Karanlık fermentasyon ile biyohidrojen üretimine işletim parametrelerinin etkisi

Authors : Zeynep YİLMAZER HİTİT, Baran ÖZYURT, Furkan SOYSAL, Şule CAMCIOĞLU, Bülent AKAY, Suna ERTUNÇ

Pages : 1475-1492

Doi:10.17341/gazimmfd.416444

View : 22 | Download : 7

Publication Date : 2018-12-19

Article Type : Research Paper

Abstract :Bu çalışmada oksijensiz koşullarda patates besi ortamında Clostridium butyricum mikroorganizması kullanılarak biyohidrojen üretilen kesikli biyoreaktörlerde çalkalama hızı,  mikroorganizma aktarım oranı, başlangıç substrat derişimi ve inkübasyon sıcaklığı parametrelerinin biyohidrojen üretimine etkisi incelenmiştir. En uygun parametreler sırasıyla, çalkalama hızı 200 devir/min, mikroorganizma aktarım oranı 1:10, başlangıç substrat derişimi 32,4 g KOİ/L ve sıcaklık 37 o C mikroorganizma aktarım oranı olarak belirlenerek, bu koşullarda 1257 ml H 2 üretilmiştir. İnkübasyon sıcaklığının 37 o C olduğu durumda gecikme fazının başlangıç substrat derişiminden bağımsız olarak yaklaşık 6,5 h sürdüğü gözlenmiştir. Substrat derişimi ile ürün üretimi arasındaki ilişki değerlendirilirken elemanter tepkime hız modeli için tepkime mertebesi 1, tepkime hız sabitleri ise 28 ºC ve 37 ºC sıcaklıklar için sırasıyla 6,5x10 -5 min -1 ve 7,92x10 -5 min -1 olarak hesaplanmıştır. Arrhenius modelinin sabitleri, Arrhenius katsayısı 9,74x10 34 min -1 ve aktivasyon enerjisi 229,20 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Michaelis-Menten modeli ile maksimum H 2 üretim hızları 28 ºC ve 37 ºC sıcaklıklar için sırasıyla 0,01147 L H 2 /L.min ve 0,07466 L H 2 /L. min, bu sıcaklıklar için Michaelis sabitleri (K M ) sırasıyla 181,9 g KOİ/L ve 447,7 g KOİ/L, R 2 değerleri ise 0,9458 ve 0,9505 olarak hesaplanmıştır. Modifiye Gompertz modeli ile R 2 değerleri tüm çalışmalar için 0,99’dan büyük olarak elde edilmiş, en yüksek H 2 üretim potansiyelleri 28 ºC ve 37 ºC sıcaklıklar için 32,4 g KOİ/L başlangıç substrat derişiminde sırasıyla 2,126 L H 2 /L ve 2,777 L H 2 /L olarak bulunmuş, en yüksek H 2 üretim hızına 0,01525 L H 2 /L.min ile 37 ºC sıcaklık ve 27 g KOİ/L başlangıç substrat derişiminde ulaşılmıştır.
Keywords : Biyohidrojen, Anaerobik karanlık fermentasyon, Clostridium butyricum, Kinetik analiz