Bu çalışmada günümüzde giderek önemi artan, enerji verimi yüksek, çevre dostu ve alternatif bir yakıt olan hidrojen gazının bakteriyel (rhodopseudomonas palustris) ortamda, melas (Şeker Pancarı Atığı) kullanılarak üretim verimi incelenmiştir.
Sponsor Bağlantılar
Neden Alternatif Enerji Kaynakları?
Dünyanın en önemli birincil enerji kaynağı petroldür. Petrolü, %25 ile kömür, % 20 ile doğalgaz % 7 ile nükleer ve %14 ile yenilenebilir enerji kaynakları izlemektedir.
Ana enerji kaynağı petrol, giderek azalmaktadır. Buna ek olarak, fosil kaynakların kullanımı sonucu oluşan hava kirliliği ve devamında oluşan iklim değişikliği gibi artan çevresel sorunlardan dolayı, tüm dünyada atmosfere daha az karbondioksit salan, fosil kaynaklara alternatif, çevreyi daha az kirleten, yenilenebilir enerji kaynakları aranmaktadır. [1] Güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, dalga enerjisi, hidroelektrik enerjisi, jeotermal enerji, hidrojen enerjisi ve biyokütle enerjisi yenilenebilir enerji kaynaklarındandır.
Hidrojen Enerjisi ve Önemi
Endüstri devrimi ile 1750 yılından bu yana, teknik yeniliklere paralel olarak dünya genelinde ekonominin gelişmesi, peş peşe beş ayrı dalgalanma biçiminde sürmüştür. 1750-1825 yılları arasındaki birinci dalgalanmanın başlıca enerji kaynağı kömürdür. 1825-1860 arasındaki ikinci dalgalanmada, ekonomiye ivme kazandıran elektrik olmuştur. 1860-1910 yılları arasındaki üçüncü dalgalanmada elektrik etkisini sürdürmüş, ama yeni kaynak olarak petrol ortaya çıkmıştır. 1910-1970 arasındaki dördüncü dalgalanmada ekonomiyi büyüten yeni enerji kaynağı nükleer enerjidir. Şimdi 1970’lerde başlayan 21. yüzyılın neresinde biteceği henüz bilinmeyen yeni bir dalgalanma başlamıştır. Bu yeni dalgalanmayı etkileyen enerji türü ise hidrojendir.
Hidrojen kullanım verimi yüksek bir yakıttır. Çevre dostudur. Oksijen ile yüksek bir enerji değeri ile yanıp suya dönüşür. Çok hafiftir ve kolaylıkla hava ile karışabilir. Yalnızca bu özellikleri bile hidrojenin geleceğin yakıtı olması için aday olmasını sağlar. Fosil yakıtların yeryüzüne ve atmosfere verdiği zararlar göz önüne alındığında hidrojenin önemi daha iyi anlaşılacaktır.
Hidrojen yenilenebilir olması nedeniyle geleceğin enerji taşıyıcısı olarak görülmektedir. Bütün birincil enerji kaynakları hidrojen üreten prosesler içinde kullanılabilir. Henüz diğer enerji kaynaklarına göre üretimi bir miktar pahalı olmakla birlikte çevreye sağladığı katkılar da göz önüne alındığında yakın bir gelecekte insanlığa toplam maliyetinin daha da düşeceği öngörülmektedir. Değişik senaryolara göre 2025 yılında dünya genel enerji tüketiminin %10’u hidrojene dönüştürülerek kullanılabilecektir.[2]
Biyokütle:
Biyokütle terimi çok geniş anlamda yaşayan organizmalardan üretilen madde anlamına gelir. Örneğin, odun, tarımsal atıklar (saman, mısır kocanları, pamuk atıkları v.b.), şehir kanalizasyon atıkları, endüstriyel organik atıklar (kağıt endüstrisindeki siyah likör, şeker sanayisinden küspe gibi) v.s. geleneksel olarak biyokütle birkaç bin yıldır enerji kaynağı olarak zaten bilinmektedir. Örneğin, odunun direkt yakılmasıyla elde edilen ısı enerjisi yemek pişirmede ve ısınmada zaten kullanılmaktadır. Biyokütlenin 21. yüzyıldaki modern kullanımı, enerji yoğunluğunun artırılarak fuel yakıta çevrilmesini içerir.
