Electrolyte impact on methane production in anaerobic digestion - microbial electrolysis cell (AD-MEC) integrated systems
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: BERKAN ÖDEN
Danışman: Yasemin Dilşad Yılmazel Tokel
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Anaerobik çürütme (AÇ) prosesi, yenilenemeyen enerji kaynaklarının ikame edilmesine önemli ölçüde katkıda bulunabilecek metan (CH4) bakımından zengin biyogaz üretimi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, uçucu yağ asidi (UYA) birikimi ve pH değişiklikleri gibi koşullar AÇ verimliliğini azaltabilir. Anaerobik çürütme ve mikrobiyal elektroliz hücresi (MEH) entegre sistemleri (AÇ-MEH), elektron transferini ve metanojenez sürecinin istikrarını iyileştirerek bu sorunların üstesinden gelebilecek umut verici bir teknolojidir. Bir AÇ-MEH'de, mikroorganizmalar organik maddeyi kullanarak CH4'e dönüştürür ve küçük bir voltaj uygulanmasıyla elektrik akımı üretir. Fosfat tamponlu solüsyon (FTS) ve karbonat tamponu (KT) gibi elektrolitler, AÇ-MEH sistemlerinde hızlandırılmış elektron transferi ve gelişmiş AÇ-MEH performansı için kullanılmaktadır, ancak AÇ-MEH'ler üzerindeki etkileri daha önce değerlendirilmemiştir. Bu tezde, FTS ve KT 'nin sığır gübresi ile beslenen AÇ-MEH entegre sistemleri üzerindeki etkileri 0,7 V ve 0,9 V uygulanan potansiyel altında araştırılmıştır. Deneylerde, mezofilik koşullar altında karbon fiber fırça (KFF) elektrotlu tek odacıklı MEH'ler kullanılmış ve FTS konsantrasyonu 10 ila 50 mM arasında değişirken KT konsantrasyonu 30 ila 120 mM arasında değiştirilmiştir. Sonuçlar, FTS ve KT'nin AÇ-MEH'lerin akım üretimini olumlu yönde etkilediğini ve 0,9 V'ta 0,23 ± 0,004 mA/cm2'ye kadar akım yoğunluğu ürettiğini göstermiştir (50 mM FTS). Bununla birlikte, her iki elektrolit de CH4 üretimini kısıtlamıştır. Tamponsuz AÇ-MEH'ler her iki deney setinde de 362,0 ± 1,0 mL CH4/g UKM'ye kadar en yüksek CH4 verimine sahipti. Bununla birlikte, en yüksek FTS (50 mM) konsantrasyonuna sahip AÇ kontrol reaktörleri en düşük CH4 verimini sergilemiştir (187.6 ± 17.9 mL CH4/g UKM). Anaerobik toksisite deneyleri, artan tampon konsantrasyonunun AÇ mikrobiyal topluluğu üzerindeki olumsuz etkisini ve CH4 üretim performansında %50'ye kadar düşüş olduğunu göstermiştir (50 mM FTS kontrol reaktörü). Bu nedenle, AÇ-MEH'lerde maksimum CH4 üretimi için elektrolit seçimini ve konsantrasyonunu optimize etmek çok önemlidir.