Aerobik dinamik beslemeli aktif çamurun farklı döngü sürelerinde PHB depolama yeteneğinin değerlendirilmesi

Abstract

Plastikler günlük yaşantımızda önemli bir yer tutar. Fakat biyolojik olarak parçalanamayan bu plastikleri uzaklaştırma yöntemleri çevrede tehdit unsuru oluşturmaktadır. Bu nedenle biyolojik olarak parçalanan plastiklere olan ilgi artmıştır. Biyoplastik yenilebilir kaynaklardan sentezlenen plastiklerin bir formudur. Biyoplastikler polihidroksialkanat (PHA) olarak adlandırılır. Polihidroksibütirat (PHB) en yaygın bilinen PHA çeşididir. PHB'ler biyolojik olarak parçalanma özelliklerinden dolayı petrokimyasal plastiklere alternatif olarak üretilen ve mikrobiyal hücrelerde karbon/enerji kaynağı olarak depolanan polimerlerdir. Fakat ticari olarak üretilen PHB polimerindeki ana problem pahalı karbon kaynağı ve saf kültür kullanımının sağladığı yüksek üretim maliyetidir. Bundan dolayı, araştırmacılar optimum işletim parametresini belirleyerek düşük üretim maliyeti elde edebilmek için PHB üretim verimini arttırmayı hedeflemişlerdir. Bu yüzden bu çalışmada farklı döngü sürelerinin PHB üretim verimine etkisi araştırılmıştır.Aktif çamur, sırasıyla harici substratın uygulandığı (bolluk) ve uygulanmadığı (kıtlık) aerobik koşullara maruz bırakıldığında, mikroorganizmalar önemli miktarlarda PHA depolamaktadırlar. Bu proses ``aerobik dinamik besleme'' ya da ``bolluk kıtlık'' olarak adlandırılmaktadır. Bu şartlar yüksek ve kararlı kapasitede PHA üreten mikroorganizmaların zenginleştirilmesine olanak sağlar ve saf kültürden PHA üretimi ile ekonomik olarak rekabet edebilir. Basit ve daha az ekipman ile daha az yatırım ve işletim maliyeti gerektirmesi aerobik dinamik beslemeli sistemlerin avantajları arasında yer almaktadır.Bu çalışmanın amacı karışık kültürden PHB üreten mikroorganizmaların zenginleştirilmesi için en etkin döngü süresinin araştırılmasıdır (12 sa, 8 sa, 4 sa, 2 sa). Farklı döngü sürelerinin mikroorganizmaların PHB depolama verimine olan etkileri aerobik dinamik beslemeli sistem kullanılarak araştırıldı. Çalışma bulgularına göre, polimer depolama verimi döngü süresi ile ters orantılı olarak azalmıştır (%16- 54 aralığında). Maksimum PHB içeriği 2 saatlik döngü süresinde %54,7 olarak elde edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Polihidroksibütirat, aerobik dinamik besleme, döngü süresi, asetat

Plastics have been an integral part of our life. However, disposal of these non-biodegradable plastics poses a threat to our environment. Thus, much interest has been gained in developing biodegradable plastics. Bioplastic is defined as a form of plastic synthesized from renewable resources. Bioplastics are made from a compound called polyhydroxyalkanoate (PHA). PHA of which polyhydroxybutyrate (PHB) is the most common. PHBs are polymers that accumulate as carbon/energy in microbial cells and provide an alternative to petrochemical plastic because of their biodegradability properties. However, a major problem in commercialised PHB is the high production cost due to expensive carbon substrates and tedious production procedures using pure cultures. Therefore, researchers aimed to increase the production efficiency for lower production costs by determining the optimum operating parameters. Thus in this study, the effect of different cycle times in the production efficiency have been explored.PHA storage by activated sludge under fully aerobic conditions can be a particularly important process, if the sludge is submitted to consecutive periods of external substrate accessibility (feast) and unavailability (famine). This process is currently known as ``aerobic dynamic feeding?? (ADF) or ``feast and famine??. These conditions allow for the selection of an enriched culture with a high and stable capacity of PHA production and can be economically competitive with PHA production from pure cultures and it has the advantages of being simpler and requiring less investment and operating costs.The scope of this study was to investigate the most efficient cycle time for the enrichment of an efficient PHB-producing mixed culture. The effect of different cycle times (2 h, 4 h, 8 h, 12 h) on the PHB accumulation yield was investigated by an aerobic dynamic feeding system. According to our results, the polymer storage yield decreased (range 16-54%) inversely with cycle time. The maximum PHB content was obtained as 54.7% in the conditions with a cycle time of 2h.Key words: Polyhydroxybutyrate, aerobic dynamic feeding, cycle time, acetate