Genel olarak biyokütlenin modern enerji formları katı (ağaç, pellet vb.), sıvı (etanol, biyodizel vb.) ve gaz (biyogaz, hidrojen vb.) olarak gruplandırılabilir. Biyokütle; termal, biyolojik ve fiziksel proseslerle hidrojen, etanol, metanol veya metan gibi çeşitli enerji kaynaklarına çok çeşitli tekniklerle dönüştürülebilir. Biyogaz teknolojisi, biyokütle gazlaştırılması ve piroliz ile sıvı ve gaz yakıt formları elde edilebilir.[1]
Biyohidrojen Eldesi:
Hidrojen başlıca fosil yakıtlardan, biyokütleden ve sudan çeşitli metotlar kullanılarak üretilir. Bu proseslerden buhar reformasyon, kömür gazlaştırma ve suyun elektrolizi metotlarında enerji kaynağı olarak fosil yakıtlar bazen de hidroelektrik kullanılır. Termokimyasal ve elektrokimyasal metotlar yoğun enerji kullanırlar ve her zaman için çevreye dost değillerdir. Örneğin termal metotlar ısı enerjisi, elektrolitik metotlar elektrik enerjisi fotolitik metotlar ışık enerjisi kullanır. Yenilenebilir olmayan enerji kaynaklarının kullanılması ve sürdürülebilir olmaması bir dezavantaj oluşturmaktadır. Biyolojik hidrojen üretim prosesleri ise çevre sıcaklığı ve basıncında işletildiği için daha az enerji tüketimi söz konusudur. Bu prosesler düşük enerji tüketimine sahip oldukları ve yenilenebilir kaynakların kullanımı açısından yeni bir alan yarattıkları için çevre dostudur.[3]
Günümüzde hidrojenin %40’ı doğal gazdan, %30’u ağır yağlar ve naftadan, %18’i kömürden, %4’ü elektrolizden ve yaklaşık %1’i biyokütleden üretilmektedir. Enerji alanındaki darboğazın aşılması üzerine çalışmaların yoğunlaştığı günümüzde,
sürdürülebilir bir gelişme ve atık miktarının azaltılması dikkate alındığı zaman, yenilenebilir kaynaklardan biyohidrojen üretimi önemli ölçüde dikkat çekmiştir. Atık maddelerin kullanımı ve temiz enerji kaynağı üretimi, biyohidrojen üretim proseslerini tercih edilebilir bir yaklaşım yapmaktadır.[4]
Bazı foto heterotrofik bakteriler organik asitlerden anaerobik koşullarda ve ışık varlığında H2 ile CO2 üretebilmektedir. Bu nedenle anaerobik fermantasyon sonucu oluşan organik asitlerden fotosentetik bakteriler yardımıyla hidrojen gazı üretilebilir. Bu kabiliyetteki foto- sentetik bakterilerden bazıları Rhodobacter spheroides [5], Rhodobacter
Capsulatus [6], Rhodovulum sulfidophilum W-1S [7] ve Rhodopseudomonas palustris [8] dir.
