BİYOKÜTLEDEN FOTOSENTETİK BAKTERİLERLE HİDROJEN ÜRETİMİ



Benzer belgeler
Bilinen en eski yöntemdir. Bu alanda verim yükseltme çalışmaları sürdürülmektedir.

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI

Anaerobik Arıtma ve Biyogaz Üretim Tesisi. Çağatay Arıkan-Ak Gıda Kalite Güvence Müdürü

BİYOKÜTLE ENERJİ SANTRALİ BİOKAREN ENERJİ

EĞİTİM ÖĞRETİM YILI ÖZEL ÇAMLICA KALEM İLKÖĞRETİM OKULU OKULLARDA ORMAN PROGRAMI ORMANDAN BİO ENERJİ ELDE EDİLMESİ YIL SONU RAPORU

Çevre Biyoteknolojisi. BİYOTEKNOLOJİ 25.yıl

Biyoenerjide Güncel ve Öncelikli Teknoloji Alanları ve TTGV Destekleri

İçerik. Giriş. Yakıt pili bileşenlerinin üretimi. Yakıt pili modülü tasarımı ve özellikleri. Nerelerde kullanılabilir?

Mikroalgal ve anaerobik mikrobiyel kültürlerin kullanımı ile entegre atıksu arıtımı, sera gazı mitigasyonu ile biyo-enerji ve biyo-ürün eldesi

Organik Atıkların Değerlendirilmesi- BİYOGAZ: Üretimi ve Kullanımı ECS KĐMYA ĐNŞ. SAN. VE TĐC. LTD. ŞTĐ.

İstanbul Bilgi Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği. Çevreye Duyarlı Sürdürülebilir ve Yenilenebilir Enerji Üretimi ve Kullanımı

Çukurova Bölgesinde Oluşan Tarımsal ve Hayvansal Atıklardan Biyogaz Yoluyla Enerji Üretimi

Ayxmaz/biyoloji. Azot döngüsü. Azot kaynakları 1. Atmosfer 2. Su 3. Kara 4. Canlılar. Azot döngüsü

Biyomühendislik nedir?

FOTOSENTEZ-BİYOGAZ ÜRETİMİ KULLANIMI DÖNGÜSÜ

Biyogaz Yakıtlı Kojenerasyon Uygulamaları

Biyokütle Nedir? fosil olmayan

KATI ATIKLARIN BERTARAFINDA BİYOTEKNOLOJİ UYGULAMALARI. Doç. Dr. Talat Çiftçi ve Prof. Dr. İzzet Öztürk Simbiyotek A.Ş. ve İTÜ

Solunum. Solunum ve odunsu bitkilerin büyümesi arasında yüksek bir korelasyon bulunmaktadır (Kozlowski ve Pallardy, 1997).

ENDÜSTRİYEL BİYOTEKNOLOJİ

ATIKTAN ELEKTRİK ENERJİSİ ELDE EDİLMESİ

ŞEKİL LİSTESİ... ix TABLO LİSTESİ... xxxi MEVCUT TESİSLERİN İNCELENMESİ (İP 1)... 1

1. Üreticiler 2. Tüketiciler. 3. Ayrıştırıcılar

33343 Yenişehir-Mersin/Türkiye

Kimya Sektöründe Sürdürülebilirlik Çalışmaları. 3 Mayıs 2016

CK MTP31 AYRINTILAR. 5. Sınıf Fen Bilimleri. Konu Tarama No. 01 Güneş in Yapısı ve Özellikleri. 02 Ay ın Yapısı ve Özellikleri

Doç. Dr. Özlem Esen KARTAL (A Şubesi) Yrd. Doç. Dr. Adil KOÇ (B Şubesi) :16:57 1

PERFECTION IN ENERGY & AUTOMATION ENDÜSTRİYEL KOJENERASYON UYGULAMALARI

KÜRESELLEŞEN DÜNYA GERÇEKLERİ TÜRKİYE NİN ENERJİ GÖRÜNÜMÜ VE TEMİZ TEKNOLOJİLER

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI. Gökhan BAŞOĞLU

Atıksu Yönetimi. Prof. Dr. H. Güçlü İNSEL. İstanbul Teknik Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü (E-Posta: )

Biyogaz Temel Eğitimi

7.Uluslararası %100 Yenilenebilir Enerji Konferansı 18 Mayıs 2017 de İstanbul da

ZEYTİN ATIKLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ

Türkiye nin Enerji Teknolojileri Vizyonu

Marmara Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü Göztepe Kampüsü, Kadıköy, İstanbul.

