2025 yılı bölümümüz yayınları
Nanoarchitectonics approach to graphite/starch supported bioelectrode for enhanced supercapacitor performance
Bu çalışmada, nişasta esaslı biyomalzemeler kullanılarak geliştirilen ve grafit ile desteklenen yeni bir biyoelektrot malzemesi süperkapasitör uygulamaları için sentezlenmiş ve test edilmiştir. Ticari patates nişastası ve grafit kullanılarak üretilen bu elektrot, yüksek özgül kapasitans (355.6 F/g @ 0.5 A/g) ve olağanüstü çevrimsel kararlılık (%93.5 kapasite korunumu, 5000 çevrim sonrası) göstermiştir.
Grafit oranının artırılması ile elde edilen gözenekli yapı ve yüksek yüzey alanı sayesinde elektrotun elektriksel iletkenliği ve iyon taşınım kapasitesi önemli ölçüde geliştirilmiştir. Bu yönüyle çalışma, biyobozunur ve düşük maliyetli malzemelerle çevre dostu enerji depolama teknolojilerine katkı sunmakta; özellikle taşınabilir elektronik cihazlar, hibrit araçlar ve şebeke ölçekli sistemlerde sürdürülebilir alternatifler sunmaktadır.
A comprehensive life cycle impact evaluation of hydrogen production processes for cleaner applications
Bu çalışmada; kömür gazifikasyonu, suyun elektrolizi ve hibrit karanlık fermantasyon–mikrobiyal elektroliz hücresi (DF-MEC) olmak üzere üç farklı hidrojen üretim yöntemi yaşam döngüsü değerlendirmesi (LCA) bakış açısıyla karşılaştırılmıştır. Çalışma, atmosfere yayılan emisyonlar ve çevresel etki kategorileri açısından bu yöntemlerin sürdürülebilirlik düzeylerini analiz etmektedir.
Ana bulgulara göre, elektroliz yöntemi en düşük CO₂ salınımı (6.39 kg-CO₂/kg-H₂) ve çevresel etki değerleriyle öne çıkarken, biyokütleye dayalı DF-MEC yöntemi en yüksek negatif biyojenik CO₂ salımı (−68.69 kg-CO₂/kg-H₂) ile dikkat çekmiştir. Kömür gazifikasyonu ise en yüksek toplam sera gazı salımı ve çevresel yük ile en olumsuz senaryo olarak değerlendirilmiştir.
Bu çalışma, temiz hidrojen üretimi teknolojilerinin çevresel etkilerinin bütünsel olarak anlaşılmasına ve sürdürülebilir enerjiye geçiş sürecine bilimsel katkı sağlamaktadır.
Esterase-mediated degradation of dibutyl and diethylhexyl phthalates in aqueous and soil systems
Bölümümüz araştırma görevlisi Dr. Esin Balcı, Kimya Mühendisliği Bölümü öğretim üyesi Prof. Dr. Aysun Sofuoğlu ve Kimya Bölümü öğretim üyesi Prof. Dr. Gülşah Şanlı-Muhammed tarafından hazırlanan “Sulu ve toprak sistemlerinde dibutil ve dietilhekzil ftalatların esteraz aracılı degradasyonu” başlıklı araştırma makalesi Chemosphere dergisinde yayımlanmıştır.
Bu çalışma kapsamında, İzmir Balçova jeotermal kaynaklarından izole edilen Geobacillus sp. kaynaklı esteraz enzimi ve Bacillus subtilis esteraz enzimi varlığında endokrin bozucu özellik gösteren Fitalatların su ve toprak sistemlerinde degradasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir.
