Ananas kabuğu hidrolizatından etkin biyoetanol üretiminin araştırılması

Abstract

Dünyadaki nüfusun son yıllarda artmasıyla beraber artan enerji ihtiyacı ve fosil yakıtların kullanımının çevreye zararlı etkilerinden dolayı alternatif çevre dostu yakıtlara olan ihtiyaç artmıştır. Biyoetanol, yenilenebilir, doğa dostu ve tarımsal ve gıda atıklarından üretilebilmesi sayesinde bu alternatif yakıt için büyük bir potansiyel taşımaktadır. Çeşitli tarımsal ve gıda atıklarını içeren lignoselülözik hammadde kaynakları, mikroorganizmalara aracığıyla biyoetanol üretiminde kullanılarak çevre dostu alternatif bir kaynak üretimi ve atıkların değerlendirilmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında, lignoselülozik bir hammadde kaynağı olarak ananas kabuğu atığından etkin biyoetanol üretimi potansiyeli incelenmiştir. Bu kapsamda, ananas kabuğu atıklarının, mikroorganizmanın kullanabileceği şekerleri açığa çıkarmak için asit ile hidroliz işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada, ilk kez asit hidroliz yöntemiyle hazırlanmış ananas kabuğu atıklarının yeni bir Klebsiella oxytoca izolatı aracılığıyla biyoetanol üretim potansiyeli incelenmiştir. Biyoetanol üretiminin arttırılması amacıyla, sıcaklık, başlangıç hücre yoğunluğu, pH, inkübasyon süresi gibi fermantasyon etkinliğini etkileyebilecek faktörler incelenmiştir ve yine bu kapsamda suşun adaptif laboratuvar evrimi çalışılmıştır. Bu tez çalışmasında küçük ölçekte (100mL) yapılan çalışmaların devamında, çalışmanın ölçeklenebilirliğini ve endüstriyel çalışmalara uygunluğunu test edebilmek amacıyla fermantasyon büyük ölçekte (1L) denenmiştir. En yüksek biyoetanol üretimi (33.80 g/L), %1 HCl konsantrasyonuyla, 30°C sıcaklıkta, 0.1 başlangıç hücre yoğunluğunda (OD600nm), 48.saatlik inkübasyon sonucunda, pH değeri 8 koşullarında elde edilmiştir. Böylece yeni bir Klebsiella oxytoca izolatı aracılığı, kullanılan asit hidrolizi yöntemi ve fermantasyon koşullarının optimize edilmesi ile ananas kabuğu atığının, atıkların değerlendirilmesinde ve düşük maliyetli biyoetanol üretimini amaçlayan endüstriyel çalışmalarda kullanılabileceğini görülmüştür.With the increase in the world population in recent years, the need for alternative environmentally friendly fuels has increased due to the increasing energy demand and the harmful effects of fossil fuel use on the environment. Bioethanol has a great potential for this alternative fuel due to its renewable, nature-friendly nature and ability to be produced from agricultural and food wastes. Lignocellulosic raw material sources including various agricultural and food wastes are used in bioethanol production through microorganisms and are of great importance in terms of an environmentally friendly alternative source production and waste utilization. In this thesis study, the potential for effective bioethanol production from pineapple peel waste as a lignocellulosic raw material source was investigated. In this context, acid hydrolysis process was carried out on pineapple peel wastes to release sugars that microorganisms can use. In this study, the bioethanol production potential of pineapple peel wastes prepared by acid hydrolysis method was investigated for the first time through a new Klebsiella oxytoca isolate. In order to increase bioethanol production, factors that may affect fermentation efficiency such as temperature, initial cell density, pH, incubation time were investigated and in this context, adaptive laboratory evolution of the strain was studied. In this thesis study, in continuation of the studies conducted on a small scale (100mL), fermentation was tried on a large scale (1L) in order to test the scalability of the study and its suitability for industrial studies. The highest bioethanol production (33.80 g/L) was obtained with 1% HCl concentration, 30°C temperature, 0.1 initial cell density (OD600nm), 48 hours of incubation and pH value 8 conditions. Thus, it shows that pineapple peel waste can be used in the evaluation of waste and industrial studies aiming at low-cost bioethanol production by using the acid hydrolysis method and optimizing fermentation conditions through a new Klebsiella oxytoca isolate.