Biyopolimer kaplı kontrollü gübre salım sistemlerinin geliştirilmesi
Development of biopolymer coated controlled fertilizer release systems
Yazar: TUBA DEMİRCİ
Danışman: PROF. DR. NİMET KARAGÜLLE
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Kimyasal gübre endüstrisi = Chemical fertilizer industry

Özet:
Üre gübrelerinin suda hızlı çözünmeleri, topraktan yıkanma ve buharlaşma ile yaklaşık %70'inin bitkiler tarafından kullanılmadan amonyak gazı olarak atmosfere, nitrat ve nitrit gibi bileşenler olarak da yer altı sularına karışarak azot kaybı oluşturduğu bilinmektedir. Bu kayıpları azaltmak amacıyla, üre gübresinin çeşitli materyaller (sentetik polimer, biyopolimer) ile kaplanma çalışmaları mevcuttur. Biyopolimerler kontrollü salımının yanı sıra, toprakta su tutma kapasitesini arttırarak kurak zamanlarda bitkinin ihtiyaç duyduğu nemi sağlayarak toprak düzenleyici olarak da görev yapmaktadır. Bu tez çalışmasında, üre gübresinin kontrollü salımını sağlamak amacıyla üç ayrı çeşit biyopolimer ile üç ayrı konsantrasyonda (%1, %3, %5) kaplama yapılmıştır. Çalışma kapsamında kitosan, pektin ve ksantan sakızı biyopolimerleri ve bu biyopolimerlerin çapraz bağlayıcıları ile biyopolimer çözeltileri hazırlanarak kaplama tamburunda üre gübresi kaplanmıştır. Ayrıca, gübre endüstrisinin bir atığı olan fosfojipsin de değerlendirilmesi kapsamında kaplama malzemelerine fosfojips de eklenmiştir. Kaplanmış üre gübresinin kimyasal yapısı FTIR ile morfolojisi SEM ile belirlenmiş, toprakta su tutma kapasitesi ve atmosfere salınan amonyak değerlerinin analizleri yapılmıştır. Bu çalışmalar sonucunda, ürenin yavaş salımında etkili biyopolimer kaplama çeşitlerinin %5 kitosan ve %1 pektin kaplı üre gübreleri olduğu saptanmıştır.

Abstract:
It is known that urea fertilizers cause nitrogen loss by dissolving quickly in water, washing from the soil and evaporation, and mixing with the atmosphere as ammonia gas, and groundwater as components such as nitrate and nitrite, without being used by plants, about 70%. In order to reduce these losses, there are studies about coating urea fertilizer with various materials (synthetic polymer, biopolymer). In addition to their controlled release, biopolymers also act as soil conditioners by increasing the water holding capacity of the soil and providing the moisture needed by the plant in dry times. In this thesis, in order to provide controlled release of urea fertilizer, three different biopolymers were coated with three different concentrations (1%, 3%, 5%). Within the scope of the study, biopolymer solutions of chitosan, pectin and xanthan gum and their crosslinkers were prepared and urea fertilizer was coated with these solutions in the coating drum. In addition, a waste material of fertilizer industry, phosphogypsum, was added to the coating materials for waste assessment. The chemical structure of coated urea and its morphology were determined with FTIR and SEM, respectively, and water holding capacity in the soil and ammonia released into the atmosphere were analyzed in order to measure the effectiveness of the coating. As a result of these studies, it was determined that 5% chitosan and 1% pectin coated urea fertilizers are the biopolymer varieties that are effective in slow release of urea.