MİKROBİYAL YAKIT HÜCRELERİNDE FARKLI KİRLETİCİLERE GÖRE ELEKTRİK ÜRETİM KAPASİTESİ VE MİKROBİYAL TÜR DEĞİŞİMİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada mikrobiyal yakıt hücresi (MYH) kullanılarak elektrik üretimi ve mikrobiyal türlerin belirlenmesi amacıyla farklı deneysel işlemler yürütülmüştür. Deneysel çalışmalar sırasında, farklı elektrot ve membran malzemeleri kullanılmış ve farklı mediyatörlerinin elektrik üretimine katkısı araştırılmıştır. Tez çalışması süresince MYH?deki baskın mikrobiyal türler tespit edilerek deneysel çalışmalar sonucunda elde edilen verileri kullanılıp mikrobiyal kinetikler belirlenmiştir. Çalışmada evsel atıksu, yağ endüstrisi atıksuları ve mezbaha atıksuları kullanılarak elektrik üretim miktarları belirlenmiştir. Fumapem F-1050, Nafion 117 ve ULTREX CMI-7000 marka proton değişim membranlarının performansları araştırılmıştır. Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre optimum metilen mavisi mediyatörü konsantrasyonun bütün elektrot malzemeleri için 300 ?M olduğu görülmüştür. Bakır kumaş elektrot kullanılarak 300 ?M metilen mavisi ilavesi ile 5,7 kat güç artışı sağlanarak 636 mW/m2 güç yoğunluğu elde edilmiştir. 200 ?M nötral kırmızı mediyatörü ilavesi yapılarak grafit elektrot ile 12 kat daha yüksek güç artışı sağlanmıştır. Bakır kumaş elektrot malzemesi kullanılarak üretilen güç miktarı klasik elektrot?a kıyasla 3 kat daha fazla olarak elde edilmiştir. Yağ endüstrisi atıksuları ile yapılan çalışmada sediment çamuruna kıyasla anaerobik aşı ile üç kat daha fazla güç üretilmiştir. Membran performanslarının araştırıldığı çalışmada en yüksek performans Fumapem F-1050 marka PDM ile elde edilmiştir. Çalışmada MYH?de elektrokimyasal olarak aktif olan Geobacter, Shewanella ve Pseudomonas gibi türlerin varlığı belirlenmiştir. Biyoelektrokimyasal modelleme sonucunda farklı atıksular için üretilen maksimum akım yoğunluğu (Jmax) değerleri Jmax MezbahaIn this study, different experimental procedures were carried out to electric generation and identify the microbial species by using Microbial Fuel Cell (MFC). Different electrodes and membrane materials were used and then the contribution of electric generation of different mediators was investigated during the experimental studies. Throughout the thesis work, dominant microbial species also were identified in MFC. The obtained experimental data were used to determine microbial kinetics. Electric generation potential of domestic wastewater, oil industry wastewater and slaughterhouse wastewater were investigated. Performance of different proton exchange membranes, Fumapem F-1050, Nafion 117 and ULTREX CMI-7000, was investigated. According to the results of the study, the optimum concentration of methylene blue (MB) mediator were observed to be 300 ?M for all electrode materials. Using copper fabric electrode, the addition of 300 ?M MB provided the power dencity of 636 mW/m2 with a 5.7 fold increase in power. By using graphite electrode, 12 fold power increase was obtained with adding 200 ?M neutral red mediator. It was obtained three times higher power output using copper fabric electrode in comparison with classical electrode. MFC inoculated with anaerobic sludge produced 3 times higher power output than sediment sludge for oil wastewater. The highest performance was achieved with the Fumapem F-1050 in the study which the performances of the membrane were investigated. In the MFC, it was identified the presence of electrochemically active microbial species such as Geobacter, Shiwanella and Pseudomonas. As a result of bioelectrochemical modeling, the maximum current density and for different wastewater were ordered as Jmax slaughterhouse