Saccharomyces cerevisisae ile pirit külünün Biyodesülfürizasyon sürecinin modellenmesi

Abstract

Pirit külünde bulunan kükürdün (%0,5), Saccharomyces cerevisiae ve Acetobacter aceti kullanılarak giderilmesi için kesikli sıvı durum tepkime kabı içinde yapılan biyodesülfürizasyon işlemlerinin Michaelis-Menten ve Monod kinetik modellemesi ve aktivasyon enerji belirlemesi çalışılmıştır. Biyodesülfürizasyon deneyleri; 25°C, 30°C ve 35°C sıcaklıklarda sekiz haftada yapılmıştır. Glikoz, asetik asit ve etil alkol biyokimyasalları büyüme ortamında besin ve asit kaynağı olarak kullanılmıştır. Deneyler esnasında kükürt, Fe(III), proton (H+) ve redoks potansiyeli (mV) değişimleri gözlemlenmiştir. Kükürt giderimi yüzdesi ve Fe(III) yüzdesi hesaplanmış ve pH ve mV değişimlerinden elde edilen polinom eşitliklerden [Fe+3/Fe+2] oranı elde edilmiştir. Michaelis-Menten tepkime oranları ve kinetik sabitleri, pH değişiminden elde edilen Fe(II)'ye bağlı kükürt değişiminden ve Monod tepkime oranları ve kinetik sabitleri ise mV değişiminden elde edilen Fe(II) değerlerinden hesaplanmıştır. Biyodesülfürizasyon deneyleri için seçilen parametreler içerisinde S.cerevisiae ve A. aceti'nin kullanıldığı (Su+Pirit külü+Glikoz+Alkol+Asetik Asit+S. cerevisiae+ A. aceti) proseslerinde 35°C'de giderim en yüksek (%49,9) olarak bulunmuştur. Fe(III) dönüşümü %0,52 oranında gerçekleşirken, ortalama en düşük pH 4,7 ve ortalama en yüksek redoks potensiyeli 218 mV olmuştur. S. cerevisiae'nın pirit külü yanında diğer düşük yüzdeli kükürt içeren madenlerin biyodesülfürizasyon işlemlerinde de kullanılabileceği tespit edilmiştir.

Modeling the kinetics of the biodesulfurization bioprocess for the refining of pyrite (FeS2) ash by Saccharomyces cerevisiae and Acetobacter aceti have been studied in batch-type liquid-state bioreactors. The biodesulfurization experiments were performed at varying temperatures of 25°C, 30°C and 35°C for eight weeks. Glucose, acetic acid and ethyl alcohol were used in the incubation media as substrate and acid source. Sulfur, ferric iron (Fe+3), proton (H+) and redox potential (mV) changes were observed during the experiments. The percentages of the sulfur and ferric iron have been calculated and the ferric to ferrous iron [Fe+3/Fe+2] ratios have been determined by using the polynomial equations of pH and mV changes. The Michaelis-Menten predictive specific growth rates and activation energies were estimated from the observations of the pH related Fe(II) equivalent sulfur changes and the Monod kinetic constants were determined from the redox potential related ferros iron changes.The pyrite ash biodesulfurization processes using S.cerevisiae and A. aceti with the selected parameters in (Water+Pyrite ash+Glucose+Alchol+Asetic acid+S. cerevisiae+ A. aceti) at 35°Chas shown 49% of sulfur removal. While ferric iron biooxidation was found to be % 0.52. The observations of the average min pH was found to be 4,7 and the average maximum ORP was found to be 218 mV. The percentages of the dissolved sulfur have shown some future promising results for S. cerevisiae to be used as a biodesulfurization and refining microorganism for pyrite ash.