Mikroalgal ve anaerobik mikrobiyel kültürlerin kullanımı ile entegre besiyer madde giderimi, sera gazı mitigasyonu ve biyo-yakıt ve biyo-ürün eldesi

TÜBİTAK ÇAYDAG15.08.2015Mikro algal kültürlerin kullanımı ile önemli bir sera gazı olan CO2’in mitigasyonu çok yeni bir araştırma alanıdır. Mikro algal kültürler ile besiyer madde giderimi ve atık mikro algal biyokütleden biyogaz, hidrojen ve gübre eldesi çeşitli araştırmalara tek başına ya da birlikte konu olmuş uygulamalardır. Ancak, bu projenin konusunu oluşturan mikro algal ve anaerobik mikrobiyel kültürlerin entegre besiyer madde giderimi, sera gazı mitigasyonu ve biyo-yakıt ve biyo-ürün eldesi için birlikte kullanıldığı entegre bir biyoproses konfigürasyonun geliştirilmesi özgün bir yaklaşımdır. Bu inovatif konfigürasyon sadece atık su arıtımı ve CO2 mitigasyonu gibi önemli atık yönetimi sorunlarına bir katkıda bulunmakla kalmayacak, biyoyakıt (biyogaz ve biyohidrojen) ve biyoürün (gübre) eldesi de sağlayabilecektir. Bu projenin en önemli çıktısı hem evsel hem de endüstriyel atık suların atık CO2 kaynakları (örneğin endüstriyel baca gazları) ile birlikte arıtılabilmesini sağlayan özgün bir biyoteknolojik proses konfigürasyonunun geliştirilmesi olacaktır. Bu sürece paralel olarak sağlanacak olan biyoyakıt ve biyoürün eldesi, sadece atık valorizasyonuna değil, sürdürülebilir atık yönetimine de önemli bir örnek oluşturabilecektir. Atık sulardan azot ve fosforun %90-100 arasında değişen verimle giderimi, fotobiyoreaktörlerde sağlanan 0,16-0,26 g/L.gün CO2 tutma hızı, mikro algal biyokütleden elde edilen metan verimi (249 mL CH4/g TUKM), hidrojen verimi (2,47 mL H2/g TUKM) ve detayları bu raporda sunulan projemizin diğer sonuçları hipotezimizi destekler bir ilk adım niteliğindedir. Diğer bir deyişle, mikro algal ve anaerobik mikrobiyel kültürlerin entegre besiyer madde giderimi, sera gazı mitigasyonu ve biyo-yakıt ve biyo-ürün eldesinde birlikte kullanımı olasıdır. Bu üç farklı amaca aynı anda hizmet edecek olan bir inovatif biyoproses konfigürasyonunun optimizasyonu çalışmalarımızın bundan sonraki aşamasını oluşturacaktır.The mitigation of CO2 which is an important greenhouse gas by using microalgal cultures is a very new research area. Nutrient removal by microalgal cultures and anaerobic digestion of waste microalgal biomass and subsequent biogas, biohydrogen and fertilizer production were relatively investigated in the past. However, the research on these areas concentrated on only one or two of these tasks. Therefore, the integrated bioprocess configuration which is investigated in this project to provide integrated nutrient removal, greenhouse gas mitigation and bio-fuel and fertilizer production by using both microalgal and anaerobic microbial cultures is an innovative approach. This innovative configuration will not only contribute to nutrient removal from wastewaters and CO2 mitigation but also generate bio- fuels (biogas, biohydrogen) and bio-products (fertilizer). The impact of this project will be a cost-efficient biotechnological process configuration for the treatment of both domestic and industrial wastewaters as well as waste CO2 sources such as flue gas. Moreover, the parallel bio-fuel and bio-product generation will be a good example of waste valorization and sustainable waste management approach. Nitrogen and phosphorus removal from wastewaters with 90-100% efficiency, achievement of significant CO2 mitigation rates (0,16-0,26 g/L.day) in photobioreactors, methane production from microalgal biomass with a yield of 249 mL CH4/g VS, dark fermentative hydrogen production with a yield of 2.47 mL H2/g VS and other results of our project which are presented in this report not only support our initial hyphothesis but also constitute the first step toward its realization. In other words, an integrated approach enabling nutrient removal, greenhouse gas mitigation and bio-fuel and fertilizer production by using microalgal and anaerobic cultures is possible. Optimization of an inovative bioprocess configuration which will serve for all these three objectives will be the next phase of our research

