Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Marmara Üniversitesi, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: Deniz Köşebent
Danışman: EBRU TOKSOY ÖNER
Özet:TARIMSAL SANAYİ ATIKLARINDAN BİYOETANOL ÜRETİMİ İÇİN PROSES OPTİMİZASYONU Endüstriyel-tarımsal ve tarımsal atıklar gibi lignoselülozik biyokütleden üretilen biyoetanol, ekonomik ve ekolojik sürdürülebilirlik için büyük önem sahip olduğuna inanılmaktadır. Bu tez biyokütle kaynaklarının biyoetanole biyodönüşümünde uygun proseslerin geliştirilmesi amacı ile sürdürülen araştırmanın bir bölümünü olusturmaktadır. Bunun için Türkiye ve İtalya'daki sanayi kuruluşlarından elde edilen patates kabukları, şeker pancarı küspesi, kavılca buğday kabukları, domates kabukları, limon kabukları, rezene atıkları biyokütle kaynakları olarak kullanıldı. Öncelikle, bu biyokütlelere ait her bileşen polimerik karbohidratlar (selüloz ve hemiselüloz), çözünür şekerler (sellobiyoz, glikoz, ksiloz, galaktoz, arabinoz), aromatik polimer lignin, kül, protein, toplam katı madde ve nem içeriği miktarları ile ilgili bilgi sağlamak için analiz edilmiştir. Sonra kimyasal önişlem çeşitli konsantrasyonlarda kimyasal etmen olarak borik asit, sülfürik asit ve potasyum hidroksit ile uygulanmıştır. Selüloz ve hemiselülozun yüksek geri kazanım oranları, lignin ve furfuralın düşük geri kazanım oranları yerli borik asit hidrolizinin bu biyokütlelerin ön işleminde üstünlüğünü göstermiştir. Ön işlem ile elde edilen hidrolizatların fermantasyon performansları endüstriyel Saccharomyces cerevisiae suşu kullanılarak incelenmiştir. Patates kabukları, şeker pancarı küspesi ve kavılca buğday kabukları için en yüksek etanol verimi H3BO3’i takiben KOH ile H2SO4 hidrolizatlarıyla büyütülen kültürlerde ulaşılmıştır. Diğer biyokütleler için en yüksekten en düşüğe etanol verimi KOH, H3BO3 ve H2SO4 hidrolizatları ile sıralanmıştır. Mikrobiyal biyodönüşüm lignoselülozik substratın biyoetanole doğrudan dönüşümü yani konsolide biyoproses (CBP) olarak maya benzeri mantar Aureobasidium pullulans IBSB, termofil Brevibacillus thermoruber 423’ün yanısıra yeni izole edilen termofiller Thermobacillus sp VO15 ve Geobacillus pallidus 13 kullanılarak incelenmiştir. Konsolide biyoprosesler sırasında tüm mikroorganizmaların bu biyokütlelerde büyüdüğü görüldü ve selülolitik bakteri Thermobacillus sp. VO15, ksilanolitik ve pektinolitik G. pallidus 13 ve B. thermoruber 423’ün konsolide edilmiş biyoproseslerde yüksek endüstriyel öneme sahip olduğu kabul edilmiştir. ABSTRACT PROCESS OPTIMIZATION FOR BIOETHANOL PRODUCTION FROM AGROINDUSTRIAL WASTES Bioethanol produced from lignocellulosic biomass, such as agro-industrial or agricultural wastes, is believed to have great importance for economic and ecological sustainability. This thesis is part of an ongoing research on the development of feasible processes for the bioconversion of biomass resources into bioethanol. For this, potato peels, sugar beet pulp, emmer wheat peels, tomato peels, lemon peels and fennel wastes obtained from industrial plants located in Turkey and Italy were used as biomass substrates. Firstly, these biomasses were analyzed to provide information on the respective amounts of each constituent such as polymeric carbohydrates (cellulose and hemicellulose), soluble sugars (cellobiose, glucose, xylose, galactose, arabinose), aromatic polymer lignin, ash, protein, total solids and moisture contents. Then chemical pretreatment was performed with various concentrations of boric acid, sulphuric acid and potassium hydroxide as chemical agents. Higher recovery rates of cellulose and hemicellulose and lower recovery rates of lignin and furfural pointed to the superiority of local boric acid hydrolysis for the treatment of these biomasses. Fermentation performances of pretreated hydrolysates were investigated using industrial strain of Saccharomyces cerevisiae. For potato peels, sugar beet pulp and emmer wheat peels, the highest ethanol yields were reached by cultures grown on H3BO3 hydrolysates, followed by KOH and H2SO4. For the other biomasses, the ethanol yields were aligned from highest to lowest as KOH, H3BO3 and H2SO4 hydrolysates. Microbial bioconversion was examined by direct conversion of lignocellulosic substrate to bioethanol, as in consolidated bioprocessing (CBP) using the yeast-like fungus Aureobasidium pullulans IBSB, the thermophile Brevibacillus thermoruber 423 as well as the newly isolated thermophiles Thermobacillus sp. VO15 and Geobacillus pallidus strain 13. During CBP-Processes, all microorganisms were found to grow on these biomasses and cellulolytic bacterium Thermobacillus sp. VO15, xylanolytic and pectinolytic G. pallidus 13 and B. thermoruber 423 are considered to have high industrial importance for CBP processes. May