Gıda endüstrisi atıksularından biyolojik yöntemlerle hidrojen eldesi ve değerlendirilmesi

Gıda ve içecek endüstrisindeki önemli sektörler genel itibariyle, et ve et ürünleri, unlu mamuller, süt ürünleri, sebze ve meyveler, yağlar, şekerli ve çikolatalı ürünler, alkollü ve alkolsüz içecekler, hazır yemekler ve bebek mamalarından oluşmaktadır. Bu sektördeki endüstrilerin çoğu, oluşan atıksu hacmi, organik kirliliği ve kullanılan su miktarı bakımından önemli endüstriler arasında yer almaktadır. Çünkü üretim, hazırlama ve tüketim sırasında çok miktarda katı atık ve yüksek oranda organik madde içeren kuvvetli karakterde atıksular ortaya çıkmaktadır. Yüksek düzeyde organik madde içeriğine sahip bu endüstrilerin atıksularının arıtılmasında konvansiyonel yöntemler tek başına kullanıldığında yetersiz kalmakta, deşarj standartlarına ulaşılmakta zorluklar yaşanmaktadır. Konvansiyonel yaklaşımda yüksek organik madde içeren atıksuların arıtımı sırasında deşarj limitlerini sağlamada problemler yaşanması sebebiyle enerji verimliliği yüksek alternatif arıtma teknolojilerinin yaygınlaştırılması çevrenin korunması ve ülke ekonomisi açısından önem arz etmektedir. Bu tez çalışmasında, süt endüstrisi gibi ülkemizde üretim miktarı ve kirlilik yükü oldukça yüksek endüstri grubunda yer alan endüstriden kaynaklanan atıksular, biyohidrojen üretiminde ve atıksu arıtımında kullanılmıştır. Söz konusu çalışmada, enerji verimliliği yüksek bir sistemde kuvvetli endüstriyel atıksuların arıtımı ve deşarj standartlarının sağlanması hedefiyle biyolojik hidrojen üretiminin gerçekleştirildiği karanlık fermantasyon ve fotobiyoliz prosesleri incelenmiştir. Farklı proseslerin birlikte kullanılması ile konvansiyonel sistemlere nazaran enerji üretim veriminin arttırılması, üretilen enerjinin yakıt hücrelerinde doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülmesi, sera gazı salınımının azaltılması, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı ve atıksuların deşarj standartlarına ulaşabilecek düzeyde arıtımı araştırılmıştır. Yenilenebilir ve alternatif enerji kullanan, geri kazanıma yönelik önerilen arıtma sisteminin geliştirilmesi ile endüstriyel atıksuların yüksek verimlilikte enerji geri kazanımı konusundaki uygulamaların artırılmasının sağlanacağı ve ülkemiz koşullarında sistemin ekonomik olarak uygulanabilme potansiyelinin belirleneceği bu tez çalışmasında özetle; Kuvvetli karakterde atıksuların üretildiği gıda endüstrisi atıksuları için karanlık fermantasyon ve fotobiyoliz prosesleri ile biyohidrojen üretimi ve optimizasyonu, Karanlık fermantasyon prosesinden üretilen H2/CO 2 gazının gaz ayırıcı sistemle ayrılması ve Hidrojenin PEM tipi yakıt hücresinde doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülmesi çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneysel çalışmalar neticesinde süt endüstrisi atıksularının biyohidrojen üretimi için oldukça uygun bir kaynak olduğu, membran sistemlerinin biyogaz saflaştırmada yüksek verimde CO2 giderimi sağladığı, üretilen biyohidrojenin değerlendirilmesi için PEM tipi yakıt hücrelerinin en uygun teknoloji olduğu, alglerden biyohidrojen üretiminin mümkün fakat alglerin atıksuları kullanarak hidrojen üretmesinde zorluklar yaşandığı tespit edilmiştir. Sonuç olarak bu tez çalışmasında organik içeriği yüksek kuvvetli endüstriyel atıksuların arıtımının sağlanacağı; alternatif enerji kullanan, işletme maliyeti düşük sürdürülebilir bir arıtma sistemi geliştirilmesi ile atıksuyun katma değeri olan bir ürüne dönüştürülmesi ve enerji/madde geri kazanımı sağlayarak ülkemize ekonomik ve çevreci bir katkı sağlamaya çalışılmıştır.