Hava kaldırmalı reaktörde yarrowia lipolytica ile lipid üretimi

Abstract

Günümüzde, petrol, kömür ve doğal gaz gibi fosil yakıtların hızla büyüyen sanayi sektörlerinde yaygın bir şekilde kullanımı sonucu global düzeyde enerji tüketiminin artması ve enerji ihtiyaçlarının gelecekte de artacağı tahmini, fosil yakıt rezervlerinin giderek azalması, küresel iklim değişikliği ve artan çevre kirliliği nedenleri ile alternatif enerji kaynağı oluşturmak; enerji sistemlerinin sürdürülebilirliğini sağlamak açısından acil bir ihtiyaçtır. Biyodizel, global enerji ihtiyaçlarını karşılayabilecek ve petrole alternatif olabilecek bir enerji kaynağı olarak düşünülebilir. Biyodizel, biyokütlenin hücre içi yüksek oranda lipit depolama özelliği sonucu oluşan Tek Hücre Yağlarının (THY) transesterifikasyon gibi uygun dönüşüm teknikleri uygulanması sonucu üretilebilir. Ancak biyodizel kullanımının sürdürülebilir olması için, kalite ve ekonomi açısından petrolle kıyaslanabilir olması gerekmektedir. Bu şartları sağlamak için, THY üretim proseslerinin optimize edilmesi gerekmektedir. Bu kapsamda, yağlı maya türü olan Y. lipolytica'nın, yarı kesikli ve kesikli biyoreaktör işletme stratejileriyle, YPD besiyeri beslenmesi sonucundaki çoğalma ve lipit üretim veriminin optimizasyonu ve farklı atıklarla karşılaştırılması; projenin asıl amacını oluşturmaktadır. THY'nin lipit üretim veriminin optimize edilmesi ile maliyetin azaltılması ve böylece ticari ürün olarak piyasada yer alması beklenmektedir. THY üretiminin işletim maliyeti büyük oranda hammadde temininden ve reaktör işletiminden kaynaklanmaktadır. Atık ve atıksu akımları yüksek nütrient içeriğinden dolayı yağlı mayaların beslenmesi için ucuz ve uygulanabilir bir çözümdür. Atık ve atıksu akımlarının geri kazanılabilir değerli bileşim içeriğine rağmen, heterojen yapısından dolayı stabil olmaması biyokütle büyümesi sırasında istenmeyen bir durum olacaktır. Bu nedenle, atık çözünürlüğünü arttırmak ve proses stabilizasyonunu sağlamak için, karanlık fermentasyon (karbonhidratların, ışık yokluğunda anaerobik olarak ayrıştırılarak büyük oranda asetat ve bütirat salınımı) ve ön arıtma işlemleri (termal olarak, kimyasal olarak ve mikrodalga ile) uygulanmıştır. Bu tez çalışmasında, Y. lipolytica ile kullanılan akım sentetik YPD medyasıdır ve kentsel organik atık (karbonhidrat içeriği yüksek), zeytin karasuyu, sızıntı suyu (karbon ve azot içeriği yüksek) ve melas akımlarının gerekli parametlerini ön görmek amacıyla kullanılmıştır. İntraselüler olarak lipit üretiminin optimizasyonu yapılırken, biyodizel üretimi düşünülerek depolanan lipitin miktarını arttırmak amacıyla farklı parametreler, laboratuvar ölçekli hava kaldırmalı reaktör kurularak, farklı işletme koşullarına denenmiştir ve lipit üretim verimleri incelenmiştir, bunlara ek olarak fizibilite analizi ile sistemin pilot ölçekli kullanımı irdelenmiştir.