Araştırma, gerçek ve seyreltilmemiş tekstil endüstrisi atıksuyunun (textile industry wastewater, TIWW) arıtılması sırasında aynı sistemden elektriksel çıktı elde etmek amacıyla iki bakteriden oluşan yeni bir bakteriyel mikrobiyal yakıt hücresi konsorsiyumu geliştirmektedir. Konsorsiyum, Pseudomonas aeruginosa MZ520730 ile Bacillus albus MW407057 suşlarından oluşturulmuş ve çift odacıklı H-tipi mikrobiyal yakıt hücresinde (microbial fuel cell, MFC) sıcaklık, pH, karbon kaynağı ve azot kaynağı bakımından optimize edilmiştir.

İncelenen koşullar içinde en yüksek performans 30±3 °C, pH 7, glikozun karbon kaynağı ve maya özütünün azot kaynağı olarak kullanıldığı durumda elde edilmiştir. Araştırmanın temel sonuçlarına göre geliştirilen BMFCsC, gerçek tekstil atıksuyunda renk göstergesi ADMI'yi 1367'den 5'e, kimyasal oksijen ihtiyacını (COD) 2153 mg/L'den 97 mg/L'ye ve toplam organik karbonu (TOC) 4852 mg/L'den 90 mg/L'ye düşürmüştür. Bu ham değerler için çalışma sırasıyla %99,63 renk giderimi, %95,49 COD giderimi ve özet/sonuç bölümlerinde %98,14 TOC giderimi bildirmektedir.

BMFCsC tek bakterili sistemlerden daha yüksek gerilim ve akım üretmiştir. En yüksek değerler 550 mV ve 715 µA olarak bildirilmiştir. Kaynak ayrıca maksimum güç yoğunluğunu 65,54 W/m² olarak raporlamaktadır. Ancak yöntem bölümünde verilen \(P=V\times I\), \(P_d=P/A\), 550 mV, 715 µA ve 0,006 m² anot alanı birlikte ve SI birim dönüşümleriyle kullanıldığında bu raporlanan güç yoğunluğuyla yaklaşık 1000 katlık bir uyuşmazlık ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle gerilim ve akım sonuçları doğrudan kaynak ölçümleri olarak değerlendirilebilirken güç yoğunluğu değerinin birim/hesaplama yönünden doğrulanması gerekmektedir.

Tek suş karşılaştırmalarında P. aeruginosa %92,13 renk giderimi, %87,22 TOC ve %82,44 COD giderimi; B. albus ise %85,34 renk giderimi, %81,56 TOC ve %75,76 COD giderimi göstermiştir. BMFCsC'nin bu iki tek-suştan daha yüksek arıtma sonuçları vermesi araştırmacılar tarafından bakteriler arasındaki tamamlayıcı metabolik etkileşimle ilişkilendirilmiştir.

Enzim analizlerinde mangan peroksidaz (MnP) ve lignin peroksidaz (LiP) aktiviteleri izlenmiştir. Çalışmada P. aeruginosa ile MnP, B. albus ile LiP aktivitesi ilişkilendirilmiş; en yüksek değerler 72. saatte MnP için 8,23 IU/mL ve LiP için 10,93 IU/mL olarak bildirilmiştir. Araştırmacılar bu iki oksidoredüktif enzimin boya ve diğer organik kirleticilerin dönüşümüne birlikte katkıda bulunduğunu önermektedir.

UV-Vis analizinde işlenmemiş atıksuda 430, 497, 530 ve 668 nm civarındaki absorpsiyon özellikleri sırasıyla metil kırmızısı, Kongo kırmızısı, safranin ve metilen mavisi ile ilişkilendirilmiş; işlem sonrasında bu karakteristik piklerin kaybolduğu belirtilmiştir. FT-IR spektrumunda da başlangıçtaki bazı fonksiyonel grup özelliklerinin kaybolduğu ve yeni bantların oluştuğu görülmüştür. GC-MS analizi işlenmemiş örnekte çeşitli aromatik ve tekstil yardımcı kimyasallarıyla ilişkilendirilen bileşikler, işlenmiş örnekte ise farklı dönüşüm ürünleri göstermiştir. Bu sonuçlar kirleticilerin kimyasal dönüşümünü desteklemektedir; tek başına bütün organik kirleticilerin tamamen mineralize edildiğini kanıtlamamaktadır.

Fitotoksisite deneyinde işlenmemiş TIWW ile sulanan Vigna radiata tohumlarında çimlenme %50 iken BMFCsC ile işlenmiş atıksuda %100 çimlenme görülmüştür. Bununla birlikte işlenmiş örnekte kök uzunluğu 2,89±0,33 cm ve biyokütle 2,51±0,22 g olup musluk suyu kontrolündeki 3,65±0,38 cm ve 3,13±0,26 g değerlerinin altındadır. Bu nedenle deney, fitotoksisitenin büyük ölçüde azaltıldığını destekler; arıtılmış suyun bütün tarımsal yeniden kullanım koşulları için güvenli olduğunu tek başına kanıtlamaz.

Türkiye açısından çalışma, tekstil atıksularının biyolojik arıtımı ile enerji geri kazanımını aynı reaktörde birleştiren araştırma yaklaşımı bakımından dikkat çekicidir. Ancak kullanılan atıksu Hindistan'ın Kanpur bölgesindeki belirli bir ortak arıtma tesisi çıkışından alınmış, deneyde filtreyle sterilize edilmiş ve laboratuvar ölçeğinde işlenmiştir. Türkiye'deki tekstil atıksularının boya, tuz, ağır metal, pH ve organik yük profilleri tesisten tesise değişebileceğinden aynı konsorsiyumun yerel gerçek atıksularda, sürekli akışlı pilot sistemlerde ve Türkiye'ye uygulanacak deşarj/yeniden kullanım kriterleri altında ayrıca doğrulanması gerekir.