1) Biyokütleye Uygulanan Fiziksel Prosesler

BİYOTEKNOLOJİ BÖLÜMÜ

FARKLI ZEYTİNYAĞI FABRİKASI ATIKSULARI İLE BİYOLOJİK HİDROJEN GAZI ÜRETİMİ

ENERJİ ALTYAPISI ve YATIRIMLARI Hüseyin VATANSEVER EBSO Yönetim Kurulu Sayman Üyesi Enerji ve Enerji Verimliliği Çalışma Grubu Başkanı

Biyolojik hidrojen üretim prosesleri

T.C. YALOVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ. Tüm Ders Kodları Havuzu

DÜNYA DA VE TÜRKİYE DE BİYOTEKNOLOJİ AR-GE UYGULAMALARI. Doç. Dr. Arzu ÜNAL

Endüstriyel Simbiyoz, Temiz Üretim ve Ar-Ge

BİYODİZEL BİYOETANOL BİYOGAZ

BİYOTEKNOLOJİ BÖLÜMÜ

Bitkilerde C3, C4 ve CAM Mekanizmaları, Farkları ve Üstünlükleri

Soma Havzas Linyit Rezervlerinin Enerjide Kullan Semineri Nisan 2009 Soma

ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI

Gıda Mühendisliğine Giriş. Ders-2

Karbon döngüsü (units = gigatons, 10 9 tons)

Sebigas: Kaynaklarınızı enerjiye çeviriyor

Ülkemizde Elektrik Enerjisi:

Kimya Mühendisi Kimdir?

Kojenerasyon Teknolojileri Yavuz Aydın, Yağmur Bozkurt İTÜ

ÇEVRE TEKNOLOJİLERİ POLİTİKA, STRATEJİ VE HEDEFLER

Doğadaki Enerji Akışı

Öğr. Gör. Dr. İlker BÜYÜK (Botanik, 10. Hafta): Fotosentez FOTOSENTEZ

BİYOTEKNOLOJİYE GİRİŞ. Araş. Gör. Dr. Öğünç MERAL

PROJE KONUSU NASIL BULUNUR? Prof. Dr. Turan GÜVEN

BİYOGAZ YAKITLI MİKRO KOJENERASYON UYGULAMALARI

ARITMA ÇAMURUNDAN BİYOGAZ ÜRETİMİ VE ENERJİ TASURRUFU


Doç. Dr. Emin Açıkkalp Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi

Evsel Atıksu Akımı. Katı Atık Akımı

Geri Dönüşüme Katıl,Dünyaya Sahip Çık İLERİ PİROLİZ

12 HÜCRESEL SOLUNUM GLİKOLİZ VE ETİL ALKOL FERMANTASYONU

BİTKİSEL VE HAYVANSAL ATIKLARDAN BİYOGAZ VE ENERJİ ÜRETİM TESİSİ

1.018/7.30J Ekoloji I: Dünya Sistemi Güz 2009

YAKIT PİLİ ve GÜÇ KOŞULLANDIRMA

Çevre Biyolojisi

5. SINIF FEN BİLİMLERİ YILLIK PLANI

Gönen Enerji Biyogaz, Sentetik Petrol, Organik Gübre ve Hümik Asit Tesisleri: Ar-Ge Odaklı Örnek Bir Simbiyoz Çalışması Hasan Alper Önoğlu

Enerji ve çevre alanında Bir dünya lideri. 27 Haziran, 2011 Paris

Genel Mikrobiyoloji. Buders notunun hazırlanmasında aşağıda belirtilen kaynaktan bire bir yararlanılmıştır.

Biyoetanol berrak, renksiz ve karakteristik bir kokuya sahip bir sıvıdır. E-10(%10 Biyoetanol+ %90 Benzin) ve E-85(%85 Biyoetanol+ %15 Benzin)'dir.

