Özet:
Gıda atıklarından biyoyakıt üretimi, Birleşmiş Milletler (BM) tarafından hedef
gösterilen 2050 yılına kadar net sıfır karbon salınımı amacıyla CO2 emisyonlarını
azaltarak gelecekteki düşük karbon toplumuna katkıda bulunmak için umut verici
yaklaşımlardan biridir. Biyobütanol üretimi biyolojik yöntem olan aseton-bütanoletanol (ABE) fermantasyonu ile gerçekleştirilmektedir, Clostridium’un anaerobik
doğası ve kullanılan ham maddelerin ihtiyaç duyduğu ön işlemler sebebiyle enzim
ve anaerobik ortam oluşturma gibi ekstra operasyonel maliyetler ortaya
çıkmaktadır.
Bu çalışmada, atık pirinçten iki adımlı fermantasyon ile biyobütanol üretilmiştir.
ABE fermantasyonundan önce pirincin sakkarifikasyonu, yukarıda belirtilen enzim
maliyeti sınırlamalarını aşmak için katı-hal fermantasyonu ile Aspergillus oryzae
kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, literatürde ilk kez aerotolerant özellikli
yabani tip C. acetobutylicum YM1 suşu ile aerobik ve steril olmayan şartlarda ABE
fermantasyonu gerçekleştirilmiş ve operasyonel maliyetler düşürülmüştür.
Fermantasyon sonuçları ve temel varsayımlar, iki adımlı biyolojik süreçlerle
endüstriyel ölçekli bir ABE üretim tesisi için SuperPro Designer®'a uyarlanmıştır.
Enzim ve azot maliyetini ortadan kaldırmanın yanı sıra, bütanol üretim maliyetinin
daha da düşürülmesi için proses artıklarından buhar, güç üretimi ve ısı
entegrasyonu gibi diğer stratejiler uygulanmıştır. Hem deneysel fermantasyon hem
de yazılım simülasyonu sonuçları, enzimatik sakkarifikasyon yerine katı-hal
fermantasyonunun uygulanması ve aerobik koşullar altında ABE
fermantasyonunun gerçekleştirilmesinin, bütanolün birim fiyatında umut verici bir
düşüşle sonuçlandığını göstermektedir. Ayrıca, net bugünkü değer, geri ödeme
süresi, iç karlılık oranı gibi bir işletmenin karlılık analizi için gerekli temel ekonomik
kavramlar hesaplanmıştır. Son olarak, ABE tesisinin dalgalı biyoyakıt piyasa fiyatları
ve çevresel koşullara karşı karlılığını göstermek için hammadde fiyatına, iskonto
oranına ve kredi faiz oranına karşılık birleşik duyarlılık analizi gerçekleştirilmiştir.
Sonuçlar, endüstriyel ölçekte iki adımlı bir fermantasyon tesisinin nişasta bazlı
atıkların bütanol üretiminde verimli bir şekilde değerlendirilmesi için umut verici
bir yaklaşım olduğunu göstermiştir.
