Farklı organik kükürtlü bileşiklerin mikrobiyal desülfürizasyonunun arttırılması

Abstract

Fosil yakıtların yanması ile oluşan kükürt dioksit (SO2) gazının atmosfere salınması, çevre kirliliğine ve asit yağmurlarına sebep olmaktadır. Günümüzde, kükürt içeren fosil yakıtların kükürtten arındırılması için önemli çalşmalar yapılmaktadır. Kükürdün hidrodesülfirizasyon yöntemleri ile yakıttan uzaklaştırılması çok yüksek maliyete ve enerji kaybına neden olur. Alternatif olarak, mikrobiyal desülfürizasyon ise çok daha az maliyetli ve düşük enerji gerektiren bir süreçtir. Bu çalışmada Paenibacillus 32O-W ve 32O-Y suşlarının aljinat jel boncuklara immobilizasyonu ve manyetik Fe3O4 nanopartikülleri kaplanması ile organik kükürtlü bileşiklerden dibenzotiyofen (DBT) ve DBT sülfon (DBTS)'dan kükürt gideriminin arttırılmasına çalışılmıştır. Bunun için aljinat boncuklara immobilize edilen ve Fe3O4 manyetik nanopartikülleri ile kaplanan 32O-W ve 32O-Y suşları, 96 saat boyunca çeşitli DBT veya DBTS konsantrasyonlarında (0.1-2 mM) inkübe edilmiştir. DBT veya DBTS'nin 4S yolu biyotransformasyonu yoluyla 2-hidroksibifenil (2-HBP)'in üretimi tespit edilmiştir. DBT veya DBTS'in desülfürizasyonundan oluşan en yüksek 2-HBP üretim miktarları, 0.1 ve 0.5 mM konsantrasyonlarında görülmüştür. Serbest suşlar ile karşılaştırıldığında, en fazla 2-HBP üretimleri immobilize suşlar ile DBT desülfirizasyonu için %54 ve DBTS desülfürizasyonu için %90 oranlarında artmıştır. Nanopartikül kaplı suşlarla ise, en fazla 2-HBP üretimlerinin DBT desülfürizasyonunda %44 ve DBTS desülfürizasyonunda %66 oranlarında daha fazla olduğu görülmüştür. Böylece aljinat jel immobilizasyonu ve Fe3O4 nanopartikülleri ile kaplama yöntemlerinin etkili bir biyodesülfürizasyonda kullanım poatansiyellerinin olduğu görülmüştür.

Combustion of fosil fuels generates the release sulfur dioxide (SO2) into the atmosphere causing pollution and acid rain. Today, important studies are carried out to desulfurize fossil fuels containing sulfur. Removal of sulfur from fuel by hydrodesulfurization methods causes very high cost and energy loss. Alternatively, microbial desulphurization results in a low energy cost and minimal production of unwanted byproducts. In this work, the improvement of DBT and DBTS desulfurization by Paenibacillus 32O-W and 32O-Y strains were investigated through immobilization and nanoparticle coating of cells as novel techniques. For this, strains 32O-W and 32O-Y immobilized in alginate gel beads or coated with magnetic Fe3O4 nanoparticles were incubated at various concentrations (0.1-2 mM) of dibenzothiophene (DBT) or DBT sulfone (DBTS) for 96 hours. Productions of 2-hydroxybiphenyl (2-HBP) from 4S pathway biotransformation of DBT or DBTS were measured. The highest amounts of 2-HBP productions from desulfurizations of DBT or DBTS were obtained at 0.1 and 0.5 mM concentrations. Compared with free cultures, the maximum productions of 2-HBP increased by 54% for DBT and 90% for DBTS desulfurization with immobilized strains. The enhancements of maximum 2-HBP producions by nanoparticle coating of cells were determined as 44% for DBT and 66% for DBTS desulphurization. It was shown nanoparticle coating and immobilization of cells could have potential use for an efficient biodesulfurization.