Endüstriyel sebze atıklarından ikinci nesil biyobütanol üretimi

Abstract

Biyoyakıt üretiminde başlıca sorunlar substrat ve mikrobiyal çeşitliliktir. Lignoselülozik atıklardan biyobütanol üretimine ilişkin sınırlamalar arasında ise düşük solvent üretimi, yüksek substrat konsantrasyonu kaynaklı inhibitör etki ve düşük şeker kullanımı yer almaktadır. Bu bağlamda, tez çalışmasında, belirtilen sınırlamaların üstesinden gelmek ve biyobütanol üretmini artırmak için patlıcan sapı (PS) atıklarından ko-kültür stratejisi ve biyolojik olarak parçalanabilen surfaktant kullanılarak biyobütanol üretimi hedeflenmiştir. Bu amaçla, fermentasyon zamanı, başlangıç PS konsantrasyonu (%5-%20), surfaktant tipi (Tween 80, Triton X-100, ve nişasta), farklı enzim yüklemeleri (7.5-60 FPU/gsubstrat selülaz enzim) ve Clostridium beijerinkii DSMZ 6422 ile ko-kültür oluşturmak üzere farklı maya suşlarının (Saccaromyces cerevisiae, Candida boidinii ve Kluyveromyces marxianus) eklenmesi gibi süreci etkileyen kritik parametreler optimize edilmiştir. Çalışma sonucunda, en yüksek biyobütanol ve Aseton-Bütanol-Etanol (ABE) konsantrasyonu sırasıyla 9.63 g/L ve 15.66 g/L olarak C. beijerinkii + C. boidinii ko-kültür sisteminde, 15-FPU/gsubstrat selülaz enzimi ve 80 mg/gselüloz nişasta ile ön işlem yapılmış %20 PS varlığında elde edilmiştir. Ayrıca, en yüksek biyobütanol verimi, biyobütanol üretkenliği ve şeker tüketim oranı, C. beijerinkii-C. boidinii ko-kültür sistemi ve nişasta surfaktanı kullanılarak sırasıyla 0.0142±0.02 g/g, 0.080±0.003 g/L/h ve %84.20±0.236 olarak elde edilmiştir. Buna göre, verimli ABE üretimi ve PS'den yüksek fermente edilebilir şeker dönüşümü ko-kültür stratejisi ve surfaktant olarak biyolojik olarak parçalanabilen nişasta kullanımıyla mümkün olmuştur. Ayrıca bu tez çalışması ile, biyobütanol üretiminde hammadde olarak PS'nin kullanımı ve potansiyeli literatürde ilk kez gösterilmiş ve ko-kültür stratejisi ve biyolojik olarak parçalanabilen surfaktant kullanımıyla biyobütanol daha da artırılmıştır.