TR201901058A2 - - Google Patents

Abstract

Buluş, zor parçalanır özellikte olan ksenobiyotik karakterdeki saf tereftalik asit (PTA) atık sularının arıtılmasında kullanılacak olan adapte, biyoparçalama etkinliği yüksek ve biyolojik olarak çevre dostu toz formda karışık bakteri kültür ürünleri oluşturulması ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME SINERJIK OLARAK BOZULAN PTA ATIK SUYU IÇIN YÜKSEK VERIMLI BIYOLOJIK OLARAK PARÇALANABILIR TOZ ÜRÜN VE ELDE ETME YÖNTEMI Bulusun ilgili oldugu teknik alan: Bulus, çesitli petrokimya ve petrol rafineri tesislerinin biyolojik aritim uygulamalarinda kullanilmak üzere, hidrokarbon türlerine göre uygun substrat varliginda, biyoparçalama etkinligi yüksek, biyolojik olarak çevre dostu toz formda karisik bakteri kültür ürünleri olusturulmasi ile ilgilidir.

Bulus özellikle, zor parçalanir özellikte olan ksenobiyotik karakterdeki saf tereftalik asit (PTA) atik sularinin aritilmasinda kullanilacak olan adapte, oldukça etkili ve performansi yüksek, toz formda karisik bakteri kültürlerinin, reaktör sistemlerinde uygun substratlar varliginda çogaltilarak eldesi ile ilgilidir.

Teknigin bilinen durumu: Çevre kirleticilerinin ortaya çikmasiyla, söz konusu kirleticilerin bertaraf edilmesinde yeni nesil uygulamalara ihtiyaç dogmustur. Bu nedenle çok disiplinli bir bilim olan Çevre Biyoteknolojisi gelismistir. Sanayi, tarim, madencilik, eczacilik vs. kaynakli kirleticilerin neden olduklari kirliliklerin giderilmesinde, mikrobiyal biyoteknoloji potansiyeli olan mikroorganizmalari kullanan Çevre Biyoteknolojisi uygulamalari gelistirilmistir. Böylelikle, toprak iyilestirmesi, gaz saflastirmasi, yüzey ve yeralti sularinin aritimi, endüstriyel atik sularin aritimi gelismeye baslamistir.

Mikroorganizmalar, hem dogal olarak meydana gelen hem de çevresel kirleticilerin yapisinda bulunan hidrokarbonlari parçalama yetisine sahiptir. Bugüne kadar yapilan çalismalarda mikroorganizmalarin fenol, benzoat, eikosan, 2,4-dikl0rafenoksiasetik asit (, ksenobiyotik hidrokarbonlar ve ham petrolün yapisinda bulunan çesitli kirleticileri, uygun ortam sartlarinda parçalayabildikleri kesfedilmistir. numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusun özet kisminda, bakteri yogunlugu 106 hücre/ml'de izole edilmis Bacillus pumilus, Bacillus subtilis, Pseudomonas putida ve Exiguobacterium bakteri türlerinin besleyici siviya asilanmasiyla olusan rhizobaoteria (PGPR) konsorsiyumunu kullanarak hidrokarbonlarin biyodegredasyon islemi" bilgileri yer almaktadir. Ancak kullanilan yöntemle yalnizca optimize edilmis kosullarda sivi fazdaki bakteri konsorsiyumu ile çalisilabilmekte ve özellikle nCl1-nC30 türünde hidrokarbonlari içeren petrol atiklari aritimi saglanabilmektedir. Bu nedenle genel hidrokarbon biyo-çözünürlügü ve yalnizca sivi formda çalisilabilmesi nedeniyle uzun süreli saklama saglayamamasi gibi temel dezavantajlar içermektedir.

Teknigin bilinen durumu hakkinda yapilan ön arastirma sonucunda ”US4850745” numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusun özet kisminda hidrokarbonlarini ayristirabileoek nitelikte kuru bakteri kültürü uygulayarak, bu bakteri kültürlerinin üzerine uygun derinlikte çakil yayarak, besinleri dogrudan bakteri kültürlerine saglayabilen ve bu kültürlerin bulundugu bölgede hava akisini saglayan dagitim borulari sistemi saglayarak, uygun bir tankin söz konusu bosluk içerisine yerlestirilip yine çakil ve toprak ile örtülmesi, sistemi ile aritma” bilgileri yer almaktadir.

