Biological hydrogen production using co-cultures of PNS bacteria in an immobilized setting
İmmobilize bir yerleşimde mor kükürtsüz bakterilerin ortak kültürleri kullanılarak biyolojik hidrojen üretimi
- Tez No: 830193
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞE MERAL YÜCEL, DOÇ. DR. HARUN KOKU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biyoloji, Enerji, Biotechnology, Biology, Energy
- Anahtar Kelimeler: Biyoreaktörler, Mikrobiyal fermentasyon, Bioreactors, Microbial fermentation
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mor, kükürtsüz bakterilerle biyolojik H2 üretimi, güneş enerjisinden biyoyakıt üretimi sağlayabilecek, umut veren bir alandır. Bu çalışma, agarla immobilize bir sistemde farklı PNSB suşlarının ortak kültürleri kullanılarak H2 üretimine odaklanmış ve PNSB ortak kültürlerinin kullanılmasının sinerjik etkilerini ve immobilize bir sistem kullanmanın olası faydalarını bulmaya çalışmıştır. 1.4 L, 300 mL ve 150 mL'lik hacimlere sahip farklı biyoreaktörler denenmiştir. Fotobiyoreaktörler, 2500 ve 4000 lux gibi farklı ışık şiddetleriyle kaplı mekan (sürekli aydınlatma) ve açık hava koşullarında 15-25 gün boyunca 40 mM Asetat + 2 mM Glutamat ve 60 mM Asetat + 2 mM Glutamat gibi farklı substrat derişimlerine sahip tanımlı H2 üretim besi yeri kullanılarak anaerobik olarak çalıştırılmıştır. En iyi sonuçlar, farklı PNSB suşları olan R. capsulatus hup- (YO3), R. palustris (DSMZ 127) ve R. sphaeroides O.U.001 (DSMZ 5864)'nin, 150 mL'lik bir cam silindir biyoreaktörün iç yüzeyine, biyofilm oluşumu şeklinde tekli kültürler, ikili ve üçlü ortak kültürler olarak agarla immobilize edilmesiyle elde edilmiştir. Büyümeleri, H2 üretim kapasiteleri, substrat kullanımları ve pH değişiklikleri kaydedilmiştir. H2 verimlerinin, 0.021-3.655 mol H2/mol Asetat aralığında ve H2 üretkenliklerinin, 0.005-0.737 mol H2/L.h aralığında olduğu bulunmuştur. Her ne kadar PNSB ortak kültürleri, tekli kültürlere göre daha yüksek H2 verim ve üretkenlikleriyle sonuçlanmış olmasa da, R. capsulatus hup- (YO3) and R. palustris (DSMZ 127) ikili kültürü, birlikte hem düşük, hem de yüksek substrat derişimleri ve ışık şiddetlerinde optimal H2 üretimi gerçekleştirdikleri için, umut veren bir ortak kültür ikilisi olarak görünmektedir ve ayrıca, biyofilm formatlı bir silindir reaktörde immobilize edilmiş PNSB vasıtasıyla H2 üretiminin, güneşin gün ve yıl boyunca değişen geliş açılarına rağmen optimum aydınlanma sağlanabildiği için, açık hava fotobiyoreaktörlerinde büyük ölçekli H2 üretimi için umut verdiği görülmektedir.
Özet (Çeviri)
Biological hydrogen production using purple nonsulfur bacteria is a promising field that would provide biofuel production from solar energy. This study focused on hydrogen production using co-cultures of different PNSB strains in an agar-immobilized setting and searched for both the synergistic effect of using co-cultures of PNSB and the potential advantages of utilizing an immobilized system. Different bioreactors having volumes of 1.4 L, 300 mL and 150 mL have been tested. The photobioreactors were operated anaerobically indoor (continuous illumination) with different light intensities, such as 2500 lux and 4000 lux, and outdoors for 15-25 days using a defined H2 production medium with different substrate concentrations, such as 40 mM Acetate + 2 mM Glutamate and 60 mM Acetate + 2 mM Glutamate. Best results were obtained by agar-immobilization of different PNSB strains, R. capsulatus hup- (YO3), R. palustris (DSMZ 127), and R. sphaeroides O.U.001 (DSMZ 5864) as single, double, and triple co-cultures on the inner surface of a glass 150 mL cylindrical bioreactor as biofilm formation. The growth, hydrogen production capacities, substrate utilization, and pH changes were recorded. The hydrogen yields were within 0.021-3.655 mol H2/mol Acetate and H2 productivities were within 0.005-0.737 mol H2/L.h. It was concluded that co-cultivation of PNSB did not result in higher H2 yield and productivity compared to single cultures. However, the di-culture of R. capsulatus hup- (YO3) and R. palustris (DSMZ 127) seems as a promising co-culture couple, since together they perform optimal hydrogen production both in low and high substrate concentrations and light intensities, and also, H2 production by immobilized PNSB in a biofilm format cylindrical reactor seems promising for large-scale H2 output in outdoor photobioreactors since optimum illumination can be maintained despite the sun's varying incidence angles throughout the day and the year.
Benzer Tezler
- Biological hydrogen production by using co-cultures of PNS bacteria
PNS bakterilerinin eş-kültürleri kullanılarak biyolojik hidrojen üretimi
GÖRKEM BAYSAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. EBRU ÖZGÜR
PROF. DR. MERAL YÜCEL
- Yüksek azot içerikli organik atıkların havasız arıtımı: Biyogaz potansiyeli ile mikrobiyal türlerin araştırılması
Anaerobic digestion of organic wastes with high nitrogen contents: An investigation on biogas potential and microbial communities
TUĞBA SAPMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ
- Çevresel tesislerden kaynaklanan sera gazı emisyonlarının hesaplanması
Greenhouse gases calculations from enviromental facilities
MEHMET ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SAİT YAZĞAN
- Donör-π-akseptör tipi boyar maddeler ile hassaslaştırılmış TiO2 ve yardımcı katalizör olarak alaşım metal sülfürlerin kullanımı ile hidrojen üretimi
Hydrogen evolution by using TiO2 sensitized by donor-π-acceptor type dyes and alloyed metal sulfides as co-catalyst
EMRE ASLAN
- Modeling and simulation of photobioreactors for biological hydrogen production
Biyolojik hidrojen üretimi için fotobiyoreaktör modeleme ve sımulasyon
DOMINIC DEO ANDROGA
Doktora
İngilizce
2014
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İNCİ EROĞLU
YRD. DOÇ. DR. BAŞAR UYAR