Research Article

Arıtma Çamuru ve Gıda Endüstrisi Atıklarından Karanlık Fermentasyon ile Biyohidrojen Üretimi: Substrat Derişiminin Etkisi

Volume: 9 Number: 4 December 31, 2024
EN TR

Arıtma Çamuru ve Gıda Endüstrisi Atıklarından Karanlık Fermentasyon ile Biyohidrojen Üretimi: Substrat Derişiminin Etkisi

Abstract

Organik atıkların yönetiminde elektrik, ısı, biyo-gübre gibi faydalı ürünlerin eldesine imkân sağlayarak, doğal kaynakların sürdürülebilirliğini destekleyen yenilenebilir nitelikteki biyokütle enerjisinin önemi her geçen gün artmaktadır. Karanlık fermantasyon (KF) ile biyokütleden biyohidrojen üretimi sürdürülebilir ve daha temiz bir teknoloji olması ile öne çıkmaktadır. Tamamlayıcı özelliklere sahip birden fazla atığın birlikte fermantasyonu, daha yüksek biyohidrojen verimliliği elde etmek için umut verici bir yaklaşım olarak değerlendirilmektedir. Bu çalışmada mevsimlere ve arz-talep ilişkisine bağlı olarak işletme koşulları değişiklik gösterebilen meyve suyu üretimi endüstrisi atıkları (MSA) ve kentsel nitelikli arıtma çamurlarının (KAÇ), KF prosesi önderliğinde farklı substrat karışım oranlarında biyohidrojen üretimine etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla biyoreaktörlerdeki karışımların toplam katı madde (TKM) oranı %8 olacak şekilde, KAÇ ve MSA içeriği 50:50,75:25 ve 25:75 olan üç farklı deney seti hazırlanmıştır. Anaerobik biyoreaktörler mezofilik sıcaklıkta kesikli sistemde işletilerek biyogaz/biyohidrojen üretim potansiyeli incelenmiştir. Fermantasyon süresi sonunda biyoreaktördeki KAÇ oranının %25’ten, %50 ve %75’e çıkması ile biyohidrojen üretim potansiyelinin sırası ile %14 ve %39,9 oranında artış gösterdiği belirlenmiştir. Bununla birlikte tüm biyoreaktörlerde çözünebilir kimyasal oksijen ihtiyacı (çKOİ) ve karbonhidrat içeriklerinin sırası ile %14-18 ve %54-64 arasında giderildiği tespit edilmiştir. Modifiye Gompertz kinetik modeli tüm biyoreaktörler için deneysel verilere en iyi uyan model (R2≥0,9949) olarak belirlenmiştir.

Keywords

Biyohidrojen, Biyokütle, Karanlık fermantasyon, Organik atık yönetimi, Sürdürülebilirlik

Supporting Institution

Mersin Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi

Project Number

2023-1-AP1-4855

Ethical Statement

Anadolu Çevre ve Hayvancılık Dergisi (Journal of Anatolian Environmental and Animal Sciences)’ne makale olarak sunduğum “Arıtma Çamuru ve Gıda Endüstrisi Atıklarından Karanlık Fermentasyon ile Biyohidrojen Üretimi: Substrat Derişiminin Etkisi” başlıklı çalışmada deneysel çalışmalar, verilerin değerlendirilmesi, grafiklerin hazırlanması, makale yazım süreci vb. tüm faaliyetleri tek başıma yaptım. Başka kaynaklardan aldığım bilgileri metinde ve kaynakçada eksiksiz olarak gösterdiğim, çalışma sürecinde bilimsel araştırma ve etik kurallara uygun olarak davrandım. Bu ifadelerin aksinin ortaya çıkması durumunda her türlü yasal sonucu kabul ettiğimi beyan ederim. 09/10/24 Yazar Dr. Öğr. Üyesi Habibe Elif GÜLŞEN AKBAY

Thanks

Mersin Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi’ne desteklerinden ötürü teşekkür ederim (BAP Proje No: 2023-1-AP1-4855).