Mevcut sistem kuru bakteri kültürleriyle petrol hidrokarbonlari üzerinde çalisilabilecek uygun bir ortam yaratiyor olsa da bu bakteri kültürlerinin çalisabilecegi optimum ortam kosulu için olusturulan dagitici boru sistemi, çakil ve kum tamamlayicilari içeren bir tank kullanilmasi, hem fiziki kosullari hem de etki ettigi hidrokarbon hacmini kisitlayici bir etkiye sahip olmaktadir.

Teknigin bilinen durumu hakkinda yapilan ön arastirma sonucunda “U85902734” numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusta, Eterleri, özellikle MTBE dahil olmak üzere dallanmis alkileterleri, oksijenli ortamda ayristiran izole karisik bakteri kültürü hazirlanmasindan bahsedilmektedir.

Yukarida listelenen buluslarda teknigin bilinen durumlari dikkate alindiginda, atik suyu aritimi amaçli ürün veya yöntemlerin aktivasyonunun (etkinliginin, verimliliginin); ortam kosullari ile, etki sahibi bakteri kültürünün mevcut formu (fazi) ile ve etki edilen hidrokarbon bilesiginin yapisi ile dogrudan iliskili oldugu görülmektedir. Buna göre, mevcut çözümlerin PTA atik suyu yüksek verimli biyolojik aritimi hakkindaki yetersizligi nedeniyle ilgili teknik alanda bir gelistirme yapilmasi gerekli kilinmistir.

Bulusun amaci: Bulusun en önemli amaci, PTA atik suyu aritimi için adapte, biyolojik parçalama etkinligi yüksek toz formda bakteri kültürünün elde edilmesi ve çogaltilarak raf ömrü uzun stabilize bakteri kültürü haline getirilmesidir.

Bulusun diger önemli amaci, etki ettikleri sisteme kolay adaptasyonlari sayesinde bu bakteri kültürlerinin etkinliginin hizli olmasini saglamaktir.

Bulusun bir diger önemli amaci, yüksek biyolojik parçalama etkinligi ve sistem adaptasyonu sayesinde söz konusu islem için ekonomik sarfiyatin azaltilmasidir. (Üretiminin düsük maliyete sahip olmasidir) Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen sekiller ve bu sekillere atif yapilmak suretiyle yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir. Bu nedenle degerlendirmenin de bu sekiller ve detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir.

Sekillerin açiklamasi: SEKIL -1; Raf ömrü çalismalarina iliskin, canli mikroorganizma konsantrasyonunun aylara göre degisimini veren grafiktir.

Bulusun açiklamasi: Bulus özellikle, zor parçalanir özellikte olan ksenobiyotik karakterdeki saf terefitalik asit (PTA) atik sularinin aritilmasinda kullanilacak olan adapte, oldukça etkili ve performansi yüksek, toz formda karisik bakteri kültürlerinin, reaktör sistemlerinde genel besiyeri varliginda çogaltilarak eldesi ile ilgilidir.

Biyoparçalama etkinligi yüksek bu bulusa konu olan, raf ömrü uzun toz formda stabilize bakteri kültürü; temel bilesenler olarak, bitkisel materyal, aktif çamurdan izole bakteri karisimi, büyüme ortami bilesenleri, tasiyici materyal içeriklerinden olusmaktadir.

Aktif çamurdan izole edilen özel bakteri karisiminin içeriginde; Pseudomonadaceae, Flavobacteriaceae, Micrococcaceae, Comamonadaceae, Aeromonadaceae, Moraxellaceae familyalari bulunmaktadir. Bu familyalar söz konusu aktif çamurda en bol bulunan organizma gruplari olup, dogal habitatlari olan mevcut atik su aritma sisteminden izole edilerek elde edilmislerdir. Bu nedenle, hidrokarbonlarin oksidasyon yoluyla biyolojik parçalanmasinda sisteme adaptasyonlari çok kolay ve hizli olmaktadir.

Genel besiyerleri, mikroorganizmalar için gerekli besin maddelerince yeterli ve zengin, belli bir mikroorganizma grubunun gelismesini özel olarak artirmayan, birçok mikroorganizmalarin gelismesini saglayan besi yerleridir. Besi yeri bilesenleri protein kaynaklari, aminoasitler, polisakkaritler, enzimler, vitaminler ve minerallerdir.