Ötrifikasyon. Ötrifikasyonun Nedenleri

YEMEK ATIKLARINDAN BİYOGAZ ÜRETİMİ

İSEK İSTANBUL SAĞLIK ENDÜSTRİSİ KÜMELENMESİ TIPTEKNO 14. Bölgesel Sağlık Kümelenmeleri Paneli 26 Eylül Sevim Tekeli BÜ TTO & İnovita & İSEK

TARIM, HAYVANCILIK VE GIDA ATIKLARI İÇİN BİYOGAZ TESİSLERİ

Atıktan Enerji Üretimi: Hayvansal ve Tarımsal Atıkların Çevre Dostu Yöntemlerle Doğaya Kazandırılması

Enerji Sektörü Yatırımlarında İklim Risklerinin Yönetimi

BİYOKÜTLE SİSTEMLERİ VE TÜRKİYE KAZAN SEKTÖRÜ

Endüstriyel Su Arıtımına Uyarlanmış Çözümler

HİDROJENLİ ENERJİ ÜRETEÇLERİ MESUT EROĞLU

TMMOB ÇEVRE MÜHENDİSLERİ ODASI ANTALYA ŞUBESİ

ENERJİ YÖNETİMİ A.B.D. (İ.Ö.) TEZSİZ YÜKSEK LİSANS PROGRAMI GENEL BİLGİLERİ

19. yüzyıldan itibaren önemli gelişmeler ortaya çıkmıştır. Biranın bozulmasına neden olan bir etmenin LOUİS PASTEUR ün çalışmaları ile tanımlanması,

TÜBİTAK-MAM / Kimya Enstitüsü (KE) 08 Kasım 2013

Taxim Hill Hotel İstanbul 20 Ocak 2012

Yenilenebilir olmayan enerji kaynakları (Birincil yahut Fosil) :

Prof. Dr. DurmuĢ KAYA Doç. Dr. Mustafa YAġAR Öğr. Gör. Muharrem EYĠDOĞAN

GÜNEŞ PİLLERİ (FOTOVOLTAİK PİLLER) II. BÖLÜM

Prof. Dr. Ayşen Erdinçler

GIDALARDA MİKROBİYAL GELİŞMEYİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

Doç.Dr. Yahya ULUSOY Uludağ Üniversitesi

Biyoenerji Teknolojileri (ENE 420) Ders Detayları

FERMENTASYON. Bir maddenin bakteriler, mantarlarve diğer mikroorganizmalar aracılığıyla, genellikle ısı vererek ve köpürerek

6. BÖLÜM MİKROBİYAL METABOLİZMA

Tarımsal enerji ihtiyacını yenilenebilir enerji kaynakları ile nasıl sağlayabiliriz? 6 Kasım 2018 Swissotel Ankara

Transkript:

BİYOKÜTLEDEN FOTOSENTETİK BAKTERİLERLE HİDROJEN ÜRETİMİ Inci Eroglu, Kimya Mühendisliği Bölümü ve Biyoteknoloji EABD, ODTÜ Meral Yücel, Biyoloji Bölümü ve Biyoteknoloji EABD, ODTÜ Ufuk Gündüz, Biyoloji Bölümü ve Biyoteknoloji EABD, ODTÜ Harun Koku, Kimya Mühendisliği Bölümü ve Biyoteknoloji EABD, ODTÜ ODTÜ Biyoloteknoloji 25. Yıl Etkinliği 14.11.2014 ODTÜ/Ankara 1

İÇERİK Fotosentezi taklit eden bir enerji dönüşüm sistemi keşfedebilir miyiz? Hidrojen enerji sistemi nedir? Biyo-benzer stratejilerle sürdürülebilir enerji geleceği ODTÜ de hidrojen enerji sistemi araştırmaları Fotosentetik PNS bakterilerle hidrojen üretimi HYVOLUTION projesi Pilot ölçekli fotobiyoreaktör geliştirilmesi Beklentiler

FOTOSENTEZİ TAKLİT EDEN BİR ENERJİ DÖNÜŞÜM SİSTEMİ KEŞFEDEBİLİR MİYİZ? HİKAYEMİZ 30 HAZİRAN1981 de ODTÜ DİPLOMA TÖRENİNDEN SONRA, ÜÇ DOKTORA MEZUNUNUN bu soruyu sormasıyla başladı. Üçünün de aklında farklı bir çözüm vardı. Dr Meral Yücel BİTKİLERDEKİ FOTOSENTEZ Dr. Ufuk Gündüz FOTOSENTETİK BAKTERİ Dr İnci Eroğlu YAPAY FOTOSENTEZ

