Termal Ön İşlem ile Anaerobik Sindirim Sonrası Tavuk Gübresi Artığından Metan Verimini ve Kinetiğinin İyileştirilmesi

Halil Şenol; İlkay Türk Çakir; Ersin Kaygusuz

doi:10.31466/kfbd.1686752

TR EN

Termal Ön İşlem ile Anaerobik Sindirim Sonrası Tavuk Gübresi Artığından Metan Verimini ve Kinetiğinin İyileştirilmesi

Öz

Bu çalışma, artan enerji talebi ve fosil yakıtların tükenmesi karşısında tavuk gübresinin biyometan üretiminde değerlendirilmesini amaçlamaktadır. İlk anaerobik sindirim (AS) aşaması sonrası reaktörde kalan katı artık, 60–100 °C aralığında iki saat süren termal ön işleme tabi tutulmuş ve ikinci bir sindirim döngüsünde yeniden değerlendirilmiştir. Ön işlemsiz durumda 232,9 mL/g TK olan kümülatif biyometan verimi, 100 °C termal ön işlemle 318,83 mL/g TK’ye yükselmiş ve belirgin bir iyileşme sağlanmıştır. Kinetik değerlendirme için kümülatif metan verileri Modifiye Gompertz ve Modifiye Lojistik modellerle analiz edilmiş; her iki model de yüksek uyum katsayısı (R² > 0,996) göstermiş, Lojistik model daha düşük RMSE ve SSE değerleriyle deneysel veriyi daha iyi temsil etmiştir. Artan ön işlem sıcaklığı, maksimum metan üretim hızını (μₘ) yükseltmiş ve gecikme süresini (λ) kısaltmıştır. Sonuçlar, AS sonrası tavuk gübresi artığının termal ön işlemle yeniden değerlendirilmesinin biyometan verimini ve süreç kinetiğini iyileştiren etkili bir yöntem olduğunu göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

Tavuk gübresi, Termal ön işlem, Biyometan, Kinetik modelleme

Proje Numarası

FEN-BAP-A-250221-27

Teşekkür

Giresun Üniversitesi Bilimsel Araştırmalar Birimi (BAP) tarafından FEN-BAP-A-250221-27 numaralı proje kapsamında çalışmamız desteklenmiş olduğundan dolayı ilgili birime teşekkür ederiz.

Kaynakça

Ahmed, B., Tyagi, V. K., Aboudi, K., Naseem, A., Álvarez-Gallego, C. J., Fernández-Güelfo, L. A., ve Romero-García, L. I., (2021). Thermally enhanced solubilization and anaerobic digestion of organic fraction of municipal solid waste. Chemosphere, 282, 131136.
Arifan, F., Broto, R., Sumardiono, S., Sutaryo, S., Dewi, A., Yudanto, Y. A., ve Sapatra, E., (2022). Effect of thermal pretreatment of pineapple peel waste in biogas production using response surface methodology. International Journal of Technology, 13, 619. 10.14716
Baird, R. B., Eaton, A. D., ve Clesceri, L. S., (2012). Standard methods for the examination of water and wastewater (Vol. 10). E. W. Rice (Ed.). Washington, DC: American Public Health Association.
Bektaş, Y., ve Gülmez, M., (2012). Biyogaz destekli yenilenebilir hibrid sistemler ile enerji üretimi. Przeglad Elektrotechniczny, 88(9).
Bianco, F., Şenol, H., ve Papirio, S., (2021). Enhanced lignocellulosic component removal and biomethane potential from chestnut shell by a combined hydrothermal–alkaline pretreatment. Science of the Total Environment, 762, 144178.
Bowen, E. J., Dolfing, J., Davenport, R. J., Read, F. L., ve Curtis, T. P., (2014). Low-temperature limitation of bioreactor sludge in anaerobic treatment of domestic wastewater. Water Science and Technology, 69(5), 1004-1013.
Brodeur, G., Yau, E., Badal, K., Collier, J., Ramachandran, K. B., ve Ramakrishnan, S., (2011). Chemical and physicochemical pretreatment of lignocellulosic biomass: A review. Enzyme Research, 2011.
Budzianowski, W. M., (2016). A review of potential innovations for production, conditioning and utilization of biogas with multiple-criteria assessment. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 54, 1148-1171.
Chandra, R. P., Bura, R., Mabee, W. E., Berlin, D. A., Pan, X., ve Saddler, J. N., (2007). Substrate pretreatment: The key to effective enzymatic hydrolysis of lignocellulosics?. Biofuels, 67–93.
Chen, W.-H., Tu, Y.-J., ve Sheen, H.-K., (2011). Disruption of sugarcane bagasse lignocellulosic structure by means of dilute sulfuric acid pretreatment with microwave-assisted heating. Applied Energy, 88(8), 2726-2734.

