Proje Özeti

Tarımsal faaliyetlerde verim ve kalitedeki sürdürülebilirliği yakalamak adına toprakta yoksun olan besin elementlerinin bitkiye doğru şekilde sunulması önemlidir. Bu hedef doğrultusunda fungisitler, insektisitler, herbisitler, rodentisitler, gübreler ve bitki büyüme düzenleyicileri gibi farklı türde zirai kimyasallar kullanılmaktadır.  Kullanılan zirai kimyasalların biyoyarayışlılığı çok düşüktür. Ayrıca bu kimyasallar bozunma, buharlaşma, sızma ve fotoliz yoluyla doğal kaynaklara süzülerek canlı organizmalar için tehdit oluşturabilirler. Buna karşın son yıllarda kullanılmaya başlanan tarımsal nano kimyasallar, işlevsel bileşenlerin bitkiye ulaşımını sağlayıp, zararlıları ve hastalıkları yönetmedeki etkinlikleri ve yetenekleriyle sahaya ve bitkiye yönelik teslimat sunarlar. Bitki yapraklarındaki nano gözenekler ve stoma açıklıkları, nanomalzeme alımını ve yaprakların derinlerine nüfuz etmelerini kolaylaştırır. Bu da daha yüksek besin kullanım etkinliğine (NUE) yol açar. Diğer metal bazlı nanomalzemelerle karşılaştırıldığında, karbon bazlı nanomalzemeler, toksik olmayan karbon omurgaları nedeniyle çok daha düşük çevresel toksisite ve daha yüksek biyouyumluluk özelliği sergilemekte ve son yıllarda tarımsal faaliyetlerdeki kullanımları artmaktadır.

Bununla birlikte son yıllarda biyokütle atıklarından piroliz yoluyla elde edilmiş olan odun sirkesi (OS), tarımsal faaliyetlerde toprak düzenleyici olarak ilgi gören ürünlerden biridir. Yapılan araştırmalar OS’nin tarımsal üretimde antimikrobiyal, biyo-insektisit ya da biyo-herbisit ajanı olarak değerlendirilebileceğini, bitki gelişimini teşvik ettiğini, toprak pH’sı ve toprak besin maddesi havuzu üzerinde düzenleyici etkiler sergilediğini, amonyum kaybını inhibe ettiğini, sera gazı salınımını azalttığını, toprak sağlığı ve toprak mikrobiyal toplulukları üzerinde olumlu etkiler gösterdiğini ve kompost kalitesini arttırdığını ortaya koymuştur. Buna karşın OS’nin niceliksel özellikleri (bitki besin maddesi içeriği) bitki beslemeye yeterli katkıda bulunacak etkinlikte değildir.

Önerilen proje çalışması OS ile karbon bazlı nanomalzemeler bir araya getirerek, toprak düzenleyici olarak etkin, gerekli makro elementler taşıyan nanogübre üretimi ile bunun mısır bitkisi üzerindeki etkilerine odaklanacaktır. Proje çalışmasından bir sanayi yan ürünü olarak elde edilmiş ham haldeki OS, saflaştırma işlemleriyle birlikte içeriğinde bulunan katran atığından ayrıştırılacaktır. Atık katran, yüksek karbon içeriği ile proje çalışmasında sentezlenecek olan Karbon Kuantum Noktalar (KKN) için kaynak materyal olarak kullanılacak olup mikrodalga tekniği ile KKN’ler elde edilecektir. Bu sayede atık katran faydalı bir ürün olarak geri kazandırılacak ve bitki besleme için gerekli olan makro elementler (azot ve fosfor) ile katkılanarak saflaştırılmış OS içeriğine yeniden eklenecektir. Bu sayede OS+KKN (N/NP) (Nano-N ve Nano NP) gübreler elde edilecektir.

·       Proje önerisi OS’nin nano teknolojik yöntemle zenginleştirilmesi yaklaşımı açısından dünya ve ülkemiz koşullarında bir ilk olma niteliğindedir.

·       Proje çalışmasında literatürde ilk defa OS’nin saflaştırma işlemlerinden arta kalan yüksek orandaki hidrokarbon içerikli katran, faydalı bir ürün olarak KKN’lere çevrilecektir. Yine bir ilk olarak proje çalışmasında katrandan KKN eldesi mikrodalga metodu yardımıyla gerçekleştirilecektir.

·       Elde edilecek olan N ve P gibi makro elementlerle zenginleştirilmiş nanogübre mısır bitkisi ile test edilecek olup daha ucuz ve daha etkin bir gübre eldesi söz konusu olacaktır.

·       Proje çalışmasıyla birlikte sanayi yan ürünü olan OS ve onun atığı olan katrandan ticarileşme potansiyeline sahip tarımsal bir ürün elde edilecektir.

Proje çalışması toplamda 6 ayrı iş paketi kapsamında 36 ay boyunca devam edecektir. Önerilen proje çalışmasında Ana Proje (OS saflaştırması, katrandan KKN sentezi ve Nano-N ve Nano NP gübrelerin hazırlanması, karakterizasyonu ve raf ömrü testleri) Düzce Üniversitesi yöneticiliğinde gerçekleştirilecek olup, Alt Proje 2 (OS için toksisite testi, nanogübreler için inkübasyon ve sera denemeleri) Toprak, Gübre ve Su Kaynakları Merkez Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü (TGSKAE) yürütücülüğünde ve Alt Proje 1 (Nanogübrelerin tarla denemeleri) Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Bölümü yürütücülüğünde gerçekleştirilecektir. Proje çalışması çok ortaklı ve multidisipliner olup, Çevre Mühendisliği, Fizik, Kimya ve Ziraat Mühendisliğinden Yürütücü ve Araştırmacıların iş birliği ile gerçekleştirilecektir.

Projenin başarı ile sonuçlanması ile İlgili Çağrı Metninin “Tarım ve Gıda Sektörü- Toprak ve Bitki Besleme Üst Başlığı” altında; “Gübre Üretim Teknolojileri” alt başlıklarından “Atık ve artıkların geri dönüşümü ile ilgili gübre elde etme teknolojilerinin geliştirilmesi” başlığına katkı sağlayacak ürünlerin elde edilmesi hedeflenmektedir.