Farklı immobilizasyon yöntemleri ile etanol üretimi

Dünya enerji tüketiminin %80' den fazlası fosil yakıtlardan karşılanmakta, bu da çevresel sorunlara ve iklim değişikliğine yol açmaktadır. Fosil yakıtların azalması, küresel ısınmaya, iklim değişikliklerine ve diğer sorunlara yol açması gelişmiş ülkeleri biyoyakıtlar gibi yenilenebilir enerji kaynaklarına yönlendirmiştir. Biyoyakıtlar, biyokütleden elde edilen ve çevresel etkisi az olan enerji kaynaklarıdır. Biyoetanol, özellikle ulaştırma sektöründe yaygın olarak kullanılan ve yüksek verimliliği ile öne çıkan bir biyoyakıttır. Bu tez çalışmasında etanol üretimi amacıyla immobilize edilmiş Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) mayalarından yararlanılmıştır. Biyoetanol verimliliğinin arttırılması zaman, maliyet ve enerji açısından oldukça önemlidir. Bu amaçla bu tez kapsamında farklı immobilizasyon işlemleri ve besiyeri optimizasyonu üzerine çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Öncelikle immobilizasyon için 4 farklı PKD (Plastik Kompozit Destek) materyali ve 4 farklı 3D materyali (Hex, grid, X, W) arasında etanol üretimi açısından en iyi materyal olarak PKD2 (%5 soya fasulyesi unu, %5 maya ekstraktı, 5% sığır albümin içeren destek malzemesi) ve Hex materyalleri seçilmiştir. Karbon kaynağı olarak beyaz dut kurusu kullanılmıştır ve verimin artması için optimum koşullarda ekstraksiyonu gerçekleştirilmiştir. İmmobilizasyon için en iyi materyal seçimi ve besiyeri optimizasyonu aşamaları beyaz dut kurusu hidrolizatının modifiye ortamda (45 g/L glukoz, 45 g/L fruktoz, 1 g/L sakkaroz) yapılmış. Modifiye ortama farklı miktarlarda yedi çeşit besiyeri bileşeni eklenmiş ve 10 çeşit besiyerinin PBD (Plackett-Burman Designs) yöntemiyle formülasyonu hem PKD materyalleri ile hem de 3D materyalleri ile uygulanmış, fermentasyonları yapılmış ve PKD materyallerinde maksimum etanol üretimi için 20 g/L pepton ve 0.5 g/L KH2PO4 eklenmesi optimum besiyeri bileşeni olarak belirlenmiş. Hex materyalleri için ise 20 g/L pepton, 3g/L KH2PO4, 2 g/L (NH4)2SO4 ilavesi olduğu saptanmış. Doğrulama fermentasyonu ise hem beyaz dut kurusu hidrolizatı ile hem de modifiye besiyer ile yapılmıştır. Son aşamada doğrulama fermentasyonu sonuçlarına göre beyaz dut kurusu hidrolizatı ile sürekli etanol fermentasyonu gerçekleştirilmiş. Ayrıca her fermentasyonun sonunda şeker tüketimi, etanol üretimi, etanol verimi, spesifik gelişim hızı, ikiye katlanma süresi ve sürekli sisteme ait kinetik parametreler hesaplanmıştır.