Rhodopseudomonas Palustris Bakterisi ve Biyohidrojen Eldesi
Rhodopseudomonas palustris mor sülfürsüz bakteridir. Gram negatif özellik gösterir. Genellikle toprakta ve suda bulunur. Lignin içeren aromatik bileşenlerin dönüşümü ve parçalanmasını sağlayabilir. Bu bakteriler sadece CO2 değil N2(g) da kullanabilir. Önce amonyağa daha sonra da H2(g) dönüştürür. Aerobik ve anaerobik yapıdadır. Anaerobik ortamda enerjisini fotosentezle (ışıktan) üretir. 3 chlorobenzoateto gibi toksik bileşen içeren organik bileşenleri parçalayarak da biyokütlesini arttırabilir. Oksijen varlığında karbon içeren bileşikleri (şeker,lignin, metanol vb.) parçalayarak enerji üretir. [9] Bu bakterinin gelişebilmesi için gerekli olan çevresel şartlar şunlardır: T=30-35oC, pH=6,8-7,5, ışık yoğunluğu=4-6 klux
Alem: Bacteria
Filum: Proteobacteria
Sınıf: Alpha Proteobacteria
Ordo: Rhizobiales
Aile: Bradyrhizobiaceae
Cins: Rhodopseudomonas
Tür: R. palustris [10]
Melasın (Şeker Pancarı Atığının) Özellikleri ve Ülkemizde Kullanım Alanları
Melas, şeker üretiminde teknik ve ekonomik şartlar altında, şuruplardan kristal şeker alındıktan sonra geriye kalan ana şuruptur. Melasın %45-50’sini toplam şeker (sakaroz) oluşturur.[11]
Ülkemizde bulunan 30 şeker fabrikasından 4’ünde (Erzurum, Eskişehir,Malatya, Turhal) alkol üretim birimi bulunmaktadır. Şeker üretim artığı olan ve %50 Şeker içeren melas, bu tesislerde alkole dönüştürülmektedir. Elde edilen alkol daha çok içki üretiminde, özellikle rakı ve votka üretiminde değerlendirilmektedir.[12]
Melasın bir kısmı hayvan yemi olarak değerlendirilmektedir. Melasın, etilalkol ve maya üretimi için kullanılan miktarının geri kalanı hayvan beslenmesi için yem sanayinde kesif yem katkı maddesi veya doğrudan yem katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. Pancar kökenli yem maddelerinin kullanılması ile üretilen etin parasal değeri önemli boyutlardadır.[13]
Türkiye’de 2009 kampanyasında, fabrikalarda 9 270 000 ton pancar işlenerek 1 369 673 ton şeker ve 365 710 ton melas elde edilmiştir. Ayrıca etil alkol imali için 13 266 ton melas işlenerek 4 200 000 litre alkol üretilmiştir. Maya ve yem sanayi dahil her türlü sanayiye 307.714 ton çiftçilere, 4.974 ton besicilere olmak üzere toplam 312.688 ton melas satışı yapılmıştır.[14]
Dünya melas üretimi 44.6 – 52.5 milyon ton olup, ilk sırayı 11.5 milyon tonla Brezilya ikinci sırayı 6,5 milyon tonla Hindistan almaktadır. Türkiye’de ise 2004–2005 kampanya döneminde 600.000 ton melasın üretildiği bildirilmiştir. [15]
Biyohidrojen Üretiminde Melas Kullanımının Avantajları
Hidrojen gazının biyolojik yöntemler ile üretimi literatürde bahsedilen basamakların tek başına ya da birleştirilmesi ile yapılmaktadır. Dikkat edilmesi gereken konulardan bir tanesi seçilecek ham maddenin kolay elde edilebilir, ucuz, karbonhidratça zengin ve ayrıştırılabilir nitelikte olmasıdır. Hidrojen gazı üretiminde glukoz, sukroz, laktoz gibi ayrıştırılması kolay şekerlerin kullanımı arzu edilir. Ancak saf karbonhidratların ham madde olarak kullanılması pahallıdır. Bu nedenle hidrojen gazı üretiminde nişasta içeriği zengin zirai atıkların kullanılması önemli avantajlar sağlamaktadır.[16] Melas, bu tür bir atık olduğundan biyohidrojen üretiminde kullanılması maliyeti düşürecek ve bu üretim yöntemi melasa alternatif kullanım alanı sunacaktır.
