Organik atıkların tek bölmeli mikrobiyal yakıt hücresinde arıtılması için anot geliştirilmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: HABİB AKYAZI
Danışman: Fatma Çiğdem Güldür
Özet:Mikrobiyal yakıt hücreleri (MYH), organik bileşiklerin ve biyokütle potansiyeline sahip organik atıkların bağları arasında bulunan kimyasal enerjiyi, aneorobik ortamda mikroorganizmaların katalitik reaksiyonları ile biyoenerjiye (elektrik enerjisine) dönüştürebilen biyoelektrokimyasal reaktörlerdir. MYH ile atıksu arıtımı yapılırken eş zamanlı olarak yenilenebilir enerji de üretilebilmektedir. MYH'nde anot elektrotu olarak kullanılan malzemenin yapısı, mikroorganizmaların anota tutunmasını, substratın oksidasyonunu ve elektron transferini doğrudan etkilemektedir. Bu çalışmada ilk olarak indirgenmiş grafen oksit (rGO) sentezlenmiştir. Sentezlenen rGO nikel köpük (NK) üzerine kaplanarak molibden (Mo) yüklemesi yapılmıştır. İkinci olarak NK, NK/rGO, NK/rGO/%30 Mo ve NK/rGO/%50 Mo olmak üzere dört farklı anot elektrotu hazırlanarak bu anot türlerinin sentetik atıksu arıtma verimi ve elektrik üretim potansiyeli üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Bu elektrotlar, tek bölmeli, membransız, hava katot MYH sisteminde test edilmiştir. Atıksu arıtma verimi ve elektrik üretimi açısından en iyi performans anot-katot elektrotları arası mesafenin 4 cm olarak ayarlandığı ve reaktörlerin karıştırmalı olarak çalıştırıldığı şartlarda NK/rGO/%50 Mo anot elektrotunun kullanıldığı reaktörde elde edilmiştir. Reaktörde kullanılan anot elektrotunun yüzeyinde gelişen bakteri türleri %6,93 Streptomyces sp. RerS4; %6,7 Cutibacterium acnes; %6,54 Micromonospora endophytica; %6,2 Paracidovorax avenae; %6,18 Lactobacillus jensenii olarak belirlenmiştir. Reaktörlerde katot elektrotu olarak kütlece %20 Pt yüklü karbon bezi kullanılmıştır. Anot ile katot arasındaki bağlantıyı sağlayan dış devrede 100 Ω'luk dış direnç kullanılmıştır. Kullanılan reaktörlerin hacmi 100 ml ve anot elektrotun çapı 3,8 cm'dir. Bu reaktörde, atıksu arıtım verimi olarak %88,58 KOİ giderimi ve en yüksek 170,90 mV gerilim ölçülerek, en yüksek güç yoğunluğu 118,824 W/m2 (2920,681 W/m3) olarak belirlenmiştir. Bu veriler, sentezlenmiş olan anot elektrotlarının MYH'de atıksu arıtımında ve elektrik üretiminde etkin olarak kullanılabileceğini göstermektedir.