Biokimyasal Reaksiyon Mühendisliği, Endüstriyel Metabolizma Mühendisliği Laboratuvarı

Prof. Dr. Pınar Çalık'ın araştırmaları, mikrobiyal hücrelerle (bakteri ve maya gibi) endüstriyel enzimlerin ve farmasötik proteinlerin üretimine odaklanmaktadır. Çalık Lab. ağırlıklı olarak promotör mühendisliği (hibrit yapılı sentetik promotör tasarımı ve oluşturulması) ve transkripsiyon mühendisliği ile konak hücrelerin üretim kapasitelerinin artırılması, verim ve seçimliliğin artırılması üzerinde çalışmaktadır. Üretim ortam tasarımı, oksijen aktarımı ve pH-işletim koşulları olan biyoreaktör işletim koşulları tasarımının araştırılması için mikro ölçekten orta ölçeğe (pilot ölçek) biyoreaktörlerde üretim için geliştirdikleri yeni mühendislik sistemleri kullanmaktadır. Grup, oksijen aktarımı ve hız kısıtlayıcı basamak analizi araştırmaları, pH-çalışma koşullarının araştırılması, parametrik yarı-kesikli (beslenmiş-batch) biyoreaktör operasyon tasarımı ve hibrit yarı-batch biyoreaktör operasyon tasarımı konularında metodolojik araştırma katkılarıyla öncüdür. Hücre içi reaksiyon hızlarının hesaplanması için matematiksel modeller oluşturup, biyoreaktör verileri kullanılarak, hız sınırlayıcı reaksiyonları, dolayısıyla reaksiyonu katalize eden enzimi ve enzimi kodlayan geni belirlemek için biyoreaktör çalışma koşullarının pertürbasyon etkileri altında kısıtlı akı analizi yapmaktadır. Bu bilgiyi bir geri bildirim olarak kullanarak, metabolik mühendislik araçlarını kullanarak reaksiyon yolunu tasarlamaktadır.

Laboratuvarda kullanılan başlıca cihazlar: Biyoreaktör sistemleri (Biyoreaktör işletim koşullarının ve parametrelerinin araştırılmasında, kesili- ve yarı-kesikli biyoreaktör deneyleri için kullanılamaktadır). İnkübatorler (Katı-ortamda sabit-sıcaklıkta mikroorganizma çoğaltma işleminde kullanılamaktadır). Orbital-çalkalamalı biyoreaktör-sistemleri (Kesikli biyoreaktör’ ve ‘puls-beslemeli yarı-kesikli biyoreaktör’ olarak biyoreaktör işletimindeki parametrelerin ve sıvı-üretim ortamı tasarımı araştırmalarında kullanılamaktadır). Santrifüj (Mikroorganizmanın sıvı-üretim ortamından ayırılmasında kullanılamaktadır). UV-spektrofotometre (Mikroorganizma derişiminin ve proteaz aktivitelerinin ölçümünde kullanılamaktadır). Laminer kabin (Steril-koşullarda aktarım işlemlerinde kullanılamaktadır). Sıvı Kromotograf (HPLC) (Gliserol, organik ve amino asit derişimlerinin ölçümünde kullanılamaktadır). Kapiler Elektroforoz (HPCE) (Rekombinant derişimlerinin ölçümünde kullanılamaktadır). Floresans Spektrofotometre (Floresans protein eGFP sentezinin ölçümünde kullanılamaktadır). Dikey elektroforez (Rekombinant protein saflaştırma-işleminin etkinliğinin belirlenmesinde kullanılamaktadır). Görüntü analiz sistemi (Jel’lerin görüntülenmesinde kullanılamaktadır). Otoklav (Biyoreaktör üretim ortamların sterilizasyonu ve diğer sterilizasyon işlemleri için kullanılamaktadır). Çeker-ocak (Çözelti hazırlamak için kullanılamaktadır). +4°C soğutucu (Mikroorganizmaların ve kimyasal maddelerin korunmasında kullanılamaktadır). -20°C soğutucu (Mikroorganizmaların ve kimyasal maddelerin korunmasında kullanılamaktadır). - 80°C sogutucu (Mikroorganizmaların uzun süre korunmasında kullanılamaktadır). DNA Termal Döngü Cıhazı (PCR) (Gen sentezi ve derişiminin artırılması için kullanılamaktadır). Yatay (DNA) jel elektroforez cıhazı (Gen ve DNA parçalarının ayırılması için kullanılamaktadır). Dörtlü sabit-sıcaklık su banyosu (Mikro-reaktörlerde, sabit-sıcaklıkta yapılacak genetik mühendisliği tepkimeleri için kullanılamaktadır). Soğutmalı santrifüj (Plazmid DNA izolasyonu ve mikroorganizmanın üretim ortamında ayırılmasında kullanılamaktadır). pH-metre (Sartorius), teraziler (Sartorius), katrıştırmalı karıştırıcılar, su-banyoları. Çözelti ve sıvı-ortam hazırlamak için kullanılamaktadır).

