FBE- Çevre Bilimleri Mühendisliği ve Yönetimi- Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 5
-
Ögeİç ortam havasında bulunan uçucu organik bileşiklerin (UOB) farklı nanomalzeme katkılı polimerik nanolif filtreler ile giderilmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020-07-22)Şehirlerde yaşayan insanların çoğu zamanlarının yaklaşık olarak %80-90'ını evler, işyerleri, alışveriş merkezleri, ulaşım araçları (tren, otobüs, uçak, gemi vb.) gibi kapalı mekânlarda geçirmektedir. Bu durum zamanlarının çoğunu bu gibi kapalı ortamlarda geçiren insanların sağlıklarını, çalışma verimliliklerini etkilediği için son yıllarda yapılan çalışmalar da iç ortam hava kalitesine yoğunlaşmaktadır. Yapılan bu araştırmalar, iç ortam havasının havalandırma sistemindeki zayıflıklar nedeniyle dış ortamdaki seviyelerden daha yüksek kirletici madde bulundurabileceğini göstermektedir. Bu kirleticilerden uçucu organik bileşikler (UOB) miktarsal olarak büyük paya sahiptir ve özellikle "Hasta Bina Sendromu (HBS) " olarak isimlendirilen rahatsızlığın en temel nedenlerinden birisidir. UOB'lerin gideriminde farklı teknolojiler kullanılabilmektedir. Literatürdeki çalışmalara bakıldığında en ideal teknolojinin fotokatalitik oksidasyon olduğu fakat adsorpsiyonunda yardımcı mekanizma olarak kullanılması gerektiği sonucuna varılmaktadır. Bu iki mekanizmanın farklı malzemelerin kullanımıyla filtre malzemesinde gerçekleştirilmesi bu tezin ana fikridir. Heterojen fotokatalizörlerin havadaki organik kirleticilerin gideriminde verimli, ekonomik ve çevre dostu malzemeler olduğu literatürde belirtilmiştir. Özellikle titanyum dioksit (TiO2) ve çinko oksit (ZnO) katalizörleri sahip oldukları yüksek fotokatalitik aktivite, kimyasal ve biyolojik olarak parçalanamıyor olmaları ve yüksek fotokimyasal stabiliteleri nedeniyle organik maddelerin parçalanmasında kullanılan en verimli ve özellikleri en iyi bilinen fotokatalizörlerdir. Tezde önerilen temel mekanizma, bir nanolif ağ yapısı içerisine adsorpsiyonu arttırıcı nanokil ve fotokatalitik oksidasyon sağlayıcı TiO2 ve ZnO malzemelerin entengre edilmesi ve uzun süreli ortam havasından UOB'nin giderilmesidir. Bu mekanizmanın verimini etkileyen iki önemli faktör bulunmaktadır. Bu faktörler iç ortam havasında düşük konsantrasyonlarda bulunan UOB'lerin fotokatalizör ile temasının sağlanması için adsorpsiyonu arttıracak yüzey alanı ihtiyacı ve zamanla kirlenmeden dolayı verimi düşecek olan fotokatalizörlerin sürdürülebilir bir şekilde tekrar kullanılabilirliğinin sağlanmasıdır. Bu sebeple temel reaksiyonu sağlayacak fotokatalizörlerin bu iki faktör göz önünde bulundurularak uygun bir nanolif yapısı içerisinde kullanılması gerekmektedir. Bu yapıların oluşturulması için son yıllarda birçok alanda kullanılan yüksek yüzey alanı ve düşük filtrasyon dirençlerine sahip olan polimerik nanolif filtreler incelenmiştir. Nanolif filtre üretiminde poliamit-6 (PA6) polimeri ve bu polimer ile nanoadsorbent olarak halloysit nanotüp-HNT ve nanokil-NK, katalizör olarak ise TiO2 ve ZnO yapıların kompozit olarak hazırlanması, karakterizasyon ve performans çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Polimer ile elektroeğirme yönteminin optimizasyonu sonrası HNT ve