References

  1. Abe, J.O., Popoola, A.P.I., Ajenifuja, E. & Popoola, O.M. (2019). Hydrogen energy, economy and storage: Review and recommendation. International Journal of Hydrogen Energy, 44(29), 15072-15086. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2019.04.068
  2. Abubackar, H.N., Keskin, T., Yazgin, O., Gunay, B., Arslan, K. & Azbar, N. (2019). Biohydrogen production from autoclaved fruit and vegetable wastes by dry fermentation under thermophilic condition. International Journal of Hydrogen Energy, 44(34), 18776-18784. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.12.068
  3. Alemahdi, N., Che Man, H., Abd Rahman, N., Nasirian, N. & Yang, Y. (2015). Enhanced mesophilic bio- hydrogen production of raw rice straw and activated sewage sludge by co-digestion. International Journal of Hydrogen Energy, 40(46), 16033-16044. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2015.08.106
  4. Alibardi, L. & Cossu, R. (2016). Effects of carbohydrate, protein and lipid content of organic waste on hydrogen production and fermentation products. Waste Management, 47, 69-77. DOI: 10.1016/j.wasman.2015.07.049
  5. APHA. (1995). Standard methods for the examination of water and wastewater (16th ed.). Washington.
  6. Chai, A., Wong, Y.S., Ong, S.A., Aminah Lutpi, N., Sam, S.T., Kee, W.C. & Ng, H.H. (2021). Haldane-Andrews substrate inhibition kinetics for pilot scale thermophilic anaerobic degradation of sugarcane vinasse. Bioresource Technology, 336, 125319. DOI: 10.1016/j.biortech.2021.125319
  7. Córdova-Lizama, A., Carrera-Figueiras, C., Palacios, A., Castro-Olivera, P.M. & Ruiz-Espinoza, J. (2022). Improving hydrogen production from the anaerobic digestion of waste activated sludge: Effects of cobalt and iron zero valent nanoparticles. International Journal of Hydrogen Energy, 47(70), 30074-30084. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.06.187
  8. Dong, L., Zhenhong, Y., Yongming, S., Xiaoying, K. & Yu, Z. (2009). Hydrogen production characteristics of the organic fraction of municipal solid wastes by anaerobic mixed culture fermentation. International Journal of Hydrogen Energy, 34(2), 812-820. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2008.11.031
  9. Dubois, M., Gilles, K.A., Hamilton, J.K., Rebers, P.A. & Smith, F. (1956). Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Analytical Chemistry, 28, 350-356.
  10. EPA. (1996). Method 2540B and 2540E, Test Methods for Eva2001ing Solid Waste Physical/Chemical Methods, SW-846, 3r.
APA
Gülşen Akbay, H. E. (2024). Arıtma Çamuru ve Gıda Endüstrisi Atıklarından Karanlık Fermentasyon ile Biyohidrojen Üretimi: Substrat Derişiminin Etkisi. Journal of Anatolian Environmental and Animal Sciences, 9(4), 623-631. https://doi.org/10.35229/jaes.1564156
AMA
1.Gülşen Akbay HE. Arıtma Çamuru ve Gıda Endüstrisi Atıklarından Karanlık Fermentasyon ile Biyohidrojen Üretimi: Substrat Derişiminin Etkisi. JAES. 2024;9(4):623-631. doi:10.35229/jaes.1564156
Chicago
Gülşen Akbay, Habibe Elif. 2024. “Arıtma Çamuru Ve Gıda Endüstrisi Atıklarından Karanlık Fermentasyon Ile Biyohidrojen Üretimi: Substrat Derişiminin Etkisi”. Journal of Anatolian Environmental and Animal Sciences 9 (4): 623-31. https://doi.org/10.35229/jaes.1564156.
EndNote
Gülşen Akbay HE (December 1, 2024) Arıtma Çamuru ve Gıda Endüstrisi Atıklarından Karanlık Fermentasyon ile Biyohidrojen Üretimi: Substrat Derişiminin Etkisi. Journal of Anatolian Environmental and Animal Sciences 9 4 623–631.
IEEE
[1]H. E. Gülşen Akbay, “Arıtma Çamuru ve Gıda Endüstrisi Atıklarından Karanlık Fermentasyon ile Biyohidrojen Üretimi: Substrat Derişiminin Etkisi”, JAES, vol. 9, no. 4, pp. 623–631, Dec. 2024, doi: 10.35229/jaes.1564156.
ISNAD
Gülşen Akbay, Habibe Elif. “Arıtma Çamuru Ve Gıda Endüstrisi Atıklarından Karanlık Fermentasyon Ile Biyohidrojen Üretimi: Substrat Derişiminin Etkisi”. Journal of Anatolian Environmental and Animal Sciences 9/4 (December 1, 2024): 623-631. https://doi.org/10.35229/jaes.1564156.
JAMA
1.Gülşen Akbay HE. Arıtma Çamuru ve Gıda Endüstrisi Atıklarından Karanlık Fermentasyon ile Biyohidrojen Üretimi: Substrat Derişiminin Etkisi. JAES. 2024;9:623–631.
MLA
Gülşen Akbay, Habibe Elif. “Arıtma Çamuru Ve Gıda Endüstrisi Atıklarından Karanlık Fermentasyon Ile Biyohidrojen Üretimi: Substrat Derişiminin Etkisi”. Journal of Anatolian Environmental and Animal Sciences, vol. 9, no. 4, Dec. 2024, pp. 623-31, doi:10.35229/jaes.1564156.
Vancouver
1.Habibe Elif Gülşen Akbay. Arıtma Çamuru ve Gıda Endüstrisi Atıklarından Karanlık Fermentasyon ile Biyohidrojen Üretimi: Substrat Derişiminin Etkisi. JAES. 2024 Dec. 1;9(4):623-31. doi:10.35229/jaes.1564156