Chew, K. R., Leong, H. Y., Khoo, K. S., Vo, D. V. N., Anjum, H., Chang, C. K., ve Show, P. L., (2021). Effects of anaerobic digestion of food waste on biogas production and environmental impacts: A review. Environmental Chemistry Letters, 19(4), 2921-2939.
Choong, Y. Y., Norli, I., Abdullah, A. Z., ve Yhaya, M. F., (2016). Impacts of trace element supplementation on the performance of anaerobic digestion process: A critical review. Bioresource Technology, 209, 369-379.
Çukurçayır, M. A., ve Sağır, H., (2008). Enerji sorunu, çevre ve alternatif enerji kaynakları. Selçuk Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, (20), 257-278.
Dehshiri, S. S. H., (2022). A new application of multi criteria decision making in energy technology in traditional buildings: a case study of Isfahan. Energy, 240, 122814.
Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, (2020). Türkiye elektrik enerjisi talep projeksiyonu raporu (2020-2040 dönemi), 1-2.
Ennouri, H., Miladi, B., Diaz, S. Z., Güelfo, L. A. F., Solera, R., Hamdi, M., ve Bouallagui, H., (2016). Effect of thermal pretreatment on the biogas production and microbial communities balance during anaerobic digestion of urban and industrial waste activated sludge. Bioresource Technology, 214, 184–191.
Hendriks, A. T. W. M., ve Zeeman, G., (2009). Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass. Bioresource Technology, 100(1), 10–18.
https://extension.uga.edu/publications/detail.html?number=C992#COD (Erişim Tarihi: 10.01.2023)
Jingura, R. M., ve Kamusoko, R., (2017). Methods for determination of biomethane potential of feedstocks: A review. Biofuel Research Journal, 4(2), 573-586.
Kaparaju, P., Serrano, M., Thomsen, A. B., Kongjan, P., ve Angelidaki, I., (2009). Bioethanol, biohydrogen and biogas production from wheat straw in a biorefinery concept. Bioresource Technology, 100(9), 2562-2568.
Karim, K., Hoffmann, R., Klasson, T., ve Al-Dahhan, M. H., (2005). Anaerobic digestion of animal waste: Waste strength versus impact of mixing. Bioresource Technology, 96(16), 1771-1781.
Koçar, G., Eryaşar, A., Ersöz, Ö., Arıcı, Ş., ve Durmuş, A., (2010). Biyogaz teknolojileri, 281s. İzmir: Ege Üniversitesi Basımevi.
Konkol, I., Świerczek, L., ve Cenian, A., (2023). Chicken manure pretreatment for enhancing biogas and methane production. Energies, 16(14), 5442.
Koupaie, E. H., Dahadha, S., Lakeh, A. B., Azizi, A., ve Elbeshbishy, E., (2019). Enzymatic pretreatment of lignocellulosic biomass for enhanced biomethane production – A review. Journal of Environmental Management, 233, 774-784.
Kumar, P., Barrett, D. M., Delwiche, M. J., ve Stroeve, P., (2009). Methods for pretreatment of lignocellulosic biomass for efficient hydrolysis and biofuel production. Industrial & Engineering Chemistry Research, 48(8), 3713–3729.
Lavrič, L., Cerar, A., Fanedl, L., Lazar, B., Žitnik, M., ve Logar, R. M., (2017). Thermal pretreatment and bioaugmentation improve methane yield of microalgal mix produced in thermophilic anaerobic digestate. Anaerobe, 46, 162-169.
Lee, M., Hidaka, T., Hagiwara, W., ve Tsuno, H., (2009). Comparative performance and microbial diversity of hyperthermophilic and thermophilic co-digestion of kitchen garbage and excess sludge. Bioresource Technology, 100(2), 578-585.
Lemmer, A., Naegele, H. J., ve Sondermann, J., (2013). How efficient are agitators in biogas digesters? Determination of the efficiency of submersible motor mixers and incline agitators by measuring nutrient distribution in full-scale agricultural biogas digesters. Energies, 6(12), 6255-6273.
Li, L., Kong, X., Yang, F., Li, D., Yuan, Z., ve Sun, Y., (2012). Biogas production potential and kinetics of microwave and conventional thermal pretreatment of grass. Applied Biochemistry and Biotechnology, 166, 1183-1191.
Mao, C., Feng, Y., Wang, X., ve Ren, G., (2015). Review on research achievements of biogas from anaerobic digestion. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 45, 540-555.