Araştırmanın temel amacı nedir?

Çalışmanın çıkış noktası, tekstil endüstrisi atıksularının aynı anda yüksek renk, organik madde, çözünmüş katı, besin tuzları ve bazı ağır metalleri içerebilmesi ve geleneksel fiziksel-kimyasal işlemlerin kimyasal, enerji ve çamur yönetimi gerektirebilmesidir. Araştırmacılar bu nedenle atıksudaki kimyasal enerjinin mikroorganizmalar aracılığıyla elektriksel çıktıya dönüştürülmesini arıtmayla birleştiren mikrobiyal yakıt hücresi yaklaşımını araştırmıştır.

Çalışmanın özgün hedefi yalnız tek bir bakteriyi MFC'ye eklemek değildir. Pseudomonas aeruginosa MZ520730 ve Bacillus albus MW407057 suşlarının aynı ortamda antagonistik davranmadan birlikte çalışıp çalışamayacağı önce kontrol edilmiş; ardından iki suştan oluşan BMFCsC geliştirilerek sıcaklık, pH ve besin koşullarına göre optimize edilmiştir.

Gerçek atıksu nereden alınmıştır?

TIWW ve çamur numuneleri Hindistan'ın Uttar Pradesh eyaletindeki Kanpur, Rooma'da bulunan ortak atıksu arıtma tesisinin (Common Effluent Treatment Plant, CETP) çıkışından önceden sterilize edilmiş 5–20 L plastik kaplarla toplanmış ve laboratuvara getirildikten sonra 4 °C'de saklanmıştır.

Deneylerde kullanılan TIWW kaynak tarafından “real undiluted”, yani gerçek ve seyreltilmemiş atıksu olarak tanımlanmaktadır. Bununla birlikte MFC deneyinden önce Whatman filtreyle filtre sterilizasyonu uygulanmıştır. Dolayısıyla kimyasal matris gerçek atıksuya ait olsa da doğal mikrobiyal topluluk doğrudan korunmuş bir ham atıksu deneyi değildir; sistem özellikle eklenen PA, BA ve BMFCsC kültürlerinin performansını değerlendirmektedir.

Mikrobiyal yakıt hücresi nasıl kurulmuştur?

Deney sistemi klasik çift odacıklı H-tipi MFC olarak tasarlanmıştır. Kaynakta toplam hacim 3000 mL, çalışma hacmi 2000 mL olarak verilmiştir. Silindirik anot ve katot odalarının uzunluğu 18 cm, çapı 15 cm'dir.

Anot ve katot odaları 12 cm uzunluğunda ve 2,0 cm çapındaki bir tuz köprüsüyle birbirine bağlanmıştır. Tuz köprüsü %2 NaCl ve %10 agar içeren deiyonize su karışımıyla hazırlanmış ve proton taşınımını sağlamak üzere iki odacık arasına yerleştirilmiştir.

Her iki odacıkta bakır (Cu) ağ elektrotlar kullanılmıştır. Elektrotlar önce distile su ve 0,1 M HCl ile temizlenmiş, daha sonra %30 akrilik glaze ve %70 grafit tozundan oluşan iletken karışımla kaplanmıştır. Kaynak güç yoğunluğu hesabında anot yüzey alanını 0,006 m² olarak kullanmaktadır.

Hangi bakteriler kullanılmıştır?

Konsorsiyum iki bakteriden oluşturulmuştur:

• Pseudomonas aeruginosa — PA, erişim numarası MZ520730.
• Bacillus albus — BA, erişim numarası MW407057.

İki kültür önce ayrı ayrı değerlendirilmiş, ardından birlikte kullanım öncesinde agar üzerinde biyolojik etkileşim testi yapılmıştır. Bir suş yüzeye yayılırken diğer suş hazırlanan kuyucuğa eklenmiş ve 30±3 °C'de 48 saat inkübe edilmiştir. İnhibisyon zonu görülmemesi iki suş arasında çalışmanın kullandığı koşullarda belirgin antagonistik etkileşim bulunmadığı şeklinde yorumlanmıştır.

Konsorsiyum geliştirilirken her bakteri ayrı ayrı 30 mL steril besiyerinde 30±3 °C ve 120 rpm'de 48 saat yetiştirilmiş; ardından her kültürden eşit hacimde 10 mL alınarak 50 mL taze steril ortama eklenmiş ve aynı koşullarda 48 saat daha inkübe edilmiştir.

Sıcaklık optimizasyonu ne göstermiştir?

BMFCsC 20–40±3 °C aralığında değerlendirilmiştir. En yüksek renk giderimi %98,7 ile 30±3 °C'de elde edilmiştir. Aynı koşulda kaynak 550 mV, 715 µA ve 65,54 W/m² elektriksel çıktı bildirmektedir.

20±3 °C'de renk giderimi %36'ya, gerilim 183 mV ve akım 265 µA'a düşmüştür. 40±3 °C'de %61 renk giderimi, 257 mV ve 373 µA bildirilmiştir. 25±3 °C ve 35±3 °C koşullarında performans bu uç sıcaklıklardan daha yüksek fakat 30±3 °C'den düşük kalmıştır.

