Atık sulardan izole edilen bazı bakteriler aracılığıyla biyoplastik üretimi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Fakültesi Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: HAKAN SEVGİLİ
Danışman: Nazmiye Özlem Şanlı
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Dünya üzerindeki petrokimyasal plastik kullanımları sonucu açığa çıkan günlük çöp miktarı bu plastiklerin geri dönüşüm oranının yaklaşık 6-7 katıdır. Bu çöp artışı özellikle istiflenme ile toprak arazilerini ve topraklar tarafından emilerek denizlerin kirletilmesinde önemli bir paya sahiptir. Ekosistemler, plastiklerin indirgenmiş son hali mikroplastik diye tabir edilen yapılar tarafından tehdit halindedir. Dolayısıyla bu ve bunun gibi sorunların aşılmasında biyoplastik üretimleri üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Özellikle bu çalışmalar polihidroksi alkanoat aile grubuna doğru genişletilmiştir. Köken olarak biyolojik yapılara dayanan biyoplastikler kullanım ömürleri tamamlandıktan sonra toprak ya da denizde kolaylıkla mikroorganizma varlığında geri dönüştürülebilirler. Bu özellikleri herhangi bir kimyasal ya da fiziksel manipülasyona uğramadan doğal döngüler içerisinde gerçekleştiği için dikkat çekmektedir. Ayrıca kullanım olarak biyouyumlu olmaları özellikle sağlık, protez, ilaç sanayi gibi endüstrilerde önem arz etmektedir. Ancak üretimleri sırasında kullanılan biyoteknoloji tekniklerinin maliyet dengesini olumsuz etkilemesi çözülmesi gereken bir problemdir. Son yıllarda, biyoplastik tabanlı araştırmalar polihidroksi alkanoat polimeri üzerinde yoğunlaşmakla beraber, çeşitli modifikasyonlarla bakterilerin zenginleştirilmesi üzerinde durulmuştur. Ancak bu modifikasyonların üretim maliyetini arttırdığı bilinmektedir. Dolayısıyla, atıkların kullanılarak üretimlerin sonucunun farklı polimerlerle karışımları üzerine yapılmış çok sayıda araştırma bulunmaktadır. Bu çalışmaların neredeyse tamamında farklı stratejiler üzerinde durulmuş ancak maliyet sorununun aşılması yönünde verimin, kullanılan atık modelinin ve bakterilerin elde ediliş biçimlerinin kullanıldığı makalelere rastlanmamıştır. Bu nedenle çalışmamızda, ticari olarak kullanılmaktan uzak ve sadece ortadan kaldırılmak için gerekli tetkiklerin uygulandığı atık sulardan biyoplastik üretebilir suşlar izole edilerek çeşitli atık besinlerle üretimleri birbiriyle kıyaslanmış ve en iyi üretime sahip model tercih edilmeye çalışılmıştır. Bakteri suşlarının biyoplastik üretebilir yetenekte olup olmadıkları sudan black B boyaması ile kalitatif olarak ve spektrofotometre üzerinden kantitatif olarak analiz edilerek değerlendirilmiştir. Bu üretim yeteneklerinin değerlendirilmesi sırasında sırasıyla ticari medya, kahve atığı ve atık yağ belirli ölçeklerde kullanılarak substratların ne derecede ürüne dönüştüklerine dikkat edilmiştir. Bununla birlikte başarılı olan suşlar ayrılarak lab ölçeğinde üretim denemelerine alınmıştır. Batch üretim prosesiyle en yüksek verimde olan suşların EF2-3 ve RY4-3 adlı suşlar olduğu tespit edilmiştir. Bununla birlikte, bu suşların maksimum üretim değerine 36 saatte ulaştıkları ve biyoplastik üretim denemelerinde 36 saatin proses üretim saati olarak belirlenmiştir. Bazı suşların 24 saatte gösterdikleri üretim performansları diğer saat değerlerine ulaşamadan içerisindeki biyoplastikleri parçaladığı görülerek üretim dışı tutulmuştur. Üretimleri tamamlanan suşlar, mekanik ve kimyasal olarak parçalanarak içerisindeki biyopolimerlerin elde edilmesi sağlanmıştır. Bu polimerler daha sonrasında oda sıcaklığında biriktirilerek çeşitli karakterizasyon prosedürlerine tabii tutulmuş ve oluşturulan polimerin termal ve fiziksel yapısı anlaşılmaya çalışılmıştır. Biyoplastiklerin petrokimyasal plastiklere oranla tercih edilmesinin önündeki sorunların aşılmasında sadece mikroorganizmaların kullanılması yeterli bir dönüt sağlayamamıştır. Dolayısıyla bu üretim modellerinin finansal olarak sürdürülebilir yapıya kavuşması için tamamen atıklar üzerinden bir değer yaratılması hem maliyet hem verim açısından umut vaat edebilir.