Atık şeftali posasından karanlık fermantasyon ile hidrojen gazı üretimi

Abstract

Bu tezde doğal mikroorganizmalar yardımıyla atık şeftali posasından (AŞP) kesikli karanlık fermentasyon ile biyohidrojen üretimi araştırılmıştır. Buna göre karanlık fermentasyon deneyleri iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada AŞP’dan hidrojen üretimi için en uygun substrat konsantrasyonu belirlenirken, ikinci aşamada Box-Behnken Yüzey Tepki Metodu (BBYTM) kullanılarak C/N/P/Fe/Ni oranının hidrojen üretim verimi (HÜV) ve hızı (HÜH) üzerine olan etkileri incelenmiştir. Tüm deneyler nötral pH (6.0-7.2)’ta ve mezofilik sıcaklıkta (37°C) gerçekleştirilmiştir. Başlangıç substrat konsantrasyonunun 3.42 ile 170.80 g KM/L arasında değiştirildiği koşullarda en yüksek hidrojen oluşum verimi (180 mL H2/g KOİ) ve hızı (6.44 mL H2/saat) 34.16 g KM/L konsantrasyonunda elde edilirken en yüksek kümülatif hidrojen hacimleri 102.5 ve 170.8 g KM/L başlangıç konsantrasyonlarında elde edilmiştir. C/N/P/Fe/Ni oranının hidrojen üretim verimi ve hızına olan etkilerinin incelendiği deneylerde ise BBYTM kullanılmıştır. Burada HÜV ve HÜH amaç fonksiyonları olarak seçilirken C/N, C/P, C/Fe ve C/Ni oranları bağımsız değişkenler olarak seçilmiş ve optimum HÜV (460.93 mL H2/g KOİ) ve HÜH (2.42 mL H2/saat) değerleri C/N/P/Fe/Ni: 100/2.09/3.94/0.047/0.023 oranında elde edilmiştir. Gaz fazında ulaşılan en yüksek hidrojen yüzdesi %42 olmuştur. Doğrulama deneyleri sonucunda tahmin edilen HÜH ve HÜV değerlerine ulaşılması bulunan modelin güvenilir olduğunu göstermiştir.

Biohydrogen gas production from waste peach pulp (WPP) by batch dark fermentation was carried out without external microorganisms addition. In this context effects of initial substrate concentration and C/N/P/Fe/Ni ratio on hydrogen formation rate and yield were investigated. All experiences were done under mesophilic condition 37°C and neutral pH (6.0-7.2). Waste peach pulp concentration was varied between 3.42-170.80 g DW/L and 34.16 g DW/L showed the best performance in terms of hydrogen formation yield (180 mL H2/g COD) and rate (6.44 mL H2/h). However higher cumulative hydrogen volumes were found at initial substrate concentrations of 102.5 g DW/L and 170.8 g DW/L. Box- Behnken surface reaction method was utilized by choosing C/N 5-85.36; C/P 5-45.80; C/Fe 375-3750; C/Ni 690-6900 ratios as independent variables whereas objectives fonctions were hydrogen production yield and rate. The results were correlated by quadratic functions and all terms significantly influence the responses. C/N/P/Fe/Ni ratio of 100/2.09/3.94/0.047/0.023 resulted the highest hydrogen production yield and rate 460.93 mL H2/g COD and 2.42 mL H2/ h respectively. The highest percentage of hydrogen in gas phase was 42%. The similarity of hydrogen production yield and rate to the predicted results indicates the reliability of the model.