NK adsorbentleri ve nanofotokatalizörler için (i) agloremasyon olmayacak şekilde konsantrasyon belirlenmesi (ii) uygun disperse etme koşullarının belirlenmesi (iii) elektroeğirme şartlarının belirlenmesi aşamaları uygulanmıştır. Üretim ardından nanoliflerin yapısal karakterizasyonu için fiber çapı (SEM ile), organik bağlar (FTIR ile), kristal yapısı (XRD ve SEM-EDS ile) ve akma/çekme dayanımı değerleri ile mekanik dayanım özelliği (DMA ile), performans değerlendirmesi için standart yöntemler ile hava geçirgenliği ve su buharı geçişi, model UOB olarak toluen adsorpsiyon ve oksidasyon döngülerinde giderim verimleri belirlenmiştir. Bu tezdeki özgün değer; iç ortam havasından UOB giderimi için hızlı kütle transferi sağlayacak, yüksek oksidasyon verimine ve kendi kendini temizleme özelliğine sahip ve yüksek mekanik dayanımı olan, eşzamanlı giderim mekanizmalarının (adsorpsiyon+oksidasyon) gerçekleşeceği verimli ve modüler filtre sistemlerine yerleştirilebilecek filtre malzemelerinin literatürden farklı yaklaşımlar ile gerçekleştirilmesidir. Güçlendirilmiş/fotokatalizör katkılı polimerik nanolif filtre malzemelerinin mühendislik yaklaşımıyla üretilmesi, karakterizasyonu, laboratuvar ölçekte denenmesi izlenen temel yöntemlerdir.
-
ÖgeSuya duyarlı kent uygulamaları: İstanbul Ataköy atıksu toplama havzası örneği(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020)Su, korunarak gelecek nesillere aktarılması gereken ancak her geçen gün tüketim miktarı artan en önemli doğal kaynağımızdır. Özellikle kentlerde hızla artan nüfus ve iklim değişikliğinin etkileri, su kaynakları üzerindeki baskıyı artırmakta ve sürdürülebilirliğin önündeki en büyük risk olarak karşımıza çıkmaktadır. Ayrıca yoğun kentleşmenin beraberinde getirdiği geçirimsiz yüzeyler, yağmursularının yeraltına sızamadan yüzeysel akışa geçmesine, dolayısıyla taşkın hadiselerinin yaşanmasına sebep olmaktadır. Bu sebeplerle günümüz koşullarında mevcut kaynakların etkin kullanımıyla güvenli su temininin sağlandığı, atıksuların çevreye ve halk sağlığına zarar vermeden uzaklaştırıldığı, konvansiyonel yağmursuyu sistemlerinin uygulandığı kentsel su yönetim anlayışı yetersiz kalmaya başlamıştır. İklim değişikliğinin olası risklerine karşı kentsel altyapı direncinin artırıldığı, doğaya uyum sağlayan yöntemler ile su döngüsünün sürekliliğinin sağlandığı, daha yeşil ve daha yaşanabilir bir kentsel su yönetimi yaklaşımı arayışı neticesinde Avustralya kent yetkilileri tarafından "Suya Duyarlı Kent" kavramı geliştirilmiştir. Bu tez kapsamında Suya Duyarlı Kent çerçevesinde ulaşılmak istenen hedeflerden, ulusal ve uluslararası uygulamalardan bahsedilmiştir. Sürdürülebilir yağmursuyu yönetim sistemlerinin (yeşil çatılar, yağmur bahçeleri, yağmursuyu hendekleri, ekolojik dere koridorları, geçirimli yüzeyler) özellikle iklim değişikliği etkilerine direnç noktasında kentler için sağladığı faydalar üzerinde durulmuştur. Arıtılmış atıksuların yeniden kullanım kriterleri ve kullanım amacına yönelik uygulanacak arıtma teknolojilerinin seçimi konularında ulusal ve uluslararası mevzuat değerlendirilmiştir. Ülkemizde arıtılmış atıksuların yeniden kullanımını düzenleyecek yasal mevzuatın hazırlanıp yürürlüğe konulması gerektiği