Şeker pancarı küspesinin biyoetanol üretiminde kullanılabilirliğinin araştırılması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2011
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: HANDE GÜNAN YÜCEL
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): ZÜMRİYE AKSU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Tarımsal bir yan ürün olan şeker pancarı küspesi kullanılarak, petrole alternatif olarak gösterilen biyoetanol üretiminin gerçekleştirildiği bu tez çalışmasında kurutulmuş ve öğütülmüş küspe sülfürik asit çözeltisiyle hidrolize uğratılarak yapısındaki hemiselülozdan elde edilen beş karbonlu şekerler Pichia stipitis mayasıyla fermantasyonla etanole dönüştürülmüştür.İzotermal ve karıştırmalı reaktörde gerçekleştirilen çalışmaların ilk kısmında, kurutulmuş küspenin asidik hidrolizinde sıcaklığın, tanecik boyutunun, karıştırma hızının, katı/sıvı oranının ve asit derişiminin, toplam indirgen şeker ve şekerlerin bozunma ürünü olan toplam furan bileşiklerinin oluşumuna etkileri incelenmiştir. Hidrolizde gerçekleşen seri tepkimeler için öngörülen model kullanılarak tepkime hız sabitleri bulunmuş ve modelin sisteme uygunluğu incelenmiştir. Sonuçlar toplam indirgen şeker ve toplam furan bileşikleri oluşumunu en çok etkileyen parametrelerin asit derişimi ve sıcaklık olduğunu ve 110oC'da 0.30 M asit derişiminde en yüksek şeker derişimine ulaşıldığını göstermiştir.Hidroliz sırasında oluşan ve mikroorganizmaya inhibitör etkisi yapan toplam furan bileşiklerinin giderilmesi için uygulanan çeşitli yöntemler içinde ticari aktif karbon ve küspeden elde edilen aktif karbon adsorpsiyonu ardından aşırı kireçlemenin en yüksek giderim verimini sağladığı görülmüştür. Uçucu kül ile zehir gidermede ise hidrolizattaki furan bileşiklerinin yarısının uzaklaştırıldığı tespit edilmiştir.Çalışmanın son kısmında ise, önce ksiloz şekerine adapte edilmiş P. stipitis mayasının üremesine ve etanol üretimine başlangıç ksiloz derişiminin etkisi 10-75 g/l aralığında incelenmiş ve üreme hız sabitleri belirlenmiştir. Daha sonra mikroorganizmanın hidrolizat ortamına da adaptasyonu gerçekleştirilmiş ve aktif karbon adsorpsiyonu+aşırı kireçleme ile ve uçucu kül ile zehiri giderilmiş hidrolizatlar kullanılarak yapılan deneylerle hidrolizata uygulanan zehir giderme yönteminin, ortama eklenen aşının derişiminin ve sentetik şeker ilavesinin mikroorganizmanın üremesine ve etanol üretimine etkileri araştırılmıştır. Mayanın, sentetik şeker içermeyen, aktif karbon adsorpsiyonu+aşırı kireçleme ile zehiri giderilmiş hidrolizattan oluşan besin ortamında ürediği, ortamdaki substratı tükettiği; ancak çok az miktarda etanol üretebildiği gözlenmiştir. Aynı yöntemle zehiri giderilmiş hidrolizatın besin ortamındaki hacimce miktarı %80'e düşürülüp ortama 10 g/l ksiloz (toplam indirgen şeker içeriği 48 g/l) eklendiğinde yüksek verimde hücre ve etanol üretiminin gerçekleştiği belirlenmiştir. Hidrolizata uygulanan zehir giderme işlemi uçucu kül ile adsorpsiyon olduğunda ise, furan bileşiklerinin mikroorganizmanın üremesine önemli bir inhibisyon etkisi yapmasına karşın maya hücrelerinin yüksek verimde etanol ürettiği görülmüştür.