  

Temiz Yanma Laboratuvarı

Prof. Dr. Görkem Külah akışkan yataklı kömür yakma sistemleri, akışkan yataklı yakıcıların modellenmesi, yüksek yoğunluklu sirkülasyonlu akışkan yatakların hidrodinamiği ve ölçek büyütülmesi, taşkın ve taşkın-akışkan yatakların hidrodinamiği, yatışkın ve dinamik ışıma ısısının modellenmesi, akışkan yataklarda farmasötiklerin kaplanması ve otomotiv egzoz gazı için üç yollu katalizör dönüştürücülerin geliştirilmesi konularında araştırmalar yapmaktadır.

 Laboratuvarda kullanılan başlıca cihazlar:   Pilot ölçekli 150 kWt Dolaşımlı Akışkan Yataklı Yakıcı (CFBC) ve 300 kWt Kabarcıklı Akışkan Yataklı Yakıcı (BFBC). Laboratuvar ve pilot ölçekli taşkın ve taşkın-akışkan yataklar. Otomotiv katalizörleri için dinamik aktivite test sistemi.

  

Çevre Katalizörleri Laboratuvarı

Prof. Dr. Gürkan Karakaş’ın araştırmaları heterojen katalizörlerle düşük sıcaklıkta oksidasyon, su ve havada yer alan kirleticilerin fotokatalitik giderimi, yarı iletken yapıda gaz algılayıcılar, ve çok fonksiyonlu katalitik malzemeler konularında yoğunlaşmaktadır.

 Laboratuvarda kullanılan başlıca cihazlar: katalizör sentezi, gravimetrik analiz, gaz ve sıvı fazda katalitik tepkimeler için test düzenekleri, kütle spektrometresi, FTIR spektrofotometresi, ve gravimetrik sorpsiyon sistemi bulunmaktadır.

 

Akışkanlar Mekaniği ve Reoloji Araştırma Laboratuvarı

Prof. Dr. Yusuf Uludağ’ın araştırma konularını deneysel ve hesaplamalı akışkanlar mekaniği ve taşınım süreçlerinin matematiksel modellenmesi içerir. Laboratuvardaki deneysel akışkanlar mekaniği çalışmaları Newtonumsu ve Newtonumsu olmayan akışkanlar üzerinedir.

 Laboratuvarda kullanılan başlıca cihazlar: Ultrason Doppler hız ölçüm cihazı, karıştırma tankları ve ölçüm/kontrol ekipmanı, borulu akış sistemleri temel laboratuvar cihaz ve düzenek altyapısını oluşturur.

 

Hidrojen Araştırmaları Laboratuvarı

Doç. Dr. Harun Koku’nun araştırması laboratuvar ve açık hava ortamlarında hidrojen üretimi üzerine yoğunlaşmıştır. Laboratuvar, bakteri kültürlerini büyütülmesi, gaz ve sıvı karışımlarının analizi, meteorolojik verilerin takip edilmesi ve küçük ila pilot-ölçekli reaktörlerin çalıştırılmasına yönelik bir altyapıya sahiptir.

 Laboratuvarda kullanılan başlıca cihazlar: Gaz/Sıvı Kromatografi sistemleri, morötesi-görünür ışık spektrofotometresi, inkübatörler, santrifüj cihazları, fotobiyoreaktör sistemi ve bileşenleri.

 

Kinetik Araştırma Laboratuvarı

Prof. Dr. Naime Aslı Sezgi’nin araştırmaları; dimetil eter üretimi, alkollerin veya dizelin buharlı reformlanmasından hidrojen elde edilmesi ve plastik atıklardan değerli ürünlerin üretimi için katalizörlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu; bor nitrür nanotüp, karbon nanotüp ve bor karbür gibi malzemelerin sentezi için kinetik çalışmalar, herhangi bir reaksiyon için hız ifadesinin geliştirilmesi ve kimyasal buhar kaplama tekniği kullanılarak ince filmlerin elde edilmesi üzerinedir.

