Bakterilerin selüloz fermantasyonuna dördüncül amonyum iyonik sıvılarının etkisi

Yakıt ve kimyasallara karşı yükselen talep nedeniyle lignoselülozik biyokütleden biyoyakıt ve kimyasal üretimi ciddi bir önem kazandı. Lignoselülozik biyokütle içindeki polisakkaritler, enzimatik hidroliz yoluyla monosakkaritlere dönüştürülür. Monosakkaritler fermantasyon yoluyla biyoetanol ve biyo-bazlı kimyasallara dönüştürülür. Fakat lignoselülozik biyokütlenin hidrolizinin idaresinin güç olaması, bu iş için bir ön-işlem süreci gerektirir. Mevcut ön-işlem süreçleri ya yüksek enerji gerektirmekte ya da çevreye zararlı atık akımları üretmektedir. Son zamanlarda iyonik sıvılar, yani sıvı haldeki tuzlar, selüloz dissolüsyonunda yeşil çözücü maddeler olarak kullanılmaya başlamıştır. Ancak son çalışmalar iyonik sıvıların geçmişte düşünüldüğü kadar "yeşil" olmadığını göstermektedir. İyonik sıvılar yalnızca ön-işlemi takip eden biyolojik süreçlere olumsuz yönde etki etmekle kalmayıp, çevreye salındıklarında ekotoksiteye ve bakteriler arasında antibiyotik direncinin artmasına neden olmaktadırlar. Bu çalışmanın ana amacı, selülozdan değerli alkol ve organik asit fermantasyonunu hidroliz ve ön-işlemle birlikte tek bir fazda yürütmektir: bunu yaparken benzalkonyum klorürlerden yararlanılacaktır (BAK); ki bunlar dördüncül amonyum iyonik sıvısı olarak yaygın bir şekilde reaksiyon ortamı olarak kullanılmaktadır, ayrıca topraktan geliştirilen selüloz parçalayan mikrobiyal topluluk ve bunun yanında BAK dirençli/BAK parçalayan Pseudomonas türü BIOMIG1 katalist olarak kullanılacaktır. Bu çalışma kapsamında, selüloz parçalama özelliğine sahip bir mikrobiyal topluluk geliştirilmiştir ve selüloz parçalanması BAK varlığında ve yokluğunda test edilmiştir. Topraktan geliştirilen mikrobiyal topluluk 1000 mg/L selülozu aerobik olarak 6 gün içinde kullanmıştır. Mikrobiyal topluluğun selüloz kullanımı 50 mg BAK/L ve üzerinde inhibe olmuştur. Öte yandan, Pseudomonas türü BIOMIG1 topluluğa eklendiğinde BAK'lar 500 mg BAK/L'ye kadar kullanılmıştır. Buna ek olarak, BAK dirençli Pseudomonas türü BIOMIG1 ve Serratia marcescens BIOMIG4 ko-kültürü glikozu ağırlıklı olarak 2,3 bütandiol, etanol ve çeşitli asitlere dönüştürmüştür. Sonuç olarak bu çalışmada, dördüncül amonyum iyonik sıvısı varlığında, selülozu değerli organik kimyasallara dönüştüren biyolojik bir sistem geliştirilmiş ve kuaterner amonyum iyonik sıvısının çevresel etkisi giderilmiştir.