Mikroyosun Üretiminde Biyolojik Olarak Kirlenmeyen Akıllı Fotobiyoreaktör Üretimi

Abstract

Dünyamızda son zamanlarda karşılaşılan doğa olayları, iklim değişiklikleri ve bunlara ek olarak son pandemi süreci insanoğluna sürdürülebilir gıdanın önemi ve gerekliliğini net bir şekilde hatırlatmıştır. Bu yüzden alternatif sürdürülebilir gıda kaynaklarına olan arayış son zamanlarda bilim insanlarının ilgi odağı haline gelmiştir. Yosunlar gün ışığı altında fotosentez yaparak açık ve kapalı sistemlerde üretilebilir. Gıda ve ilaç gibi saf ürünlerin üretilmesinde tür çeşitliğinin kontrolü açısından kapalı sistemlere ihtiyaç vardır. Ancak, kapalı sistemlerde mikroyosunların büyümesi sırasında reaktör yüzeyine yapışıp biyofilm oluşturma gibi bir dezavantajı vardır. Biyofilm oluşumu da güneş ışınının reaktör içerisine girmesini engeller. Ayrıca, biyofilm varlığı hasat sonrası reaktörün bazı kimyasallar ile temizlenmesi gerekliliğini ortaya çıkarmaktadır. Reaktörün temizliği hem zaman hem de maddi kayıpla birlikte temizlik esnasında kullanılan kimyasalların ve fazla su tüketimi yüzünden çevre kirliliğine neden olmaktadır. Bu problem, mikroyosun üretiminde kullanılan reaktör yüzeyinin modifiye edilerek, üretim sırasında yosunların bu yüzeye yapışması engellenerek çözülebilir. Bu projede yapısında OH grupları olan yüksek yüzey enerjili monomerler ve polimerlerden oluşan yeni Ormosil kaplamalar üretilmiştir. Bu kaplamalar daldırma tekniği ile mikroskop camı yüzeyi kaplayıp açık havada hidrofilik, su altında süperoleofobik yüzeyler üretilmiştir. Mekanik ve kimyasal testlerden geçen yüzeyler, biyopolimer içeriği fazla, tatlı su mikroyosunları olan Chlorella vulgaris, Chlorella sorokiniana, Ettlia oleoabundans ve deniz suyu türü olan Nannochloropsis sp ile adezyon testine tabi tutulmuştur. Bu test yüzeyin hasat süresince mikroyosun içerisinde bekletilip her geçen gün yüzeyde oluşan biyofilm miktarının ölçülmesi ile yapılacaktır. Yapılan deneysel ve model sonuçları karşılaştırılarak mikroyosun yapışmasını engelleyen en iyi yüzey sentezi sonucunda proje nihai hedefi olan ?mikroyosunlara karşı biyolojik olarak kirlenmeyen ve hasat sonrası temizlenme ihtiyacı duyulmayan akıllı reaktör tasarımı? için fotobiyotakörler özel bir düzenekte daldırma tekniğinin tersi bir şekilde kaplanmıştır. Daha sonra kaplanmış ve kaplanmamış PBR içerisinde seri mikroyosun üretimi yapılmıştır. Yapılan çalışmalar sonunda en fazla protein içeriği olan Chlorella vulgaris? in seri üretiminde modifiye fotobiyoreaktörün kaplanmamışa göre % 50 daha az kirlendiği bulunmuştur. Proje Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesinde yürütülmüştür. Proje danışmanı Boğaziçi Üniversitesi, Çevre Bilimleri Enstitüsü öğretim üyesi ve aynı zamanda İstanbul Mikroyosun Biyoteknolojileri Araştırma ve Geliştirme Birimi Müdürü Dr. Öğr. Üyesi Berat Z. Haznedaroğlu?dur. Kendisi kullanılması planlanan mikroyosun türleri için saf türün sağlanmasında ve tecrübe aktarımında proje ekibine destek olmuştur. Proje araştırmacısı Dr. Öğr. Üyesi Mehmet Ali Küçüker, uzmanlık alanı mikroyosun üretimi ve teknolojileri üzerinedir. Kendisi cam kaplamaların ve sonrasında fotobiyoreaktörlerin mikroyosun türlerine karşı yapışma testlerini yapmıştır. Proje yürütücüsü polimer sentezi ve uygulamaları ile polimerik yüzeylerin ıslanabilirlik davranışları üzerine uzmandır. Kendisi tüm kaplama çözeltilerinin üretilmesinde ve kaplamların yapılmasında, ıslanabilirlik testleri ile mekanik ve kimyasal datanım testlerin yapılmasından sorumludur. Önerilen bu projede bir lisans (star bursiyer) bir yüksek lisans (Ocak ayında mezun olacak) ve iki de doktora öğrencisi (biri biyolojik kirlenme üzerinde diğeri polimer sentezi ve karakterizasyonu üzerinde) çalışmışlardır.