Kullanılacak Yöntem ve Süreçlerin Tanımı:
1) Süreçler:
Niğde Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Biyoloji Bölümünden 3 adet, 250 mL lik erlen içerisinde sterilize edilmiş uygun besi ortamıyla (glikoz yerine 1.örnekte %1 ve 2.örnekte %2 oranında melas konularak) birlikte Rhodopseudomonas Palustris bakterisi alınmıştır. Deney düzeneği Niğde Fen Lisesi Kimya Laboratuarında hazırlanmıştır. Düzenek şu şekildedir: Bakterilere, uygun sıcaklığı (35oC) ve sürekli ışık kaynağını sağlayabilmek için kuluçka makinesi kullanılmıştır (Işık kaynağı 40 watt ampüldür.). Erlenler ve gaz toplama ünitesi arasında seviye farkı oluşturmak amacıyla kuluçka makinesi tabanına beher konulmuştur ve erlenler ışık kaynağına eşit uzaklıkta olacak şekilde yerleştirilmiştir. Şekil 1:
Deney Düzeneği 1.gün
Deney düzeneği 10.gün
Kör Düzenek (Kontrol Düzeneği)
2) Veri Analizi:
Gözlemler:
İlk Hafta
Niğde Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Biyoloji Bölümünden iki adet erlen içerisinde 250 mL uygun besi ortamı (glikoz yerine 1. düzenekte hacimce %1, 2. düzenekte hacimce %2 melas bulunmaktadır) ile birlikte Rhodopseudomonas Palustris bakterisi alındı.
Daha sonra deney düzeneği Niğde Fen Lisesi Kimya Laboratuarında kurularak 35oC de sabit sıcaklık, iki düzeneğe de eşit uzaklıkta sürekli ışık kaynağı ve nemli ortam sağlandı.
İki bakteri örneği de yaklaşık 1 mm3 hacim kaplayacak şekilde açık pembe renkte gözlendi. Düzenek fotograf ile görüntülendi.
Deney düzeneği 12 saatlik periyotlarla hafta boyunca kontrol edildi. Kayda değer hidrojen gazı çıkışı gözlenmedi.
3. gün bakterilerin etrafını çevreleyen jelatin görünümünde, yaklaşık olarak bakterilerle aynı hacme sahip bir yapı fark edildi ve bakterilerin renginin kırmızıya yakın bir tona büründüğü görüldü.
4. gün bakterilerin hacminin 3 kat kadar arttığı gözlendi.
5. gün 1. düzenekteki bakterilerin önceki günün iki katı hacme, 2. düzenekteki bakterilerin ise önceki günün üç katı hacme ulaştığı gözlemlendi. Bakterilerin bordo renge büründüğü görüldü.
6. ve 7. gün 2. düzenekteki bakterilerin 1. düzenekteki bakterilere göre gözlemlenebilir ölçüde artış gösterdiği saptanmıştır.
Üniversiteden alınan, kör olarak kullanılan ve sadece değişkenimiz olan melası içermeyen 3. bakteri örneğinde gaz çıkışı görülmemiştir.
İkinci Hafta
Deney düzeneği 12 saatlik periyotlarla hafta boyunca kontrole devam edildi. Gaz çıkışı 2. düzenekte gözlenirken 1. düzenekte kayda değer miktarda gözlenmemiştir.
1. Düzenekteki gaz çıkışı
2. Düzenekteki gaz çıkışı
Kör düzenekteki gaz çıkışı
Deney süresince kör düzenekte gaz çıkışı görülmedi.