vurgulanmıştır. Türkiye'de sulamada yeniden kullanılacak arıtılmış atıksularda aranan özelliklerin Dünya Sağlık Örgütü Standartları ile uyumlu olarak "Atıksu Arıtma Tesisleri Teknik Usuller Tebliği"nde yer aldığı ancak diğer kullanımlar için ulusal herhangi bir standart bulunmadığı belirtilmiştir. Amerika ve gelişmiş Avrupa ülkelerinde olduğu gibi ülkemizde de arıtılmış suyun ne amaçla kullanılacağı hususunun belirlenmesinin bir an önce yapılması gerektiği vurgulanmıştır. Dünya genelinde kullanılan suyun %18'inin sanayide tüketildiği göz önünde bulundurulduğunda arıtılmış atıksuların farklı proseslerde soğutma suyu olarak kullanılabilirliğinin önemi anlaşılmaktadır. Bu sebeple geri kazanılmış suların özellikle endüstrilerde soğutma suyu olarak kullanımında, elverişli su kalitesinin hangi arıtma sistemleri ile elde edileceği araştırılmış olup ikincil arıtma ile filtrasyon ve dezenfeksiyon proseslerinin yeterli olduğu sonucuna varılmıştır. Ancak potansiyel insan teması göz önünde bulundurulduğunda nanofiltrasyon, ters osmoz, iyon değiştirici ve karbon adsorbsiyonu gibi ileri artım teknolojilerinin uygulanmasının gerekebileceği unutmamalıdır. Ayrıca toprağın arıtma özelliğinden faydalanıldığı, kentsel alanlarda büyük hacimli su depolama kapasitesi sağlanarak suya duyarlı kentsel tasarım, entegre kaynak yönetimi, sürdürülebilir drenaj sistemleri ve yeşil altyapı hedeflerine ulaşılmasında önemli bir yere sahip olan akifer besleme yöntemleri üzerinde durulmuştur. Sürdürülebilir yağmursuyu yöntemleri, arıtılmış atıksuların yeniden kullanımı ve akifer depolama sistemlerinin uluslararası ölçekteki en iyi uygulamaları incelenmiştir. Ayrıca ulusal düzeyde yapılan çalışmalardan örnekler verilmiştir. Suya Duyarlı kent olma yolunda atılabilecek adımlardan biri olan, yağmursuyu, gri su ve arıtılmış atıksu kullanımı ile doğal kaynakların korunarak sürdürülebilirliğin sağlanmasını esas alan, su döngüsü uygulamaları "İstanbul Ataköy Atıksu Toplama Havzası" üzerinden örneklendirilmiştir. Arıtılmış atıksuların endüstrilerde kullanılabilme olanağı iki seçenek üzerinden değerlendirmiştir. İlk seçenekte mevcut Ataköy İleri Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi geri kazanım ünitesinden çıkan arıtılmış atıksuların, aynı havza içerisinde muhtelif konumlarda faaliyet gösteren endüstrilere proses ve/veya soğutma suyu olarak kullanılmak üzere basınçlı hatlarla iletilmesinin fayda maliyet analizi yapılmıştır. Arıtılmış atıksuların bu çalışmaya konu olan 13 adet endüstriyel tesiste soğutma suyu/kazan suyu olarak kullanılması halinde elde edilebilecek tasarruf miktarının sistemin yatırım maliyetini 5 yılda geri ödeyebileceği sonucuna varılmıştır. İkinci seçenekte ise havza içerisinde bir ileri atıksu arıtma tesisi planlanması halinde tesis çıkış sularının; metal kaplama, tekstil, plastik vb. sanayi kolları başta olmak üzere 37 kooperatiften 35'inin aktif olarak faaliyet gösterdiği İkitelli Organize Sanayi Bölgesi'ne basınçlı hatlar vasıtasıyla iletilerek proses ve/veya soğutma suyu olarak endüstrilerde yeniden kullanılabilirliği değerlendirilmiştir. Öncelikle bölgede İSKİ tarafından yeni bir arıtma tesisi planlanmasının sebebi; bölgedeki dere ana toplayıcı hatları kapasitesinin artan nüfus