PROF. MELVIN CALVIN le BERKELEY Üniversitesinde Aralık1987 de Randevu Prof. Melvin Calvin kimdir? Melvin Calvin 1961 de Kimya dalında Nobel ödülü almıştır. Fotosentez tepkimelerinde Calvin döngüsü olarak da anılan karbon dioksit indirgenme mekanizmasını keşfetmiştir. Bana İnanıyorum ki geleceğin enerji sorununun çözümü yapay fotosentez de yatmaktadır. Ama malesef bunu ben göremiyeceğim. Sizin de göreceğinizi sanmıyorum, ama çalışmaya devam edin. dedi. Ben Biz bitkiler çok karmaşık olduğu için fotosentetik bakterilerle çalışmayı düşünüyoruz dedim. O Bakteriler de çok karmaşık. dedi Prof. Calvin 8 Nisan 1911 doğdu ve 8 Ocak1997 de vefat etti.

HİDROJEN ENERJİ SİSTEMİ IAHE International Association of Hydrogen Energy Uluslararası Hidrojen Araştırma Vakfı Elektrik Üretimi SU Taşıma SU ÖN ENERJİ KAYNAKLARI ENERJİ TAŞIYICI Ev Ofis Endüstri ENERJİ TÜKETİCİLER

Polimer Elektrolit Membran Yakıt Hücresi Kimyasal Energy (H 2 and O 2 ) Elektrik + Isı + Su Kaynak: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/imgheat/fuelcell.gif

Biyo-H 2 : Yenilenebilir Enerji Taşıyıcı Dünya Nüfusu 9 milyar 7 milyar 2014 2050 (Kaynak: The UN) Yenilenebilir Enerji Biyo-H 2 (Source:SRI Consulting) 8

Biyokütleyi Enerjiye Çeviren Teknolojiler

ODTÜ de Hidrojen Enerji Sistemi Araştırmaları Güneş Enerjisi Elektrik Enerjisi Biyokütle /Atık Biyoreaktör Depolama H 2 H 2 Yan ürünler PEM Yakıt Pili Sistemi SU Air TEŞEKKÜR: Prof. Dr Nejat Veziroglu Alternative Energy Symposium,Miami USA, 1987 de BİYOLOJİK HİDROJEN ÜRETİMİ ile ilgili çalışmamızı önerdi.

Hidrojen Üreten Mikroorganizmalar Alg: Siyanobakteri: Biyofotoliz 2H 2 O+ light 2H 2 + O 2 Fermentetif bakteri: ( fermentasyon) şeker + H 2 O H 2 + CO 2 + organik asitler Fotosentetik bakteri:(fotofermentasyon organik asitler + H 2 O+ ışık H 2 + CO 2

Rhodobacter Türleriyle Hidrojen Üretim Mekanizmasına Bakış Geri-alım hydrogenase çıkarılarak hup- mutantlar elde edildi H 2 2H + + 2e [Ni-Fe] hydrogenase Polihidroksibutirat(PHB) Karotenoid gibi yan ürünler üretilir [Fe-Mo] ve [Fe-Fe] nitrogenase 2H + + 2e - + 4ATP H 2 + 4ADP + 4Pi Engelleyenler: O 2 ve NH 3 Koku et al. 2002. International Journal of Hydrogen Energy,27;1315-29.

Fermentative Hydrogen Production Organik atıklar Karanlık Fermentasyon Fotofermentasyon Δ G 0 C 6 H 12 O 6 12H 2 + 6CO 2 8H 2-33 kj Fotofementasyon - Işık - Anaerobik - Yüksek substrat dönüşümü -Substrat çeşitliliği 4H 2 2 Asetat -184 kj 3H 2 Bütrat -255 kj Hidrojenaz Anaerobik bakteri 10H 2 Işık Enerjisi ADP Fd ox ATP Fd red Nitrojenaz Fotosentetik bakteri 13

Biyokütleden Isısal İşlem Yapılmadan Saf Hidrojen Eldesi Non-thermal Production of Pure Hydrogen from Biomass EU 6TH FRAME PROJECT SES6-019825, HYVOLUTION PROJECT (2006-2010) AMAÇ -Yöresel bitkiler, zirai ve gıda atıklarından elde edilen biyokütleden, biyolojik yöntemlerle hidrojen üretilmesine yönelik endüstriyel proses geliştirmektir. -TASARIM KAPASİTESİ:50 kg/h (2 MWe). Bu proje, Avrupa Birliği Altıncı Çerçeve programında 6.1 Sürdürülebilir Enerji Sistemleri Tematik Alanı nda desteklenmiştir. HYVOLUTION projesine 11 Avrupa Birliği ülkesi, Türkiye, Rusya ve Güney Afrika katıldı. Mali Destek AB Katkısı: 10.4 milyon Avro ODTÜ nün payı: 650 000 Avro Webpage: www.hyvolution.nl