Derivation of soil hydraulic properties (SHPs) using a Physics-Based inverse calibration method and International soil moisture network database
Bu çalışmada, sensör tabanlı toprak nemi verileri kullanılarak çoklu işlem tekniği aracılığıyla “ters kalibre edilmiş Toprak Hidrolik Özellikleri (SHPs)” parametreleri tahmin edilmiştir. Bu amaçla, iki farklı toprak hidrolik modeli (van Genuchten Mualem (VGM) ve Fredlund-Xing-Wang (FXW)) için bir boyutlu Richards Denklemini çözen bir sayısal model geliştirilmiştir. Toprak hidrolik parametrelerinin ters kalibrasyonu için Diferansiyel Evrim Algoritması (DEA) optimizasyon tekniğinin çoklu işlem versiyonu kullanılmıştır. FXW için kalibrasyon istatistikleri 50 ve 100 cm derinliklerde sırasıyla KGE’ (0.89 ± 0.1 ve 0.83 ± 0.23), R (0.89 ± 0.1 ve 0.85 ± 0.21) ve ubRMSE (0.017 ± 0.01 ve 0.015 ± 0.02) olarak hesaplanmıştır. VGM içinse KGE’ (0.87 ± 0.11 ve 0.78 ± 0.22), R (0.90 ± 0.08 ve 0.86 ± 0.17) ve ubRMSE (0.019 ± 0.01 ve 0.017 ± 0.01) bulunmuştur. Kullanılan yöntem, hem FXW hem de VGM için SHPs toprak hidrololik parametrelerinin tahmininde yüksek istatistiksel performans göstermiştir. Tahmin edilen SHPs değerleri farklı yöntemler kullanılarak valide edilmiştir. Bu yöntemlerden ilki olan korelasyon analizi, SHPs’lerin toprak özellikleri (kum, kil, silt) ve çevresel değişkenlerle güçlü bir ilişki olduğunu göstermiştir. Diğer bir validasyon tekniği olarak, tahmin edilen parametrelerin k-means kümeleme yöntemiyle kalibrasyon noktaları dışında farklı konumlara transfer edilip edilemeyeceği araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, literatürdeki hiper-çözünürlüklü haritalara benzerlik ve gelişme göstermiştir. Bu çalışmada kullanılan simülasyon modeli bazı varsayımlar ve limitasyonlar içerse de, bu çalışma ISMN veritabanının toprak hidrolik özelliklerini türetmek ve bu parametreleri kalibrasyon noktalarından farklı yerlere aktarmak için kullanılabileceğini göstermektedir. FXW, kök bölgesindeki toprak nemini belirlemede umut verici bir hidrolik model olarak öne çıkmıştır. Bundan sonraki çalışmalarda, ISMN ağındaki tüm sensörler kullanılarak elde edilecek olan toprak hidrolik parametleri ve eğitilecek pedotransfer fonksiyonlarıyla, kök bölgesindeki toprak neminin yüksek bir hassasiyetle üretilebileceği düşünülmektedir.
Cradle-to-gate life cycle assessment of heavy machinery manufacturing: a case study in Türkiye
Bu çalışmada, Türkiye’deki forklift (2. fotoğraf) ve yarı römork (3. fotoğraf) üretim süreçlerinin çevresel etkileri yaşam döngüsü değerlendirme (LCA) yöntemiyle analiz edilmiştir. Adana Hacı Sabancı Organize Sanayi Bölgesi’ndeki iki üretici firmadan elde edilen saha verileriyle yürütülen bu çalışma, çelik kullanımının çevresel etkilere olan baskın katkısını ortaya koymaktadır. Avrupa Yeşil Mutabakatı gibi politikalar göz önüne alındığında, Türkiye sanayisinin sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşmasında bu tür çalışmalar büyük önem taşımaktadır.
Surface sediments as a sink and risk source for legacy POPs during waste management practices
Çalışma Environmental Pollution dergisinde yayımlandı.
Türkiye’deki bir gemi söküm bölgesindeki (Aliağa, İzmir) kıyı sedimanlarının endişe verici derecede yüksek PCB ve PBDE – kalıcı organik kirletici (KOK) – seviyelerine sahip olduğunu ortaya koymuştur. Bu faaliyetler sedimanları uzun vadeli kirlilik noktalarına dönüştürerek ekolojik riskler oluşturmaktadır. Bu çalışma, daha sıkı atık uygulamalarına ve KOK’lar konusunda küresel eyleme duyulan ihtiyacı vurgulamaktadır.