Tasiyici materyal. bakterilerin fonksiyonlarini degistirmeden ve birbirleri ile herhangi bir etki göstermeden bulundugu ortami çözmek, seyreltmek, disperse etmek veya fiziksel yollarla modifiye ederek, bakterilerin çogalma, uygulama ve kullanimini kolaylastirmaktadir. Tasiyici materyal olarak literatürde en fazla kullanilan tasiyicilar, diatome, kaolin, parafin, skim milk, silika, talas tozu, cryoprotectantlar gibi tasiyicilar yaninda pirinç silikasi, fibrilli bitkisel materyaller de kullanilmistir. Bahsi geçen fibrilli bitkisel materyal içeriginde, esas olarak selüloz, Iignin fiberleri ve Fabaceae ve Asteraceae familyalarindan bazi türler bulunmaktadir. Selüloz, ß formdaki glikozdan olusan ve dünyada en çok bulunan polimerdir. Bitkilerin hücre duvarinin %40'i selülozdan olusmaktadir. Yapisal bir fonkiyonu olmasinin yanisira hayvanlar, bakteriler ve mantarlar için önemli bir besin kaynagi olusturmaktadir. Lignin ise, damarli bitkilerde ve bazi alglerde yapisal bilesikler olarak bulunan polimerlerdir. Lignin özellikle damarli bitkilerde sekonder kalinlasma ve ikincil hücre duvari olusumu sirasinda önemli bir yapisal bilesiktir. Selüloz ve ligin fiberleri, bakterilerin hem tutunmasi hem canliliklarini korumasi hem de dogal ve kolay parçalanabilir olmalari Koruyucu materyal, bakterilerin dondurma esnasinda zararli etkilerinden korunmasi amaciyla kullanilmaktadir. Freeze-drying yönteminde; liyofilizasyon süreci boyunca bakterilerin korunmasi, saklanmasi ve tekrar canlandirilmasi asamasinda koruyucu materyal seçimi önemlidir. Çesitli polyoller, polisakkaritler, disakkaritler, monosakkaritler, aminoasitler. protein hidrolizatlari, proteinler, mineraller, organik asit tuzlari ve vitamin kompleks ortamlari koruyucu materyaller olarak kullanilmaktadir.

Koruyucu materyal olarak en fazla kullanilanlar, skim milk, sükroz, trehaloz, sodyum glutamat, polivinil alkol, maltodekstrin, Iaktoz, maltoz, fruktoz, sorbitol, selülobioz, dekstran, gliserol olmustur. Ürün eldesi için iki farkli yöntem izlenmektedir. 1. Tasiyicisiz toz formda ürün eldesi Çogaltilan bakteri izolatlarinin bilesenleri ve miktarlari Tablo 1'de gösterilmistir.

Tablo 1: Tasiyicisiz çogaltilan bakteri izolatlarinin bilesenleri ve miktarlarini gösterir Sira No Bilesenler Madde miktari (%) 1 Aktif çamurdan izole %10-50 edilen özel bakteri karisimi bilesenleri 3 Koruyucu Materyal %10-50 Bulusun asil unsuru ürün içerigiyle ilgili olarak, yukaridaki tabloda verilen bilesenler kullanilmakta olup, asagida verilen üretim yöntemi ile nihai ürün olan toz formda stabilize bakteri kültürü elde edilmektedir: 0 %10-50 oran araliginda olmak üzere Pseudomonadaceae, Flavobacteriaceae, Micrococcaceae, Comamonadaceae, Aeromonadaceae, Moraxellaceae familyalari bakteri karisimi aktif çamurdan izole edilerek elde edilmistir. - 27°C-30 °C ortam sicakliginda, izole bakteri karisiminin içine %10-50 oraninda bu familyalari besleyici bakteri büyüme ortami bilesenleri eklenmistir. o Belirlenen çogalma (sulu kültür ortamlari içerisinde 10-1010kob/ml) sonrasinda ortama %10-50 oraninda koruyucu materyal eklenir. o Sonrasinda -50 °C sicaklik ve 0.1 mBar vakum altinda Iiyofilize edilerek toz ürün eldesi saglanmis olur. islem basamaklarindan olusmaktadir.

