Cynara cardunculus L. bitkisi ve sığır atığının birlikte fermantasyonunda farklı ön işlem tekniklerinin biyometan potansiyeline etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of different pre-treatment techniques on biomethane potential for the co-fermentation of Cynara cardunculus L. and cattle manure
Yazar: BERİL GÜNDOĞAN
Danışman: PROF. DR. GÜNNUR KOÇAR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı / Enerji Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Tez çalışmasında, Cynara cardunculus L.'un tarımsal üretimi sonucu ortaya çıkan bitki kalıntılarının biyogaz üretim potansiyeli araştırılmıştır. Ayrıca, Cynara cardunculus L. enerji bitkisinin farklı ön işlem uygulamalarının metan verimi (ml CH4/g UK) üzerindeki etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, Cynara cardunculus L. biyokütlesi farklı asit (H2SO4, HCl, HNO3 ve H3BO3) ve alkali (NaOH) ön işlemlerle muamele edilmiştir. Design Expert 7.0.0 yazılımı kullanılarak ön işlemlerin istatistiksel modellemesi ve optimizasyonu için Box-Behnken deney tasarımı kullanılmıştır. Ön işlemler sonucu sıvı numunedeki en yüksek şeker miktarı (51,47 mg/ml) %1 HNO3 ön işlemi sonucu elde edilmiştir.  Farklı ön işlemlerle muamele görmüş Cynara cardunculus L. biyokütlesi ile sığır atığı, mezofilik (35oC) ve termofilik (55oC) koşullarda anaerobik fermantasyona tabi tutulmuştur. Varyans analizi (ANOVA) kullanılarak verilerin istatistiksel analizi için Python 3.8 yazılımı kullanılmıştır. Denemeler sonucunda, en yüksek metan verimi mezofilik koşullardaki NaOH (606 ml CH4/g UK) deney setinden elde edilmiştir. Bununla birlikte, Cynara cardunculus L. bitkisinin Türkiye'deki yetiştiriciliği göz önünde bulundurulduğunda, özellikle biyogaz üretiminde alternatif bir hammadde kaynağı olarak kullanılabilirliği ortaya konmuştur.

Abstract:
In this thesis, the utilization of the residues obtained from agricultural production of Cynara cardunculus L. in biogas production potential was investigated. Furthermore, it was aimed to investigate the effect of acidic and alkaline pre-treatment applications of Cynara cardunculus L. energy crop on methane yield (ml CH4/g VS). With this approach, Cynara cardunculus L. biomass was pretreated with various acid (H2SO4, HCl, HNO3 and H3BO3) and alkaline (NaOH) solutions. Using Design Expert 7.0.0 software, the Box-Behnken experiment design was used for statistical modeling and optimization of thermo-chemical pretreatments. According to the experimental results, the highest total sugar (51,47 mg/ml) amounts were obtained from the 1% HNO3. Anaerobic fermentation of Cynara cardunculus L. biomass subjected to different pre-treatments and mixed with cattle manure in mesophilic (35oC) and thermophilic (55oC) conditions were performed. Python 3.8 software was used for statistical analysis of anaerobic fermentation data using analysis of variance (ANOVA). As a result of anaerobic fermentation experiments, the highest methane yield was obtained from NaOH (606 ml CH4/g VS) in mesophilic conditions. Considering the cultivation of Cynara cardunculus L. in Turkey, it has been demonstrated that it can be used as an alternative feedstock, especially in biogas production.