Mikrobiyal elektroliz hücresinde farklı elektrotlar kullanılarak patates işleme tesisi atık suyundan biyohidrojen üretimi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ÇEVRE BİLİMLERİ VE TEKNOLOJİLERİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: FATMA MURATÇOBANOĞLU
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Merve Oğuz
Eş Danışman: Sevgi Demirel
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Yenilenebilir enerji kaynaklarından hidrojen üretimi, fosil yakıtlara dayalı yöntemlerle karşılaştırıldığında çevresel etkilerin azaltılması açısından önemli avantajlar sağlamaktadır; bununla birlikte, atık akışlarından biyohidrojen üretimi için umut vadeden mikrobiyal elektroliz hücrelerinin (MEC'lerin) sürdürülebilir ve verimli bir şekilde işletilebilmesi, toplam enerji verimliliğinin artırılmasını zorunlu kılmaktadır. Bu tez çalışmasında, ilk kez çift bölmeli MEC'lerde grafit (Gr), rutenyum kaplı grafit (Ru) ve paladyum kaplı grafit (Pd) katotlar kullanılarak, patates işleme endüstrisi atıksuyundan farklı uygulanan voltajlar altında biyohidrojen üretimi araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, katot yüzey kaplamalarının hidrojen üretim oranı (HER) ve enerji verimliliği (ηₑ) üzerinde belirgin etkiler oluşturduğunu ortaya koymuştur. En yüksek HER ve ηₑ değerleri, 1.0 V potansiyel altında çalışan Ru kaplı katot kullanılan reaktörde sırasıyla 0.43 LH₂ L⁻¹g⁻¹ ve %106 olarak belirlenmiştir. Bu değerler, kaplamasız Gr katot kullanılan sisteme kıyasla HER'de %81, ηₑ'de ise %33 oranında artışa karşılık gelmektedir. Katot yüzeylerinin morfolojik ve kristalografik özellikleri, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve X-ışını Kırınımı (XRD) analizleriyle karakterize edilmiştir. Anot biyofilminin yeni nesil dizileme (NGS) analizleri ise mikrobiyal topluluğun, Bacteroidetes şubesine ait polisakkarit tüketici bakteriler ve Geobacter cinsine ait ekzolektrojen mikroorganizmalar içerdiğini göstermiştir. Ayrıca, HER'in modellenmesine yönelik geliştirilen Yapay Sinir Ağı (YSA) modeli (R² = 0.9432), Ru kaplı katodun geniş voltaj aralıklarında yüksek performans sergilediğini doğrulamıştır. Katot kaplamalarının ekonomik uygulanabilirliğini değerlendirmek amacıyla gerçekleştirilen teknik-ekonomik analiz (TEA) sonucunda, Pd ve Ru kaplamalarının geri ödeme sürelerini sırasıyla %36 ve %34 oranında azalttığı belirlenmiştir. Tüm bu sonuçlar doğrultusunda, bu tez çalışması ile hem gerçek atıksuların besi ortamı olarak kullanılabilirliğinin hem de katot modifikasyonlarının sistem performansı üzerindeki etkisinin ortaya konduğu ve böylelikle MEC sistemlerinin büyük ölçekli uygulanabilirliğine katkı sağladığı değerlendirilmektedir.