Bu nedenle çalışmanın deney aralığında optimum sıcaklık 30±3 °C olarak seçilmiştir. Sonuç yalnız incelenen iki bakteri, gerçek TIWW bileşimi ve MFC geometrisi için geçerlidir.

pH optimizasyonu ne göstermiştir?

pH 5–9 aralığında en yüksek performans pH 7'de elde edilmiştir. pH 7'de renk giderimi %98,7; gerilim 540 mV ve akım 697 µA olarak bildirilmiştir.

Güç yoğunluğu uyarısı: Bu tablodaki güç yoğunluğu sütunu kaynağın kendi raporlamasıdır. Çalışmanın verdiği gerilim, akım, anot alanı ve güç yoğunluğu denklemleri arasında birim ölçeği açısından yaklaşık 1000 katlık tutarsızlık bulunduğundan bu değerler bağımsız doğrulama olmadan nicel enerji performansı karşılaştırmasında kullanılmamalıdır.

Hangi karbon ve azot kaynakları en iyi sonucu vermiştir?

Dört karbon kaynağı arasında glikoz en yüksek renk giderimini (%98,5) ve 545 mV/695 µA elektriksel çıktıyı sağlamıştır. Fruktoz, maltoz ve sakkaroz sırasıyla %93, %88 ve %79 renk giderimi göstermiştir.

Azot kaynakları arasında maya özütü %98,2 renk giderimi, 538 mV ve 685 µA ile en yüksek sonucu vermiştir. Sığır özü %88, pepton %71 ve amonyum sülfat %54 renk giderimine ulaşmıştır.

Bu nedenle nihai optimize deney koşulları 30±3 °C, pH 7, glikoz ve maya özütü olarak belirlenmiştir. Her besin kaynağının deneyde %1 düzeyinde kullanıldığı belirtilmiştir.

Konsorsiyum tek bakterilerden daha başarılı mıydı?

Optimize koşullarda BMFCsC renk, COD ve TOC giderimi bakımından iki tek-suştan daha yüksek sonuç vermiştir.

72 saatlik temel arıtma sonucu nedir?

Çalışmanın zaman serisi anlatımında renk göstergesi ADMI 1367'den 5'e, COD 2153 mg/L'den 97 mg/L'ye ve TOC 4852 mg/L'den 90 mg/L'ye düşmüştür. Ara değerler 12, 24 ve 48 saat için de verilmiş, en güçlü sonuçların 72 saat civarında elde edildiği gösterilmiştir.

Kaynak bu ham değişimlerden renk için %99,63, COD için %95,49 ve TOC için %98,14 ana sonuçlarını vermektedir. Bölüm 3.3.1'in bir cümlesinde COD giderimi ayrıca %95,14 olarak yazıldığından COD yüzdesi kaynak içinde bir kez farklı raporlanmıştır; 2153→97 mg/L ham değerleri yaklaşık %95,49 değişimle uyumludur.

Çalışmanın “7 gün” ifadesi ile 72 saat verileri aynı şey midir?

Kaynakta deneylerin “7 gün” yürütüldüğü ve 12 saatte bir örnek alındığı belirtilmektedir. Buna karşılık renk, COD, TOC ve maksimum elektriksel performansın ana sonuçları 72 saat, yani üçüncü gün civarında verilmiştir. Grafiklerde ölçüm noktaları 192 saate kadar uzanmaktadır ve bu süre sekiz güne karşılık gelir.

Şekil 1'in renk giderimi panelinde yatay eksen 24, 48, 72, 96, 120, 144, 168 ve 192 değerlerini göstermesine rağmen “Time (day)” olarak etiketlenmiştir; aynı şeklin diğer panellerinde ve Şekil 2'de zaman “hour” olarak gösterilmektedir. Bu nedenle deney süresinin grafik etiketlerinde kaynak-içi bir birim tutarsızlığı vardır.

Biyoelektrik üretim eğrileri ne göstermektedir?

Gerilim düşük başlangıç değerlerinden yükselerek yaklaşık 72 saatte tepe yapmış, ardından azalmaya başlamıştır. BMFCsC'nin gerilimi tek suşların üzerinde kalmıştır. Benzer eğilim akım grafiğinde de görülmektedir.

Metin BMFCsC'nin 110 mV'den 550 mV'ye ve 174 µA'dan 715 µA'ya yükseldiğini bildirmektedir. Bölüm 3.3.2 bu başlangıç değerini 12 saatle ilişkilendirirken sonuç bölümünde 110 mV ve 174 µA değerleri 24 saat olarak yazılmıştır. Bu da zaman raporlamasındaki başka bir kaynak-içi tutarsızlıktır.

Güç yoğunluğu neden dikkatle yorumlanmalıdır?

Kaynağın kullandığı denklemler:

\[ P=V\times I \]

ve

\[ P_d=\frac{P}{A} \]

şeklindedir. Anot alanı \(A=0,006\,m^2\) olarak verilmiştir.

Kaynak maksimum koşul için \(V=550\,mV\), \(I=715\,\mu A\) ve \(P_d=65,54\,W/m^2\) bildirmektedir. Ancak 550 mV=0,550 V ve 715 µA=0,000715 A olarak SI dönüşümü yapıldığında elektriksel güç yaklaşık \(3,93\times10^{-4}\,W\), bu değer 0,006 m²'ye bölündüğünde yaklaşık 0,0655 W/m² olur. Dolayısıyla kaynağın raporladığı 65,54 W/m² değeriyle yaklaşık 1000 katlık fark bulunmaktadır.

Aynı ölçek sorunu başlangıçta raporlanan 110 mV, 174 µA ve 3,2 W/m² üçlüsünde de görülmektedir. Bu nedenle Verianla açıklamasında güç yoğunluğu değerleri “çalışmada raporlanan” değerler olarak korunmalı, hakemli veya düzeltilmiş bir sürüm olmadan gerçek enerji yoğunluğu olarak yeniden kullanılmamalıdır.

