Bu araştırma, üniversite kantininden çıkan besin maddesi açısından zengin atıksuyun yalnız arıtılması gereken bir sıvı atık yerine Spirulina yetiştiriciliğinde kullanılabilecek bir kaynak olarak değerlendirilip değerlendirilemeyeceğini araştırıyor. Araştırmacılar kantin atıksuyunun farklı seyreltme oranlarını ve farklı ışık şiddetlerini deneyerek optimum yetiştirme koşullarını belirlemiş, ardından seçilen koşulları 2 L'lik laboratuvar fotobiyoreaktörlerinde sentetik BG-11 besiyeriyle karşılaştırmıştır.

En uygun koşul %75 kantin atıksuyu ve 180 µmol foton m⁻² s⁻¹ ışık şiddeti olarak belirlenmiştir. Bu koşulda biyokütle üretkenliği 0,071 g L⁻¹ gün⁻¹ olurken BG-11 kontrolünde 0,023 g L⁻¹ gün⁻¹ olarak ölçülmüştür. Ana deneyin 20. gününde kuru biyokütle konsantrasyonu kantin atıksuyu ortamında 1,47 ± 0,01 g/L, kontrol grubunda ise 0,52 ± 0,01 g/L'dir.

Atıksu ortamında nitrat giderimi %92,12 ± 2,32, fosfat giderimi %90,05 ± 2,15 ve kimyasal oksijen ihtiyacı (COD) giderimi %83,00 ± 1,25 olarak raporlanmıştır. Aynı zamanda atıksuda yetiştirilen biyokütlede 21,81 ± 1,15 mg g⁻¹ kuru ağırlık karotenoid elde edilmiş; BG-11 kontrolünde bu değer 6,85 ± 0,45 mg g⁻¹ olarak ölçülmüştür.

Sonuçlar kantin atıksuyunun aynı süreç içinde hem besin maddelerinden arındırılabileceğini hem de pigment, protein ve lipid içeren biyokütle üretiminde kullanılabileceğini gösteriyor. Bununla birlikte deney 2 L ölçekli, sterilize edilmiş atıksuyla yürütülmüştür. Pilot veya tam ölçekli tesis doğrulaması yapılmamış; elde edilen biyokütlenin gıda, yem veya nutrasötik amaçlarla güvenli kullanımını gösterecek ağır metal, patojen ve diğer kontaminant güvenlik değerlendirmeleri tamamlanmamıştır.

Kantin atıksuyu neden bir kaynak olarak değerlendirildi?

Kantin ve kurumsal mutfak atıksuları organik madde, yağ, azot ve fosfor içerebilir. Çalışmanın ele aldığı temel fikir, bu bileşenleri yalnız çevresel yük olarak görmek yerine mikroalg veya siyanobakteri yetiştiriciliğinde besin kaynağına dönüştürmektir.

Araştırmada kullanılan atıksu University of Moratuwa'nun yemek tesisinden alınmıştır. Numuneler steril polietilen kaplarda toplanmış, buz üzerinde taşınmış ve 24 saat içinde işlenmiştir. Askıda katılar 1,2 µm gözenek büyüklüğüne sahip cam mikrofiber filtrelerle uzaklaştırılmıştır.

Kaynakta karakterize edilen kantin atıksuyunda COD değerlerinin 420–480 mg/L, nitratın 8–12 mg/L ve fosfatın 5–7 mg/L aralığında bulunduğu belirtilmektedir. Deney için seçilen %75 oranında seyreltilmiş atıksuyun başlangıç COD değeri ise 342,4 mg/L olarak raporlanmıştır.

Neden Spirulina kullanıldı?

Çalışma, Spirulina olarak adlandırılan fotosentetik biyokütlenin atıksudaki azot ve fosfor gibi besin maddelerini hücresel büyüme için kullanabilmesine dayanıyor. Böylece bir tarafta besin giderimi gerçekleşirken diğer tarafta protein, lipid ve pigment içeren biyokütle oluşuyor.