Anilan islem basamaklari sonrasi elde edilen ürünün, +4°C sicaklikta, raf ömrü çalismalari yapilmistir. Raf ömrü çalismalarina mikroorganizma baslangiç konsantrasyonu en az 1010 kob/ml olacak sekilde baslanmis ve sayisinin 24 ay sonunda 104-108 kob/ml oldugu saptanmistir. Buna göre saklama kosullari optimum sicaklik +4°C sicaklikta 24 aya kadar raf ömrü saptanmistir. 2. Tasiyicili toz formda ürün eldesi Çogaltilan bakteri izolatlarinin bilesenleri ve miktarlari Tablo 2”de gösterilmistir.

Tablo 2: Tasiyicili çogaltilan bakteri izolatlarinin bilesenleri ve miktarlarini gösterir Sira No Bilesenler Madde miktari (%) 1 Aktif çamurdan izole %10-50 edilen özel bakteri karisimi bilesenleri Tasiyici materyal %10-50 4 Koruyucu materyal %10-50 Bulusun asil unsuru ürün içerigiyle ilgili olarak, yukaridaki tabloda verilen bilesenler kullanilmakta olup, asagida verilen üretim yöntemi ile nihai ürün olan toz formda stabilize bakteri kültürü elde edilmektedir. Toz formda bakteri kültürü eldesi, - %10-50 oran araliginda olmak üzere Pseudomonadaceae, Flavobacteriaceae, Micrococcaceae, Comamonadaceae, Aeromonadaceae, Moraxellaceae familyalari bakteri karisimi aktif çamurdan izole edilerek elde edilmistir. o 27°C- 30°C ortam sicakliginda, izole bakteri karisiminin içine %10-50 oraninda bu familyalari besleyici bakteri büyüme ortami bilesenleri eklenmistir. o Belirlenen çogalma (sulu kültür ortamlari içerisinde 10-1010k0b/ml) sonrasinda ortama %10-50 oraninda tasiyici materyal ve %10-50 oraninda koruyucu materyal eklenir.

- Sonrasinda -50 °C sicaklik ve 0.1 mBar vakum altinda Iiyofilize edilerek toz ürün eldesi saglanmis olur. islem basamaklarindan olusmaktadir.

Anilan islem basamaklari sonrasi elde edilen ürünün, +4°C sicaklikta, raf ömrü çalismalari yapilmistir. Raf ömrü çalismalarina mikroorganizma baslangiç konsantrasyonu en az '1010 kob/ml olacak sekilde baslanmis ve sayisinin 24 ay sonunda '108 kob/ml oldugu saptanmistir. Buna göre saklama kosullari optimum sicaklik +4°C sicaklikta 24 aya kadar raf ömrü saptanmistir. Raf ömrü çalismalarinda canli mikroorganizma sayisinin aylara göre degisim grafigi Sekil 1'de belirtilmistir.

Bulusa konu olan, PTA atik suyu için biyoparçalama verimi yüksek toz ürün eldesinde ön denemeler yapilarak çogaltilan bakteri kültürlerinin parçalama ve canlilik aktivitesi en uygun olacak sekilde Iiyofilizasyon ve farkli saklama kosullarinin belirlenmesi saglanmistir. Bu kapsamda üretilen bu mikroorganizmalar ile kati ürünlerin raf ömrü sonunda tereftalik asit (TFA). 4-karboksibenzaldehit (4-CBA) ve paratoluik asit (P-tol) gibi PTA atik suyunu olusturan kimyasallari parçalama etkinligi degerlendirilmistir.

Bulusa konu toz formda bakteri kültürünün, biyolojik aritma sistemlerinde, petrol sanayiinde ve saf tereftalik asit (PTA) atik suyu aritiminda kullanilmasi amaçlanmaktadir. Çalismada ön denemeler yapilarak ürün içerigindeki en uygun oranlar belirlenmistir.

Dolayisiyla bu yüzdelik oranlar son ürünün bakteri canlilik konsantrasyonu açisindan önemlidir ve oranlarda degisiklik olmasi, bakteri canliligina bakildiginda hem son ürün hem de çevresel sistemde uygulama durumlarinda beklenmedik düsüslere yol açacaktir. Bu durumda nihai hedef olan aritma sürecinin performansinda iyilesme görülmeyecektir.

