10 4

Proje Grubu: KTÇAG Sayfa Sayısı: 93 Proje No: KTÇAG-115 Proje Bitiş Tarihi: 01.02.1996 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretimine yönelik bir biyoreaktörün tasarımı ve geliştirilmesi

Öz:
Bu araştırmada güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretilmesi amacı ile üç değişik biyosistcm üzerinde çalışılmıştır. Bu biyosistcmlcr ; Rhodobacter sphaeroides O.U.001 (DSM 6854) ile hidrojen üretimi, Hatobacterium halobium S9 ve E.coti (DSM 1576) ikili sistemilerî ile hidrojen üretimi ve Halobacterium halobium S9 ve indirgeyici elektrot ile elektrokimyasal yöntemle hidrojen üretimidir. Her bir biyosistem için uygun biyorcaktörlcr tasarlanmış ve kurulmuştur. Rhodobacter sphaeroides O.U.001 ile anaerobîk koşullarda aydınlıkta hidrojen gazı üretilebilmiştir. Geliştirilen fotobiyoreaktörde en uygun hidrojen üretim koşullarının pH'nın 7,3-7,8, sıcaklığın 31-36 °C, ışık şiddetinin 200 W/m2 ve hücre derişiminin 1,6-1.$ mg kuru ağırlık / mL olduğu sonucuna varılmıştır. Fotobiyoreaktörde en uygun koşullarda 0,047 L gaz / saat / L kültür (veya 30 $mu$ mol hidrojen / dakika / L kültür) hızında, argonsuz bazda % 99 hidrojen % 1 karbon dioksit bileşiminde gaz elde edilmiştir. Halobacterium halobium S9-E,coli ikili sistemi ile sadece anaerobîk koşullarda hidrojen Üretillebilmiştir. E.coli anaerobik koşullarda büyüme esnasında ışıksız ortamda da 250 pmol hidrojen / dakika / L kültür hızında gaz üretmiştir. Ancak ortama, çöktürülmüş Halobacterium Halobium S9 hücreleri konulduğunda ve aydınlıkta 330 (.ımol hidrojen / dakika / L kültür hızında argonsuz bazda % 98 hidrojen % 2 karbondioksit ihtiva eden gaz üretilmiştir. Halobacterium halobium S9 susunun değişik koşullarda üreme eğrisi elde edilmiştir. Aerobik ortam ve çalkalamalı koşullarda üremenin daha hızlı olduğu görülmüştür. Çöktürürmüş hücrelerin fotoaktivitesinin aerobik ve anaerobik koşullarda aynı olduğu ancak bakteriorhodopsiıı derişiminin artması ile fotoaktivitenin arttığı sonucuna varılmıştır. Geliştirilen fotoclcktrokimyasal biyorcaktördc çöktürülmüş Hatobacterium halobium lun fotoreseptör proteinlerinden bakteriorhodopsinin hidrojen gazı üretiminde biyokatalitik etkisi olduğu sonucuna varılmıştır. Bu çalışmada bakteriorhodopsinin Hyperchem programıyla mekanik hesapları yapılmış, enerji mülahazasıyla yeni bir proton alışveriş siklusu önerilmiştir.
Anahtar Kelime:

Konular: Çevre Mühendisliği

Güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretimine yönelik bir biyoreaktörün tasarımı ve geliştirilmesi

Öz:
During the present project three different biosystems have been developed for the solar production of hydrogen. Three biosystems were : photoproduction of hydrogen by Rhodobacter sphaeroides O.U.001(DSM 5864), hydrogen gas production by using coupled enzyme systems of E.coli (DSM 1576) and Halobacterium halobiutn S9 and photoelectrochemical hydrogen production by Halobacterium halobium S9 . A suitable bioreactor have been designed and constructed for each biosystem. Results indicated that Rhodobacter sphaeroides O.U. 001 evolves hydrogen gas under anaerobic conditions and under illumination. The growth conditions such as pH, temperature, light intensity and cell concentration affected the hydrogen photoproduction. The recommended ranges of these parameters were pH 7,3 to 7,8. temperature 31 to 36 °C, light intensity 200 W / m2 and cell concentration between 1,6 to 1,8 mg dry weight / mL. The maximum photo production rate obtained was 0.047 L gas / hr / L culture (or 30 $mu$ moles hydrogen / min / L culture ) composed of 99 % hydrogen and 1 % carbon dioxide on argon free basis. It was found that anaerobic conditions were strictly required for hydrogen evolution by Halobacterium halobium S9 - E.coli coupled system. During anaerobic growth of E.coli 250 |imoles hydrogen / min / L culture of gas evolution was observed. The gas production rate was increased to 330 [$mu$ moles hydrogen / min / L culture with E.coli coupled to bacteriorhodopsin or packed cells of Halobacterium halobium . The evolved gas was composed of 98 % hydrogen and 2 % carbon dioxide on argon free basis. Growth curves of Halobacterium halobium S9 were obtained at different conditions. It has been observed that growth was faster at aerobic conditions with shaking. The photoactivity of packed cells did not change significantly in aerobic or anaerobic conditions, however, it was increased with increasing bacteriorhodopsin content. The results have indicated the enhancement wfv hydrogen production in the presence of light and Halobacterium halobium, compared to cell free photoelectrochemical reactor. This may be due to the biocatalytic effect of bacteriorhodopsin which is the photoreceptor protein of Halobacterium halobium. In this research molecular mechanics of bacteriorhodopsin were estimated by Hyperchem software and a new proton release and uptake mechanism has been proposed considering energy.
Anahtar Kelime:

Konular: Çevre Mühendisliği
Erişim Türü: Erişime Açık
APA EROĞLU İ, AYDEMİR A, YÜCEL M, GÜNDÜZ U, TURKER L, SEDİROĞLU V, KAYA B (1996). Güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretimine yönelik bir biyoreaktörün tasarımı ve geliştirilmesi. , 1 - 93.
Chicago EROĞLU İnci,AYDEMİR Adnan,YÜCEL Meral,GÜNDÜZ Ufuk,TURKER Lemi,SEDİROĞLU Vedat,KAYA Banu Güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretimine yönelik bir biyoreaktörün tasarımı ve geliştirilmesi. (1996): 1 - 93.
MLA EROĞLU İnci,AYDEMİR Adnan,YÜCEL Meral,GÜNDÜZ Ufuk,TURKER Lemi,SEDİROĞLU Vedat,KAYA Banu Güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretimine yönelik bir biyoreaktörün tasarımı ve geliştirilmesi. , 1996, ss.1 - 93.
AMA EROĞLU İ,AYDEMİR A,YÜCEL M,GÜNDÜZ U,TURKER L,SEDİROĞLU V,KAYA B Güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretimine yönelik bir biyoreaktörün tasarımı ve geliştirilmesi. . 1996; 1 - 93.
Vancouver EROĞLU İ,AYDEMİR A,YÜCEL M,GÜNDÜZ U,TURKER L,SEDİROĞLU V,KAYA B Güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretimine yönelik bir biyoreaktörün tasarımı ve geliştirilmesi. . 1996; 1 - 93.
IEEE EROĞLU İ,AYDEMİR A,YÜCEL M,GÜNDÜZ U,TURKER L,SEDİROĞLU V,KAYA B "Güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretimine yönelik bir biyoreaktörün tasarımı ve geliştirilmesi." , ss.1 - 93, 1996.
ISNAD EROĞLU, İnci vd. "Güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretimine yönelik bir biyoreaktörün tasarımı ve geliştirilmesi". (1996), 1-93.
APA EROĞLU İ, AYDEMİR A, YÜCEL M, GÜNDÜZ U, TURKER L, SEDİROĞLU V, KAYA B (1996). Güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretimine yönelik bir biyoreaktörün tasarımı ve geliştirilmesi. , 1 - 93.
Chicago EROĞLU İnci,AYDEMİR Adnan,YÜCEL Meral,GÜNDÜZ Ufuk,TURKER Lemi,SEDİROĞLU Vedat,KAYA Banu Güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretimine yönelik bir biyoreaktörün tasarımı ve geliştirilmesi. (1996): 1 - 93.
MLA EROĞLU İnci,AYDEMİR Adnan,YÜCEL Meral,GÜNDÜZ Ufuk,TURKER Lemi,SEDİROĞLU Vedat,KAYA Banu Güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretimine yönelik bir biyoreaktörün tasarımı ve geliştirilmesi. , 1996, ss.1 - 93.
AMA EROĞLU İ,AYDEMİR A,YÜCEL M,GÜNDÜZ U,TURKER L,SEDİROĞLU V,KAYA B Güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretimine yönelik bir biyoreaktörün tasarımı ve geliştirilmesi. . 1996; 1 - 93.
Vancouver EROĞLU İ,AYDEMİR A,YÜCEL M,GÜNDÜZ U,TURKER L,SEDİROĞLU V,KAYA B Güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretimine yönelik bir biyoreaktörün tasarımı ve geliştirilmesi. . 1996; 1 - 93.
IEEE EROĞLU İ,AYDEMİR A,YÜCEL M,GÜNDÜZ U,TURKER L,SEDİROĞLU V,KAYA B "Güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretimine yönelik bir biyoreaktörün tasarımı ve geliştirilmesi." , ss.1 - 93, 1996.
ISNAD EROĞLU, İnci vd. "Güneş enerjisi ile hidrojen gazı üretimine yönelik bir biyoreaktörün tasarımı ve geliştirilmesi". (1996), 1-93.