karşısında yetersiz kalması ve atıksuların bir kısmının atıksu tüneli vasıtasıyla söz konusu arıtma tesisine yönlendirilmek istenmesidir. Ayrıca, Kanalistanbul projesinin uygulamaya geçirilmesi halinde iptal edilecek olan Küçükçekmece Ön Arıtma Tesisi Havzası atıksularının bir kısmı Ataköy İleri Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi'ne iletilmek zorunda kalacak, bu durum da mevcut arıtma tesisinin kapasitesini zorlayacaktır. Bu durumda yine Başakşehir bölgesinin atıksularının toplanarak atıksu tüneli ile Esenler Askeri Bölgesi'nde planlanacak olan atıksu arıtma tesisine mansaplanması ve Ataköy İBAAT'ın yükünün azaltılması hedeflenmektedir. Bu çalışma ile hem Ataköy İleri Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi'ne iletilen debi ve yükün azaltılması hem de arıtılmış atıksuların yeniden kullanılmasıyla sürdürülebilirliğe katkı sağlanması amaçlanmıştır. Aynı zamanda Ataköy İBAAT geri kazanım ünitesinden çıkan arıtılmış atıksuyun, ilave ters osmoz işlemine tabi tutulduktan sonra bölgedeki yeraltı suyunun beslenmesi amacıyla kullanılabilirliği üzerinde durulmuş ancak sistemin yüksek işletme maliyetlerini de beraberinde getirdiği görülmüştür. Başakşehir ve Bakırköy ilçelerinde örnek alınan iki site ile Bağcılar ilçesindeki bir ticaret merkezinin (İSTOÇ) çatı sularının toplanarak yeniden kullanımı yoluyla elde edilebilecek ekonomik/çevresel tasarrufların tespitleri ve kıyaslamaları yapılmıştır. Yağmursuyu ve gri su uygulamaları ile ilgili bu çalışmaya konu olan üç örnek bölgeden bir yılda toplanabilecek yağmursuyu ile ortalama günlük 835.916 kişinin kullanma suyu ihtiyacının karşılanabileceği görülmüştür. Söz konusu uygulamalar ile su tasarrufundan elde edilecek kazanç ile sistemin kurulabilmesi için gereken yatırım maliyeti kıyaslandığında kısa vadede ekonomik ve sürdürülebilir faydalar sağladığı sonucuna varılmıştır. Ayrıca, "Suya Duyarlı Kent" yönetiminin nihai hedefi olan nesiller arası eşitlik ve iklim değişikliğine karşı dayanıklılığın tesis edilmesinde; entegre havza yönetimi anlayışının, mevcut su dağıtım tesislerinin akılı şebekelerle yönetilmesinin, kayıp ve kaçakların azaltılarak su kaynaklarının verimli kullanımının, kontrolsüz yeraltı suyu çekilmesinin önlenmesinin, geçirimli yüzeylerin artırılarak sel ve su baskınlarının önüne geçilmesinin, yağmursuyu hasadı, gri su, mor şebeke uygulamaları ile suyun tekrar tekrar kullanımının sağlanmasının önemi vurgulanmıştır. Netice itibariyle, tek elden su döngüsünü yöneterek mavi ile yeşilin bütünleştiği, insanların beton kanallarla sudan uzak tutulduğu değil de suyla temas ettiği, yağmursuyu depoları ve gri su kullanımı ile sudan tasarruf edilirken peyzaj özelliğinden, estetik değerinden faydalanıldığı "Suya Duyarlı" bir yönetim stratejisine geçilmesi gün geçtikçe daha da önem kazanmaktadır. Suya duyarlı şehirler günümüzde henüz mevcut olmamakla birlikte dünyanın birçok ülkesinde stratejik amaç olarak su yönetim sürecine dahil edilmektedir. Örneğin Singapur'da suya duyarlılığı arttırmak için NEWater, Singapur ABC gibi birtakım programlar geliştirilmekte olup ülkemizde de özellikle İstanbul gibi büyük kentlerimizde Suya duyalı kent olma yolunda adımların atılmasının gerekliliği vurgulanmıştır.