Kaynağın terminolojisinde önemli bir ayrıntı bulunuyor: başlık ve bazı bölümlerde Spirulina platensis ifadesi kullanılırken materyal-yöntem ve bazı sonuç tablolarında organizma Spirulina sp. olarak adlandırılmıştır. Saf kültürün Progreen Laboratory, University of Moratuwa'dan temin edildiği belirtilmiş ancak kaynakta ayrıntılı moleküler tür/soy doğrulaması sunulmamıştır. Bu nedenle Verianla kaynakta kullanılan adlandırmaları değiştirmeden korumaktadır.

Önce hangi seyreltme oranları denendi?

Araştırmacılar kantin atıksuyunu hacimce %25, %50, %75 ve %100 oranlarında test etmiştir. Her koşul için 500 mL Erlenmeyer şişelerinde 400 mL çalışma hacmi kullanılmış, BG-11 sentetik ortam kontrol olarak değerlendirilmiştir.

Tarama aşamasında kültürler 32 °C'de, 12 saat aydınlık ve 12 saat karanlık çevriminde, sürekli havalandırma altında ve 100 µmol foton m⁻² s⁻¹ ışık şiddetinde yetiştirilmiştir. Büyüme her 48 saatte bir optik yoğunluk ve kuru ağırlık üzerinden izlenmiştir.

%75 atıksu koşulu en sürdürülebilir büyümeyi göstermiş ve 19. günde OD₆₀₀ değeri 1,09'a ulaşmıştır. Kuru biyokütle 0,92 g/L olarak ölçülmüş ve BG-11 kontrolündeki 0,71 g/L değerinden anlamlı biçimde yüksek bulunmuştur.

%100 atıksu başlangıçta güçlü büyüme göstermiş, ancak yaklaşık 14. günden sonra performans düşmüştür. Araştırmacılar bu durumu yüksek besin ve organik yük ile olası amonyak toksisitesiyle ilişkilendirmektedir. %25 ve %50 koşullarında ise maksimum kuru biyokütle sırasıyla yaklaşık 0,46 ve 0,64 g/L düzeyinde kalmıştır.

Işık şiddeti nasıl optimize edildi?

İkinci tarama aşamasında 60, 120, 180 ve 240 µmol foton m⁻² s⁻¹ ışık şiddetleri karşılaştırılmıştır. 180 µmol m⁻² s⁻¹ koşulu 16. günde yaklaşık 1,05 g/L biyokütle ile en yüksek sonucu vermiştir.

180 ve 240 µmol m⁻² s⁻¹ koşullarındaki OD₆₀₀ değerleri arasında istatistiksel olarak anlamlı fark bulunmamıştır (p > 0,05). Araştırmacılar daha yüksek ışığın ek büyüme avantajı sağlamaması nedeniyle enerji kullanımını da dikkate alarak 180 µmol m⁻² s⁻¹ değerini ana deney için seçmiştir.

Ana deney nasıl yapıldı?

Ana yetiştirme deneyi 2 L'lik laboratuvar cam şişelerinde, 1,5 L çalışma hacmiyle gerçekleştirilmiştir. Fotobiyoreaktörlerde %75 kantin atıksuyu kullanılmış ve ışık şiddeti 180 µmol foton m⁻² s⁻¹ olarak ayarlanmıştır. Aydınlatma 12 saat aydınlık/12 saat karanlık çevrimindedir.

Reaktör kapaklarında havalandırma ve basınç dengeleme portları bulunmuş; hava girişlerinde 0,45 µm PTFE membran filtreler kullanılmıştır. Deneyde karşılaştırma ortamı sentetik BG-11 besiyeridir.

Atıksu ve BG-11 ortamlarının deney öncesinde 121 °C'de 20 dakika otoklavlanmış olması önemli bir yöntemsel ayrıntıdır. Dolayısıyla çalışma doğrudan sterilize edilmemiş gerçek kantin atıksuyunun açık ortam veya saha koşullarındaki performansını göstermemektedir.