<b>Atık Azaltma Metotlarının Akü Üretimine Entegre Edilmesi: Metot Geliştirme Ve Uygulama</b> / Integration of Waste Reduction and Battery Production: Method Development and Application

Bu çalışma çevre yönetimi ile entegre edilmiş üretim sistemlerinin önemli çevresel ve ekonomik faydalar getireceği düşüncesini baz alarak üretim sistemine yeni bir yaklaşım önermeyi amaçlamıştır. Bu yaklaşım için izlenmesi gereken yol genel olarak belirlenmiş ve çevreye dost ve az madde kullanarak çok üretme felsefesinin karar verme mekanizmalarına taşınması gerektiği vurgulanmıştır. Bu yaklaşım üretim sisteminde var olan uygulamaları fark eder ve alternatif atık yönetimi çözümlerini de araştırarak en çok faydayı sağlayan çözümü bulmaya çalışır. Hazırlanan metodolojide veri toplama ve üretim sisteminin analizi atıkların oluşumu ve azaltma alternatifleri göz önünde tutularak yapılır. Atıkların yönetimine ilişkin alternatifler araştırıldıktan sonra kazanımlar karar verme aşamasına iletilir. Önerilen metodolojinin akü üretimi yapan bir fabrikada uygulaması belli bir aşamaya kadar yapılmış ve fabrika yöneticilerine sonuçlar hakkında bilgi verilmiştir. Integration of Waste Reduction and Battery Production: Method Development and Application This study presents an environmentally integrated manufacturing system analysis for companies looking for the benefits of environmental management in achieving high efficiency levels. The roadmap for such a management system is established and it is shown that the decision making should consider producing more using less and nonhazardous. This approach recognizes the already existing activities while investigating alternative waste management solutions. The methodology consists of data collection, operational analyses of the processes, identification of wastes and evaluation of waste reduction alternatives proposed both technically and economically. The proposed methodology is examined in a car battery manufacturing company and results are reported to the decision makers

High-rate anaerobic treatment of digestate using fixed film reactors

Ulgudur, Nilufer/0000-0003-3410-0598; Demirer, Goksel/0000-0001-6030-2041WOS: 000483405400073PubMed: 31284204The effluent stream of the anaerobic digestion processes, the digestate, accommodates high residual organic content that needs to be further treated before discharge. Anaerobic treatment of digestate would not only reduce the residual organic compounds in digestate but also has a potential to capture the associated biogas. High-rate anaerobic reactor configurations can treat the waste streams using lower hydraulic retention times which requires less footprint opposed to the conventional completely stirred tank reactors. This study investigated the high-rate anaerobic treatment performance and the associated biogas capture from the digestate of a manure mixture composed of 90% laying hen and 10% cattle manures in fixed-film reactors. The results indicated that it was possible to reduce total chemical oxygen demand content of the digestate by 57-62% in 1.3-1.4 days of hydraulic retention time. The corresponding biogas yields obtained were in the range of 0.395-0.430 L-biogas/gVS(added) which were found to be comparable to many raw feedstocks. Moreover, significant total phosphorus reduction (36-47%) and greenhouse gas capture (over 14.5-18.1 tCO(2)e/d per m(3) digestate) were also recorded in the anaerobic fixed-film reactors. (C) 2019 Elsevier Ltd. All rights reserved

CO2 mitigation from the flue gas of the iron steel making industry by microalgal cultures

Integration of CO2 mitigation with nutrient removal from different wastewater sources can be realized by microalgae growth. In spite of being an option with significant environmental benefits, this technology still suffers from achieving high performances since atmospheric concentration of CO2 limits microalgae growth; i.e. biomass accumulation. This is why the use of flue gas with CO2 concentrations of 20-25% (by volume) should be considered as an inorganic C source for the microalgae culture reactors. This study has focused on the measurement of CO2 uptake and nutrient removal by microalgae as well as biomass accumulation in the photo-bioreactors containing domestic wastewater inoculated by freshwater microalgae cultures. The real flue gas (11% CO2) collected from an iron-steel industry was used to supply CO2. The total CO2 uptake was 0.75 g/L with a rate of 0.15 g/L.day in the reactors operated with autoclaved wastewater as the growth medium. The use of raw wastewater yielded 0.13 g/L total CO2 uptake with a rate of 0.06 g/L.day. The results indicated that microalgae culture was capable of tolerating high levels of CO2 and removal of nutrients from wastewater. Keywords: Flue Gas, Iron-Steel Industry, Microalgae, Nutrient Removal, Wastewater