-
ÖgeBioethanol production from lignocellulosic biomass(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020)Günümüzde, küresel ısınma, iklim değişikliği, petrol rezervlerinin tükenmesi, artan petrol fiyatları ve fosil yakıtların neden olduğu sera gazı emisyonları nedeniyle yenilenebilir yakıtların üretimi ve kullanımı üzerine araştırmalar yoğunlaşmıştır. Nüfusun katlanarak artmaya devam etmesiyle, dünyadaki sadece yiyecek değil, sınırlı kaynakların da bastırılacağı tahmin edilmektedir. Özellikle enerji ihtiyacının karşılanmasında kullanılan fosil yakıt, petrol ve doğal gaz rezervleri yüksek bir hızla tükenmeye devam etmektedir. Yapılan araştırmalara göre, petrol ve doğal gazın yaklaşık 50 yıllık bir ömre sahip olduğu belirtilmektedir. Dünyanın toplam petrol rezervi yaklaşık 51 yıllık tüketime karşılık gelen yaklaşık 1.5 trilyon varildir. Dünya doğalgaz rezervi 2015 yılı sonunda 177 trilyon m3 olarak belirlenmiştir. Bu değer yalnızca 51 yıllık bir süre boyunca küresel üretimi kapsaması için yeterlidir. Tüm bu sorunlar bizi yeni alternatif ve sürdürülebilir enerji kaynakları bulmaya itiyor. Bu bağlamda, sürdürülebilir bir enerji kaynağı olarak ilk akla gelen kaynak biyokütle enerjisidir. En önemli alternatif enerji kaynakları biyokütle enerjisi, etanol, bütanol, metanol, hidrojen, çeşitli bitkilerden üretilen biyodizel ve organik atıklar gibi sıvı, katı veya gaz halindeki formlardır. Birinci nesil biyoyakıtlar temel olarak gıda ve yağ bitkilerinden elde edilir, ancak besin zinciri ile rekabet etmek ve tarımsal arazi kullanmak nedeniyle tercih edilmez. Bu nedenle, gıda dışı biyokütle üretiminden kaynaklanan biyoyakıt gelişimine olan ilgi artmıştır. İkinci nesil biyoyakıtlar, lignoselülozik biyokütle de dahil olmak üzere gıda dışı hammaddelerden türetilir ve biyokütle işlenerek üretilir. Alglerden elde edilen üçüncü nesil biyoyakıtlar. Ek olarak, biyoyakıt üretiminde yeni trend, fotobiyolojik güneş yakıtları ve elektroyakıtlar kullanılarak dördüncü nesil biyoyakıttır. Biyoetanol yakıtlar için katkı maddesi olarak kullanılabilir ve lignoselülozik atıklardan üretilmiş olan biyoetanolün kullanımı CO2 emisyonlarını ciddi oranda azaltır. CO2, güneş enerjisi kullanılarak organik kütleye (biyokütle) dönüştürülür ve bu organik biyokütleden biyoyakıt elde edilir. Böylece, ulaşımda ikinci nesil biyoyakıtlar kullanıldığında, atmosfere salınan net CO2 emisyonları azalır. Etanol, mayaların fermantasyonu ile oluşur. Mayalar, basit şekerleri doğrudan etanole fermente edebilirken, daha kompleks yapıdaki şekerlerin etanole fermente olabilmeleri için fermente edilebilir şekerlere dönüştürülmesi gerekir. Ön muamele, hidroliz ve fermantasyon, lignoselülozik biyokütleden etanol üretiminde kullanılan genel işlemlerdir. Tarımsal faaliyetler sırasında, ana mahsullerin hasat edilmesinden sonra koçan, kabuk, yaprak, sap, saman vb. gibi yüksek miktarda tarımsal atık üretilir. Çiftçiler kendileri için ciddi bir sorun yaratan bu atıkları yönetmek için büyük çaba sarf etmektedirler. Bu atıkları enerjiye dönüştürmek mümkün olmasına rağmen, arazi sahipleri yeni hasat döneminde tarlayı atıklardan temizlemek için yakmaktadırlar. Bu yakma işlemi sonucunda arazi ciddi bir şekilde zarar görmektedir. Bu nedenle, tarımsal atık hem atık yönetimi hem de bu potansiyelin enerjiye dönüştürülmesi için tüm dünyada yenilenebilir enerjinin ana odak alanlarından biri haline gelmiştir. Atık lignoselülozik biyokütle