 Laboratuvarda kullanılan başlıca cihazlar: kütle spektrometresi, gaz kromatografları, reaksiyon sistemleri, DRIFTS, Micromeritics Chemisorb, katalizör sentez ekipmanları.

  

Temiz su ve enerji verimliliği için membranlar laboratuvarı

Prof. Dr. P. Zeynep Çulfaz Emecen’in araştırma laboratuvarında sulu ve organik çözücülü sistemlerde çalışan membranlar ve membrane prosesleri geliştirilmektedir. Araştırma grubu, doğal ve sentetik polimerleri kullanarak düz tabaka ve kovuklu elyaf geometrilerinde membranlar geliştirmekte; bir yandan faz değişimi veya kontrollü koloid birikimi yöntemleriyle membrane oluşumunun prensiplerini anlamaya çalışırken bir yandan da bu membranların su arıtma, protein saflaştırma, çözücü saflaştırma ve geri kazanımı gibi proseslerde uygulamalarını incelemektedir.

 Laboratuvarda kullanılan başlıca cihazlar: Kovuklu elyaf üretim ünitesi, optic mikroskoplar, yüksek ve düşük basınçlı, kör uçlu ve çapraz akışlı membran filtrasyon sistemleri

  

Kataliz için Moleküler Reaktör Mühendisliği ve Yüzey Bilimi Laboratuvarı

Prof. Dr. Deniz Üner destekli, toz katalizör ve katalitik materyaller üzerinde gerçekleşen moleküler olayların temellerini anlamaya odaklanmıştır. Prof. Üner, kimyasal dönüşümlerin kinetik, taşınım ve termodinamik olayların ara kesitinde yer alan dar boğazları açıklamak üzere deneysel ve kuramsal çalışmalar yapar. Bu yaklaşım, hem kataliz süreçlerinin moleküler düzeyde anlaşılması hem de elde edilen bilgilerin reaktör tasarımı ve işletimi amacıyla kullanılmasına fırsat vermektedir. Prof. Dr. Deniz Üner’in ekibi hem katalizör sınıflandırma amaçlı model tepkimeler hem de endüstriyel katalitik reaksiyonları inceleyen in-situ ve operando tekniklerde ustalaşmak üzere eğitilmektedir. Moleküler düzeydeki yaklaşımlar işbirliği yapılan üniversitelerdeki teorik gruplarla ortak yürütülen DFT çalışmaları ile desteklenmektedir. Reaktör modelleri gurup içinde geliştirilen yazılımlarla olduğu kadar COMSOL yardımıyla yapılmaktadır.

Molecular level of understanding is also supplemented by DFT studies, conducted in collaboration with theory groups in partner universities. Reactor models are developed through in house generated programs as well as interfacing to COMSOL.  

 Laboratuvarda kullanılan başlıca cihazlar: in-situ ve operando NMR (MAGRITEK Spinsolve 43), ESR (Bruker Micro) spektroskopisi, DRIFTS (Perkin Elmer, Pike), Tian Calvet (Setaram) adsorpsiyon kalorimetresi, Sıcaklık Programlı Akış sistemleri (Micromeritics) gibi ticari enstrümanların etrafında geliştirilen evyapımı test sistemlerinden oluşmaktadır. Evyapımı reaksiyon sistemleri, kütle spektroskopisi (Pfeiffer RGA) veya IR analiz sistemleri ile eşzamanlı çalıştırılarak, reaksiyon testlerinin analizlerinin de tepkime sırasında gerçekleştirilmesini sağlamaktadır. Kararlı hal reaksiyon sistemleri eşzamanlı gaz kromotograf (FID, TCD sistemleri) ile çalışarak rutin kataliz performans testlerinin gerçekleştirilmesine olanak sağlamaktadır.