Life cycle assessment of black tea production and consumption in Türkiye: Insights from waste management scenarios
Bu çalışma, kişi başına çay tüketiminde dünya lideri olan Türkiye’de çay üretimi ve tüketiminin yaşam döngüsü değerlendirmesini (LCA) gerçekleştirmektedir. Çevresel sıcak noktaları belirlemeyi ve sürdürülebilir çözümler önermeyi amaçlayan bu çalışma, CCaLC2 yazılımı, CML metodolojisi ve Ecoinvent 3.0 veri tabanı kullanılarak beşikten-mezara (cradle-to-grave) yaklaşımıyla yürütülmüştür. Çalışma, yetiştirme, işleme, taşıma ve tüketim aşamalarını kapsamakta olup karbon ayak izi ve asitlenme potansiyeli gibi temel çevresel göstergelere odaklanmaktadır.
Sonuçlar, enerji yoğun demleme yöntemleri nedeniyle çevresel etkinin büyük ölçüde tüketim aşamasında yoğunlaştığını (%91) ortaya koymaktadır. Yetiştirme ve taşıma aşamalarının katkısı oldukça düşük olup her biri %4 seviyesindedir. Bu durum, enerji verimli demleme uygulamalarının teşvik edilmesi ve tüketicilerin yenilenebilir enerji kaynaklarını benimsemesinin gerekliliğini vurgulamaktadır. Çalışmada ayrıca farklı atık yönetimi stratejilerinin çevresel etkileri de incelenmiştir. Kompostlama, karbon ayak izini ve fotokimyasal oksidan oluşumunu azaltmada en faydalı yöntem olarak öne çıkarken, bazı etki kategorileri için yakma yöntemi daha avantajlı olabilmektedir.
Bu çalışma, çay demleme sürecinde enerji tüketiminin azaltılması ve yenilenebilir enerji kullanımının teşvik edilmesi gerektiğini ortaya koymaktadır. Ayrıca, Türkiye’deki çay değer zincirinin daha sürdürülebilir hale getirilmesi için kompostlamanın kritik bir atık yönetimi stratejisi olarak benimsenmesi gerektiğini vurgulamaktadır. Bu bulgular, politika yapıcılar, sanayi aktörleri ve çay tüketicileri için çevresel etkiyi en aza indirmeye yönelik bilinçli kararlar almada önemli içgörüler sunmaktadır.
A New Electro-Biomembrane Integrated Renewable-Based System to Produce Power, Fresh Water and Hydrogen for Sustainable Communities
Küresel ısınmanın şiddetlenmesiyle birlikte, verimli ve sürdürülebilir enerji çözümlerine duyulan ihtiyaç her zamankinden daha kritik hale gelmektedir. Son çalışmamızda, güneş enerjisiyle çalışan bir parabolik oluk kolektör (PTC) sistemini içeren elektro-biyomembran ünitesi geliştirdik. Bu sistem, güneş termal enerjisi ve biyokütleyi entegre ederek aynı anda temiz su, elektrik ve biyohidrojen üretimi sağlamaktadır.
Bu çoklu üretim sistemi, beş ana alt sistemden oluşmaktadır:
✅ PTC güneş sistemi
✅ Organik Rankine çevrimi
✅ Buhar Rankine çevrimi
✅ Çok kademeli flaş damıtma ünitesi
✅ Elektro-biyomembran reaktörü
Çalışmamız, sistem performansında güneş ışınımının önemli rolünü ortaya koyarak, yenilenebilir enerjinin etkin bir şekilde kullanılabileceğini göstermektedir. Özellikle, sistem günde 328,56 kg biyohidrojen üretimi sağlayarak sürdürülebilir hidrojen üretimi için büyük bir potansiyel sunmakta ve temiz su ile enerji üretimine katkıda bulunmaktadır.
The role of effective catalysts for hydrogen production: A performance evaluation
Hidrojen (H₂), yakıt, depolama ve endüstriyel uygulamalar için sürdürülebilir bir alternatif sunan umut verici bir temiz enerji taşıyıcısıdır. Ancak, büyük ölçekli H₂ üretimi, yüksek maliyetler ve düşük verimler nedeniyle hala sınırlıdır.
