Süt endüstrisi atıksuyu ve organik evsel katı atığın hammadde olarak kullanılmasıyla karışık kültürden polihidroksialkanoat (PHA) eldesi

Petrol türevli plastikler yaygın kullanımlarına rağmen doğada çok uzun süreler bozunmadan kalması ve çevreye olan zararlarıyla bilinirler. Günümüzde bu plastiklerin yerini almaya aday olan biyoplastikler yenilenebilir biyokütle kaynaklarından elde edilen bir plastik türüdür fakat biyoplastikler yüksek maliyetlerinden dolayı dünyada halen yeterli endüstriyel üretim seviyesine ulaşamamışlardır. Bu sebeple bu yüksek lisans tez projesinin amacı biyoplastiklerin hammaddesi olan polihidroksialkanoat (PHA) üretiminde, PHA depolayan mikroorganizmaların karışık kültür içeren atık aktif çamurdan sağlanması, yüksek maliyetten sorumlu faktörlerden biri olan karbon kaynağı olarak atıksu ve/veya katı atıklar kullanılması ile hem maliyetin düşürülmesi hem de atıkların yenilenebilir kaynak olarak değerlendirilip atığın faydalı ürüne dönüştürülmesidir. Bu amaca yönelik olarak PHA depolanması, depolama miktarının arttırılması ve sistem konfigürasyonunun belirlenmesini hedefleyen deneysel bir çalışma yürütülmüştür. Bu çalışmada hammadde olarak süt endüstrisi atıksuyu ve evsel organik katı atık (gıda atığı) kullanılmıştır. Çalışma üç aşamada yürütülmüştür. Birinci aşamada PHA depolayan mikroorganizma grubunun üretilebilmesi için sentetik evsel atıksu ile beslenen ve açlık-tokluk rejimi ve anaerobik-aerobik-anoksik rejimde işletilen iki ayrı ardışık kesikli reaktör (AKR) işletilmiştir. İşletme esnasında açlık-tokluk rejiminde 3 ve 6 gün, anaerobik-aerobik-anoksik rejimde 8 ve 12 gün olmak üzere ikişer farklı çamur yaşı denenmiştir. Her bir reaktör 96 gün çalıştırılmış ve 12 gün sentetik atıksuya UYA beslemesi yapılmıştır. Reaktörlerden atılan çamurda kesikli PHA depolama deneyleri gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada hammadde kaynağı olarak seçilen süt endüstrisi atıksuyu ve organik katı atıkların asidifikasyonu amacıyla fermantasyon deneyleri yapılmıştır. Deneyler her iki karbon kaynağı için de farklı F/M oranlarında (1, 2,5, 5, 10) 6 gün yürütülmüş ve optimum değeri veren koşullar 4. gün ve F/M=10 olarak belirlenmiştir. Asidifikasyon deneyi sonuçlarına göre, seçilen koşullarda süt endüstrisi atıksuyunun üst suyundan 7,2 gKOİ/L, organik katı atık üstsuyundan ise 5,8 gKOİ/L uçucu yağ asidi (UYA) elde edilmiştir. Üçüncü aşamada ise kültür seçilimi yapılan biyokütle ve ön deneylerin verilerine göre tekrarlanan fermentasyon deneylerinden elde edilen UYA, PHA üretimi için uygun işletme koşullarını araştırmak üzere kesikli deneyler yürütülmüştür. Kesikli deneyler toplamda 6 set için farklı F/M oranlarında denenmiş ilk iki sette elde edilen verilere göre değişkenler indirgenerek diğer 4 sete uygulanmıştır. PHA üretiminde en yüksek verim organik katı atıktan sağlanmış olup kuru biyokütle ağırlığı başına %67,3 PHA içeriği açlık-tokluk rejimiyle zenginleştirilmiş çamur yaşı 3 gün olan biyokütle ile elde edilmiştir. Hammadde olarak süt endüstrisi atıksuyu kullanılması durumunda ise PHA içeriği %4,9 değerinde kalmış olup çamur yaşı 8 gün olan anaerobik-aerobik-anoksik biyokütleden elde edilmiştir. Bu çalışmada, atıkların (özellikle gıda atıklarının) hammadde kaynağı olarak kullanılmasıyla, PHA depolama kabiliyeti olan alışmış atık aktif çamurun bulunduğu atıksu arıtma tesislerinde kurulabilecek fermentasyon sistemleri ile entegre çalışarak biyopolimer üretimi yapılabileceği gösterilmiştir.