Menajda, S., Airoldi, G., ve Balsari, P., (2012). The effect of particle size and thermal pretreatment on the methane yield of four agricultural by-products. Bioresource Technology, 104, 708–714.
Mladenovska, Z., Hartmann, H., Kvist, T., Sales-Cruz, M., Gani, R., ve Ahring, B. K., (2006). Thermal pretreatment of the solid fraction of manure: Impact on the biogas reactor performance and microbial community. Water Science and Technology, 53(8), 59-67.
Monlau, F., Barakat, A., Steyer, J. P., ve Carrère, H., (2012). Comparison of seven types of thermo-chemical pretreatments on the structural features and anaerobic digestion of sunflower stalks. Bioresource Technology, 120, 241-247.
Naik, G. P., Poonia, A. K., ve Chaudhari, P. K., (2021). Pretreatment of lignocellulosic agricultural waste for delignification, rapid hydrolysis, and enhanced biogas production: A review. Journal of the Indian Chemical Society, 98(10), 100147.
Noraini, M., Sanusi, S., Elham, O. S. J., Sukor, M. Z., ve Halim, K., (2017). Factors affecting production of biogas from organic solid waste via anaerobic digestion process: A review. Solid State Science and Technology, 25(1), 29-39.
Nurhayat, K. A. Y. A., ve Bilgin, M., (2022). Biogas production from potato peel. Acta Biologica Turcica, 35(1), 49-56.
Oda, V., Korkmaz, M., ve Şenol, H., (2022). A study over transformations of the parameters of Richards Growth Model into the biologically meaningful parameters. Ordu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 12(2), 159-166.
Peker, B., ve Çelik, F. D., (2019). Termal ve kimyasal önişlemlerin atıksu çamuru ve şeker pancarı küspesi karışımından biyogaz eldesindeki etkilerinin belirlenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 23(3), 679-686.
Rodriguez, C., Alaswad, A., Benyounis, K. Y., ve Olabi, A. G., (2017). Pretreatment techniques used in biogas production from grass. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 68, 1193-1204.
Saha, B. C., (2003). Hemicellulose bioconversion. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 30(5), 279-291.
Saha, B., Barua, V. B., Khwairakpam, M., Haq, I., Kalamdhad, A. S., ve Varjani, S., (2023). Thermal pretreatment of Lantana camara for improved biogas production: Process parameter studies for energy evaluation. Environmental Research, 216, 114661.
Sathitsuksanoh, N., Zhu, Z., ve Zhang, Y. H. P., (2012). Cellulose solvent- and organic solvent-based lignocellulose fractionation enabled efficient sugar release from a variety of lignocellulosic feedstocks. Bioresource Technology, 117, 228–233.
Shitophyta, L. M. (2016). Solid-state anaerobic digestion of rice straw for biogas production: a review. CHEMICA: Jurnal Teknik Kimia, 3(1), 17-23.
Shu, C. H., Jaiswal, R., ve Shih, J. S., (2015). Improving biodegradation of rice straw using alkaline and Aspergillus niger pretreatment for methane production by anaerobic co-digestion. J Bioprocess Biotech, 5(256), 2.
Standard test methods for chemical oxygen demand (dichromate oxygen demand) of water. D1252-95, ASTM Annual Book of Standards, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 1995.
Stanmore, B. R., (2010). Generation of energy from sugarcane bagasse by thermal treatment. Waste and Biomass Valorization, 1, 77–89.
Şenol, H., (2020). Anaerobic digestion of hazelnut (Corylus colurna) husks after alkaline pretreatment and determination of new important points in lojistik model curves. Bioresource Technology, 300, 122660.
Şenol, H., (2020). Identification of new critical points for logistics model in cumulative methane yield curves after co-digestion of apple pulp and chicken manure with sulphuric acid pretreatment and a new modelling study. International Journal of Energy Research, 44(7), 6078–6087.
Şenol, H., (2021). Methane yield prediction of ultrasonic pretreated sewage sludge by means of an artificial neural network. Energy, 215(Part-B), 119173.
Şenol, H., Açıkel, Ü., Demir, S., ve Oda, V., (2020). Anaerobic digestion of cattle manure, corn silage and sugar beet pulp mixtures after thermal pretreatment and kinetic modeling study. Fuel, 263, 116651.