 

Çok Fazlı Karıştırma Laboratuvarı

Doç. Dr. İnci Ayrancı’nın araştırmaları çeşitli çok fazlı karıştırma işlemleri için tank tasarımı ve tasarım için gerekli tasarım eşitliklerinin geliştirilmesi üzerine odaklanmaktadır. Bu karıştırma işlemlerine örnek olarak mineral endüstrisi, katı tanecikli katalizörlerle yürütülen reaksiyonların gerçekleştiği reaktörler, katı tanecikler ile kararlı hale getirilen emülsiyonların üretildiği tanklar verilebilir. Dr. Ayrancı’nın araştırma grubu, en iyi tank tasarımını ve süreç parametrelerini belirlemeyi ve bu kompleks sistemleri anlamak için bilgi dağarcığı oluşturmayı hedeflemektedir.    

 Laboratuvarda kullanılan başlıca cihazlar: Tanecik boyut analizi cihazı, hassas tork sensörlü bir karıştırmalı tank sistemi, tanecikli sistemlerde hem görsel hem basınç ölçümleri ile veri alınabilecek bir karıştırma sistemi, çeşitli boyutlarda çok sayıda engelli ve engelsiz karıştırmalı tank sistemleri.  

Polimer Mühendisliği Araştırma Laboratuvarı

Prof. Dr. Göknur Bayram’ın araştırma konuları, polimer karışımlarının ve kompozitlerinin proses karakteristiklerinin ve malzeme özelliklerinin geliştirilmesi üzerine odaklanmaktadır. Kompozit hazırlamada önemli olan bir husus; polimerlerin son kullanım alanına bağlı olarak mekanik, termal, elektriksel, ve şekil hafıza özellikleri gibi çoklu fonksiyonel özellikleri arasında bir denge sağlamaktır. Bu özellikleri ile polimerik malzemeler, özellikle inşaat, medikal, tekstil, ambalaj, otomotiv ve havacılık endüstrilerindeki mühendislik uygulamalarında dikkat çekmektedir. Bu malzemelerin genel performansı; içeriğindeki komponentlerin özelliklerine, aralarındaki etkileşime, fazların morfolojisine ve malzeme hazırlama metotlarına bağlıdır.

Laboratuvarda kullanılan başlıca cihazlar: çift vidalı ekstruder, enjeksiyonlu kalıplama cihazı, basınçlı kalıplama makinesi, elektroeğirme cihazı, mekanik test cihazı, darbe test cihazı olarak belirtilebilir.

 

Ayrıştırma Prosesleri için Gözenekli Malzemeler Araştırma Laboratuvarı

Prof. Dr. Halil Kalıpçılar’ın araştırması, polimer bazlı karma matris ve inorganik zarlar ve adsorbanlar geliştirmek için mikro boyuttan nano boyuta kadar mikro gözenekli malzemelerin sentezine odaklanmaktadır. Bu membranlar ve adsorbanlar, kalıcı gazların, hidrokarbon buharlarının, su içeren sıvı karışımların ayrılması ve atık sıvıların geri kazanılması gibi bir dizi işlemde uygulanmaktadır.

 Laboratuvarda kullanılan başlıca cihazlar: laboratuvar, membran sentezi ve ayırma işlemleri için bir dizi sistemle iyi bir şekilde donatılmıştır.

 

Yumuşak ve Fonksiyonel Malzemeler Laboratuvarı

Doç. Dr. Emre Büküşoğlu’nun laboratuvarında sürdürülen araştırmalar koloid ve arayüzey olaylarını sıvı kristaller, mikro ve nanoparçacıklar, polimerler, yüzey aktif maddeler ve lipidler kullanarak incelemek ve güncel, giyilebilir teknolojilere yönelik geliştirilmeyi amaçlamaktadır. Bu laboratuvardaki güncel çalışmalarda endüstri ve günlük hayatta kullanılmak üzere yenilikçi malzemeler geliştirilmektedir. Bu çalışmaların ana uygulamalarını toksik/zararlı gazlara ve uçucu organik bileşiklere ve kritik hastalıkların erken teşhisine yönelik sensörler oluşturmaktadır.

 Laboratuvarda kullanılan başlıca cihazlar:   karanlık alan görüntülemelerinin de içeren polarize ışık mikroskopları, nano yapılı malzemelerin karakterizasyonu için çeşitli optik ataçmanlar, kürleme cihazları, üç boyutlu yazıcılar ve numune hazırlama ekipmanlarıdır.