çoğunlukla tarımsal atıklar, ormancılık atıkları ve selülozik endüstriyel atıklardan oluşmaktadır. Bu atıklardan enerji üretimi ekonomik, sosyal ve çevresel olmak üzere her açıdan önemlidir. Ayrıca, sürdürülebilir enerji üretimi kapsamında değerlendirilmektedir. Sanayi hizmetlerin sürekli artmasına rağmen tarım, Türk halkının çoğunluğunun istihdamıdır. Tarım arazileri açısından, Türkiye aynı zamanda dünyanın en büyük ülkelerinden biridir. Türkiye'nin tarımsal atıklardan enerji üretim potansiyeli dikkate alındığında; bu potansiyelin ekonomik, sosyal ve çevresel açıdan tarımın sürdürülebilirliğinde vazgeçilmez bir rol oynayacağı açıktır. Dahası, Türkiye, bu potansiyel enerjinin kendileri için özellikle önemli olduğu tarımla uğraşan kırsal nüfusun önemli bir kısmına sahiptir. Fakat, ülkemizde, tarımsal atıkların yüksek miktarda enerji içermesine rağmen, ticari olarak tarımsal atıklarla çalışan sınırlı sayıda tesis bulunmaktadır. Bu nedenle, termal ve biyolojik olarak yenilenebilir enerji kaynağı olarak metan, hidrojen, ısı, biyoetanol ve biyobutanol gibi ürünlere dönüştürülürler. Ancak, ön arıtma bu atığın biyodönüşümü sırasında hızı sınırlayan bir adımdır. Lignoselülozik biyokütleyi fermente edilebilir şekere dönüştürmek için özel ön işlem prosesleri gereklidir. Ön işlemin amacı, lignoselülozun karmaşık yapısını kırmak ve biyoyakıt üretiminde mikroorganizmaların kullanılabilir şekere erişimi için basit bir yapı elde etmektir. Ön arıtma yöntemleri mekanik, kimyasal, fiziko-kimyasal ve biyolojik olarak ikiye ayrılır. Mekanik ön işlem, öğütme, parçalama gibi boyut küçültme işlemlerini içerir. Kimyasal işlem, konsantre veya seyreltik asit veya baz kullanımı, ıslak oksidasyon, ozonlama gibi yöntemlerle yapılabilir. Fiziko-kimyasal yöntemlerde sıcak su uygulaması, buhar püskürtme ve ozonlama uygulaması yapılır. Biyolojik arıtımda çürükçül mantar çeşitleri veya bazı özel mikroorganizmalar kullanılabilir. Lignoselülozik atıklardan biyolojik yollar ile etanol üretimi esnasında hız kısıtlayıcı olan ve en fazla maliyet gerektiren aşama ön arıtma aşamasıdır. Ön arıtma aşamasında oldukça fazla miktarda enerji,su ve kimyasal kullanılabilmektedir. Ayrıca, her atık için en uygun yöntem de farklılaşabilmektedir. Tüm maddeler nedeniyle yapılacak olan çalışmalarda öncelikle atık için en uygun ön arıtma türüne karar verebilmek amacıyla bazı optimizasyon çalışmalarının yapılması faydalı olmaktadır. Optimizasyon çalışması esnasında üretilmek istenen son ürüne ait verim hesabının yanı sıra, işlem esnasında kullanılan kimyasal,su ve enerji miktarları da göz önünde bulundurularak değerlendirilme yapılmalıdır. Böyleleikle her açıdan daha sürdürülenilir enerji üretimi gerçekleştirilmiş olacaktır. Bu çalışmada amaç, Yanıt Yüzey Metodolojisi ile ön işlem koşullarının optimizasyonundan sonra Saccharomyces cerevisiae (genellikle ekmek mayası olarak bilinir) ile pamuk sapı ve ayçiçeği sapından etanol üretim potansiyelini belirlemektir. İlk olarak, seçilen atıkların karakterizasyon çalışmaları yapılmış ve biyoyakıt üretimine uygun içeriğe sahip olup olmadıklarına karar verilmiştir. Daha sonra, atıklardan indirgen şeker geri kazanımını artırmak için en uygun koşullar Yanıt Yüzey Metodolojisi ile bulunmuştur. En uygun koşullar bulunduktan sonra fermantasyon deneylerinde ön işlemden oluşan hidrolizat (sıvı kısım) kullanıldı. Ön hazırlık koşulları tüm biyokütle türleri için çok önemlidir ve