Şenol, H., Açıkel, Ü., ve Oda, V., (2021). Anaerobic digestion of sugar beet pulp after acid thermal and alkali thermal pretreatments. Biomass Conversion and Biorefinery, 11(3), 895-905.
Şenol, H., Çolak, E., ve Oda, V., (2024). Forecasting of biogas potential using artificial neural networks and time series models for Türkiye to 2035. Energy, 302, 131949.
Şenol, H., Demir, S., ve Elibol, E. A., (2020). Farklı meyve atıkları ve organik ham tavuk gübresi atıkları karışımlarından termal ön işlem uygulanarak biyogaz üretiminin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 35(2), 979-990.
Şenol, H., Dereli, M. A., ve Özbilgin, F., (2021). Investigation of the distribution of bovine manure-based biomethane potential using an artificial neural network in Turkey to 2030. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 149, 111338.
Şenol, H., Erşan, M., ve Görgün, E., (2020). Optimization of temperature and pretreatments for methane yield of hazelnut shells using the response surface methodology. Fuel, 271, 117585.
Taherzadeh, M. J., ve Karimi, K., (2008). Pretreatment of lignocellulosic wastes to improve ethanol and biogas production: A review. Molecular Sciences, 9(9), 1622-1624.
Tampio, E., Ervasti, S., Paavola, T., ve Rintala, J., (2016). Use of laboratory anaerobic digesters to simulate the increase of treatment rate in full-scale high nitrogen content sewage sludge and co-digestion biogas plants. Bioresource Technology, 220, 47–54.
Üçgül, İ., ve Akgül, G., (2010). Biyokütle teknolojisi. Yekarum, 1(1).
Van Soest, P. V., Robertson, J. B., ve Lewis, B. A., (1991). Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber, and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition. Journal of Dairy Science, 74(10), 3583–3597.
Vanegas, M., Romani, F., ve Jiménez, M., (2022). Pilot-scale anaerobic digestion of pig manure with thermal pretreatment: Stability monitoring to improve the potential for obtaining methane. Processes, 10(8), 1602.
Veluchamy, C., ve Kalamdhad, A. S., (2017). Enhancement of hydrolysis of lignocellulose waste pulp and paper mill sludge through different heating processes on thermal pretreatment. Journal of Cleaner Production, 168, 219-226.
www.bilgitimi.com/yenilenemez-enerji-kaynaklari-nelerdir.html (Erişim Tarihi: 22.06.2022)
www.enerji.gov.tr/eigm-yenilenebilir-enerji-kaynaklar-biyokutle (Erişim Tarihi: 20.08.2022)
www.wikipedia.org/wiki/Taramalı_elektron_mikroskobu (Erişim Tarihi: 03.01.2022)
Xu, K., Shi, Z., Lyu, J., Zhang, Q., Zhong, T., Du, G., ve Wang, S., (2020). Effects of hydrothermal pretreatment on nano-mechanical property of switchgrass cell wall and on energy consumption of isolated lignin-coated cellulose nanofibrils by mechanical grinding. Industrial Crops and Products, 149, 112317.
Yenigün, O., ve Demirel, B., (2013). Ammonia inhibition in anaerobic digestion: A review. Process Biochemistry, 48(5–6), 901–911.
Yu, G., Yano, S., Inoue, H., Inoue, S., Endo, T., ve Sawayama, S., (2010). Pretreatment of rice straw by a hot-compressed water process for enzymatic hydrolysis. Applied Biochemistry and Biotechnology, 160, 539-551.
Zhang, Y., Zhang, Z., Suzuki, K., ve Maekawa, T., (2003). Uptake and mass balance of trace metals for methane producing bacteria. Biomass and Bioenergy, 25(4), 427–433.
Zheng, Y., Zhao, J., Xu, F., ve Li, Y., (2014). Pretreatment of lignocellulosic biomass for enhanced biogas production. Progress in Energy and Combustion Science, 42, 35-53.
Zhu, Z., Sathitsuksanoh, N., Vinzant, T., Schell, D. J., McMillan, J. D., ve Zhang, Y. H. P., (2009). Comparative study of corn stover pretreated by dilute acid and cellulose solvent-based lignocellulose fractionation: Enzymatic hydrolysis, supramolecular structure, and substrate accessibility. Biotechnology and Bioengineering, 103(4), 715–724.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Biyokütle Enerji Sistemleri

