Mikrobiyel yağların biyodizel üretiminde kullanımı

... konulu sunumlar: "Mikrobiyel yağların biyodizel üretiminde kullanımı"— Sunum transkripti:

1 Mikrobiyel yağların biyodizel üretiminde kullanımı
Dünyada insan nüfusunun hızla artmasıyla tarım için daha fazla alana ihtiyaç duyulacaktır. Örneğin Asya’da bitkisel yağ fiyatları daha fazladır. İlerleyen yıllarda bu eğilimin dünyanın geri kalan kısmında da görüleceği düşünülmektedir. Bu noktadan yola çıkılarak mikrobiyel lipitlerden üretilen biyodizel diğer enerji formlarına yardımcı bir alternatif bir enerji kaynağı olarak ön plana çıkmaktadır

2 Bakteriler Bakteriler genellikle triaçilgliserol üretmezler bunun yerine polibeta hidroksi bütirat ve alkanoat depo ederler. Her ne kadar mikroalgler hücrelerinde yüksek miktarda lipit biriktirebilse de, geliştirilebilmeleri bakterilere göre daha uzun zaman almakta ve büyük arazilere ihtiyaç duyulmaktadır. Genellikle bütün bakterilerin lipit içeriklerinin ortalama %20-40 olması nedeniyle mikroalglerden düşük olduğu bilinse de çok kısa sürede gelişebilmeleri bu mikroorganizmaları biyodizel üretiminde hammadde olarak kullanılabilirliğini akla getirmektedir.

3 Fakat birçok bakteri genellikle lipit üreticisi değildir
Fakat birçok bakteri genellikle lipit üreticisi değildir. Sadece birkaç bakteri türü hücrelerinde karışık lipoid yapılar (polihidroksialkanoat) biriktirebilmektedir. Bu yapılarda dış zarda olduğu için ekstrakte edilmeleri çok zordur. Bu sebeple yüksek lipit içeriğine sahip bakterilerin biyodizel üretiminde hammadde olarak kullanımının hiçbir ticari önemi yoktur Bu yüzden yağ biriktirme özelliği sadece bazı maya, fungus ve alglerde görülmektedir.

4 Funguslar 1980’li yıllardan bu yana funguslar (tek hücreli mayalar ve filamentli funguslar) ilgi çeken yağlı mikroorganizmalar olmuştur. Rhodosporidium sp., Rhodotorula sp, ve Lypomyces sp. gibi bazı maya türleri hücrelerinde kuru ağırlıklarının %70’i kadar lipit biriktirebilme yeteneğine sahiptir. Yüksek lipit içeriğine sahip funguslara örnek olarak Mortierella sp. cinsine ait türler verilebilmektedir. Yağlı mayalar ve küfler çoklu doymamış yağ asitlerince zengin triaçilgliserol biriktirmektedirler. Bu hücrelerde en fazla rastlanan yağ asitleri arasında C18:1, C18:2, C16:0, C16:1 gelmektedir.

5 Mikroalgler Mikroalgler zaman zaman gıda ve kimyasal madde üretiminde kullanılmaktadır. Ama son yıllarda mikroalglerin enerji kaynağı olarak kullanımı revaçtadır. Şöyle ki; bu mikroorganizmalar metan üretimi için parçalanabilir, fotosentetik olarak hidrojen üretebilirler veya bazı algler sıvı yakıt üretiminde yağ kaynağı olarak kullanılabilirler.

6 Mikroalgler Kültüre edilmeleri kolay Besiyerleri ucuz
CO2 fiksasyonu yaparak sera gazı etkisini azaltırlar Kolay elde edilirler, yüksek yağ içeriğine sahiptirler Bitkilerle karşılaştırıldığında tarım alanı ve ormanlar dışında havuz, fermentasyon birimleri ve hatta atık sularda bile gelişebilirler

7 Mikroalglerin en önemli avantajı, fotosentetik olarak gelişebildikleri için karbon kaynağına ihtiyaç duymamaları ve daha önceki tüketimlerin ürünü olan karbondioksiti enerji kaynağı olarak kullanıp karbondioksit nötralizasyonunu sağlamalarıdır Mikroalglerin biriktirdikleri lipitler genellikle (>%80) triaçilgliserol formunda olup 16 ve 18 numaralı karbon atomlarınca zengin yağ asitleri içermektedir. Alg hücrelerinin ortalama lipit içeriği %1 ile %70 oranında değişse de, optimum koşullar sağlandığında %90 oranında lipit biriktirebilen mikroalgler de vardır

8 Bazı alg ve siyanobakteri türlerinin yüksek lipit içeriğine sahip olduğu ve optimum şartlarda bu fotosentetik mikroorganizmaların aynı alanda geliştirilen bitki sisteminden 100 kat daha fazla lipit üretebileceği bildirilmiştir. Araştırıcılar, alglerden üretilen biyodizelin sülfür içermediğini ve petrol kaynaklı dizel yakıtlar gibi performans gösterebildiğini, partikül, CO, hidrokarbon ve SOx emisyonlarının az olmakla birlikte NOx emisyonunun bazı motor türlerinde fazla olabildiğini ifade etmişlerdir.

9 Triaçilgliserollere Uygulanan Kimyasal Modifikasyonlar Bitkisel yağlar genellikle serbest yağ asitleri, fosfolipitler, steroller, su, odorantlar ve diğer bileşikleri içermektedir. Bu yüzden yağ direk yakıt olarak kullanılamamaktadır Dizel bir yakıtla kıyaslandığında bitkisel yağlar kat daha yüksek bir viskoziteye sahiptir.

10 Dizel yakıtların yerine kullanılan triaçilgliserollerin yüksek viskoziteye, düşük uçuculuğa ve çoklu doymamış yapıya sahip olmaları kullanımları sırasında bazı problemlere sebep olmaktadır. Bitkisel yağların ve yağ atıklarının dizel yakıtların performansına yaklaşabilmesi için söz konusu bu triaçilgliserollere bazı kimyasal modifikasyonların uygulanması gerekmektedir

11 Bu gibi problemlerin çözülebilmesi için uygulanan kimyasal modifikasyonlar
dilüsyon, mikro-emülsifikasyon, piroliz ve transesterifikasyon olmak üzere 4 grupta toplanabilmektedir

12 Dilüsyon; triaçilgliserollerin dizel bir yakıt, etanol veya başka bir çözücü ile seyreltilmesi Mikro-Emülsifikasyon; bitkisel yağların yüksek viskozite sorununu çözmek için metanol, etanol ve 1- bütanol gibi solventlerle mikroemülsiyonları oluşturulmaktadır. Piroliz; hava veya nitrojen püskürtmesi varlığında termal enerji uygulamak suretiyle yağların kimyasal değişikliğe uğratılması.