MnP ve LiP enzimleri ne göstermektedir?

Mangan peroksidaz (MnP) ve lignin peroksidaz (LiP), çalışmada organik kirletici dönüşümüyle ilişkilendirilen hücre dışı oksidoredüktif enzimler olarak incelenmiştir. P. aeruginosa için MnP, B. albus için LiP aktivitesi izlenmiştir.

Aktivite 24 saatte MnP için 2,28 IU/mL ve LiP için 3,21 IU/mL iken 72 saatte sırasıyla 8,23 ve 10,93 IU/mL'ye ulaşmıştır. Daha sonraki ölçümlerde aktiviteler azalmış ve kaynak bunu mevcut substratların azalmasıyla ilişkilendirmiştir.

Enzim aktivitesi ile kirletici azalmasının aynı zaman aralığında gözlenmesi birlikte çalışan bir biyokimyasal süreçle uyumludur; ancak çalışma tek tek bütün GC-MS bileşiklerinin hangi enzimin hangi reaksiyonuyla dönüştürüldüğünü doğrudan mekanistik olarak göstermemektedir.

Fizikokimyasal özellikler nasıl değişmiştir?

Kaynak-içi yüzde tutarsızlığı: Tablo 1 ile özet, sonuç ve Bölüm 3.5'teki yüzdeler tamamen aynı değildir. Örneğin Tablo 1 TOC için %97,32 yazmasına karşın 4852→90 mg/L ham değerleri ve özet/sonuç metni yaklaşık %98,14'e karşılık gelmektedir. Benzer biçimde özet bölümündeki TDS, fosfat, toplam azot, Cr, Cd ve As yüzdelerinin bir kısmı Tablo 1'deki parametrelerle kaymış görünmektedir. Bu nedenle burada tablo değerleri ile diğer metin değerleri birleştirilerek “düzeltilmiş tek bir sonuç seti” oluşturulmamıştır.

Ayrıca kaynak pH'ın 9,25'ten 7,17'ye değişimini “%22,5 removal” olarak etiketlemektedir. pH logaritmik bir ölçektir ve kirletici konsantrasyonu gibi yüzde giderimle yorumlanması fiziksel açıdan doğrudan eşdeğer değildir. Bu nedenle pH için en güvenli bilgi başlangıç ve son değerlerin kendisidir.

UV-Vis analizi ne göstermektedir?

İşlenmemiş gerçek TIWW'nin UV-Vis spektrumunda 430, 497, 530 ve 668 nm civarında absorpsiyon özellikleri görülmüş ve araştırmacılar bunları sırasıyla metil kırmızısı, Kongo kırmızısı, safranin ve metilen mavisiyle ilişkilendirmiştir.

BMFCsC işleminden sonra bu karakteristik absorpsiyon piklerinin kaybolduğu belirtilmektedir. Bu durum renk veren kromofor yapıların konsantrasyonunun azalması veya kimyasal yapılarının dönüşmesiyle uyumludur.

FT-IR spektrumları ne anlatmaktadır?

İşlenmemiş örneğin FT-IR spektrumunda 3427, 2115, 1597, 1408, 1300, 1130, 1047 ve 624 cm⁻¹ bölgelerinde bantlar raporlanmıştır. Araştırmacılar bunları aromatik aminler, azo/azid ilişkili yapılar, aromatik halkalar, amidler, sülfonik gruplar ve diğer fonksiyonel bağlarla ilişkilendirmiştir.

İşlenmiş örneğin spektrumunda bant şiddetleri ve konumları değişmiş; 3425, 2887, 2076, 1618, 1406, 1339, 1299, 926, 622 ve 539 cm⁻¹ civarında özellikler görülmüştür. Şekil 3'ün iki spektrumu, işlem öncesi ve sonrası kimyasal fonksiyonel grup profilinin belirgin biçimde değiştiğini göstermektedir.

FT-IR değişimi kirleticilerin kimyasal dönüşümüyle uyumludur; ancak tek başına her başlangıç bileşiğinin tam mineralizasyonunu kanıtlamaz.

GC-MS analizinde hangi başlangıç bileşikleri bulunmuştur?

İşlenmemiş gerçek TIWW'de çalışma tarafından tanımlanan başlıca bileşikler arasında diethylbenzylamine, lactic acid ve türevleri, amidinothiophenoxy, phloroglucinol, pentachlorophenol, pentadecanoic acid, tetraphenylporphyrin, phenol 2-4 bis(1,1-dimethylethyle)-phosphite, tris(2,4-di-tert-butylphenyl) phosphate ve O-(phenylmethyl) oxime bulunmaktadır.

Tanımlama, GC-MS retansiyon zamanları ve kütle spektrumu parçalanma desenlerinin NIST kütle spektral kütüphanesiyle karşılaştırılmasına dayanmaktadır.

İşlem sonrası GC-MS ne göstermiştir?

BMFCsC sonrası kromatogramda başlangıçtaki birçok baskın pik kaybolmuş veya önemli ölçüde değişmiş ve farklı retansiyon zamanlarında yeni sinyaller görülmüştür. Çalışma bunları diacetone TMS derivative, 2-aminobenzoxazole TMS derivative, cyclohexane 1,1-dodecylidenebis[4-methyl-], eicosane 9-cyclohexyl, propanoic acid, pregn-5-en-20-one, O-methyloxime ve 2,4-imidazolidinedione gibi ürünlerle ilişkilendirmektedir.

