Laboratuvar ve 100 L’lik yüzey akışlı havuz koşullarında Haematococcus pluvialis ile alkalin mısır atık suyu biyoremediasyonu

Tortilla Atık Suyunu Kaynağa Dönüştürmek

Meksika’da her gün milyonlarca tortilla, nixtamalizasyon adı verilen eski bir pişirme yöntemiyle hazırlanıyor. Bu süreç, nejayote olarak bilinen sert, alkalin bir atık su üretiyor. Genellikle nehirleri ve gölleri kirletebilen sorunlu bir atık olarak görülen nejayote, aynı zamanda besin açısından zengin bir içeriğe sahip. Bu çalışma, yeşil tatlı su mikroalg Haematococcus pluvialis’in hem suyu temizlerken hem de gübre veya hayvan yemi olarak kullanılabilecek besin açısından zengin bir biyokütle üreterek bu sorunu bir fırsata nasıl dönüştürebileceğini araştırıyor.

Mısır Atık Suyu Neden Gizli Bir Sorun?

Nixtamalizasyon mısırın lezzetini ve besin değerini artırır, ancak geride büyük hacimlerde atık su bırakır—sadece Meksika’da yılda 14 milyondan fazla metreküp. Bu sıvı güçlü bir şekilde alkalindir, bulanıktır ve organik madde, azot, fosfor ve askıda katı maddelerle yüklüdür. Arıtılmadan kanallara veya akarsulara boşaltıldığında alg patlamalarını körükler, oksijen seviyelerini düşürür ve su yaşamını olumsuz etkiler. Büyük endüstriyel tesisler filtreler ve gelişmiş arıtma sistemleri kullanmaya başlamış olsa da küçük ve orta ölçekli tortilla imalathaneleri genellikle bu teknolojiyi karşılayamıyor. Bunun sonucu olarak, nejayote’un büyük bölümü halen fabrikalardan arıtılmadan çıkıyor ve yaygın ama çoğunlukla görünmez bir çevresel yük oluşturuyor.

Doğal Temizlik Ekibi Olarak Minik Algler

Araştırma ekibi, besin açısından zengin sularda gelişebilen ve fazla azot, fosfor ve organik karbonu emebilen mikroalgleri tercih etti. Beş aday tür arasından Haematococcus pluvialis, seyreltilmemiş nejayote içinde hayatta kalma ve iyi performans gösterme yeteneğiyle öne çıktı. Bu algaın böyle aşırı bir sıvıyla başa çıkmasına yardımcı olmak için bilim insanları önce kültürü UV-C ışığına kısa süreyle maruz bırakarak çoğu hücreyi öldürdüler ve en dayanıklı olanları seçtiler. Ardından büyüme ortamındaki nejayote oranını yavaşça %15’ten %100’e kadar artırdılar ve alglerin tamamen alıştırılmasını sağladılar. Bu dikkatli hazırlık, mikroalglerin nejayote’u zehir değil, besin kaynağı olarak kullanmasına olanak verdi.

Laboratuvar Şişesinden Sera İçindeki Bir Havuz’a

Küçük bir laboratuvar şişesinden 100 litrelik yüzey akışlı bir havuza ölçek büyütmek, her şeyi sadece boyutlandırmaktan daha karmaşıktır. Alglerin istikrarlı büyümesi ve atık suyu işlemeye devam etmesi için özellikle oksijen salınımı ve karbondioksit tedariki olmak üzere yeterli gaz değişimi gerekir. Araştırmacılar, havayla sıvı arasındaki gaz hareketinin verimliliğini yansıtan “aparent kLa” adını verdikleri pratik bir mühendislik ölçüsünü kullandılar. Bu değeri küçük bir şişede ölçüp ardından 5 litrelik bir biyreaktörde karıştırma ve paga çarkı hızlarını, daha sonra 100 litrelik açık havuzda ayarlayarak her boyutta karşılaştırılabilir gaz transfer koşullarını korumayı hedeflediler. Havuzdaki ölçümler, karışımın paga çarkı yakınında en güçlü, daha uzağa gidildikçe zayıf olduğunu gösterdi; bu da gerçek havuzların kusursuz karışan tanklar gibi değil, daha çok akan kanallara benzediğini ortaya koydu.