AB 6. Çerçeve Projesi SES6-019825, HYVOLUTION PROJESİ (2006-2010) tiointegration Patates kabuğu, şeker pancarı melası, şeker pancarı koyu şerbeti, arpa samanı Karanlık Fermentasyon Işıklı Fermentation Claassen et al. Non-thermal Production of Pure Hydrogen from Biomass. In Hydrogen and fuel cells. Ed. Stolten D. Wiley CH. 2010

Birbirini takip eden karanlık ve ışıklı fotofermentasyon ile biyokütleden hidrojen üretimi 16

Mevsimsel Değişikliklerin Fotofermentatif Hidrojen Üretimine Etkisi 0.030 YH2(mol) / Biomass (gdcw) 0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 Y = 3E-06x R² = 0.87 0.000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Daily Solar Radiation (Wh/m 2. d) Winter (December), 2008 Summer (July), 2009 July, 2009 Günlük verim (Y) = Üretilen H2 (mol)/biyokütle (gdcw) Verim güneş ışınımıyla doğru orantılı artmaktadır. Kışın elde edilen verimin 4 katı Yazın elde edilmiştir. R.capsulatus YO3 (hup-) Besiyeri: Asetat- Glutamat İşleyiş: Kesikli beslemeli December, 2008 Androga et al.2011. International Journal of Hydrogen Energy;36-17:11369-78.

Fotobiyoreaktör Ölçek Büyütme Araştırmaları Küçük ölçekli laboratuvar denemeleri 55 ml lik cam reaktörlerde (A) soğutmalı inkübatörlerde yapılmaktadır. Fotobiyoreaktör ölçeği açıkhava denemelerinde içten soğutmalı (B) Panel reaktörlerde 4-40 L (C) Borusal reaktörlerde 90 L ye kadar büyütülmüştür. 3 aya varan sürekli hidrojen üretimi gerçekleştirilmiştir. -Boran vd., Journal of Cleaner Production, 31/150-157, 2012. -Androga vd. Int. Journal of Hydrogen Energy (IJHE), 39/ 2472-2480, 2014.

HYVOLUTION Projesinde, Biyohidrojen Üretim tesisinin borusal reaktörlerin alan gereksinimiyle, biyogaz tesisi ve fotovoltaik tesisat yerleştirme alanlarının karşılaştırılması. ( Almanya daki biyogaz ve fotovoltaik tesisler ve 1kg/h hydrojen üretimi baz alınmıştır.)

H 2 üretim hızındaki ilerlemeler

Beklentiler Üretim Hızı Arttıkça Alan gereksinimi ve maliyet azalacaktır Gelecekte üretim hızını arttırmaya yönelik stratejiler nelerdir? i) Genetik modifikasyon ii)reaktör tipi ve tasarımını geliştirmek ( Immobilizasyon) iii) Mikrobiyal fizyoloji ve besiyeri gereksinimini daha iyi anlamak iv) Karışık kültür kullanımı ve metabolik çok yönlülük yaratmak.

ODTÜ Biyohidrojen Grubuna Katkıda Bulunan Araştırmacılar Prof. Dr. Lemi Türker Banu Kaya Dr. Adnan Aydemir Demet Çetin Dr. Başar Uyar Deniz Yiğit Dr. Bekir Zabut Elif Genç Dr. Dominic Deo Androga Gökçe Avcıoğlu Dr. Ebru Özgür Kadir Aslan Dr. Ela Eroglu Mehmet Yetiş Dr. Gökhan Kars Özgür Çakıcı Dr. Kamal Elkahlaout Muazzez Gürgan Dr. Nilüfer Afşar Emrah Sağır Dr. Vedat Sediroğlu Emine Kayahan Dr. Tarık Elbashiti Dr. Tüzün Arık Altan Tabanoğlu Efe Boran Burcu Özsoy Pelin Sevinç Gülşah Pekgöz Endam Özkan Nihal, Sevilay ve diğerleri 2010 2002