Fotobiyoreaktörde biyokütle ne kadar arttı?

Ana deneyde atıksu grubunun OD₆₀₀ değeri başlangıçtaki 0,05 ± 0,00 seviyesinden 18. günde 1,88 ± 0,01 düzeyine yükselmiştir. Kuru biyokütle aynı dönemde 18. günde 1,48 ± 0,01 g/L ile en yüksek değere ulaşmış ve 20. günde 1,47 ± 0,01 g/L olarak ölçülmüştür.

BG-11 grubunda kuru biyokütle 20. günde yalnız 0,52 ± 0,01 g/L'ye ulaşmıştır. Atıksu ortamındaki biyokütle üretkenliği 0,071 ± 0,003 g L⁻¹ gün⁻¹, BG-11 grubunda ise 0,023 ± 0,002 g L⁻¹ gün⁻¹ olarak hesaplanmıştır.

Atıksudaki besin maddeleri ne ölçüde giderildi?

20 günlük yetiştirme sonunda kantin atıksuyunda nitrat giderimi %92,12 ± 2,32, fosfat giderimi %90,05 ± 2,15 ve COD giderimi %83,00 ± 1,25 olarak raporlanmıştır.

COD konsantrasyonu 342,4 ± 5,2 mg/L'den 58,2 ± 3,5 mg/L'ye düşmüştür. Araştırmacılar organik karbon tüketimini Spirulina'nın miksotrofik büyüme yeteneğiyle ilişkilendirmektedir. Miksotrofi, fotosentezin yanında ortamda bulunan organik karbon kaynaklarının da metabolizmada kullanılabilmesini ifade eder.

Burada kaynak içi bir anlatım tutarsızlığı vardır. Tartışma bölümünde fosfat gideriminin nitrattan “biraz daha yüksek” olduğu belirtilmesine rağmen deneysel Table 3 değerleri bunun tersini göstermektedir: nitrat %92,12, fosfat %90,05'tir. Verianla sayısal sonuç olarak Table 3 değerlerini esas almakta ve metindeki çelişkili ifadeyi düzeltmeden ayrıca belirtmektedir.

Karotenoid üretiminde ne oldu?

Kantin atıksuyunda yetiştirilen biyokütlenin toplam karotenoid verimi 21,81 ± 1,15 mg g⁻¹ kuru ağırlık olarak ölçülmüştür. BG-11 kontrolündeki değer 6,85 ± 0,45 mg g⁻¹'dir ve iki grup arasındaki fark istatistiksel olarak anlamlıdır.

Karotenoid ekstraksiyonunda 100 mg kuru biyokütle 10 mL %95 etanol ile homojenize edilmiş, karanlıkta oda sıcaklığında bir saat bekletilmiş ve 5000 rpm'de 10 dakika santrifüjlenmiştir. Süpernatant absorbansı 470 nm'de Shimadzu UV-1800 spektrofotometreyle ölçülmüştür.

Kaynakta bu hesaplamanın hemen ardından verilen konsantrasyon denklemi “Chlorophyll concentration” olarak etiketlenmektedir; ancak çevresindeki yöntem açıklaması toplam karotenoid ölçümünü tarif etmektedir. Kaynak bunun nedenini açıklamadığı için bu etiket Verianla tarafından sessizce “karotenoid” olarak değiştirilmemektedir.

Biyokütlenin bileşimi nasıl değişti?

Atıksuda yetiştirilen biyokütlenin protein oranı BG-11 kontrolünden daha düşük, lipid oranı ise anlamlı biçimde daha yüksektir. Karbonhidrat değerleri için kaynak tablosundaki istatistiksel harf grupları iki koşul arasında anlamlı fark bulunmadığını göstermektedir.

Sonuçlar neden böyle olabilir?

