Atıksu ortamında yetiştirilen mikroalglerin yağının karakterizasyonu ve değerlendirilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, evsel atıksu arıtma tesisi ikincil arıtım deşarj suyu kullanılarak mikroalg biyokütlesi üretilmesi ve bu biyokütlenin biyodizel üretim potansiyelinin değerlendirilmesi araştırılmıştır.Evsel atıksu ve karışık türlerden oluşan mikroalg biyokütlesi kullanılarak, laboratuvar şartlarında, açık havuzlarda yapay ışık ve sürekli CO2 gazı ilavesiyle gerçekleştirilen biyokütle üretim çalışmalarında, mikroalgler için gereken besin ortamı sadece atıksudan sağlanmıştır. Atıksuda sabit büyüme koşullarında (ışık yoğunluğu, sıcaklık, pH) membran filtrasyonu kullanımı ile reaktörler yarı-kesikli çalıştırılarak biyokütle konsantrasyonu 3000 mg/L'ye kadar çıkartılmıştır. Karışık kültürün toplam lipit (polar ve nötral) içeriğinin belirlenmesinde Bligh and Dyer metodu modifiye edilerek kullanılmış ve karışık kültürün toplam lipit yüzdesi biyokütlenin %26,2±0,6'sı olarak ölçülmüştür. Mikroalgal lipitlerin içinde toplam gliserit (nötral lipit) yüzdesi ise GC analizleri sonucunda %74,4 olarak belirlenmiştir. Mikroalglerden biyodizel üretiminde, asit katalizör varlığında üç farklı transesterifikasyon yöntemi kullanılmış, mikroalg biyokütlesinin yağ asidi metil esteri (YAME) içeriği ve biyodizele dönüşüm verimleri belirlenmiştir. GC analizleriyle belirlenen yağ asidi profilinin temel olarak palmitik, palmitoleik, stearik, oleik, linoleik ve linolenik asit metil esterlerinden oluştuğu saptanmıştır. Bu sonuçlar ve gliserit yüzdesinin toplam lipit içinde yüksek olması üretilen kültürün biyodizel dönüşümü için uygun olabileceğini göstermiştir. Bu çalışmada en yüksek biyodizel dönüşüm verimi olan %93,0±4,1 (YAME/lipit) yüzdesine mikrodalga destekli in-situ transesterifikasyon yöntemi ile ulaşılmıştır.Çalışma sonuçları, evsel atıksu arıtma tesisi ikincil arıtım deşarj suyuna adapte olarak üreyen karışık kültürün, sentetik besin ve temiz su kullanarak üretilen saf kültürlerle benzer kalitede ve miktarda lipit ürettiğini ve dolayısıyla daha az maliyetli bir alternatif ortaya koyduğunu göstermiştir.

In this thesis study, the biodiesel production potential of the microalgal biomass grown in secondary domestic wastewater was investigated.The biomass production was carried out using mixed microalgae culture grown in domestic effluent, in lab-scale open ponds, under artificial light source, with continuous carbondioxide (CO2) delivery and the wastewater with its constituents were the only nutrient source for the production of microalgal biomass. The biomass concentration could be increased to 3000mg/L in semi-continuous, membrane filtration rectors at constant growth conditions (constant pH, light density and temperature).A modified Bligh and Dyer method was utilized for determination of total lipid content (polar and neutral lipids) of the mixed culture and the total lipid content was found as 26.2%±0.6 of dry weight biomass. Moreover, the GC results showed that the percent of glycerides in microalgal lipids were 74.4%.In biodiesel production from microalgae, three different transesterification methods were used and, also the fatty acid methyl esters (FAME) content and biodiesel conversion yield of the FAMEs were determined. In GC analysis, it was found that the fatty acid profile of the microalgae mainly consists of palmitic, palmitoleic, stearic, oleic, linoleic and linolenic acids methyl esters. These results and high glyceride percentage in total lipids indicated that the microalgal biomass produced is suitable for biodiesel production. The highest biodiesel conversion yield of 93%±4.1 (FAME/lipid) was reached using microwave assisted in-situ transesterification.The results of this study reveals that the mixed culture grown in secondary domestic wastewater effluent could have similar lipid content (both in quality and in quantity) with pure culture grown in artificial medium and, therefore it becomes a low-cost alternative for microalgal biomass production for biodiesel production.