100% were obtained with Chlorella vulgaris at 100 and 140 μmolphoton/m2s light intensities from wastewater at ammonium and phosphate concentrations. In order to increase the lipid amount, with the addition of TiO2<25 nm particles, one of the nanoparticles added to the nutrient medium to create stress, there was a 12 mg lipid increase in the lipid amount and 0.5% increase compared to the control sample.