Clostridium beijerinckii ile immobilize biyoreaktörlerde 1,3 propandiol üretiminin incelenmesi ve geliştirilmesi

Günümüzde teknolojinin artan hızla gelişmesine paralel ilerleyen ve küreselleşen toplumsal yaşam tarzının, kaynaklarını tüketerek yaşadığımız dünya üzerinde yarattığı ekolojik baskı geri dönüşü olmayan zararlar vermeye başlamıştır. Doğal kaynakların tükenmesi veya kirlenerek kullanılamaz hale gelmesi sonucunda toplumsal bilinçlenme oluşmuştur. Bu baskı altında bilimsel ve teknolojik araştırmalar, toplumsal bilinçlenme ve yaşam tarzları sürdürülebilir bir dünya perspektifi çerçevesinde gelişmeye başlamıştır. Yenilenebilir kaynaklara yönelme artarken, bu kaynakları kullanan üretim teknolojileri geliştirilmiş ve bu prensiplerle üretilen ürün ve hizmetlerin tüketimi sonrasında da doğaya dost, ekolojiyi koruyan şekilde bertaraflarının sağlanabilmesi yönünde çalışmalar halen sürmektedir. Tüketilen kaynakların başında enerji gelmekte ve enerji konusu çözüm bekleyen bir problem olmuştur. Uzun vadede geleneksel petrol türevli enerji kaynaklarına alternatif yenilenebilir enerjilere geçilebilmek için ulusal ve uluslar arası programlar sürdürülmektedir. Sürdürülebilir enerji kaynaklarının en yaygın ve bilineni yenilenebilir doğal kaynaklardan gelen hammadde ile kimyasal işlemler sonucunda elde edilen biyodizeldir. Biyodizel üretimi sonucunda hacimsel olarak %10 gliserol çıkmaktadır. Artan enerji ihtiyacına paralel çoğalan biyodizel üretimi ile biriken gliserol miktarı da artmıştır. Yan ürün olan gliserol birçok alanda kullanılabilmesine rağmen birikmeye başlamış, piyasa değerinde düşüşle birlikte bertaraf problemleri ortaya çıkmıştır. Gliserolün ekolojik ve ekonomik bir çözüme ihtiyacı vardır. Bu bağlamda ekonomik değeri düşük olan gliserolden katma değeri çok yüksek ve çevreyle dost olan 1,3 propandiol'ün sürdürülebilir çerçevede biyoteknolojik yöntemlerle üretimi gelecek vaat etmektedir. 1,3 propandiol özellikle termoplastik türde polimer sentezinde de önemli bir monomerdir. 1,3 propandiolün polimer, tekstil kozmetik, gıda, yağ ve ilaç sektörlerinde pek çok uygulama alanı bulunmaktadır. Son yıllarda endüstriyel 1,3 propandiol üretimi, yeni bir polyester tipi olan ve tekstil endüstrisinde önemli uygulama alanı bulan politrimetilen terefitalat'ın sentezinde gerekli ve önemli monomerlerden biri olmasından dolayı kimya endüstirisi alanında ilgi kazanmıştır. Yapılan bu tez çalışmasında, 1,3 propandiol üretiminin en önemli girdisi ve maliyet etkeni olan hammadde, biyodizel üretim atığı konumundaki gliserolden temin edilerek çevreci, ekonomik ve sürdürülebilir bir proses yaratılmaya çalışılması üzerinde durulmaktadır. Bu amaçla seçilen biyoteknolojik yöntemler 1,3 propandiol konusundaki literatür çalışmalarına özgünlük katacak şekilde seçilmiş ve eksik olduğu görülen immobilize biyoreaktörler ile özgün çalışmalar yapılarak literatüre bilimsel yöntemlerle "immobilize biyoreaktörlerde biyolojik 1,3 propandiol üretimi" çalışmalarının sonuçlarına ulaşılmıştır. Tez çalışmasındaki hedef biyoteknolojik yöntemlerle 1,3 propandiol üretiminde ki hacimsel verimliliğin, literatürde sunulan değerlerin üzerine çıkarılabilmesidir. İmmobilize sistemlerin bilinen avantajları ön plana çıkartılıp daha üretken ve ortam koşullarındaki fiziksel-fizikokimyasal değişimlere, organik yüklenmelere, toksik etkilere daha dayanıklı üretim metotlarının geliştirilmesi amaçlanmış ve çalışmalardaki denemeler bu yönde sürdürülmüştür. İmmobilize biyoreaktörlerin üst dayanma limitleri ve bu limitlerin zorlanmasının üretime etkisi incelenmiştir. Burada biyoteknolojik 1,3 propandiol üretimi için literatüre özgün bakış açıları ve metotlar ile bilimsel katkılar yapılabilmesi hedeflenmiş, hacimsel üretkenlik değerlerinin literatürde sunulan değerlerin üzerine çıkması için araştırmalar sürdürülmüş ve beklenen doğrultuda yüksek hacimsel üretkenlik değerleri elde edilerek, değerli bilimsel sonuçlar bu tez'de sunulmuştur