Claims (1)

1. ISTEMLER . Toz formda bir bakteri kültürü olup özelligi; agirlikça %10-50 oraninda aktif çamurdan izole edilen bakteri familyasi karisimi, agirlikça %10-50 oraninda bakteri besleyici büyüme ortami bilesenleri, agirlikça %10-50 oraninda koruyucu materyal içermesidir. . Istem 1'e göre bir bakteri kültürü olup özelligi; aktif çamurdan izole bakteri familyasi karisiminin Pseudomonadaceae, Flavobacteriaceae, Micrococcaceae, Comamonadaceae, Aeromonadaceae ve/veya Moraxellaceae içermesidir. . Istem 1'e göre bir bakteri kültürü olup özelligi; bakteri besleyici büyüme ortami bilesenlerinin protein kaynaklari, aminoasitler, polisakkaritler, enzimler, vitaminler ve/veya mineraller olmasidir. . Istem 1'e göre bir bakteri kültürü olup özelligi; koruyucu materyalin skim milk, sükroz, trehaloz, sodyum glutamat, polivinil alkol, maltodekstrin, laktoz, maltoz, fruktoz, sorbitol, selülobioz, dekstran, ve/veya gliserol olmasidir. . Istem 1'e göre bir bakteri kültürü olup özelligi; ayrica agirlikça %10-50 oraninda tasiyici materyal içermesidir. . Istem 5'e göre bir bakteri kültürü olup özelligi; tasiyici materyalin diatome, kaolin, parafin, skim milk, silika, talas tozu, cryoprotectantlar gibi tasiyicilar yaninda pirinç silikasi ve/veya fibrilli bitkisel materyaller olmasidir. . Istem 6'ya göre bir bakteri kültürü olup özelligi; tasiyici materyalin fibrilli bitkisel materyal olmasidir. . Istem 7'ye göre bir bakteri kültürü olup özelligi; fibrilli bitkisel materyallerin 50-5000 um boyutlarinda olmasidir. . Istem 8'e göre bir bakteri kültürü olup özelligi; fibrilli bitkisel materyalin selüloz, Iignin fiberleri, Fabaceae ve/veya Asteraceae familyalari içerikli olmasidir. 10.Önceki istemlerden herhangi birine göre bir bakteri kültürü olup özelligi; +4°C'de 24 aya kadar raf ömrüne sahip olmasidir. 11.Önceki istemlerden herhangi birine göre toz formda bakteri kültürünün hazirlama yöntemi olup özelligi; i. Aktif çamurdan bakteri familyalarinin izole edilmesi, ii. Izole edilen bakteri familyalarina bakteri besleyici büyüme ortami bilesenlerinin eklenmesi, iii. Büyüme ortami eklenen bakteri familyalarinin çogaltiminin saglanmasi, iv. Çogaltilan bakteri familyalarina koruyucu materyal eklenerek bakteri kültürünün elde edilmesi, v. Elde edilen bakteri kültürünün liyofilize edilerek toz forma getirilmesi islem adimlarini içermesidir. 12.Istem 10'a göre bir hazirlama yöntemi olup özelligi; (iv) numarali islem adiminda ayrica tasiyici materyal eklenmesidir. 13.Istem 10'a göre bir hazirlama yöntemi olup özelligi; bakteri çogaltim sicakliginin 27-30°C araliginda olmasidir. 14.Istem 10'a göre bir hazirlama yöntemi olup özelligi; belirlenen bakteri çogaltiminin 104-1010 kob/ml araliginda olmasidir. 15.Istem 10ia göre bir hazirlama yöntemi olup özelligi; liyofilizasyon isleminin -50°C ve 0.1 mBar kosullarinda gerçeklestirilmesidir. 16.Istem 10 ila 15'ten herhangi birine göre bir yöntemle hazirlanan toz formda bakteri kültürü. 17.Istem 16*ya göre toz formda bakteri kültürünün biyolojik aritma sistemlerinde kullanimi. 18.Istem 16`ya toz formda bakteri kültürünün petrol sanayiinde atik su aritiminda kullanimi. 19.Istem 16iya toz formda bakteri kültürünün saf tereftalik asit (PTA) atik suyu aritiminda kullanimi.