Yazarların mekanistik yorumuna göre %75 oranındaki seyreltme, atıksudaki besin maddelerini büyümeyi destekleyecek düzeyde tutarken %100 atıksuda oluşabilecek amonyak ve organik yük baskısını azaltmıştır. Özet bölümünde ortamın yaklaşık C:N:P ≈ 30:4:1 stokiyometrisine sahip olduğu ve miksotrofik koşulların biyokütle kalitesi ile karotenoid üretimine katkıda bulunduğu öne sürülmektedir.

180 µmol m⁻² s⁻¹ ışık şiddeti ise araştırmacılar tarafından fotosentetik enerji gereksinimi ile daha yüksek ışık altında oluşabilecek stres arasındaki uygun denge olarak yorumlanmaktadır. Bunlar çalışmanın mekanistik yorumlarıdır; moleküler metabolik yolakların doğrudan ölçüldüğü ayrı bir omik veya gen ekspresyon deneyi yapılmamıştır.

Kaynak içinde hangi tutarsızlıklar bulunuyor?

• pH: yöntem bölümünde atıksu pH'ının 9,1'e ayarlandığı belirtilirken ana deney Table 2'de başlangıç pH'ı 7,51 ± 0,03'tür. Kaynak bu farkı açıklamamaktadır.
• Biyokütle birimi: Şekil 1, Şekil 2 ve Şekil 3'ün dikey eksenlerinde kuru biyokütle konsantrasyonu “mg/L” olarak gösterilirken sonuç metni ve Table 1 aynı değerleri “g/L” olarak vermektedir. Bu makalede sayısal tablolar için Table 1'deki g/L birimi korunmuştur.
• Besin giderimi yorumu: tartışmada fosfat gideriminin biraz daha yüksek olduğu yazılmasına rağmen Table 3'te nitrat giderimi %92,12 ile fosfatın %90,05 değerinden yüksektir.
• Pigment denklem etiketi: karotenoid ekstraksiyonu bölümünde 470 nm absorbansıyla toplam karotenoid hesaplaması anlatılırken hemen ardından gelen konsantrasyon formülü kaynakta “Chlorophyll concentration” olarak etiketlenmiştir.
• Organizma adı: çalışma başlığında Spirulina Platensis, ana metinde ise hem Spirulina platensis hem de Spirulina sp. kullanılmıştır.

Çalışma neyi gösteriyor, neyi göstermiyor?

Çalışmanın gösterdiği: University of Moratuwa kantininden alınan, filtrelenmiş ve sterilize edilmiş atıksuyun %75 oranında kullanıldığı laboratuvar sisteminde Spirulina büyümesi BG-11 kontrolünden daha yüksek olmuş; nitrat, fosfat ve COD yükü önemli ölçüde azalmış ve yüksek karotenoid içeren biyokütle elde edilmiştir.

Çalışmanın göstermediği: Aynı performansın sterilizasyon yapılmadan gerçek sürekli kantin deşarjında korunacağı kanıtlanmamıştır. Sistem pilot veya ticari ölçeğe çıkarılmamıştır. Uzun dönem hidrolik kararlılık ve kapsamlı tekno-ekonomik fizibilite gösterilmemiştir. Elde edilen biyokütlenin doğrudan insan gıdası, nutrasötik ürün veya hayvan yemi olarak güvenli olduğu kanıtlanmamıştır.

Türkiye açısından ne ifade ediyor?

Deney Sri Lanka'daki University of Moratuwa kantin atıksuyu kullanılarak yapılmıştır. Kaynakta kullanılan deşarj sınırları da Sri Lanka'daki ilgili çevresel çerçeveye göre değerlendirilmiştir. Bu nedenle çalışmadan Türkiye'deki kantin veya restoran atıksuları için doğrudan yasal uygunluk sonucu çıkarılamaz.

Türkiye'de benzer bir sistemin uygulanması için yerel atıksuyun COD, azot, fosfor, yağ ve diğer kirleticiler açısından karakterize edilmesi; sterilizasyon gereksiniminin, mevsimsel değişkenliğin, patojen ve ağır metal riskinin, enerji tüketiminin ve pilot ölçekli performansın yeniden doğrulanması gerekir.

Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları

Deney tasarımının teknik özeti

Kuru biyokütle nasıl hesaplandı?

Filtre üzerinde kurutulan biyokütle kullanılarak konsantrasyon şu eşitlikle hesaplanmıştır:

\[ DW_n=\frac{W_f-W_i}{V} \]

Burada DW_n n'inci gündeki biyokütle konsantrasyonunu, W_f biyokütleyle birlikte kurutulmuş filtrenin son kütlesini, W_i filtrenin başlangıç kütlesini ve V örnek hacmini ifade eder.

Besin giderim verimi nasıl hesaplandı?

Nitrat, fosfat ve benzer şekilde COD giderimi için kullanılan denklem:

\[ RE(\%)=\frac{C_i-C_f}{C_i}\times100 \]

Burada C_i başlangıç konsantrasyonu, C_f ise son konsantrasyondur.

Karotenoid ölçümü

Toplam pigment ekstraktının 470 nm absorbansı ölçülmüş ve kaynakta aşağıdaki konsantrasyon ilişkisi verilmiştir:

\[ C=\frac{A\times1000}{E\times d} \]

\[ Y=\frac{C}{DW} \]

A 470 nm absorbansı, E etanol içindeki ekstinksiyon katsayısı, d 1 cm optik yol uzunluğu ve DW kuru biyokütle ağırlığıdır. Kaynak bu ilk denklemi “Chlorophyll concentration” olarak etiketlemesine rağmen çevresindeki yöntem toplam karotenoid analizini açıklamaktadır; bu editoryal uyuşmazlık burada korunmaktadır.

Ana deneyde kuru biyokütlenin zamanla değişimi

Table 1'deki veriye göre iki grup başlangıçta aynı kuru biyokütle konsantrasyonuna sahipken 8. günden itibaren belirgin biçimde ayrılmaktadır. Atıksu grubunda değer 18. günde 1,48 g/L ile tepeye ulaşırken BG-11 grubu 20. günde 0,52 g/L düzeyindedir.

Besin maddesi ve organik yük giderimi

COD açısından kantin atıksuyunun başlangıç konsantrasyonu 342,4 ± 5,2 mg/L'den 20. günde 58,2 ± 3,5 mg/L'ye düşmüştür.

Üretkenlik ve biyokimyasal bileşim

Çalışmanın temel bilimsel sınırları

• Deney laboratuvar ölçeğinde 2 L fotobiyoreaktörlerde gerçekleştirilmiştir.
• Kullanılan ortamlar deney öncesinde otoklavla sterilize edilmiştir.
• Atıksu tek bir kurumsal yemek tesisinden elde edilmiştir.
• Deneyler üç tekrar halinde gerçekleştirilmiştir.
• Pilot veya endüstriyel ölçekli uzun dönem çalışma yapılmamıştır.
• Hidrolik kararlılık ve tam tekno-ekonomik fizibilite doğrulanmamıştır.
• Biyokütlenin yem veya insan tüketimi amacıyla kullanılabilmesi için gerekli kapsamlı ağır metal, patojen ve diğer güvenlik taramaları tamamlanmamıştır.

Kaynak ve Yöntem Notu

Tam özgün çalışma adı: Valorization of Canteen Wastewater Through Optimized Spirulina Platensis Cultivation for Enhanced Carotenoid Production and Nutrient Removal

Yazarlar: Charith Akalanka Dodangodage; Geethaka Nethsara Gamage; Induwara Arsith Wijesekara; Jagath C. Kasturiarachchi; Thilini A. Perera; Dilan Rajapakshe; Rangika Umesh Halwatura.

Sorumlu yazar: Charith Akalanka Dodangodage.

Kurumlar: Department of Civil Engineering, University of Moratuwa, Sri Lanka; Department of Applied Sciences, Sri Lanka Institute of Information Technology, Sri Lanka; Department of Plant Sciences, University of Colombo, Sri Lanka; KU Innovation Park, University of Kansas, USA.

Dergi: Phycology.

