Arıtma Çamuru ve Gıda Endüstrisi Atıklarından Karanlık Fermentasyon ile Biyohidrojen Üretimi: Substrat Derişiminin Etkisi

Abstract

Organik atıkların yönetiminde elektrik, ısı, biyo-gübre gibi faydalı ürünlerin eldesine imkân sağlayarak, doğal kaynakların sürdürülebilirliğini destekleyen yenilenebilir nitelikteki biyokütle enerjisinin önemi her geçen gün artmaktadır. Karanlık fermantasyon (KF) ile biyokütleden biyohidrojen üretimi sürdürülebilir ve daha temiz bir teknoloji olması ile öne çıkmaktadır. Tamamlayıcı özelliklere sahip birden fazla atığın birlikte fermantasyonu, daha yüksek biyohidrojen verimliliği elde etmek için umut verici bir yaklaşım olarak değerlendirilmektedir. Bu çalışmada mevsimlere ve arz-talep ilişkisine bağlı olarak işletme koşulları değişiklik gösterebilen meyve suyu üretimi endüstrisi atıkları (MSA) ve kentsel nitelikli arıtma çamurlarının (KAÇ), KF prosesi önderliğinde farklı substrat karışım oranlarında biyohidrojen üretimine etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla biyoreaktörlerdeki karışımların toplam katı madde (TKM) oranı %8 olacak şekilde, KAÇ ve MSA içeriği 50:50,75:25 ve 25:75 olan üç farklı deney seti hazırlanmıştır. Anaerobik biyoreaktörler mezofilik sıcaklıkta kesikli sistemde işletilerek biyogaz/biyohidrojen üretim potansiyeli incelenmiştir. Fermantasyon süresi sonunda biyoreaktördeki KAÇ oranının %25’ten, %50 ve %75’e çıkması ile biyohidrojen üretim potansiyelinin sırası ile %14 ve %39,9 oranında artış gösterdiği belirlenmiştir. Bununla birlikte tüm biyoreaktörlerde çözünebilir kimyasal oksijen ihtiyacı (çKOİ) ve karbonhidrat içeriklerinin sırası ile %14-18 ve %54-64 arasında giderildiği tespit edilmiştir. Modifiye Gompertz kinetik modeli tüm biyoreaktörler için deneysel verilere en iyi uyan model (R2≥0,9949) olarak belirlenmiştir.