Yaprak Dokusu Desteğinde Geliştirilen Fungal Hücrelerin Renk Giderim Potansiyeli

Üniversitemiz Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü öğretim üyelerinden Dr. Öğr. Üyesi Sema ÇELİK’in yazarları arasında bulunduğu “Microbial cells immobilized on natural biomatrix as a new potential ecofriendly biosorbent for the biotreatment of reactive dye contamination” başlıklı makale Journal of Water Process Engineering dergisinde yayınlandı.

Su kaynaklarının endüstriyel kirleticilerle kirlenmesi günümüzün alternatif çözümlere ihtiyaç duyan çevresel problemlerinden biridir. Sentetik boyarmaddeler de yaygın endüstriyel kirleticiler arasında yer almaktadır. Bunların sucul ortamlardaki düşük miktarları dahi görülebilir renk kirliliği yaratmakta, sudaki güneş ışığı geçirgenliğini azaltmaktadır.  Bu durum sudaki çözünmüş oksijen miktarını düşürmekte ve fotosentetik aktiviteyi olumsuz etkilemektedir. Ayrıca pek çok boyarmadde ve türevleri canlı sistemler üzerinde toksik etkiler yaratabilmektedir. Bu nedenle boyarmadde içeren atıksuların arıtılması önemli araştırma konuları arasında yer almaktadır. Oldukça sınırlı olan kullanılabilir su kaynaklarındaki kirliliğinin önüne geçilebilmesi için sunulan biyoteknolojik yöntemlerden biyosorpsiyon, arıtımda çevre dostu önemli bir alternatif oluşturmaktadır. Yöntemin pratik oluşu, yüksek verime ulaşabilmesi ve endüstriyel alanda kullanım potansiyeli taşıması gibi avantajları bu alandaki araştırmaları ilgi odağı haline getirmektedir.

Üniversitemiz Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü öğretim üyesi Dr. Öğr. Üyesi Sema ÇELİK’in de aralarında bulunduğu araştırma ekibinin Journal of Water Process Engineering dergisinde yayınlanan “Microbial cells immobilized on natural biomatrix as a new potential ecofriendly biosorbent for the biotreatment of reactive dye contamination” başlıklı makalesi geliştirilen biyokütle sisteminin etkili bir biyosorpsiyon performansı ile sulu ortamdan reaktif boyarmadde kaynaklı rengin uzaklaştırılmasında alternatif ve ekonomik bir biyosorban olabileceğini göstermektedir.

Biyosorpsiyon, hücresel biyokütlelerden yararlanarak sulu ortamdaki çeşitli organik ve inorganik kirleticilerin uzaklaştırılması olarak tanımlanmaktadır. Biyokütle kaynağı olarak biyolojik kökenli materyaller sulu ortamdan kirletici gideriminde kullanılabilmektedir. Bu bağlamda fungal hücreler ekonomik besiyerlerinde üretilebilmeleri, üretim için basit yöntemlerin kullanılabilmesi ve yüksek biyokütle üretim potansiyeline sahip olabilmeleri gibi avantajlarıyla biyosorpsiyon çalışmaları için önemli kaynaklar olarak değerlendirilmektedir. Fungal hücre yüzeyinde bulunan kitin, polisakkarit, protein, lipit, fosfat ve diğer fonksiyonel grupların kirleticilerle etkileşimi biyosorpsiyonda temel rol oynamaktadır

Etkili ve çevre dostu biyosorbanların tasarımı biyosorpsiyon alanındaki araştırmaların temel hedefini oluşturmaktadır. Bu bağlamda çeşitli fiziksel, kimyasal ön işlemler ve immobilizasyon süreçlerinden geçirilerek hazırlanan biyosorbanlar, verimli biyosorpsiyon performanslarıyla dikkat çekmektedir.

Bu noktada immobilizasyon, biyomateryale sağladığı avantajlarından dolayı etkili biyosorbanların hazırlanmasında kullanılan bir yöntemdir. İmmobilizasyon uygulamalarında çeşitli sentetik materyaller mikrobiyal hücreler için destek malzemesi olarak kullanılmaktadır. Son dönemde bitkisel destek materyallerinin immobilizasyon amaçlı kullanımı konusunda dikkat çeken çalışmalar mevcuttur. Bu çalışmalarda neredeyse maliyetsiz olarak kullanılan destek malzemeleri çevre dostu özelliklerinin yanında sürecin ekonomi boyutuna da oldukça önemli katkılar sağlamaktadır. Bu tip malzemelerin immobilizasyon amaçlı kullanımı, çevre dostu ve ekonomik sorban materyaller üretim hedefi ile doğrudan örtüşmektedir. İmmobilize biyosorbanlar mekanik kararlılıklarının daha yüksek olması, kolayca sulu ortamdan ayrılabilmeleri ve tekrarlı kullanıma uygun yapıları gibi önemli avantajları nedeniyle arıtımda ön plana çıkmaktadır. Kullanılacak doğal destek malzemesinin sürecin ekonomi boyutuna ekstra katkısı düşünüldüğünde geliştirilecek biyosorban materyalin ticarileştirilebilmesi noktasında da benzer avantaj söz konusudur.

Bu çalışmada Platanus orientalis (çınar ağacı) yaprakları ilk kez bir immobilizasyon destek maddesi olarak kullanılmış ve bitkisel tabanlı bu malzemeye Neurospora sitophilia fungal hücrelerin pasif immobilizasyonu sağlanmıştır. Bu biyokompozitin herhangi bir uygulamasına literatürde rastlanmamıştır. Hazırlanan biyosorban sistemi, sulu ortamdan tekstil endüstrisinde yaygın olarak kullanılan Reaktif Kırmızısı 198 ve Reaktif Sarısı 2 boyarmaddelerinin gideriminde kullanılmış, çevre dostu ve etkili bir alternatif biyosorban olabileceği gösterilmiştir.

Ünivesitemiz Fen Edebiyat Fakültesi Kimya bölümünde gerçekleştirilen bu çalışmada boyarmaddelerinin çalkalamalı ve sürekli sistem biyosorpsiyon koşulları optimize edilerek materyalin karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Çalışmada her iki boyarmaddeye yönelik  %90’ın üzerinde giderim sağlanmıştır. Ayrıca biyokompozit materyal gerçek atıksu ortamında da başarıyla kullanılmıştır. Geliştirilen materyalin sürekli sistem arıtım verileriyle birlikte tekrar kullanılabilme yeteneği, endüstriyel ölçekli su arıtım uygulamaları için umut vericidir.

Makaleye erişim için: Journal of Water Process Engineering 2021