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Halil Şenol ^*
0000-0003-3056-5013
Türkiye

İlkay Türk Çakir
0000-0003-3397-9238
Türkiye

Ersin Kaygusuz
0000-0001-5382-0190
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

15 Aralık 2025

Gönderilme Tarihi

29 Nisan 2025

Kabul Tarihi

10 Aralık 2025

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2025 Cilt: 15 Sayı: 4

DOI

https://doi.org/10.31466/kfbd.1686752

IZ

https://izlik.org/JA26MC45PL

APA

Şenol, H., Türk Çakir, İ., & Kaygusuz, E. (2025). Termal Ön İşlem ile Anaerobik Sindirim Sonrası Tavuk Gübresi Artığından Metan Verimini ve Kinetiğinin İyileştirilmesi. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 15(4), 1618-1637. https://doi.org/10.31466/kfbd.1686752

AMA

1.Şenol H, Türk Çakir İ, Kaygusuz E. Termal Ön İşlem ile Anaerobik Sindirim Sonrası Tavuk Gübresi Artığından Metan Verimini ve Kinetiğinin İyileştirilmesi. KFBD. 2025;15(4):1618-1637. doi:10.31466/kfbd.1686752

Chicago

Şenol, Halil, İlkay Türk Çakir, ve Ersin Kaygusuz. 2025. “Termal Ön İşlem ile Anaerobik Sindirim Sonrası Tavuk Gübresi Artığından Metan Verimini ve Kinetiğinin İyileştirilmesi”. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 15 (4): 1618-37. https://doi.org/10.31466/kfbd.1686752.

EndNote

Şenol H, Türk Çakir İ, Kaygusuz E (01 Aralık 2025) Termal Ön İşlem ile Anaerobik Sindirim Sonrası Tavuk Gübresi Artığından Metan Verimini ve Kinetiğinin İyileştirilmesi. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 15 4 1618–1637.

IEEE

[1]H. Şenol, İ. Türk Çakir, ve E. Kaygusuz, “Termal Ön İşlem ile Anaerobik Sindirim Sonrası Tavuk Gübresi Artığından Metan Verimini ve Kinetiğinin İyileştirilmesi”, KFBD, c. 15, sy 4, ss. 1618–1637, Ara. 2025, doi: 10.31466/kfbd.1686752.

ISNAD

Şenol, Halil - Türk Çakir, İlkay - Kaygusuz, Ersin. “Termal Ön İşlem ile Anaerobik Sindirim Sonrası Tavuk Gübresi Artığından Metan Verimini ve Kinetiğinin İyileştirilmesi”. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 15/4 (01 Aralık 2025): 1618-1637. https://doi.org/10.31466/kfbd.1686752.

JAMA

1.Şenol H, Türk Çakir İ, Kaygusuz E. Termal Ön İşlem ile Anaerobik Sindirim Sonrası Tavuk Gübresi Artığından Metan Verimini ve Kinetiğinin İyileştirilmesi. KFBD. 2025;15:1618–1637.

MLA

Şenol, Halil, vd. “Termal Ön İşlem ile Anaerobik Sindirim Sonrası Tavuk Gübresi Artığından Metan Verimini ve Kinetiğinin İyileştirilmesi”. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, c. 15, sy 4, Aralık 2025, ss. 1618-37, doi:10.31466/kfbd.1686752.

Vancouver

1.Halil Şenol, İlkay Türk Çakir, Ersin Kaygusuz. Termal Ön İşlem ile Anaerobik Sindirim Sonrası Tavuk Gübresi Artığından Metan Verimini ve Kinetiğinin İyileştirilmesi. KFBD. 01 Aralık 2025;15(4):1618-37. doi:10.31466/kfbd.1686752

Karadeniz Fen Bilimleri Dergisinde yayınlanan makaleler Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International kapsamında lisanslanmıştır.

Termal Ön İşlem ile Anaerobik Sindirim Sonrası Tavuk Gübresi Artığından Metan Verimini ve Kinetiğinin İyileştirilmesi

Termal Ön İşlem ile Anaerobik Sindirim Sonrası Tavuk Gübresi Artığından Metan Verimini ve Kinetiğinin İyileştirilmesi

Öz

Anahtar Kelimeler

Improving Methane Yield and Kinetics from Post-Anaerobic Digestion Chicken Manure Residue Through Thermal Pretreatment

Öz

Anahtar Kelimeler

Proje Numarası

Teşekkür

Kaynakça

Ayrıntılar

Birincil Dil

Konular

Bölüm

Yazarlar

Yayımlanma Tarihi

Gönderilme Tarihi

Kabul Tarihi

Yayımlandığı Sayı

DOI

IZ

Kaynak Göster