Son yıllarda, katalizör teknolojilerindeki gelişmeler, biyolojik, termo-kimyasal ve su bazlı süreçlerde verimliliği önemli ölçüde artırmıştır. Demir, nikel, titanyum oksit ve gümüş gibi katalizörler, H₂ üretim hızlarını artırmada etkili bulunmuştur. Bununla birlikte, reaktör tasarımının optimize edilmesi, katalizör dozajı, sıcaklık ve pH seviyelerinin ayarlanması performansı daha da iyileştirmektedir.
Karanlık fermantasyon (dark fermentation) sürecinde, metal katalizörlerin kullanımı, biyolojik H₂ verimini %3,2 ila %38 oranında artırmaktadır. Bu durum, katalizörlerin üretimi artırırken çevresel etkileri en aza indirme potansiyelini gözler önüne sermektedir.
Bu çalışma, sürdürülebilir hidrojen üretiminde katalizörlerin kritik rolüne vurgu yaparak, gelecek araştırmalar ve büyük ölçekli uygulamalar için temel zorlukları belirlemektedir.
Experimental study for recovery of heavy metals from contaminated soil using arbuscular mycorrhizal fungi
Toprak mikroorganizmaları, özellikle arbusküler mikorizal mantarlar, konak bitkileriyle yararlı bir simbiyotik ilişki kurarak, metal kirliliğine maruz kalmış toprakların iyileştirilmesinde kullanılmaktadır.
Bu çalışma, mantarlara bağlı fitoremediasyon (bitkisel arıtım) süreciyle ağır metallerin topraktan uzaklaştırılmasını incelemektedir. Sonuçlar, ayçiçeği bitkisinin en yüksek bakır birikimini sağladığını göstermektedir; 18,55 mg/kg.
Buna karşılık, mikroorganizma içermeyen kontrol gruplarında, ayçiçeği ve sorgum bitkilerinin bitki biyokütlesi aracılığıyla bakırı transfer etme yeteneklerinin oldukça düşük olduğu belirlenmiştir (sırasıyla 0,91 mg/kg ve 0,97 mg/kg).
Her iki bitki de mantarlar ile birlikte fitoremediasyon sürecinin, ağır metal kirliliğiyle mücadelede sürdürülebilir bir çözüm sunabileceğini ortaya koymaktadır.
A comparative evaluation of dark fermentative bioreactor configurations for enhanced hydrogen production
Yenilenebilir enerjiye olan artan talep, biyohidrojen (bioH₂) üretimine olan ilgiyi artırmış ve temiz, sürdürülebilir bir yakıt alternatifi olarak ön plana çıkarmıştır.
Çeşitli üretim yöntemleri arasında, karanlık fermantasyon (dark fermentation), büyük ölçekli ve maliyet açısından verimli bioH₂ üretimi için umut verici bir yol sunmaktadır.
Bu çalışma, biyohidrojen üretimindeki farklı biyoreaktör konfigürasyonlarını incelemektedir. Değerlendirilen biyoreaktör tipleri şunlardır:
🔹 Anaerobik kesintili ardışık reaktör (anaerobic sequencing batch reactor)
🔹 Sürekli karıştırmalı reaktör (continuous stirred reactor)
🔹 Yukarı akışlı reaktör (up-flow reactor)
🔹 Sabit yataklı reaktör (fixed-bed reactor)
🔹 Membran reaktörü (membrane reactor)
Sonuçlar, sürekli karıştırmalı reaktörlerin ekonomik olarak en yaygın kullanılan sistem olduğunu gösterirken, membran ve sabit yataklı reaktörlerin daha yüksek bioH₂ verimi sağladığını ortaya koymaktadır.
Bu çalışma, bibliyometrik analiz kullanarak biyoreaktör teknolojilerindeki tarihsel ve güncel gelişmeleri kapsamlı bir şekilde incelemekte, performansı etkileyen temel parametreleri ve verimliliği artırmaya yönelik stratejileri ele almaktadır.