KOMPOZİT TUBULAR ELEKTROT KULLANILAN MİKROBİYAL YAKIT HÜCRESİNDE BİYOBOZUNUR ATIKLARDAN ELEKTRİK ENERJİSİ ÜRETİMİ

Artan enerji fiyatları ve fosil yakıt tüketiminin azaltılmasının gerekliliği, yenilenebilir enerji üretebilen alternatif teknolojilerin geliştirilmesine olan ilgiyi artırmıştır. Mikroorganizmalar ile pazar değeri olan ürünlere çevrilebilmesi sebebiyle, evsel katı atıkların organik kısmının değerli bir kaynak olduğu yakın geçmişşte anlaşılmıştır. Biyobozunur atıklardan enerji ve diğer değerli ürünlerin üretilmesi çevre, enerji ve halk sağlığı açısından birçok fayda sağlamaktadır. Yeni geliştirilen bir teknoloji olan mikrobiyal yakıt hücresi alternatif bir çözüm olma potansiyeline sahiptir. Bu çalışmanın amacı, evsel katı atığın organik kısmının substrat olarak kullanıldığı MYH'de, atıkların organik içeriği azaltılırken sürdürülebilir bir şekilde doğrudan biyoelektrik üretilebildiğinin gösterilmesidir. Çalışma kapsamında, farklı organik yüklerin, önişlemlerin ve ayrıca sıcaklığın MYH'de elektrik üretimine olan etkisi incelenmiştir. MYH reaktörleri kesikli beslemeli olarak yedi gün bekleme süresinde ve 100 dış direnç ile işletilmiştir. MYH'de biyoelektrik üretiminin organik yüke bağlı olarak değiştiği gösterilmiştir. Üç ayrı reaktöre %2,5, %5,0 ve %7,5 katı madde içeren substrat beslenmiş ve reaktörlerin su-katot elektrotlarından sırasıyla 13,7 mW/m2, 23,9 mW/m 2 ve 18,2 mW/m 2 güç yoğunluğu elde edilmiştir. Tüm reaktörlerin hava-katot elektrotlarında aynı trend gözlenmiş ancak daha düşük elektrik üretim verimi elde edilmiştir. Önişlem etkisi deneylerinde seyreltilmiş ham EKAOK numunesi, 5 ve 20 dakika ultrasonikasyon önişlemi uygulanmış numuneler ve NaOH ve KOH ile ısı/alkali önişlem görmüş numunelerden sırasıyla 53,3 mW/m2, 59,0 mW/m2, 72,3 mW/m2, 130, 7 mW/m 2 ve 114, 4 mW/m 2 maksimum güç yoğunluğu ve ayrıca %23,3, %27,8, %31,6, %52, 4 ve %46, 8 çözünmüş kimyasal oksijen ihtiyacı giderim verimi elde edilmiştir. Önişlem sonucu substratın ÇKOİ değerinin artması sebebiyle, MYH'nin güç üretim performansı yükselmiştir. Isı/alkali önişlemine tabi tutulan substrat, güç üretimi ve organik madde giderimi açısından ultrasonikasyona göre daha iyi sonuçlar vermiştir. MYH reaktörüne beslenecek substratın çeşidine göre uygun önişlem yönteminin uygulanması, tüm sistem veriminin maksimize edilmesi için büyük önem taşımaktadır. Sıcaklık artış deneyleri için, reaktör sıcaklığı mezofilik aralıkta 20 oC'den 35 oC'ye 5 oC'lik kademelerle yükseltilmiştir. Sıcaklık artışı sebebiyle, 100 dış direnç altında maksimum akım yoğunluğu 197, 7 mA/m2'den 355, 4 mA/m2'ye çıkmış ve maksimum güç yoğunluğu 14,8 mW/m2'den 47,6 mW/m2'ye çıkarak üç kat artış göstermiştir. Akım ve güç üretiminden farklı olarak, mezofilik aralıktaki sıcaklık artışı ile kolombik verim ve ÇKOİ giderim verimi çok az bir yükselik göstermiştir. MYH reaktörde baskın bakteri türleri olarak, ekzoelektrojen Geobacter ve asetat üreten Bacteroides ve Clostridium tespit edilmiştir. Geobacter, kompleks organikleri hidroliz edemez veya kullanamaz. Bu sebeple bu türlerin birlikte çalışmaları, verimli ve etkin bir şeklide organik madde gideren ve elektrik üreten bir MYH sisteminin sürdürülebilirliği açısından büyük önem taşımaktadır. MYH, anaerobik çürütme ve kompostlaştırmanın çevresel etkilerini karşılaştırmak amacıyla Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi çalışması yürütülmüştür. Mevcut durumda, MYH ve AÇ birbirlerine yakın ve kompostlaştırmadan çok düşük etki puanlarına sahiptir. Yeni çalışmalarla MYH reaktörünün verimi ve elde edilen toplam enerji artırıldıkça, bu sistem en çevre dostu teknolojilerden biri olacaktır. MYH'de organik madde giderimi sırasında sürdürülebilir, temiz ve yenilenebilir enerji elde edilebildiğinden dolayı, bu teknoloji EKAOK'nın depolama tesislerine gönderilmesini azaltacak alternatif bir önişlem yöntemi olma potansiyeline sahiptir.