mayalanabilir şeker içeriğini arttırmak için bir anahtar işlevi görmektedir. Ön arıtma koşullarının seçilen lignoselülozik atıklardan maksimum şeker verimi üzerindeki etkisini optimize etmek için Merkezi Kompozit Tasarım kullanılmıştır. Bu amaçla Minitab 16 istatistik yazılımı ile toplam 20 deney planlandı; burada hem pamuk samanı hem de ayçiçeği samanı için asit konsantrasyonu, ön işlem sıcaklığı ve bekletmee süresi olarak üç bağımsız değişken seçildi. Yanıt değişkeni ise toplam şekerdi. İndirgen şeker geri kazanımı için elde edilen optimum koşullar pamuk samanı için; sıcaklık: 140 oC, asit konsantrasyonu: %1.88 (h / h) ve süre: 37 dakika, ayçiçeği samanı için; sıcaklık: 100 oC, asit konsantrasyonu: %3 (h / h) ve süre: 35 dakika olarak bulundu. Ayçiçeği samanı ve pamuk samanı için bu optimum ön işlem koşullarında sırasıyla maksimum 20 g/L ve 17.5 g/L şeker konsantrasyonu elde edilmiştir. En uygun koşullar bulunduktan sonra fermantasyon deneylerinde ön işlemden oluşan hidrolizat kullanıldı. Maksimum fermantasyon etkinliği için gereken pH ve sıcaklık değerleri, sentetik ortam kullanılarak yapılan deneyler sonucunda kararlaştırılmış ve bu koşullarda hidrolizatlar kullanılarak yapılan fermantasyon çalışmaları tamamlanmıştır. Fermantasyon, 4 L fermantör içinde 3.5 L'lik bir çalışma hacminde gerçekleştirildi. PH ve sıcaklık, sırasıyla 4.5 ± 0.5 ve 35 oC'de tüm fermantasyon süresince sabit tutuldu. Belirli zaman aralıklarında örnekler alınarak etanol içerikleri ölçülmüştür. Biyoetanol üretimi ve şeker tüketim oranları belirlenmiştir. Çalışmanın sonunda, pamuk sapı ve ayçiçeği sapı için bulunan maksimum etanol konsantrasyonu, etanol verimi ve etanol üretim oranı değerleri sırasıyla 18.94 g/L, 0.48 g/g, 0.12 g/L/s ve 16.68 g/L, 0.48 g/g, 0.11 g/L/s olmuştur. Çalışmanın sonuçları sürdürülebilir enerji ve çevre kapsamında tarım zengini olan ülkemizin enerji konusundaki dışa bağımlılığını çözmek açısından geleceğe ışık tutar niteliktedir.
-
ÖgeEtrinjit ile sülfat çöktürmesinin incelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1997)Bu çalışmada, atıksularda kimyasal çöktürme ile sülfat giderimi için alternatif bir az çözünen tuz olabileceği düşünülen etrinjitin sulu çözeltilerdeki davranışı incelenmiştir. Birinci bölümde yapılan çalışmanın önemi vurgulanarak, amaç ve kapsamı açıklanmıştır. ikinci bölümde, sülfat parametresinin önemi belirtilmiş, kaynakları belirlenmiş ve mevcut standartlar verilerek arıtma ihtiyacı ve yöntemlerinden bahsedilmiştir. Üçüncü bölümde, etrinjit ile ilgili literatür incelemesi yapılarak, etrinijt oluşumu, çözünürlüğü ve çözünürlüğe girişim yapabilecek maddeler belirlenmiştir. Dördüncü bölümde, etrinjitin sulu çözeltilerdeki çözünürlüğünü inceleyebilmek amacıyla sistem tanımlan yapılmıştır. Tanımlan yapılan sistemlerin, literatür araştırmalarının ışığında, su kimyası kavramları ile teorik çözümü yapılmıştır. Beşinci bölümde, yapılan teorik hesapların güvenilirliğinin kontrolü amacıyla gerçekleştirilen deneysel çalışmaların sonuçlan verilmiş ve değerlendirilmesi yapılmıştır. Son bölümde, hem teorik çözümler hem de deneysel sonuçlar ele alınarak, bunların değerlendirilmesi yapılmıştır. Teorik çözüm ile, stokiyometrik oranlarda bile yüksek sülfat giderme verimi elde edildiğinden, etrinjitin sülfat çöktürmede etkili olarak kullanılabileceği sonucuna varılmış olup, yürütülen deneylerdeki esaslar çerçevesinde bu sonuç deneysel olarak da gerçeklenmiştir.