Kaynaklar:
[1]Yrd. Doç. Dr. İbrahim ÜÇGÜL, Dr. Gökçen AKGÜL, Biyokütle Teknolojisi, YEKARUM DERGİ, 1(1), 2010, 3-11
[2]Alnıak M.O., Bayramoğlu F.M., “Hidrojen Enerjisi ve Ekonomisi”, IV. Ulusal Hidrojen Enerjisi Kongresi ve Sergisi, Kocaeli, 15-16 Ekim 2009, 279-285
[3] Das, D. ve Veziroğlu, T.N., Hydrogen production by biological processes: a survey of literature, International Journal of Hydrogen Energy, 26, 13-28, (2001).
[4] N. GENÇ, Biyolojik hidrojen üretim prosesleri, BAÜ FBE Dergisi, Cilt:11, Sayı:2, 17-36 Aralık 2009
[5] Koku, H., Eroğlu, İ., Gündüz, U., Yücel M. ve Türker, L. (2003) “Kinetics of biological hydrogen production by photosynthetic bacterium Rhodobacter sphaeroides O.U.001”, International Journal of Hydrogen Energy,( 28), 381-388.
[6] Shi, X.Y. ve Yu, H.Q. (2004) “Hydrogen production from propionate by Rhodopseudomonas capsulate”, Appl Biochem. Biotechnol. (117), 143-154.
[7] Maeda, I., Masukawa, H., Mochimaru, M. ve Sakurai, H. (2002) “Hydrogenase and otobiological hydrogen production utilizing nitrogenase enzyme system in cyanobacteria”, Inter J of Hydrog Energy. (27), 1471-1474.
[8] Barbosa, M.J., Rocha, J.M.S. ve Tramper, J, Wijffels, R.H. (2001) “Acetate as a carbon source for hydrogen production by photosynthetic bacteria”, J Biotechnol. (85), 25-33.
[9] http://genome.jgi-psf.org/rhopa/rhopa.home.html, DOE Joint Genome Institute
[10] http://en.wikipedia.org/wiki/Rhodopseudomonas_palustris
[11]Ayşe TOSUN ve Mübeccel ERGUN, KLİNOPTİLOLİT VE TWEEN-20’NİN ETANOL ÜRETİMİ ÜZERİNE ETKİSİNİN BİYOKÜTLE GELİŞİMİ VE METAL İYONU DEĞİŞİMİYLE İNCELENMESİ, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der., Cilt 21, No 3, 483-488, 2006
[12] Anonim 2006.TRT Ekonomi Haber, 30.07.2006
[13] Dr. Aysel ÖZDEŞ AKBAY, TÜRKİYE’DE ŞEKER ÜRETİMİNİN EKONOMİK VE SOSYAL KARLILIĞININ DEĞERLENDİRİLMESİ, Ankara, Temmuz 2003
[14] http://www.turkseker.gov.tr ,TÜRKİYE ŞEKER FABRİKALARI ANONİM ŞİRKETİ, 2009 YILI FAALİYET RAPORU,
[15] http://turkiyeyembir.org.tr, Türkiye Yem Sanayicileri Birliği, 14.10.2004 tarihli MELAS TOPLANTISI NOTLARI
[16] Hidayet Argun, Fikret Kargı, Ilgi K. Kapdan, Rukiye Öztekin, NİŞASTA İÇEREN ZİRAİ ATIKLARDAN FERMANTASYON İLE BİYOLOJİK HİDROJEN GAZI ÜRETİMİ, Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, İzmir, 24-27 Ekim 2007
Mert Osman DÖNMEZYÜREK,
Rhodopseudomonas Palustris Bakterisinin Melas (Şeker Pancarı Atığı) Kullanarak Ürettiği Biyohidrojen Veriminin Araştırılması,
Danışman Öğretmen: Tansu ÖNCEL
Niğde Fen Lisesi, Merkez/Niğde
e-mail: mertosman93@gmail.com; tel: 05545312261
09/04/2011
Paylaş:
Beğeni Derecesi:
ÖncekiEmanete Sahip Çıkabilmek	
SonrakiSatranç Tahtasındaki Hayat	
Rastgele Makale
Torrent Nedir? Neden Tercih Edilir?
