GAP BÖLGESİNDEKİ YAYGIN TARIMSAL ENDÜSTRİYEL ATIKLARIN BİYOHİDROJEN ÜRETİM POTANSİYELLERİNİN ARAŞTIRILMASI VE BİYOHİDROJEN ÜRETİMİ İÇİN OPTİMUM KOŞULLARIN BELİRLENMESİ

Abstract

Bu çalışmada Güneydoğu Anadolu Projesi (GAP) kapsamında bulunan illerin biyokütle kaynakları tespit edilmiş; yüksek biyokütle potansiyeli olan pamuk, fıstık ve nardan açığa çıkan biyokütlelerin hidrojen üretim potansiyelleri araştırılmıştır. Fermantasyon için Adana Anadolu Efes fabrikası anaerobik arıtma tankından alınan aşı çamuru (A1), Şanlıurfa evsel atıksu arıtma tesisi anaerobik arıtma tankından alınan aşı çamuru (A2) ve Düzce Pakmaya maya endüstrisi anaerobik arıtma tankından alınan aşı çamuru (A3) temin edilmiştir. Çalışmada kullanılan olan biyokütle kaynakları ve aşılar için toplam katı madde (TKM), toplam uçucu katı madde (TUKM), kül, toplam karbonhidrat, toplam protein, toplam yağ miktarları hesaplanmış; karbon (C), hidrojen (H), azot (N) ve kükürt (S) için elementel analizler yapılmıştır. Aşı olarak kullanılacak olan karışık kültür kaynakları için Genomik DNA analizleri yapılmıştır. Bu analiz sonucunda aşılarda hidrojen üretiminde kullanılabilecek Bacteroidetes, Chloroflexi, Firmicutes ve Proteobacteria türlerinin baskın olduğu ve bu aşıların hidrojen üretimi için uygulanabilirliği görülmüştür. Aşı kaynaklarına ısıl şok, havalandırma, kimyasal madde ilavesi, asit ve alkali ilavesi ile ön işlemler uygulanarak ön işlemin hidrojen üretimine etkisi araştırılmıştır. Bu işlem sonucunda en yüksek biyogaz miktarı A1 aşısında, alkali ön işlem (%1’lik NaOH) uygulanarak pamuk küspesinden 54.04 ml/g substrat olarak ölçülmüştür. En yüksek biyohidrojen miktarı ise 16.76 ml/g substrat değerinde A1 aşısı ilavesinde alkali (%1 NaOH) ön işlem ile pamuk küspesinden elde edilmiştir. Fermantasyon aşamasında biyokütle konsantrasyonunun etkisini araştırmak için reaktörlere 10 g/L, 20 g/L, 30 g/L, 40 g/L ve 50 g/L olmak üzere beş farklı değerde yükleme yapılmıştır. Biyokütle konsantrasyonunun etkisi incelendiğinde en yüksek biyogaz miktarı 201.4 ml/g substrat değerinde A3 aşısı ile, 50 g/L biyokütle konsantrasyonunda nar kabuklarından elde edilmiştir. En yüksek biyohidrojen miktarı ise 43.22 ml/g substrat değerinde A3 aşısı ile, 50 g/L biyokütle konsantrasyonunda nar kabuklarından elde edilmiştir. pH’ın etkisini belirlemek amacı ile pH 4-8 arasında 5 farklı pH’da çalışılmıştır. En yüksek biyogaz miktarı pH 5’te, A2 aşısı ilavesinde nar kabuklarından 122.8 ml/g substrat olarak ölçülmüştür. En yüksek biyohidrojen miktarı 23.12 ml/g substrat değerinde A3 aşısı ile, pH 6’da nar kabuklarından elde edilmiştir. Sıcaklığın etkisini araştırmak için mezofilik, termofilik ve aşırı termofilik koşullarda çalışılmıştır. En yüksek biyogaz miktarı 55 °C sıcaklıkta, A2 aşısı ilavesinde pamuk atıklarından 62.6 ml/g substrat olarak ölçülmüştür. En yüksek biyohidrojen miktarı ise miktarı 55 °C sıcaklıkta, A2 aşısı ilavesinde pamuk atıklarından 8.16 ml/g substrat olarak elde edilmiştir. Yapılan bu çalışmalar sonucunda fıstık, pamuk ve nardan açığa çıkan biyokütle kaynaklarından en yüksek hidrojen üretim veriminin hangi koşullarda sağlandığı araştırmanın sonunda ortaya konulmuştur.