Şekil 4'te işlenmemiş örnekte özellikle 6,25 dakika civarında çok baskın bir pik bulunurken işlem sonrası kromatogramın genel yoğunluğu belirgin biçimde azalmış ve yeni, daha küçük pikler ortaya çıkmıştır. Bu sonuç kimyasal dönüşüm ve parçalanmayı desteklemektedir.

Bununla birlikte GC-MS'de yeni organik ürünlerin görülmesi sistemde kimyasal dönüşüm olduğunu kanıtlar; bütün karbonun CO₂ ve H₂O'ya tamamen mineralize edildiğini tek başına göstermez. TOC azalması güçlü organik karbon giderimini desteklemektedir fakat kaynakta bütün metabolitler için kütle dengesi verilmemiştir.

Fitotoksisite gerçekten azalmış mıdır?

Bu veriler BMFCsC işleminden sonra Vigna radiata üzerindeki fitotoksik etkinin çok büyük ölçüde azaldığını göstermektedir. Özellikle çimlenmenin %50'den %100'e çıkması ve sürgün gelişiminin kontrol değerine yaklaşması dikkat çekicidir.

Bununla birlikte işlenmiş örneğin kök uzunluğu ve biyokütlesi kontrolden düşüktür. Ayrıca kaynak Tablo 1'in kendi karşılaştırma sütunlarında işlem sonrası BOD, bazı ağır metaller ve bazı diğer parametreler verilen referans değerlerin üzerinde kalmaktadır. Bu nedenle tek bir bitki türünde yedi günlük çimlenme testi “tarımsal yeniden kullanımın bütün yönleriyle güvenli olduğu” sonucunu doğrulamak için yeterli değildir.

Çalışmanın desteklediği sonuçlar

• P. aeruginosa MZ520730 ve B. albus MW407057, çalışmanın uyumluluk testinde belirgin antagonizma göstermeden birlikte konsorsiyum oluşturmuştur.
• İncelenen aralıkta BMFCsC için en uygun koşullar 30±3 °C ve pH 7 olarak belirlenmiştir.
• Glikoz ve maya özütü sırasıyla en uygun karbon ve azot kaynakları olarak seçilmiştir.
• BMFCsC, tek suşlu MFC'lerden daha yüksek renk, COD ve TOC giderimi göstermiştir.
• Renk göstergesi 1367'den 5'e, COD 2153'ten 97 mg/L'ye ve TOC 4852'den 90 mg/L'ye düşmüştür.
• BMFCsC'nin maksimum ölçülen gerilimi 550 mV ve akımı 715 µA olarak bildirilmiştir.
• MnP ve LiP aktiviteleri arıtma sırasında artmış ve 72 saatte en yüksek düzeye ulaşmıştır.
• UV-Vis, FT-IR ve GC-MS sonuçları işlem sonrasında kimyasal bileşimde belirgin değişiklikler göstermiştir.
• Vigna radiata çimlenmesi işlenmemiş TIWW'de %50 iken işlenmiş TIWW'de %100 olmuştur.

Çalışmanın desteklemediği veya doğrulanması gereken sonuçlar

• Kaynakta raporlanan 65,54 W/m² maksimum güç yoğunluğu, aynı çalışmadaki gerilim, akım, alan ve denklemlerle SI birimlerinde doğrudan uyuşmamaktadır.
• Laboratuvar ölçekli MFC sonucu endüstriyel tekstil arıtma tesisinde aynı performansın elde edileceğini göstermemektedir.
• Atıksu filtreyle sterilize edildiğinden gerçek tesis atıksuyundaki doğal mikrobiyal rekabet ve kontaminasyon koşulları tam olarak modellenmemiştir.
• Çalışma sürekli akışlı pilot reaktör veya uzun dönem endüstriyel işletme doğrulaması sunmamaktadır.
• Net enerji bilançosu; pompa, inkübasyon, besin ekleme ve diğer yardımcı enerji girdileriyle birlikte hesaplanmamıştır.
• Glikoz ve maya özütü eklenmesinin gerçek tesis ölçeğindeki ekonomik maliyeti değerlendirilmemiştir.
• GC-MS ve FT-IR değişimleri bütün kirleticilerin eksiksiz mineralizasyonunu tek başına kanıtlamamaktadır.
• Vigna radiata testi fitotoksisitenin azaldığını göstermekte, ancak bütün tarımsal yeniden kullanım risklerini değerlendirmemektedir.
• Kaynakta bazı yüzde, zaman ve birim değerleri birbiriyle tutarlı olmadığından bu alanlarda hakemli/düzeltilmiş sürüm gereklidir.

Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları

Deney grupları ve tekrarlar

Araştırmada PA, BA ve bunların birlikte oluşturduğu BMFCsC deneyleri yapılmıştır. Optimizasyon deneylerinde inokulum oranı %10 (v/v) olarak kullanılmıştır. Anot odasına 1,8 L filtreyle sterilize edilmiş gerçek ve seyreltilmemiş TIWW konulmuş, katot odası fosfat tampon ortamıyla doldurulmuştur.

Çalışmanın istatistik bölümü bütün deneylerin üç set halinde gerçekleştirildiğini ve sonuçların ortalama±standart sapma olarak verildiğini belirtmektedir. Bununla birlikte ayrı bir hipotez testi, test adı, p-değeri veya α anlamlılık eşiği verilmemiştir. Dolayısıyla metindeki “significant” ifadeleri için ana kaynakta inferansiyel istatistik prosedürü ayrıntılandırılmamıştır.