Yayınevi: MDPI, Basel, Switzerland.

Cilt / sayı / makale numarası: 6(1), 15.

DOI: 10.3390/phycology6010015.

Resmî bağlantı:https://doi.org/10.3390/phycology6010015

Alınma tarihi: 10 Kasım 2025.

Revizyon tarihi: 12 Aralık 2025.

Kabul tarihi: 23 Aralık 2025.

Yayın tarihi: 14 Ocak 2026.

Kaynak türü ve hakemlik: Hakemli deneysel araştırma makalesidir.

Lisans: Creative Commons Attribution (CC BY).

Finansman: Yazarlar çalışmanın dış finansman almadığını bildirmiştir.

Veri erişilebilirliği: Çalışmada sunulan verilerin makale ve Supplementary Material içinde erişilebilir olduğu belirtilmiştir.

Çıkar çatışması: Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan etmiştir.

Yazar katkıları: Kavramsallaştırma, yöntem, doğrulama, biçimsel analiz, araştırma, veri düzenleme ve ilk taslak Charith Akalanka Dodangodage tarafından yürütülmüştür. İnceleme ve düzenlemeye Jagath C. Kasturiarachchi, Thilini A. Perera, Dilan Rajapakshe ve Rangika Umesh Halwatura; görselleştirmeye Charith Akalanka Dodangodage, Induwara Arsith Wijesekara ve Geethaka Nethsara Gamage katkı sağlamıştır. Danışmanlık Jagath C. Kasturiarachchi, Thilini A. Perera, Dilan Rajapakshe ve Rangika Umesh Halwatura; proje yönetimi Rangika Umesh Halwatura tarafından yürütülmüştür.

Ek materyal: Kaynak; farklı atıksu seyreltmelerindeki OD₆₀₀ profili, farklı ışık şiddetlerindeki optik yoğunluk, %75 kantin atıksuyundaki ayrıntılı pH değişimi ve optimize edilmiş koşullardaki OD₆₀₀ değerleri için ek şekil ve tablo sunmaktadır.

Bilimsel içerik kapsamı: Bu Verianla makalesindeki deneysel sonuçlar, sayısal değerler, yöntemler ve mekanistik yorumlar yüklenen 18 sayfalık kaynak çalışmaya dayanmaktadır. Dış kaynaklardan çalışmanın içine yeni deneysel sonuç eklenmemiş; dış doğrulama yalnız bibliyografik kimlik ve yayın durumunun kontrolü amacıyla kullanılmıştır.

Temel yöntemsel sınırlılık: Çalışma 2 L laboratuvar fotobiyoreaktörlerinde, filtrelenmiş ve otoklavla sterilize edilmiş kantin atıksuyu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Pilot ölçek, uzun dönem hidrolik çalışma ve tam tekno-ekonomik değerlendirme yapılmamıştır. Yazarlar da sonraki araştırmalarda pilot fotobiyoreaktörlere ölçek büyütülmesini ve hidrolik kararlılık ile ekonomik uygulanabilirliğin değerlendirilmesini önermektedir.

Biyokütle güvenliği sınırı: Atıksudan üretilen biyokütlenin yüksek protein ve karotenoid içermesi tek başına gıda, yem veya nutrasötik kullanıma uygun olduğu anlamına gelmez. Kaynak, böyle bir uygulamadan önce ağır metaller, patojenler ve ilgili diğer kontaminantlar açısından sıkı güvenlik taraması yapılması gerektiğini açıkça belirtmektedir.

Kaynak içi tutarlılık notu: pH başlangıç değeri, kuru biyokütle grafiklerinin mg/L–g/L birim farkı, nitrat/fosfat giderim sırasına ilişkin metinsel yorum ve karotenoid bölümündeki “Chlorophyll concentration” denklem etiketi kaynak içinde birbiriyle tam uyumlu değildir. Verianla bu alanlarda sessiz düzeltme yapmamış, ana nicel sonuçlarda doğrudan tablolanmış değerleri temel almıştır.