 

Süperkritik Akışkanlar ve Yüksek Basınç Laboratuvarı

Doç. Dr. Çerağ Dilek Hacıhabiboğlu’nun araştırma konuları çevreye duyarlı ve fizikokimyasal özellikleri ayarlanabilir çok bileşenli akışkan sistemlerinin faz dengesi termodinamiği, moleküler etkileşimleri ve taşınım özellikleri üzerinedir. Elde edilen bilgilerle, çevre ve insan sağlığına duyarlı malzeme süreçlerinin yanı sıra atıklardan katma değer kazandırılmış ürünlerin elde edilmesi ve karbondioksit yakalama gibi kimyasal ayırma ve tepkime süreçleri tasarlanarak geliştirilmektedir.

 Laboratuvarda kullanılan başlıca cihazlar: iç hacmi gözlenebilen, yüksek basınç ve yüksek sıcaklık reaktörleri, yüksek basınç şırınga pompası, UV-VIS spektrofotometre ve bağdaşık yüksek basınç kapları bulunmaktadır.

 

Zeolit Sentez ve Uygulama Araştırma Laboratuvarı

Doç.Dr. Bahar İpek Torun’un araştırmaları, küçük, orta ve büyük boy gözeneklere sahip zeolitlerin sentezi ve kataliz ve depolama alanlarında kullanımını kapsamaktadır. H2 depolaması için zeolit bazlı adsorban sentezi ve heterojen kataliz uygulamaları için geçiş metal içeren zeolit tasarımları araştırmanın odağını oluşturmaktadır. Metan ve karbon dioksitten metanol gibi değerli kimyasalların çalışıldığı C1 kimyası ön plandadır.

Laboratuvarda kullanılan başlıca cihazlar: Otoklav ve fırın gibi zeolit sentez ekipmanı, filtrasyon düzenekleri, reaksiyon sistemleri.

 

İleri Kataliz Mühendisliği ve Kinetik Laboratuvarı

Dr. Gökhan Çelik’in İleri Kataliz Mühendisliği ve Kinetik Laboratuvarı katalitik malzemelerin sentezi, karakterizasyonu ve test edilmesi konusunda uzmanlığa sahiptir ve çeşitli katalitik sistemlerdeki katalitik olayları aydınlatmaya çalışır. Asst. Prof. Dr. Gökhan Çelik atık polimerlerin katalitik ileri dönüşümü, gelişmiş katalitik malzemelerin atomik katman biriktirme yöntemi ile sentezi, hidrokarbon işleme reaksiyonları, CO2'nin hidrojen ekonomisi aracılığı ile net pozitif kullanımı, metanın piroliz edilmesiyle Turkuaz hidrojen üretimi ve su ve havada bulunan kirleticiler katalitik yöntemlerle bertaraf edilmesi konularını, öncelikle heterojen kataliz odaklı çalışan bir araştırma programını yönetmektedir.

Laboratuvarda kullanılan başlıca cihazlar: Gaz kromotografisi ve kütle spektrometresi (GC- GC-MS ve kalıntı gaz analizörleri), pulse ve akış kimyasal tutunma sistemi (TPR, TPD, TPRxn, etc.), toz numuneler için viskozlu akış atomik katman biriktirme sistemi, yüksek sıcaklık reaksiyon haznesi olan in-situ DRIFTS sistemi, ıslak Kimya (Schlenk hattı, reflux sistemleri, santrifüj, sonik banyo, vb.) ve fırınlar (kalsinasyon, indirgeme, vb.) Katalitik aktivite sistemleri: yüksek basınç ve sıcaklıkta çalışan Parr reaktörleri, ev yapımı katalitik sistemler (gaz fazında çalışan sabit yataklı akış reaktörü, eriyik metallerin kullanıldığı kabarcıklı akış reaktörü ve iyon seçici elektrotları olan ve sulu sistemlerde kullanılan kesikli reaktör)

 

Dengesiz Plazma Laboratuvarı

Dr. Necip Berker Üner’in laboratuvarında dengesiz plazmaların katı yüzeyler ile olan benzersiz etkileşimlerinden faydalanarak yeni nesil fotonik, optoelektronik ve foto-elektrokatalik malzemelerin parçacıklı veya ince film halinde sentezi üzerinde çalışılmaktadır. Aynı zamanda katı, sıvı ve gaz halindeki ham maddelerin plazma-destekli teknolojiler ile verimli ve seçici şekilde değerli emtialara dönüştürülmesi konusunda araştırmalar yürütülmektedir.

Laboratuvarda kullanılan başlıca cihazlar: Çeşitli yüksek voltaj güç kaynakları, düşük ve atmosferik basınçlı plazma reaktörleri.