Su Ne Kadar Temizleniyor?

Kontrollü laboratuvar koşullarında alıştırılmış algler etkileyici performans gösterdi. Toplam azotun yaklaşık %96’sını, fosforun neredeyse %100’ünü ve organik kirliliğin bir ölçüsü olan kimyasal oksijen ihtiyacının (KOİ) %92’sinden fazlasını giderdiler. Süreç 100 litrelik açık yüzey havuzuna aktarıldığında giderimler yüksek kaldı ancak biraz düştü: azotta yaklaşık %87, fosforda %99 ve KOİ’de %90 civarında. Bu düşüş ağırlıklı olarak kalan kirleticilerin yoğunlaşmasına neden olan buharlaşma ile dış ortam ışığı ve sıcaklığındaki değişimlere bağlandı. Azot ve fosfor Meksika deşarj sınırlarının altına düşerken, KOİ düzenleyici eşiklerin üzerinde kaldı. Yazarlar, suyu standartlara uygun hale getirmek için doğal flokülantlarla koagülasyon veya aktif karbon filtrasyonu gibi basit takip adımları eklenmesini öneriyorlar.

Atık Sudan Yararlı Biyokütleye

Su temizliğinin yanı sıra süreç, önemli miktarda mikroalg biyokütlesi üretti. Analizler, bu kurutulmuş materyalin protein ve özellikle kalsiyum açısından zengin mineraller içerdiğini gösterdi; bu da onu biyogübre veya hayvan yemleri için potansiyel bir bileşen haline getiriyor. Laboratuvarda alglerin protein içeriği neredeyse %39 iken, daha büyük açık havuzda yaklaşık %27’ye düştü; mineral içeriği (kül olarak ölçülen) ise yaklaşık %31’den %47’ye yükseldi. Minerallerdeki artış, nejayote’un doğal olarak yüksek kalsiyum içeriğini ve buharlaşmanın yoğunlaştırma etkisini yansıtıyor. İz metaller bulunmakla birlikte seviyeleri düşüktü ve yazarlar basit yıkama veya diğer son işlem adımlarının güvenlik ve kaliteyi daha da artırabileceğini not ediyorlar.

Daha Temiz Tortilla Üretimine Pratik Bir Yol

Uzman olmayan bir okuyucu için temel çıkarım, mikroskobik bir bitkinin, gıda endüstrisinin sorunlu bir atık suyunu daha temiz suya ve işe yarar bir yan ürüne dönüştürebilmesidir. Haematococcus pluvialis’i dikkatle eğitip ölçeklendirerek araştırmacılar, küçük ve orta ölçekli tortilla üreticilerinin prensipte döngüsel bir biyoekonomi modeline uyan, göl tipi ancak nispeten basit bir havuz tabanlı sistemi benimseyebileceklerini gösterdiler. Tam deşarj standartlarına tamamen uymak için ek bir cilalama adımı gerekse de, çalışma su yollarını korurken eskiden atık olan maddeden değer üreten daha yeşil tortilla üretimi için sağlam ve ölçeklenebilir bir temel sunuyor.

Atıf: Najar-Almanzor, C.E., García-Cayuela, T., Gutierrez-Uribe, J. et al. Bioremediation of alkaline corn wastewater with Haematococcus pluvialis under laboratory and 100 L raceway pond conditions. Sci Rep 16, 5340 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35251-9

Anahtar kelimeler: nejayote atık suyu, mikroalg biyoremediasyonu, Haematococcus pluvialis, döngüsel biyoekonomi, mısır işleme