Improved sludge bioprocessing and energy harvesting using different microbial fuel cell (MFC) configurations
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: İDRİS BİRYOL
Danışman: AZİZE AYOL
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Son yıllarda elektrot yüzeylerinde etkin yarılanma reaksiyonları oluşturabilme kapasitesine sahip bazı spesifik mikroorganizmaların varlığının tespit edilmesine bağlı olarak, biyolojik olarak bozunabilen organik atıklardan mikrobiyal yakıt hücresi (MYH) ile doğrudan elektrik üretimi yeni bir araştırma konusu olarak dikkat çekmektedir. Mikrobiyal yakıt hücrelerinde organik maddenin bozunması ve enerji üretimi bir arada gerçekleştirilmektedir. Özellikle biyolojik olarak bozunabilir organik atıklardan enerji eldesine yönelik stratejiler tüm dünyada önem kazanmıştır. Bu alanda yeni bir araştırma konusu olarak Mikrobiyal yakıt hücresi (MYH) üretimi üzerinde farklı çalışma grupları tarafından yapılan çalışmalar mevcuttur. Moleküler biyoteknoloji tekniklerindeki son gelişmeler ve bunların Çevre Biyoteknolojisi alanında uygulanması, biyolojik olarak bozunabilen organik atıklar ve atık sulardan mikrobiyal yakıt hücresi üretiminin yeni bir araştırma konusu olarak gelişmesinde etken olmuştur. Bu tez çalışmasında, atıksu arıtma tesislerinin biyolojik arıtma kademelerinde oluşan çamurlardan anodik ve katodik koşullar altında MYH ile doğrudan elektrik üretimi araştırılmıştır. Laboratuvar ölçeğinde farklı MYH konfigürasyonları tekli sistem ve H tipi çiftli sistem olarak tasarlanmıştır. Tekli MYH reaktörlerinin alt bölümü anaerobik (anot), üst bölümü ise aerobik (katot); H tipi MYH reaktörlerinin ise bir bölmesi anaerobik (anot), diğer bölümü ise aerobik (katot) olacak şekilde tasarlanmıştır. Deneysel çalışmalarda farklı elektrotlar -titanyum, grafit, karbon kumaş, karbon kâğıt, Pt/C kaplamalı karbon kumaş ve Pt/C kaplamalı karbon kâğıt elektrot- kullanılarak, bu elektrotların arıtma çamurlarından MYHlerde elektrik üretimine etkileri araştırılmıştır. Reaktörlerde numune alımı ve güç ölçümleri için uygun çıkış noktaları yapılmıştır. Anot ve katot bölmeleri bakır tel ile birbirine bağlanmıştır. Atıksulardan MYH üretimiyle ilgili son çalışmalarda mikroorganizma tarafından üretilen hidrojen iyonunun katot bölmesine geçmesini sağlayan katyon seçici membranlar kullanılmıştır. Bununla birlikte, bu çalışmada arıtma çamurlarının katyonik membranlar üzerinde oluşturacağı kek ve kirlenmenin, iyon transferini sınırlayabileceği düşünüldüğünden, sistemler membranlı/membransız MYH şeklinde işletilmiştir. Araştırma sonuçları zengin organik içeriğe sahip arıtma çamurlarından MYH kullanılarak doğrudan elektrik enerjisi uygulanabileceğini göstermiştir.