Chlorella vulgaris’in biyoflokülantlarla sıvı ortamlardan ayrılması

AMAÇ: Büyük ölçekte üretilen Chlorella vulgaris’in sıvı ortamlardan ayrılması güç ve pahalı bir işlemdir. Bu çalışmada, çeşitli örneklerden izole edilen bakterilerin biyoflokülant aktivitesinin belirlenmesi, biyoflokülantın saflaştırılması ve biyoflokülant kullanılarak C. vulgaris’in besiyerinden ayrılması amaçlanmıştır.
YÖNTEMLER: Farklı illerden toplanan toprak ve atık su örneklerinden elde edilen izolatların morfolojik
özellikleri ve Gram tepkimesi incelenmiştir. Daha sonra izolatların küme oluşturma aktivitesi
spektrofotometrik ölçümler ile belirlenerek en yüksek aktiviteye sahip olan beş suşun 16S rRNA dizi analizi ile moleküler tanısı yapılmıştır. Bacillus amyloliquefaciens AS21a’nın küme oluşturma aktivitesinin yüksek ve kararlı olduğu belirlenmiştir. Bu nedenle biyoflokülantın üretimi ve saflaştırılması işlemlerine bu suşla devam edilmiştir. Saflaştırılan biyoflokülantın yapısal özelliklerinin belirlenmesi amacıyla protein tayini, karbonhidrat tayini ve Fourier
Dönüşümlü Infrared Spektrofotometre (FTIR) analizi yapılmıştır. Elde edilen biyoflokülant ham ekstraktının ve saflaştırılmış biyoflokülantın C. vulgaris’i çökeltme etkinliği belirlenmiştir.
BULGULAR: Toprak ve atık su örneklerinden 109 adet suş izole edilmiştir. Beş suş, %40 ve üzeri yüksek küme oluşturma aktivitesine sahiptir. En yüksek aktiviteye sahip olan izolat ise atık sudan izole edilen B. amyloliquefaciens AS21a suşu olarak tanımlanmıştır. B. amyloliquefaciens
AS21a suşundan elde edilen ham ekstrakt, pH’sı 8,0 olan saf kaolin süspansiyonunda %90 düzeyinde küme oluşturma aktivitesi göstermiştir. Analizler, biyoflokülantın %86,44 protein ve %13,56 karbonhidrat içeren bir biyopolimer olduğunu göstermiştir. Biyoflokülantla C. vulgaris’in çökeltme etkinliğinin belirlendiği denemede %51,13 düzeyinde başarı elde edilmiştir.
SONUÇ: Atık suyun biyoflokülant üreten bakterilerin elde edilmesi için iyi bir kaynak olabileceği sonucuna varılmıştır. Biyoflokülant üretimi ve saflaştırılması açısından optimum koşulların sağlanmasıyla aktivitenin arttırılabileceği düşünülmektedir. Ayrıca, pH ve kaolin saflığı gibi faktörlerin küme oluşturma etkenliğini etkilediği görülmüştür. Bu nedenle sıcaklık, biyoflokülant miktarı, çalkalama süresi vb. diğer etkenlerin küme oluşturma üzerindeki etkisi incelenmelidir. FTIR analizi, karbonhidrat ve protein tayinleri sonucunda biyoflokülant bileşiminde karbonhidrat içeriğinin daha fazla olduğu belirlenmiştir. Bu nedenle daha önce
yapılan çalışmalar ışığında biyoflokülantın büyük molekül ağırlığına sahip olduğu ve bu özelliğin küme oluşumunu olumlu yönde etkilediği düşünülmektedir. C. vulgaris ile yapılan çalışmada; algin sıvı ortamdan kısmen ayrılması mümkün olmuştur. Ancak çökme düzeyinin arttırılması amacıyla çalışmalar sürdürülecektir. Kaolinle yapılan denemelerde başarılı sonuç alınması, biyoflokülantın atık su arıtımında kullanılabilme potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Bu nedenle biyoflokülantın atık su arıtımında sağlayacağı etkinin daha sonra yapılacak çalışmalarla incelenmesi de düşünülmektedir.

Separation of Chlorella vulgaris from liquid phase using bioflocculants

OBJECTIVE: Seperation of Chlorella vulgaris from liquid phase is a difficult and expensive process to apply
on a large scale. The aim of this work is the determination of bioflocculant activity of some bacterial strains isolated from different resources, purification of bioflocculant and seperation of C. vulgaris from liquid phase using bioflocculant.
METHODS: Morphological properties and Gram reactions isolated from soil and waste water samples
obtained from different cities were investigated. Then the flocculating activities of the cell free culture supernatants containing bioflocculant were analyzed by using spectrophotometric method. Five strains exhibited the highest flocculating activity were identified using 16S rRNA gene nucleotide sequence analysis. The flocculating activity of Bacillus amyloliquefaciens AS21a was found to be higher and more stable than the other strains. For this reason, this strain was used for production and purification of bioflocculant. The structural properties of the purified bioflocculant were determined by total protein and carbohydrate analysis, and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) spectroscopy analysis. The flocculation efficiency of crude supernatant and purified bioflocculant on C. vulgaris was determined.
RESULTS: 109 strains were isolated from samples of soil and waste water. Five strains have 40% and more high flocculating efficiency. Strain that has the highest activity has been identified as B. amyloliquefaciens AS21a which wastewater was isolated. The raw extract obtained from this strain showed about 90% flocculating activity in pure kaolin suspension (pH 8.0). Analysis showed that the bioflocculant is a biopolymer containing 13.56% protein and 86.44% carbohydrate. Finally, the bioflocculant produced by AS21a showed 51.13% flocculating efficiency on freshwater green microalgae C. vulgaris.
CONCLUSION: This study has shown that waste water is a rich source for bioflocculant producing microorganisms. It is believed that flocculating activity will increase at the
optimum experimental conditions. Besides that, efficiency of flocculating activity was affected by factors such as pH and purity of kaolin. For this reason, the effects of other
factors such as temperature, amount of bioflocculant, agitation time and etc. on the flocculating activity must be examined. Further analysis such as FTIR, carbohydrate
and protein analysis showed that the main compositions of the purified bioflocculants were carbohydrates containing some proteins. Therefore, it was concluded that it has a high molecular weight and this property has increased the flocculating activity. Experimental
results showed that C. vulgaris was partially separated from the liquid phase. However, the experiments will continue for the purpose of increasing the flocculating activity. Getting successfully experimental results with kaolin showed that bioflocculant has a potential use in wastewater treatment. For this reason, it also is thought to analyze the effect of bioflocculant on the wastewater treatment with further studies.