Page 18 - BİOMEDYA SAYI 47

18 BİYOTEKNOLOJİ VE YAŞAM BİLİMLERİ GAZETESİ KASIM - ARALIK 2023 www.biomedya.com

ATIKSULARDAN

BİYOPLASTİK ÜRETİMİ

Atıksu arıtmanın birincil amacı her bozunmayan plastiklere benzer özel- Anaerobik koşullar altında her iki robiyal kültür tarafından PHA üretimi
zaman su kalitesini dolayısıyla insan liklere sahip oldukları için çok ilginç bir mikroorganizmanın da elektron alıcı- için en çok çalışılan ve etkili strateji-
sağlığını korumak amacıyla atıksudaki biyo-bazlı biyopolimer sınıfıdır. Bunlar, sı sınırlayıcı hale geldiğinden, karbon dir. Bolluk/Kıtlık (B/K) oranı, özellikle
kirleticilerin uzaklaştırılması olmuştur. atıksuda bulunan karmaşık organik substratını bünyelerine alırlar ve PHA beslenmede kullanılan farklı substrat
Ancak, günümüzde kaynakların giderek substratlar dahil olmak üzere farklı sentezi boyunca kullanırlar. Bu proses türü ve konsantrasyonları nedeniyle,
tükenmesi ve sürdürülebilirliğin ihtiyaç yenilenebilir kaynaklardan bakteriyel için gereken enerji, hücre içi depolan- bir çalışmadan diğerine büyük farklı-
haline gelmesi nedeniyle atıksuyu atık fermantasyon yoluyla üretilebilir, böy- mış polifosfat (PAO’lar ile) veya glikojen lıklar gösterir. Bununla birlikte, bolluk
olarak değil kaynak olarak değerlen- lece atıksu arıtma tesisleri geri kaza- (GAO’lar ile) tarafından sağlanır. Daha aşamasının uzunluğu, substratın ta-
dirme ihtiyacı doğmuştur. Bu durum nılan plastik ile döngüsel ekonomiye sonra depolanan PHA aerobik koşul- mamen tükenmesi için yeterli olmalı
sadece atıksu için değil, tarımsal ve entegre edilebilir. lar altında, mevcut oksijen kullanıla- ve kıtlık aşamasının uzunluğu, daha
endüstriyel atıklar gibi doğrudan insan rak büyüme, metabolik faaliyetler ve önce birikmiş PHA’nın önemli ölçüde
faaliyetleriyle oluşan tüm atıklar için Endüstriyel atık akımlarından kat- glikojen/polifosfat oluşturulması için tüketilmesine izin verecek kadar uzun
geçerlidir. ma değerli polihidroksialkanoatların tüketilir (Schuler & Jenkins, 2003; Man- olmalıdır (Mannina, 2020; Hao vd.,
(PHA’lar) üretimi, geleneksel/petrol nina vd., 2020). 2018; Paul vd., 2012). Endüstriyel atık
Atıklar, yenilenebilir kaynaklar olup, bazlı plastiklerin yerini alabilecekleri akışından kaynaklanan besleme sto-
sadece enerji üretmek haricinde biyop- için araştırmacıların ve proses endüst- Yüksek ve kararlı PHA üretimine sahip ğundaki organik içerik genellikle önce
lastik, besin geri kazanımı gibi faydalı rilerinin dikkatini çekmiştir. PHA’lar, polihidroksialkanoat depolayan mik- farklı asitojenik fermantasyon süreç-
ürün eldesinde de kullanılabilmek- imalat sektöründe çeşitli uygulama- roorganizmalardan oluşan biyokütle, leri ile uçucu yağ asitlerine (UYA’lar)
tedir. Kaybolan atık kaynaklarının % lara sahip (örn. tıbbi ekipman, paket- tokluk/bolluk ve açlık/kıtlık döngüsel dönüştürülür, verilen karbonhidratlar
50’sinden fazlası atıksularda bulun- leme) yüksek bozunabilirliğe sahip koşullarına maruz kaldığı tamamen tercihen mikroorganizmalar tarafından
maktadır dolayısıyla atıksu arıtımında biyopolimerlerdir (Novelli vd., 2021). aerobik koşullar altında gerçekleşti- glikojen olarak, UYA’lar ise PHA olarak
lineer bir ekonomi modelinden döngü- PHA fizikokimyasal özellikleri ve en rilen ve PHA üretiminde yaygın olarak depolanır.
