Havadan gübre oluşturulması
The production of fertilizer from air
Yazar: ADELEH RASHIDI
Danışman: PROF. DR. AHMET CEMAL SAYDAM
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu tez çalışması, daha önce yapılan bir dizi araştırma sonucunda ortaya çıkan ve doğadaki döngülerin nasıl çalıştığı hakkında yeterli bilgi birikiminin oluşması sonrasında o olayların taklit edilebilir olup olmadığının denenmesi şeklinde kurgulanmıştır. Doğadaki çöl tozu taşınımı süreçlerinde tozun bulut ile buluşması ile birlikte toz bulut ve güneş enerjisinin de etkisi ile tozların içinde bulunan bakteri ve mantarlar yine bulut içerisinde oluşan zengin bir besi ortamına kavuşmakta ve çoğalmaktadırlar. Bu oluşumun sonucunda bulut içerisinde doğanın kullanımına hazır her türlü element ve daha da değerli olan amino asitlerin oluştuğu yapılan çalışmalar ile gösterilmiştir. Bulut içerisinde oluşan bu zenginleşmiş suyun yere inmesi ile de alıcı ortamda olumlu gelişmelerin olduğu ancak bunun arkasındaki nedenin ne olduğu bilim dünyası tarafından bilinmemektedir. Bu çalışmada ise temel olarak çöl tozunun bulut içerisindeki reaksiyonları sonucunda oluşan reaksiyon ürünlerinin alıcı ortama etkileri nasıl olur yaklaşımı ile kurgulanmıştır. Yapılan çalışmalar alg gelişimi için ideal ortam olarak kabul edilen besi yerlerinin ideal olmadığını ispatlamıştır. Çalışmalarda öncelikle Sahra toz kullanım oranları tespit edilmiş ve ideal çözeltinin 10g/l olduğu saptanmıştır. İdeal besi ortamında alg sağlanan gelişmelerine hem miktar hem de zaman olarak daha kısa sürelerde ulaşılmıştır. Arthrospira platensis'in tür alg için ideal besi ortamında 7 günde sağlanan gelişime Sahra çözeltisi ile 5 günde ve %46 lık bir klorofil artışı ile ulaşılmıştır. Toz bulut etkileşiminin bulut içerisinde sürekli olarak sülfat artışına neden olmasından hareket ile Sahra çözeltisine ve ayrıca ideal besi ortamına sülfat sodyum sülfat olarak ilave edilmiştir. Bu koşullarda Arthrospira platensis'in yoğunluğunda sülfat ilavesi yapılan ideal besi ortamına göre %56 artış bu sefer 4 günde sağlanmıştır. Benzer gelişmeler Chlorella vulgaris ve Scendenesmus türü algler için de izlenmiştir. Durağan suların en yaygın türü olan Lemna minör veya su mercimeği ile yapılan deneylerde de Sahra çözeltisi ile beslenen türlerde yaprak sararmasının 3 gün gecikme ile başladığı dolayısı ile Sahralı suda tutulan Lemna minor'lerin çok daha sağlıklı olduğunu kanıtlamaktadır. Sahralı ortamda yaprak sararma eğimi 1.2 olurken sera suyunda bu eğim 2.2 olmaktadır. Bu da Sahralı ortamda klorofil a hücrelerinin çok daha etken ve
ii
daha uzun süre aktif kaldığını veya klorofil a hücrelerini daha fazla çalıştırabilmekte ve böylece yaşam süresince daha fazla enerji toplayabilmekte veya daha fazla karbon sabitleyebilmektedir. Aydan Hanım genotipi arpa ile yapılan deneylerin en önemli sonucu literatür değerlerine göre arpada %1,2 olan azot yüzde beklentisinin 10 g/l içeren Sahralı çözeltide %2,3 olarak beklenen seviyeye göre yaklaşık %100 artış göstermesi olmuştur. Durağan sulara verilen evsel atıkların da içerdiği fosfat nedeni ile ötrofikasyona neden olduğu tezi de yapılan deneyler ile çürütülmüş, ötrofikasyona neden olan olayın evsel atıklardan gelen sülfat nedeni ile olduğu gösterilmiştir. Bu çalışma ile Sahra tozlarının bulut içinde geçirdiği bir dizi reaksiyon sonucunda alıcı ortama etkileri ve yine doğal olayların anlaşılması sonrasında yapılan katkıların alıcı ortamdaki pozitif etkileri net bir şekilde gösterilmiştir.
Dolayısı ile bu çalışma "havadan gübre" yapılmasının mümkün olacağını ve bu sulama sistemi ile klorofil a seviyesinin dolayısı ile daha çok enerjinin depolanmasını sağlayacak bir yöntemin de keşfedildiğini gösteren bir ilktir.
Anahtar Kelimeler: Toz, bulut, alg, Lemna minor, arpa, klorofil

Abstract:
This thesis study is designed to test whether the natural events can be simulated following the accumulation of sufficient knowledge about the natural cycles. During the course of the process of desert dust transportation desert dust can mix with cloud water and the resulting dust cloud and solar light intensity triggers the proliferation of bacteria and fungus due to enrichment of nutrients within the cloud droplet. This process not only supply necessary nourishments but also results with all sorts of essential amino acids within the cloud droplet. Following the wet precipitation, the receiving body responds positively but the science community still does not aware of this affect and seeks solutions at somewhere else. On the other hand, this work has been designed as to test the impact of the in cloud generated ingredients on various receiving bodies. The studies performed has shown that so called ideal growth solutions does not necessarily achieves ideal growth since experiments performed by 10g/l Saharan desert dust solutions resulted with better growth. The development of algae in an ideal growth solution has been achieved both in quantity and in shorter time. For Arthrospira platensis 46% more chlorophyll levels has been reached in 5 days as opposed to 7 days with ideal growth solutions. The experiments repeated with enhanced sulfate levels basing on the fact that desert dust solar light interactions enhances sulfate concentrations within rain droplet. It has been shown that with this approach Arthrospira platensis concentrations has been increased by an additional 56% within 4 days. Similar growth parameters have also been observed for Chlorella vulgaris and Scendenesmus species. The experiments carried out by using Lemna minör, typical occupants of still waters responded positively to Saharan dust by delaying the decay of leaves by 3 days as opposed to the ones grown in normal pond water. The rate of leaf decay is 1.2 for Saharan solution as opposed to
iv
2.2 for the one grown in pond water. The results show that chlorophyll cells last longer converts more solar light energy thus sequester more carbon. Experiments carried out by Aydan Hanım genotype barley resulted with the increase of nitrogen content from literature value of 1.2% to 2,3% with 10g/l Saharan solution, a mere 100% increase. Another iconoclastic result was to show the fact that eutrophication that is believed and assumed to be due to phosphate effluents from household waste waters is in fact due to sulfates. In conclusion it has been shown experimentally that desert dust cloud interactions and the ingredients formed within the cloud waters has got a positive impact on the receiving bodies.
This is a unique study that experimentally shows that it's possible to make fertilizer from air and with such system it's possible to store more energy due to increase in chlorophyll activities.
Keywords: Dust, cloud, algae, Lemna minor, barley, chlorophyll