Biyopolimer üretiminde maya endüstrisi atıksuyunun kullanılması

Abstract

Son yıllarda plastik kirliliği ciddi boyutlara ulaşmıştır. Doğada kendiliğinden yok olmayan ve çevreye bırakılan petrol türevli plastik maddeler bütün canlı formlarını tehdit etmektedir. Konvansiyonel plastiklerin en ilgi çekici alternatifi olarak biyopolimerler görülmektedir. Biyopolimerler hem doğada çözünebilme hem de kolay işlenebilme özelliklerinden dolayı birçok araştırmaya konu olmuştur. Polihidroksialkanoatlar (PHA), petrol tabanlı plastiklere alternatif olarak dikkat çeken ve birçok çeşidi bulunan biyopolimer türüdür. Bunların içinde en bilinen ve yaygın olarak kullanılanı polihidroksibütirattır (PHB), PHB'lerin mikroorganizmalar tarafından depolandıkları uzun yıllardır bilinmektedir. Atıklardan biyopolimer elde edilmesi ise son yıllarda uygulama alanı bulmaya başlamıştır. Bu uygulamalarda, mikroorganizmaların devamlılığının sağlandığı bir zenginleştirme reaktörü ve mikroorganizmaların PHB depoladıkları bir biriktirme reaktörü kullanılmaktadır. Yapılan çalışmalar zenginleştirme reaktöründe PHB depolamaya başlayan mikroorganizmaların, biriktirme reaktöründe daha fazla PHB depoladıklarını göstermiştir. Bu sebeple, zenginleştirme reaktöründe çalışma şartlarının PHB birikimine etkisini incelemek amacıyla laboratuvar ölçekli yürütülen bu çalışmada, ardışık kesikli reaktörler maya endüstrisi atıksuyu ile beslenmiştir. Sistemde çamur bekletme süresi (2, 4, 6 gün) ve organik yükleme hızı (0,5, 1 ve 2 g/L.gün ) parametrelerinin; çözünmüş oksijen profili, kimyasal oksijen ihtiyacı ve PHB birikimi üzerine etkilerinin tespiti üzerine çalışmalar yürütülmüştür. Çalışmalar 24 saatlik döngü ile yapılmıştır. PHB miktarının tespiti için Gaz Kromatografi cihazı kullanılırken geri kazanım için solvent ekstraksiyon yöntemi kullanılmıştır. Deneyler sonucunda; 4 günlük çamur yaşında 2 g/L.gün organik yükleme ile 0,42 mgPHB/mgUAKM olarak maksimum verim elde edilmiştir. 24 saat işletilen reaktörün 3. saatinde elde edilen bu verim biriktirme çalışmalarına zemin hazırlamak için optimum koşullar hakkında bilgi vermektedir.Plastic pollution has became serious problem in recent years. Petroleum-derived plastic materials released to the environment, which do not disappear by themselves in nature, threat all living forms. Bioplastics are seen as the most interesting alternative to conventional plastics. Biopolymers have been the subject of many studies due to their biodegradability and easy processing features. Polyhydroxyalkanoates (PHA) are biopolymers that attract attention as an alternative to petroleum-based plastics and have many varieties. The most known and widely used of these is polyhydroxybutyrate (PHB), It has been known for many years that PHBs are stored by microorganisms. Obtaining biopolymer from wastes has started to find an application area in recent years. In these applications, an enrichment reactor where the microorganisms are maintained and a accumulation reactor where the microorganisms store PHB are used. Studies have shown that microorganisms that start to store PHB in the enrichment reactor store more PHB in the accumulation reactor. For this reason, sequence batch reactors were fed with yeast industry wastewater in this laboratoryscale study to examine the effect of operating conditions on PHB accumulation in the enrichment reactor. In the system; parameters of sludge retention time (2, 4, 6 days) and organic loading rate (0.5, 1 and 2 g/L.day); experiments were carried out to determine the effects on the dissolved oxygen profile, chemical oxygen demand and PHB accumulation. Studies were actualized with a 24-hour cycle. While Gas Chromatography device was used to determine the amount of PHB, solvent extraction method with Dimethyl Carbonate was used for recovery. As a result of the experiments, maximum yield was obtained with 2 g/L.day organic loading at 4 days sludge retention time. The yield acquired was determined as 0.42 mgPHB/mgVSS. In the 3rd hour of the reactor operated for 24 hours, this yield gives information about the optimum conditions to paved the way for the accumulation studies.