-
ÖgeBoyar madde içeren tekstil atıksularında renk gideriminin entegre arıtım yaklaşımıyla incelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012)Bu çalışmada, tekstil atıksularının arıtımında önemli bir problem olan boyar maddelerin arıtım alternatifleri değerlendirilmiştir.Çalışmada, anaerobik reaktörlerle ve anaerobik/aerobik ardışık reaktörlerle renk ve KOİ giderimi incelenmiştir. Çalışmada üç farklı karakterde atıksu kullanılmıştır. Fabrikadan gelen sular Ham Atıksu I, II ve III olarak sınıflandırılmıştır. Fabrikada mevcut aerobik sisteme ilave olarak işletilen anaerobik reaktör, termofilik (55 oC) ve mezofilik (35 oC) koşullarda, 0,07 kg/m3.gün'lük organik yükleme hızında işletilmiştir. İlk olarak Ham atıksu I ile işletime alma süresince besleme yapılmıştır. Ham Atıksu II ile beslenen anaerobik reaktörde KOİ giderim verimi mezofilik ve termofilik şartlarda sırasıyla, %45 ve %39 olmaktadır. Mezofilik koşullarda renk giderimi (sırası ile Pt-Co, 436nm, 525nm, 620nm) %51, %42, %55, %53 iken, termofilik koşullarda %39, %35, %43, %47 olmaktadır. Mezofilik (35 oC) koşullarda Renk ve KOİ giderim veriminin yüksek olması ve yüksek sıcaklığın ekstra maliyet getirmesinden dolayı işletime mezofilik (35 oC) koşullarda devam edilmiştir. Ancak yinede SKKY'deki deşarj standartlarını sağlamamıştır. Bu yüzden ileri arıtma olan ozonlama ile deşarj standardını sağlaması amaçlanmıştır. Ozonlama prosesinde 11,1 mg/dk, 12,1 mg/dk, 13,6 mg/dk ve 12,7 mg/dk uygulanan ozon dozlarında deneyler yapılmıştır. Ozonlama süreleri 5-15-30 dk olmaktadır. Anaerobik reaktör çıkış sularının 11,1 mg/dk uygulanan ozon dozunda 30 dk ozonlandıktan sonra KOİ, renk giderimleri sırası ile %36, %76(Pt-Co), %77(436nm), %85(525nm), %93(620nm) olmaktadır. Ancak ozon deneyi esnasında 15 dk ya kadar atıksuyun renginde gözle görülecek şekilde renksizleştiği gözlenmiştir. Bu yüzden Anaerobik çıkış sularının ozon uygulama süresi 5-15 dk olarak belirlenmiştir. 12,13 mg/dk uygulanan ozon dozunda, 15 dk ozonlama süresinde KOİ ve renk giderimi %64, %76(Pt-Co), %71(436nm), %83(525nm), %91(620nm) olmaktadır. 12,7 mg/dk uygulanan ozon dozunda, 5dk ozonlama süresinde, KOİ % 68, renk ise ortalama %83 olmaktadır. Tez çalışması kapsamında, tekstil atıksuyunun anaerobik, ozonlama ve aerobik proseslerinin arıtılabilirlik çalışması için respirometrik deneyi yapılmıştır. OTH'larına bakıldığında ham atıksuyun anaerobik arıtmadan sonra OTH'larının arttığı bu da modelleme ile birlikte yavaş ayrışan organik madde miktarında artış olduğunu göstermiştir. Ozonlama ile birlikte ise atıksu içerisinde organik madde miktarında ciddi bir azalma söz konusudur. Sonuç olarak, tekstil atıksuyu arıtımında renk gideriminin anaerobik ve ozonlama proseslerinde, KOİ gideriminin ise aerobik arıtım ünitesinde gerçekleştiği, anaerobik/aerobik sistemlerin kullanımının verimli olduğu görülmüştür.