Optimize koşullar

Renk gideriminin hesaplanması

Renk giderimi ADMI 3WL tristimulus filtre yöntemiyle izlenmiş ve aşağıdaki bağıntı kullanılmıştır:

\[ \text{Renk giderimi (\%)}= \frac{ADMI_{T0}-ADMI_{Tt}}{ADMI_{T0}}\times100 \]

Burada \(T0\) başlangıç, \(Tt\) ise ilgili işlem zamanındaki değeri ifade etmektedir.

Kaynağın özet cümlesi 1367'den 5'e renk değişimini “mg/L” ile birlikte yazsa da Tablo 1 parametreyi “Color (ADMI)” olarak vermektedir. Bu nedenle ADMI renk göstergesi makalede mg/L konsantrasyonu gibi yeniden etiketlenmemiştir.

COD ve TOC ölçümleri

COD standart açık reflüks yöntemiyle belirlenmiştir. TOC ise yüksek sıcaklıkta yakma ve dağılımsız kızılötesi (NDIR) algılama yöntemiyle ölçülmüştür. Organik karbonun 680–1200 °C'de oksijen bakımından zengin koşullarda CO₂'ye oksitlenmesi ve oluşan CO₂'nin NDIR ile ölçülmesi esas alınmıştır.

Giderim yüzdesinin temel yapısı:

\[ \text{Giderim (\%)}= \frac{T_0-T_t}{T_0}\times100 \]

olarak kullanılmıştır.

Enzim analizinin ayrıntıları

MnP aktivitesi için 1,0 mL süpernatant, 1,0 mL phenol red, 1,5 mL pH 7 fosfat tamponu ve 0,5 mL magnezyum sülfat kullanılmış; reaksiyon 0,5 mL 1 mM H₂O₂ ile başlatılmış ve 610 nm'de izlenmiştir.

LiP aktivitesi 310 nm'de ölçülmüştür. Reaksiyon karışımında pH 3 sodyum tartarat tamponu, süpernatant, boya substratı ve H₂O₂ kullanılmış ve 25±2 °C'de 20 dakika inkübasyon yapılmıştır.

Bir enzim birimi, çalışma tarafından deney koşullarında dakikada 1,0 µmol substratı ürüne dönüştürmek için gereken enzim miktarı olarak tanımlanmıştır.

UV-Vis, FT-IR ve GC-MS yöntemleri

UV-Vis örnekleri santrifüjlenmiş ve 0,22 µm membrandan süzülmüş, 300–700 nm aralığında taranmıştır.

FT-IR için 25 mL örnek santrifüjlenmiş, süpernatant 50 °C'de kurutulmuş, KBr ile karıştırılmış ve 400–4000 cm⁻¹ aralığında 16 taramayla ölçülmüştür.

GC-MS öncesinde 50 mL TIWW etil asetatla 1:1 hacim oranında sıvı-sıvı ekstraksiyona tabi tutulmuş; organik faz susuz sodyum sülfat üzerinde kurutulmuş, kalıntı metanolle yeniden çözündürülmüş ve PE-5MS kapiler kolona enjekte edilmiştir. Helyum akışı 1,0 mL/dakika olarak verilmiştir. Fırın 80 °C'den 280 °C'ye 10 °C/dakika hızla yükseltilmiştir.

Ağır metal analizi

Cr, As, Cd ve Zn konsantrasyonları asit sindirimi sonrasında indüktif eşleşmiş plazma kütle spektrometrisi (ICP-MS) ile belirlenmiştir.

Tablo 1'de işlem sonrası Cr 0,42±0,07 mg/L, Cd 0,27±0,06 mg/L ve As 0,75±0,02 mg/L olarak verilmiştir. Kaynağın kendi CPCB/USEPA karşılaştırma sütunlarında bazı bu değerler verilen sınırların üzerinde kalmaktadır. Dolayısıyla “giderim yüzdesi yüksek” ile “nihai konsantrasyon her kullanım/deşarj kriterini karşılıyor” ifadeleri birbirinden ayrılmalıdır.

Fitotoksisite yöntemi

Her Petri kabında 10 sağlıklı Vigna radiata tohumu kullanılmıştır. Tohumlar %2 cıva klorürle iki dakika yüzey sterilizasyonuna tabi tutulmuş ve ardından distile suyla iyice yıkanmıştır.

Üç koşul oluşturulmuştur: musluk suyu kontrolü, işlenmemiş TIWW ve BMFCsC ile işlenmiş TIWW. Tohumlara günlük 4 mL ilgili sıvı uygulanmış ve 30 °C'de yedi gün inkübasyondan sonra çimlenme, kök uzunluğu, sürgün uzunluğu ve biyokütle ölçülmüştür.

