Enzimatik ön arıtım ile mikroalglerden biyogaz üretiminin arttırılması

Yenilenebilir enerji kaynakları, küresel enerji ihtiyacının artması ve fosil yakıtlardan kaynaklı çevresel endişelerin artması sebebiyle kaydadeğer bir dikkat kazanmıştır. Anaerobik çürütme yenilenebilir enerji teknolojilerinden bir olup çeşitli biyokütlelerden gaz enerjisi üretmeye olanak sağlamaktadır. Mikroalgler, anaerobik çürütme için güzel bir adaydırlar, fakat sert hücre duvarı yapısına sahip mikroalglar anaerobik bakterinin mikroalg biyokütlesini parçalamasını engellemekte ve metan üretiminde limitleyici olmaktadır. Mikroalglerden metan üretimini geliştirmek için, ön arıtım yöntemlerinin anaerobik çürütme öncesinde uygulanması, sert hücre duvarı yapısının parçalanmasını ve biyokütle çözünürlüğünün artmasını sağlamaktadır. Sonuç olarak, iyileştirilmiş metan üretim potansiyelleri elde edilebilmektedir. Bu tezin ana amacı, anaerobik çürütme öncesinde mikroalg biyokütlesine enzimatik ön arıtım uygulayarak metan üretiminin geliştirilmesidir. Enzimatik ön arıtım, iki farklı mikroalg türü (Scenedesmus sp. ve Porphydium cruentum) kullanılarak enzim (selülaz, proteaz, karbohidraz karışımı, enzim karışımı) enzim dozu (0.1-0.5 mL/ g biyokütle), sıcaklık (25-55°C) ve zaman (1-24 saat) gibi farklı koşullarda gerçekleştirilmiştir. Enzimatik ön arıtımın etkisini belirleyebilmek için enzimatik ön arıtım sonrasında organik madde çözünürlüğü ve hücre duvarının parçalanması incelenmiştir ve ön arıtım uygulanmış biyokütlenin metan üretim potansiyelleri biyokimyasal metan potansiyel testleri ile hem mezofilik hem de termofilik sıcaklık aralığında incelenmiştir. Scenedesmus sp. için selülaz (8.8-12.3% çözünürlük artışı), proteaz (14.6-17% çözünürlük artışı), karbohidraz (8.2-16% çözünürlük artışı) ve enzim karışımı (22.5-37.8% çözünürlük artışı), hücre duvarının parçalanması ve biyokütlenin çözünürlüğü açısından etkili olmuştur. P.cruentum için ise, proteaz (14.9-32.3% çözünürlük artışı), karbohidraz karışımı (27-30.4% çözünürlük artışı) ve enzim karışımı (22.3-30.53% çözünürlük artışı) etkili olmuştur. Enzimatik ön arıtım sonrasında en yüksek metan gelişim potansiyelleri Scenedesmus sp. için mezofilik sıcaklıkta, enzim karışımı (0.5 mL doz) ile yapılan ön arıtım sonrasında 109 %, termofilik sıcaklıkta ise proteaz (0.5 mL doz) ön arıtımı sonrasında 71.4% artış göstermiştir. P.cruentum için ise mezofilik sıcaklıkta, proteaz (0.5 mL doz) ile yapılan ön arıtım sonrasında 71.7 %, termofilik sıcaklıkta ise proteaz (0.5 mL doz) ön arıtımı sonrasında 100 % artış göstermiştir. Her iki mikroalg türü için de termofilik çürütmede daha yüksek metan üretim potansiyelleri elde edilmiştir ve en yüksek metan iyileştirme değerleri her iki mikroalg türü için de enzim karışımı ve proteaz ön arıtımı ile elde edilmiştir. Kinetik model sonuçlarına göre modifiye edilmiş Gompertz modeli birinci derece reaksiyon kinetik modeline göre deneysel datalar ile daha iyi uyuşmuştur. Enerji değerlendirmesi sonuçlarına göre, ham mikroalg için enerji oranı 1 den daha yüksek çıkmıştır. Fakat, bu oranlar enzimatik ön arıtım ile düşürülmüştür.