sel ekonomi modeline geçişi sağlayan önemlisi biyobozunur özelliği nede- kullanılan aerobik dinamik besleme
teknolojik gelişmelere odaklanılması niyle en umut verici alternatiflerden stratejisi izlenerek zenginleştirilebilir. PHA üretiminde hammadde olarak
gerekmektedir. Bu bağlamda, atıksu biri olsa da üretim maliyetinin yüksek Bu stratejide, aerobik koşullar altında, atık/atıksuyun fermentasyon ürün-
arıtma tesisleri Atıksu Geri Kazanım Te- olması, endüstriyel ölçekte üretimine kısa süreli karbon kaynakları mevcu- leri kullanılır ve kullanılan atık/atık-
sisleri veya Atıksu Biyorafinerileri ola- geçilmesi önünde bir engeldir. Bu ma- diyetinin (bolluk) ardından uzun süreli suyun türü fermentasyon atıklarının
rak düşünülmeye başlanmıştır. Atıksu liyeti azaltmak için araştırmalar, karı- kıtlık döngüsü gerçekleştirilir. Bolluk UYA bileşimi etkiler, dolayısıyla PHA
biyorafinerisi, karışık mikrobiyal kültür şık mikrobiyal kültürleri içeren çeşitli sırasında karbon kaynağı mikroorga- üretimini ve bileşimini de etkiler. Ay-
biyoteknolojisini kullanmaktadır, yani atıkların (belediye organik atıkları ve nizmalar tarafından bünyeye alınır ve rıca, karbonhidratların belirli UYA’lara
mikroorganizmaları kullanarak faydalı atıksu gibi) hammadde olarak kullanı- PHA granülleri olarak depolanır. Bu fermentasyonu, çalışma ortamının
ürün elde etmektedir ve bunun yanın- mına yoğunlaşmaktadır. aşamada PHA depolayabilen bakteriler, koşulları değiştirilerek sağlanabilir ve
da atıksuyu arıtıp yeniden kullanımını mikrobiyal popülasyonun geri kalanına genellikle tercih edilen polimer kalitesi
sağlamaktadır. Karışık mikrobiyal kültür tarafından göre rekabet avantajına sahiptir çünkü (daha sert ve esnek) yüksek Polihid-
PHA’nın hücre içi depolanması ilk dış karbon kaynağı tükendiğinde, kıtlık roksivalerat(PHV):Polihidroksibüti-
Biyolojik olarak tamamen bozunabi- olarak atıksu arıtma tesislerinde bi- aşamasına dayanmak için karbon ve rat(PHB) oranlarında elde edilmektedir
len Polihidroksilalkanoat (PHA), bakteri yolojik fosfor giderimi prosesi sıra- enerji kaynağı olarak biriken PHA’yı (Kourmentza & Kornaros, 2016). PHA
fermentasyonu yoluyla atıksudan geri sında gözlemlenmiştir. Bu sistemlerde kullanacaklardır. Dolayısıyla, PHA biyosentezinde farklı endüstrilerden
kazanılabilen biyopolimerdir ve dünya anaerobik/aerobik prosesler birbirini depolayan mikroorganizmalar kıtlık gelen atık akımları karbon kaynağı ve
çapında karşı karşıya kalınan plastik izler ve PHA birikimi karbon kaynağı sırasında büyüyebilirken, PHA depo- mikrobiyal aşı olarak kullanılabilir. Aşı
sorununu azaltmada rol oynayabile- depolayabilen iki mikroorganizmanın layamayan mikroorganizmalar açlıktan olarak PHA depolayabilen türleri içe-
cek bir üründür (Mannina vd., 2020; de varlığında anaerobik faz sırasında ger- ölecektir (Albuquerque vd., 2010; Dias ren mikrobiyal karışık kültür olan biyo-
Souza Reis vd., 2020). çekleşir: polifosfat biriktiren organiz- vd., 2006). kütle, kentsel veya endüstriyel atıksu
malar (PAO’lar) ve glikojen biriktiren arıtma tesislerinin ikincil çamurundan
Polihidroksialkanoatlar, geleneksel organizmalar (GAO’lar). Aerobik dinamik besleme, karışık mik- sağlanmaktadır (Novelli vd., 2021; Tu