Led aydınlatmada farkli dalga boylarının Botryococcus braunii yetiştiriciliğinden elde edilen biyokütlenin özelliklerine etkisi

Abstract

Bu çalışmada farklı dalga boylarında LED aydınlatma sistemi kullanılarak yağ oranı yüksek olan Botryococcus braunii mikroalg türünün yetiştirilmesi ile elde edilen biyokütle miktarı ve bu biyokütleden çıkan yağın özellikleri ile biyodizel özelliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Yetiştirme parametreleri Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Algal Biyokütle Laboratuvarında belirlenmiştir. Deneme stok kültür kabinlerinde gerçekleştirilmiş olup ortam sıcaklığı 25 C olarak ayarlanmıştır. Kabinlerdeki LED lambaların renkleri %100 mavi, %100 kırmızı, %80 kırmızı-%20 mavi, %80 mavi-%20 kırmızı, %100 soğuk beyaz (kontrol grubu) olup Fotosentetik Aktif Radyasyon değeri 50±5 µmol m-2 s-1 olarak ayarlanmıştır. Mikroalglerin ışıklanma süreleri 16:8 h aydınlık: karanlık periyotlar halinde ayarlanmıştır. Her bir LED lamba altında üç tekerrürlü olarak algler yetiştirilmiştir. Tüm deneme boyunca pH, EC, DO2, biyokütle, klorofil a, klorofil b, OD analizleri yapılmıştır ve deneme sonunda mikroalgler hasat edilmiştir. Hasat edilen mikroalglerden elde edilen biyokütleler Soxhlet Ekstraksiyonu yöntemi ile yağı çıkarılmıştır. Hasat işlemi sonunda 2.136 g ile en yüksek biyokütle değeri %80 mavi-%20 kırmızı renk altında yetişen mikroalglerde olup 0.757 g ile en düşük biyokütle değeri %100 kırmızı renk altında yetişen mikroalglerde olduğu tespit edilmiştir. %80 mavi-%20 kırmızı renk altında yetişen mikroalglerde 1.0111 g değeri ile en yüksek yağ oranı elde edilirken bu değeri 0.7410 g ile %80 kırmızı-%20 mavi renk altında yetişen mikroalgler takip etmiştir. En düşük yağ değeri ise 0.2091 g ile %100 kırmızı renk altında yetişen mikroalglerden elde edilmiştir. Deneme sonunda 5 farklı LED lamba altında yetiştirilen mikroalglerin yağ asitleri analizi Süleyman Demirel Üniversitesi Merkezi Laboratuvarında belirlenmiştir. Botryoccoccus braunii mikroalg türünün en önemli yağ asitleri oleik, linoleik ve palmitik asitlerdir. Oleik asit değerinin yüksek oluşu biyodizel üretimi açısından önemli bir parametredir. LED aydınlatma sistemlerinin elektrik sayacı ile günlük enerji tüketimleri ölçülmüştür. 0.0202 kwh/g değeri ile %80 kırmızı-%20 mavi renkli LED lambaların en ekonomik olduğu tespit edilmiştir. Bunu 0.0277 kwh/g değeri ile %80 mavi-%20 kırmızı renkli LED'ler takip etmiştir.

In this study, it was aimed to determine the quantity biomass, properties of oil and biodiesel obtained from biomass of microalgae (Botryococcus braunii) which have high lipid content by using LED lighting system in different wave lengths. Determination of cultivation parameters was carried out in Algal Biomass Laboratory of Agricultural Machinery and Technology Engineering, Faculty of Agriculture. The experiment was carried out in stock culture cabinets and the ambient temperature was set at 25 C. The LED in the cabins were %100 blue, %100 red, %80 red-%20 blue, %80 blue-%20 red, %100 cold white (control group) and Photosynthetically Active Radiation (PAR) was set to 50±5 µmol m-2 s-1. The lightning period was set at 16:8 h (light: dark periods). Algae were grown in triplicate under each LED. pH, EC, DO2, biomass, chlorophyll a, chlorophyll b and OD were analyzed during the whole experiment and microalgae were harvested at the end of the experiment. The biomass obtained from harvested microalgae was extracted with Soxhlet Extraction method. At the end of the harvesting process, the highest biomass value was found in microalgae growing under %80 blue-%20 red color with 2.136 g and the lowest biomass value was determined as 0.757 g with under %100 red color. In the microalgae growing under %80 blue-%20 red color, the highest oil was obtained with 1.0111 g value, followed by microalgae which grew under %80 red-%20 blue color with 0.7410 g. The lowest oil value (0.2091 g) was obtained from microalgae growing under %100 red color. At the end of the experiment, analysis of fatty acids of microalgae grown under 5 different LED lamps was determined at Süleyman Demirel University Experimental and Observational Research Center. The most important fatty acids of Botryoccoccus braunii were determined as oleic, linoleic and palmitic acids. The high oleic acid value is an important parameter for biodiesel production. The daily energy consumption of the LED lighting systems was measured by the electricity meter. At 0.0202 kWh/g, 80% red-20% blue LED lamps were found to be the most economical. This was followed by LEDs with %80 blue-%20 red with 0.0277 kWh/g.