FARKLI MİKROORGANİZMALAR KULLANILARAK ÇAY ATIKLARINDAN BİYOETANOL ÜRETİMİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada, substrat kaynağı olarak çay atıkları kullanılarak farklı mikroorganizmalar ile biyoetanol üretimi incelenmiştir. Çay atıklarına asidik, bazik ve enzimatik ön işlem teknikleri uygulanarak holoselüloz (selüloz+hemiselüloz) yapıdan indirgen şekerler elde edilmiştir. Seyreltik asit hidroliz deneylerinde sıcaklık, süre, katı konsantrasyonu, asit konsantrasyonu ve partikül büyüklüğü parametrelerinin optimizasyonu yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre çay atığının seyreltik sülfürik asit ile hidroliz edilmesinde optimum koşullar sıcaklık 120 °C, süre 130 dk., çay konsantrasyonu 55 g/L, asit konsantrasyonu % 1,15 (v/v) ve geometrik ortalama partikül boyutu 840 µ olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda gerçekleştirilen hidrolizde holoselüloz yapıda bulunan şekerlerin % 38'i hidrolizat ortamına alınmıştır. Fermantasyon çalışmaları 250 mL'lik erlenlerde 100 mL çalışma hacminde oksijensiz koşullar sağlanarak kesikli olarak yürütülmüştür. Bu koşullarda farklı mikroorganizmalar kullanılarak gerçekleştirilen fermantasyonda hidrolizat ortamında bulunan 20 g/L indirgen şekerden E.coli KO11 ile 5,1 g/L ve S. cerevisiae ile 3 g/L biyoetanol üretim verimi elde edilmiştir. Ayrıca tez çalışmalarında fabrika atığı, yeşil çay ve paket çay olmak üzere farklı çayların da hidroliz ve biyoetanol üretim verimleri incelenerek atık çay ile karşılaştırmalar yapılmıştır.

In this study, bioethanol production using tea wastes as a substrate source has been investigated by different microorganisms. The reducing sugars in holocelulose structure were obtained by applying acidic, basic and enzymatic pre-treatment techniques to the tea wastes. In dilute acid hydrolysis experiments, the parameters of temperature, time, solid concentration, acid concentration, and particle size have been optimized. According to the results obtained from the hydrolysis experiments by dilute sulphuric acid, the optimum conditions were determined as the pre-treatment time of 130 min., tea concentration of 55 g / L, acid concentration of 1,15 % (v / v), the geometric mean particle size of 840 µ, and at the temperature of 120 °C. In the hydrolysis carried out at the optimum conditions, % 35 of the sugar with holocelulose (cellulose+hemicellulose) structure was passed to the hydrolysate media. The fermentation experiments were performed as batch and by supplying anaerobic conditions. The working volume was 100 mL in the 250 mL volumetric flasks. As a result of the fermentation experiments, production yields values for E. coli KO11 and S. cerevisiae were obtained as 5,1 g/L and 3 g/L, respectively. Furthermore, in this thesis, the hydrolysis and bioethanol production yields of another tea samples such as factory waste, green tea and packets were also investigated and compared with the tea waste used.