Kömürlerin mikro organizmalarla desülfirizasyonu

Abstract

ÖZET Bu çalışmada, TKİ Ocakları Beypazarı Linyit Kömürünün DSM 1616 nolu Sulfolobus Solfataricus. termofilik bakteri ile mikrobiyai desülfürizasyonu ve bu mikroorganizmanın büyüme kinetiği incelenmiştir. Sulfolobus Solfataricus'un optimum büyüme koşullarının belirlenmesi için Box-Wilson deneysel tasarımına göre 77 deney saptanmış ve bu deneylerde birbirinden bağımsız altı büyüme faktörünün ( başlangıç glükoz, amonyum sülfat ve aşı derişimleri, başlangıç pH, karıştırma hızı ve ortam sıcaklığı ) özgül büyüme hızı (m) üzerine etkileri araştırılmıştır. Model kontrol deneyleri de dahil olmak üzere tüm deneyler 250 ml'lik erlenlerde steril koşullarda, çalkalayıcın su banyosunda kesikli olarak yürütülmüştür. Sonuçlar, lineer ve nonlineer regrasyon teknikleri ile işlenerek büyüme kinetiği için kombine bir model oluşturulmuş ve mikroorganizmanın optimum büyüme koşulları; sıcaklık 70°C, karıştırma hızı 33 rpm, başlangıç glükoz, amonyum sülfat, aşı ve pH değerleri sırasıyla 10 g/l, 3.2 g/l, % 6.5 (v/v) ve 3.0 olarak bulunmuştur. Bu optimum büyüme koşullarında biodesülfürizasyon deneyleri aynı besi ortamına kömür eklenerek, aynı deneysel düzenekte yapılmıştır. Deneyler, glükozlu / glükozsuz ve kömürün sterillenip / sterillenmediği ortamlarda yürütülerek, 0-15 gün arasında kömürde toplam, inorganik, piritik ve organik kükürt bileşenlerindeki azalmalar incelenmiştir. En iyi arıtım hızı ve performansı glükozlu ortamda, kömür sterillenmeden elde edilmiş ve toplam kükürt: % 5.57, inorganik kükürt: % 0.97, piritik kükürt: % 0.35 ve organik kükürt: % 4.25 orjinal bileşimindeki kömürde 15 gün sonunda kükürt bileşenlerindeki azalmalar; toplam kükürt: % 57.79, inorganik kükürt: % 97.73, piritik kükürt: % 71.43 ve organik kükürt: % 47.81 değerleriyle gerçekleşmiştir. Sonuç olarak, Sulfolobus Solfataricus bakterisinin oluşturulan büyüme kinetiği modeline iyi uyum sağladığı ve kömürdeki inorganik ve piritik kükürtün yanısıra organik kükürdü de literatürdeki benzerlerinin daha üstünde bir yüzdeyle uzaklaştırdığı anlaşılmıştır.Ancak uzun reaksiyon süresi dikkate alınırsa, hızlı ve yüksek dönüşümlü desülfürizasyonun bu saptanan optimum koşullarda, akışkan yatakta yapılması daha uygun ve ekonomik gözükmektedir.

VI SUMMARY In this work, microbial desulphurization of TKİ Ocakları lignite by Sulfolobus Solfataricus. a thermophilic bacteria of DSM culture collection with stock no: 1616, and growth kinetics of this microorganism were studied. Box-Wilson experimental design was used for the determination of optimum growth conditions of Sulfolobus Solfataricus and in 77 designed experiments the effects of six independent bioreaction variables; namely, initial glucose, ammonium sulphate and inoculum concentrations, initial pH, shaking rate and temperature on specific growth rate of the culture, n, were investigated. All of the experiments including model control ones were carried out in 250 ml cotton plugged shake flasks as batch mode at water bath shaker under sterile conditions. The results were processed through linear and nonlinear regression techniques so as to form a combined model for microbial growth. Optimum conditions of culture growth were found as; operating temperature: 70°C, shaking rate: 40 rpm, in a growth medium containing 10 g/l of glucose and 3 g/l ammonium sulphate, 6.5 % (v/v) of inoculum, 4 of pH initially. At these optimum growth conditions; biodesulphurization experiments were performed in the same growth medium with the addition of coal using the same experimental set up. The desulphurization experiments with or without glucose were conducted using autoclaved or original coal in a period of 15 days and the decrease in the total, inorganic, pyritic and organic contents of the coal were determined at proper time intervals. The higher treatment rate and the best performance were achieved in theVII growth media with glucose using unautoclaved coal. After 15 days of operation, the reduction of sulphur components of the coal was observed as total: 57.79%, inorganic: 97.79%, pyritic: 71.45% and organic: 47.81%. The original level of sulphur components in the coal was previously determined as total sulphur: 5.57%, inorganic: 0.97%, pyritic: 0.35%, and organic: 4.25%. In conclusion; firstly the growth of bacteria Sulfolobus Solfataricus was found to fit smoothly to the proposed combined growth model comprising various operation parameters. Secondly, this very culture achieved the desulphurization of organic content of the lignite as well as inorganic and pyritic with higher conversion percent compare to the others in the literature. However, considering the disadvantage of extended reaction time; the microbial desulphurization may be better processed in a fluidized bed for fast conversion and higher performance.