Kaynak içindeki başlıca sayısal ve editoryal tutarsızlıklar

• Güç yoğunluğu: 550 mV, 715 µA, 0,006 m² ve kaynak denklemleri 65,54 W/m² ile birimsel olarak uyuşmamaktadır; yaklaşık 1000 kat fark vardır.
• TOC giderimi: Özet/sonuç %98,14; Tablo 1 %97,32 vermektedir. 4852→90 mg/L ham değerleri yaklaşık %98,14 ile uyumludur.
• COD giderimi: Ana sonuç %95,49 iken Bölüm 3.3.1'de bir kez %95,14 yazılmıştır.
• Diğer giderim yüzdeleri: Özet, Bölüm 3.5, sonuç ve Tablo 1 arasında TDS, fosfat, toplam azot, Cr, Cd ve As yüzdelerinin bir kısmı farklı parametrelere kaymış veya farklı verilmiştir.
• Deney süresi: Metin 7 günden söz ederken bazı veriler 72 saatte tepe yapmakta ve grafikler 192 saate kadar uzanmaktadır.
• Grafik zaman birimi: Şekil 1A'da 24–192 değerlerinin yer aldığı eksen “Time (day)” olarak yazılmış; aynı serinin diğer panellerinde saat kullanılmıştır.
• Başlangıç elektrik değeri zamanı: Bölüm 3.3.2'de 110 mV/174 µA 12 saate, sonuç bölümünde 24 saate bağlanmıştır.
• ADMI birimi: Özet renk değerini diğer konsantrasyonlarla birlikte mg/L olarak yazarken Tablo 1 “Color (ADMI)” biçimindedir.
• pH yüzdesi: Tablo pH değişimini “%22,5 giderim” olarak sunmaktadır; pH logaritmik ölçek olduğundan başlangıç/son pH değerleri daha doğrudan yorumlanmalıdır.

Çalışmanın güçlü yönleri

• Sentetik boya çözeltisi yerine gerçek ve seyreltilmemiş tekstil endüstrisi atıksuyu kullanılması.
• Tek bakteriler ile iki-suştan oluşan konsorsiyumun aynı deney çerçevesinde karşılaştırılması.
• Sıcaklık, pH, karbon ve azot kaynağının sistematik biçimde optimize edilmesi.
• Renk, COD ve TOC'nin yanında BOD, TDS, besin tuzları ve ağır metallerin incelenmesi.
• MnP ve LiP aktivitelerinin zaman içinde takip edilmesi.
• UV-Vis, FT-IR ve GC-MS ile kimyasal dönüşümün birden fazla analitik yöntemle incelenmesi.
• Vigna radiata kullanılarak işlem öncesi ve sonrası fitotoksisite karşılaştırması yapılması.
• Deneylerin üç set halinde yürütülmesi ve birçok sonuç için ortalama±standart sapmanın raporlanması.

Temel sınırlılıklar

Çalışma batch modunda laboratuvar ölçekli çift odacıklı MFC kullanmıştır. Sürekli beslemeli pilot reaktör, gerçek endüstriyel debi, elektrot ölçek büyütmesi ve uzun dönem biyofilm kararlılığı değerlendirilmemiştir.

Atıksu gerçek ve seyreltilmemiş olmakla birlikte filtre sterilizasyonundan geçirilmiştir. Bu, doğal atıksu mikrobiyotasının ve bakteriler arası gerçek tesis ölçekli rekabetin deneyden büyük ölçüde çıkarıldığı anlamına gelir.

Optimum performans glikoz ve maya özütü eklenmesiyle elde edilmiştir. Bu ilavelerin ekonomik maliyeti, karbon ayak izi ve büyük ölçekli tekstil arıtma tesislerinde uygulanabilirliği çalışmada hesaplanmamıştır.

Elektrik üretiminin net enerji bilançosu yapılmamıştır. MFC'den elde edilen elektriksel çıktı ile inkübasyon, sıcaklık kontrolü, besin hazırlanması ve diğer laboratuvar girdileri karşılaştırılmamıştır.

Kaynakta güç yoğunluğu için ciddi bir birim/hesaplama uyumsuzluğu ve çeşitli yüzde-zaman raporlama tutarsızlıkları bulunduğundan enerji performansının nicel büyüklüğü özellikle dikkatle ele alınmalıdır.

Fitotoksisite yalnız Vigna radiata ve yedi günlük erken büyüme göstergeleriyle değerlendirilmiştir. Kronik toprak etkileri, ağır metal birikimi, gıda güvenliği, uzun dönem bitki gelişimi veya farklı ürün türleri incelenmemiştir.

Kaynak ve Yöntem Notu

Tam özgün çalışma adı: Optimization of treatment process for real textile industry wastewater by using a new bacterial microbial fuel cells consortium (BMFCsC) with simultaneous bioelectricity generation

Yazarlar ve sıralama: Roop Kishor; Sandeep Bharti; Luiz Fernando R. Ferreira; Ram Naresh Bharagava.

Eş katkı/eş birinci yazarlık: İncelenen sürümde bildirilmemiştir.

Sorumlu yazar: Dr. Ram Naresh Bharagava.

Sorumlu yazar e-posta adresleri: bharagavarnbbau11@gmail.com; ramnaresh_dem@bbau.ac.in.

Kurum 1: Laboratory of Bioremediation and Metagenomics Research (LBMR), Department of Microbiology, Babasaheb Bhimrao Ambedkar University, Vidya Vihar, Raebareli Road, Lucknow-226025, Uttar Pradesh, India.

Kurum 2: Institute of Technology and Research, Tiradentes University, Campus Farolandia, Aracaju, Brazil.

Kaynak türü: Gerçek tekstil endüstrisi atıksuyunda bakteriyel konsorsiyumlu mikrobiyal yakıt hücresini inceleyen laboratuvar ölçekli deneysel araştırma preprinti.

Hakemlik durumu: İncelenen çalışma bir preprinttir ve hakem değerlendirmesinden geçmemiştir.

Platform: SSRN / SSRN Electronic Journal.

SSRN kayıt numarası: 6927298.

DOI: 10.2139/ssrn.6927298.

Yayın yılı: 2026. Bibliyografik indekslerde kesin ay/gün konusunda uyuşmazlık bulunduğundan burada yıl düzeyinde verilmiştir.

Resmî bağlantı:SSRN 6927298

Hakemli sürüm kontrolü: Bu Verianla değerlendirmesi hazırlanırken aynı başlığa ait ayrıca doğrulanmış bir hakemli dergi sürümü tespit edilmemiştir. Ana bilimsel içerik yalnız yüklenen SSRN preprint sürümüne dayanmaktadır.