4 Kasım 2013
İl ve İlçe Telefon Kodları
23 Haziran 2010
Bahçe Toprağı Fiyatları
29 Ağustos 2012
Demokrasi Nedir, Demokrasi Ne Demek?
29 Ekim 2012
4 Yorumlar
Muzaffer Erbay	5 Eylül 2013 üzerinde 13:04 de	
Ben makina mühendisiyim. Eşim eczacı.İkimiz de emekliyiz.Evimizin 200 m ötesinde Şeker fabrikasının melas tankları var.Bu hamadeyi kulanarak neler üretebiliriz diye hep düşünmüşümdür,Hata Makina fabrikası Çelik konstrüksiyon atelyesinde çalışırken ispirto fabrikası gazını analiz etirip,%99 CO2 olduğunu öğrenince ;gazı tüplere basıp gazaltı kaynağında değerlendirmiştim.Yani şimdi bakterimiz değiştiği zaman çıkan gaz tamamen H2 mi olacak?Öyle ise gerçekten ufkumuz genişliyecek.Vereceğiniz ayrıntılı bilgi için şimdiden teşekür ediyorum.
e.mail:muzaferbay59@hotmail.com
Yanıtla	
hande eylem	17 Temmuz 2011 üzerinde 15:26 de	
harika olmuş, çok açıklayıcı, bütün bilgiler verilmiş. paylaşımınızdan dolayı çok teşekür ederiz.
Yanıtla	
mertosman	27 Nisan 2011 üzerinde 10:24 de	
Çok Teşekürler Sağolun….
Yanıtla	
umut	15 Nisan 2011 üzerinde 05:30 de	
ilk teşekür ve yorum benden elinize sağlık ne güzel bir makale.
Yanıtla	
Bir cevap yaz Cevabı iptal et
E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir
YORUM
İsim *
E-posta *
İnternet sitesi
Arama:
Giriş
Kullanıcı adı
Şifre
Beni hatırla
Şifreni mi unuttun?
Kayıt ol
Kayıp parola
İptal
ÜYE OL
Şifreniz Mail adresinize gönderilecektir.	 İptal
Son Eklenenler
Dünyada ve Ülkemizde Yapay Dilcilik ve Teknolojik Altyapı
Türkiye Servis Rehberi & yakinservis.com
Akika Kurbanı Nedir? Dinde Yeri Nedir?
Kum Sörfü
Kapitalizm Oyunu
YILLIK PLANLAR
2017-2018 Yıllık Planları
1. Sınıf Yıllık Planları
2. Sınıf Yıllık Planları
3. Sınıf Yıllık Planları
4. Sınıf Yıllık Planları
5. Sınıf Yıllık Planları
6. Sınıf Yıllık Planları
7. Sınıf Yıllık Planları
8. Sınıf Yıllık Planları
9. Sınıf Yıllık Planları
10. Sınıf Yıllık Planları
11. Sınıf Yıllık Planları
12. Sınıf Yıllık Planları
Âyetü’l Kürsî Dinle
Eş Anlamlı Kelimeler Sözlüğü
Zıt Anlamlı Kelimeler Sözlüğü
Sitede yer alan içeriklerin telif hakları yazarların kendilerine veya yetki verdikleri kişilere aittir. Eserlerin izin alınmadan kopyalanması ve kullanılması 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Yasasına göre yasaktır.
İçerik Sağlayıcı Paylaşım sitelerinden birisi olan yenimakale.com sitesinde T.C.K 20.ci Madde ve 5651 Sayılı Kanun'un 4.cü maddesinin (2).ci fıkrasına göre TÜM Kullanıcılar yaptıkları paylaşımlardan ve yorumlarından kendileri sorumludur. yenimakale.com için yapılacak tüm şikayetler için yenimakale@gmail.com e-posta adresi kullanılabilir.