Modeling of Biomass Productivity and Lipid Percentage From Chlorella Saccharophila Via Response Surface Method Using Matlab

Abstract

Yenilenemeyen enerji kaynaklarının kontrolsüz tüketilmesi çevresel sorunların hızla artmasına neden olur. Mikroalglerin karbon, azot, fosfor gibi kirletici parametreleri substrat olarak kullanmaları çevresel sorunların giderilmesi için önem taşımaktadır. Çalışmamızda Chlorella Saccharophila'dan maksimum biyokütle ve yağ verimliliğini elde etmek için farklı fosfor, karbon, azot, sülfür ve demir konsantrasyonlarıyla ilgili biyokütle ve yağ verimliliği üzerindeki değişiklikleri belirlemek amacıyla EDTA (10-200 mg/L), KH2PO4 (15-300 mg/L), NaNO3 (60-1000 mg/L), ZnSO4.7H2O (2-36 mg/L) ve FeSO4.7H2O (1-20 mg/L) konsantrasyonları incelendi. Proses değişkenlerinin birbiri arasındaki etkileşim etkisi cevap yüzeyi yöntemi ile belirlendi. Minimum biyokütle 1.019 g/L, maksimum biyokütle ise 2.187 olarak bulundu. Maksimum biyokütle EDTA(X1) 100 mg/L, KH2PO4(X2) 175 mg/L, NaNO3(X3) 500 mg/L, ZnSO4.7H2O(X4) 4 mg/L ve FeSO4.7H2O(X5) 2 mg/L parametre değerlerinde bulundu. Deneysel ve teorik hesaplamalarda elde edilen maksimum biyokütle değeri aynı parametre değerlerinde elde edildi. Lipit yüzdesinin hesaplamalarında da minimum %29.76, maksimum % 37.61 değeri elde edildi bu değer deneysel olarak bulunan maksimum lipit yüzdesi (38.9%) değeriyle uyum içindedir. Maksimum lipit yüzdesi EDTA(X1) 25 mg/L, KH2PO4(X2) 175 mg/L, NaNO3 (X3) 120 mg/L, ZnSO4.7H2O(X4) 4 mg/L ve FeSO4.7H2O(X5) 2 mg/L parametre değerlerinde elde edildi. Bu değer teorik olarak elde edilen maksimum lipit yüzdesi girdi parametreleri ile aynıdır.Uncontrolled consumption of non-renewable energy sources causes environmental problems to increase rapidly. The use of polluting parameters such as carbon, nitrogen and phosphorus by microalgae as substrate is important for the elimination of environmental problems. In our study, we aimed to determine the changes on biomass and lipid productivity related to different concentrations of phosphorus, carbon, nitrogen, sulfur and iron in order to obtain maximum biomass and lipid efficiency from Chlorella Saccharophila. Because of this, EDTA (10-200 mg/L), KH2PO4 (15-300 mg/L), NaNO3 (60-1000 mg/L), ZnSO4.7H2O (2-36 mg/L) and FeSO4.7H2O (1-20 mg/L) concentrations were examined. The interaction effect of the process variables with each other was determined by the response surface method. The minimum biomass was 1.019 g/L, and the maximum biomass was 2.187. Maximum biomass was determined in parameter values EDTA(X1) 100 mg/L, KH2PO4(X2) 175 mg/L, NaNO3(X3) 500 mg/L, ZnSO4.7H2O(X4) 4 mg/L and FeSO4.7H2O(X5). The maximum biomass value obtained in experimental and theoretical calculations was obtained at the same parameter values. In the calculations of the lipid percentage, a minimum of 29.76% and a maximum of 37.61% were obtained, which is in agreement with the experimentally found maximum lipid percentage (38.9%). Maximum lipid percentage EDTA(X1) 25 mg/L, KH2PO4(X2) 175 mg/L, NaNO3(X3) 120 mg/L, ZnSO4.7H2O(X4) 4 mg/L and FeSO4.7H2O(X5) 2 mg/ L was obtained at parameter values. This value is the same as the theoretical maximum lipid percentage input parameters.