Lisans: İncelenen sürümde açık bir Creative Commons veya eşdeğer yeniden kullanım lisansı tespit edilmemiştir. Bu nedenle özgün grafik ve spektrumlar bire bir yeniden yayımlanmamış; bilimsel mesajları metin ve yeniden yapılandırılmış tablolarla açıklanmıştır.

Atıksu kaynağı: Rooma, Kanpur, Uttar Pradesh, India'daki Common Effluent Treatment Plant çıkışından alınan gerçek tekstil endüstrisi atıksuyu.

Temel mikroorganizmalar: Pseudomonas aeruginosa MZ520730 ve Bacillus albus MW407057.

Temel deney modeli: 3000 mL toplam hacimli, 2000 mL çalışma hacimli, çift odacıklı H-tipi mikrobiyal yakıt hücresi; %2 NaCl ve %10 agar içeren tuz köprüsü; grafit/akrilik kaplı Cu ağ elektrotlar.

Optimum koşullar: 30±3 °C, pH 7, glikoz karbon kaynağı ve maya özütü azot kaynağı; besin kaynakları %1 (w/v), inokulum %10 (v/v).

Temel arıtma sonucu: Kaynağın ana sonuçlarında renk %99,63, COD %95,49 ve TOC %98,14 giderim olarak raporlanmıştır. Ham son konsantrasyonlar sırasıyla ADMI 5, COD 97 mg/L ve TOC 90 mg/L'dir.

Elektriksel sonuç: Maksimum gerilim 550 mV ve akım 715 µA olarak raporlanmıştır. Kaynak ayrıca 65,54 W/m² maksimum güç yoğunluğu vermektedir; ancak kaynakta belirtilen V, I, A ve denklemlerle SI birimlerinde yaklaşık 1000 katlık hesap/birim uyuşmazlığı vardır. Bu nedenle güç yoğunluğu değeri doğrulanmış bir mühendislik değeri olarak değil, preprintte raporlanan değer olarak değerlendirilmelidir.

Enzimler: En yüksek MnP aktivitesi 8,23 IU/mL ve LiP aktivitesi 10,93 IU/mL olarak 72 saat civarında raporlanmıştır.

Analitik doğrulama: UV-Vis; FT-IR; GC-MS; ICP-MS; COD, TOC, BOD ve diğer fizikokimyasal ölçümler; Vigna radiata fitotoksisite deneyi.

İstatistiksel yöntem: Deneyler üç set halinde gerçekleştirilmiş ve sonuçların ortalama±standart sapma biçiminde sunulduğu belirtilmiştir. Kaynakta ayrıca ayrıntılı bir inferansiyel istatistik testi, p-değeri veya α anlamlılık eşiği tanımlanmamıştır.

Kaynak-içi tutarsızlıklar: Güç yoğunluğu birim hesabı; TOC ve bazı diğer giderim yüzdeleri; COD için %95,14/%95,49 farklılığı; 7 gün/72 saat/192 saat zaman anlatımı; Şekil 1A zaman ekseni; 110 mV başlangıç değerinin 12 veya 24 saat olarak farklı yazılması; ADMI için mg/L kullanımı ve pH'ın yüzde giderim olarak ifade edilmesi arasında uyuşmazlıklar bulunmaktadır. Bu alanlar sessizce düzeltilmemiştir.

Fitotoksisite yorumu: İşlenmiş TIWW'de Vigna radiata çimlenmesi %100'e ulaşmış ve büyüme göstergeleri işlenmemiş TIWW'ye göre belirgin biçimde iyileşmiştir. Ancak işlenmiş örnek bazı göstergelerde musluk suyu kontrolüne ulaşmamış ve çalışmanın kendi fizikokimyasal tablosundaki bazı nihai konsantrasyonlar karşılaştırma değerlerinin üzerinde kalmıştır. Bu nedenle genel tarımsal yeniden kullanım güvenliği bu deneyle tek başına doğrulanmış sayılmamalıdır.

Finansman: Science & Engineering Research Board (SERB), Anusandhan National Research Foundation (ANRF), New Delhi, India; Major Research Project, Grant No. EEQ/2021/000402.

Çıkar çatışması: Sorumlu yazar bütün yazarlar adına çıkar çatışması bulunmadığını beyan etmektedir.

CRediT/yazar katkıları: İncelenen sürümde ayrı bir CRediT authorship contribution statement bölümü bulunmamaktadır.

Veri erişilebilirliği: İncelenen sürümde ayrı bir veri erişilebilirliği beyanı tespit edilmemiştir.

Temel bilimsel sınır: Çalışma batch modunda, laboratuvar ölçeğinde, filtreyle sterilize edilmiş gerçek TIWW üzerinde ve dışarıdan glikoz/maya özütü eklenerek gerçekleştirilmiştir. Pilot ölçek, sürekli akış, gerçek tesis enerji bilançosu, ekonomik fizibilite ve uzun dönem saha doğrulaması sunulmamaktadır.

Bilimsel içerik ilkesi: Bu Verianla makalesindeki deney koşulları, arıtma sonuçları, biyolojik mekanizma yorumları, spektral analizler, GC-MS bulguları ve fitotoksisite sonuçları yalnız incelenen 40 sayfalık çalışmaya dayanmaktadır. Dış kaynaklar yalnız DOI, SSRN kaydı, yayın yılı/tarih indeksleri ve hakemli sürüm bulunup bulunmadığının bibliyografik kontrolü için kullanılmıştır.