Hyperthermophilic hydrogen production by Geoglobus acetivorans in microbial electrolysis cells

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2021

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: AYKUT KAŞ

Danışman: Yasemin Dilşad Yılmazel Tokel

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Biyoelektrokimyasal sistemlerde (BESler) reaksiyon hızlarını arttırmak, zor çözünen kirleticiler arıtılmasını iyileştirmek ve kontaminasyon riskini en aza indirmek için hipertermofilik mikroorganizmaların kullanılması önerilmektedir. Şimdiye kadar, katı elektrotlara elektron verme yeteneğine sahip küçük bir grup hipertermofilik mikroorganizma tespit edilmiştir ve bu çalışmada bu gruba giren yeni bir kültür sunmaktayız. Demir indirgeyici arke kültürü Geoglobus acetivorans, daha önce hidrotermal bir yapıdan izole edilmiş olup, 80 °C'de çalıştırılan Mikrobiyal Elektroliz Hücrelerinde (MEH) 1,53 ± 0,24 A/m2 pik akım yoğunluğu üretmiştir. Bu akım yoğunluğu değeri, Geoglobus acetivorans ile yakından ilişkili olan Ferroglobus placidus ve Geoglobus ahangari arke kültürleri ile, tamamen aynı reaktör konfigürasyonuna sahip reaktörlerde elde edilen sonuçtan 2,5 - 3 kat daha yüksektir. 10mM asetat ile beslenen 5 mL Mini-MEH reaktörlerinde maksimum hidrojen üretim hızı (QH2) 0,57 ± 0,06 m3 H2/m3*gün olarak tespit edilmiştir. Anot elektrot üzerinde gözle görülür biyofilm oluşumu dışında 6 döngü boyunca biyohidrojen üretimi ve yüksek akım üretimi gözlemlenmiştir. Reaktörlerin daha uzun işletilmesinden sonra biyofilm elektrot yüzeyinden soyulmaya başlamış ve hem hidrojen hem de akım üretimi azalmıştır. Döngüsel voltametri (CV) analizi, orta noktası -0,40 V (vs. Ag/AgCl) anot potansiyelinde olan bir sigmoidal katalitik dalga üretmiştir. Geoglobus acetivorans kültürünün doğrudan elektron trasnferi (DET) yapabilme yeteneği, pik ayırma analizi, medya değişiminden sonra hızlı akım yoğunluğu geri kazanımı ve anot elektrotunda kalın biyofilm oluşumu ile gösterilmiştir. Geoglobus acetivorans, asetat ile ilk biyofilm oluşumundan sonra hipertermofilik MEH'lerde kompleks organik atık malzeme kullanabildiğini göstermiştir.