Quorum quenchıng membran biyoreaktörlerde kullanılan immobilizasyon medyalarında malzeme tercihinin etkisinin incelenmesi

Abstract

Geleneksel aktif çamur sistemleri uzun yıllar kullanılarak günümüze kadar ulaşmıştır. Geleneksel aktif çamur sistemlerini kullanan arıtma tesisleri artan nüfus yoğunluğu, alan ihtiyacı gibi nedenlerden dolayı gelişmeye ve farklılaşmaya açık hale gelmiştir. Günümüzde en çok kullanılan yenilikçi atık su arıtma sistemleri arasında membran biyoreaktörler (MBR'ler) yer almaktadır. MBR sistemleri geleneksel aktif çamur sistemlerine kıyasla daha az alanda, yüksek çıkış su kalitesi sunmaktadır. MBR'lerin kullanımın yaygınlaşması çeşitli konfigürasyonları da beraberinde getirmiştir. Bu konfigürasyonların meydana gelmesinde en önemli etkenlerden biri membranların tıkanma problemidir. Membranlarda biyotıkanma membran ömrünü azaltarak maliyeti artıran bir etkendir. Biyotıkanma problemi ele alınarak tasarlanan Quorum Quenching MBR, klasik MBR modeline kıyasla daha avantajlı işletme süreci sağlamaktadır. Bakteri hücreleri, popülasyon arttıkça çevrelerinde biriken, genellikle yayılabilen, düşük moleküler ağırlıklı sinyal molekülleri üretir. Molekül konsantrasyonu bir eşik değerini aştığında, sinyal yolları aktive olur ve bakteriler, popülasyon boyunca uyumlu bir şekilde gen ekspresyonunu değiştirerek ve fizyolojik süreçleri modüle ederek yanıt verir. Bu tür hücreler arası iletişimin iyi karakterize edilme durumuna "Yetersayı Etkisi/Quorum Sensing (QS)" denir. Yenilikçi bir yaklaşım olan "Yetersayı Etkisinin Azaltılması/Quorum Quenching (QQ)" yaklaşımı ile membran biyotıkanmasını geciktirmenin mümkün olduğu görülmüştür. Yetersayı etkisi adı verilen bakteriler arasındaki iletişimi sağlayan mekanizmayı bozmaya yönelik çalışan QQ mekanizması ile bakterilerin membran üzerinde birikmesi ve kek tabakasını oluşturması önlenir. QQ mekanizması 3 yol ile sağlanır. Bunlar; sinyal moleküllerinin sentezlenmesinin engellenmesi, sinyal moleküllerinin algılanmasının engellenmesi, ortamdaki sinyal moleküllerinin degredasyonudur. Tez kapsamında sinyal moleküllerinin degredasyonu sağlanarak QQ mekanizması gerçekleştirilmiştir. QQ mekanizmasını sağlayan bakterileri atık su bulunan ortamına ilave edebilmek için koruma sağlayan bir immobilizasyon medyasının kullanılmasının uygun olduğu literatürde yapılan çalışmalar neticesinde görülmüştür. Tez çalışması kapsamında QQ aktivitesine sahip bir bakteri türü olan Rhodococcus sp. BH4 kullanılmıştır. Bakteri çoğaltılarak farklı medyalara immobilize edilmiştir. Üretilen medya çeşitleri optimize edildikten sonra çeşitli analizlerden geçirilmiştir. Bu analizler ile medyanın dayanımı, fiziksel yapısı, kimyasal yapısı gibi konular ön plana çıkarılmıştır. Tez kapsamında yapılan çalışmalar neticesinde avantaj sağlayan immobilizasyon medyasının bulunması ilerleyen çalışmalar açısından önem taşımaktadır.