Farklı tarımsal atıklardan üretilen biyocharların çeşitli fiziksel ve kimyasal özelliklerinin belirlenmesi
Determination of various physical and chemical characteristics of biochars produced from different agricultural wastes
Yazar: ÖMER BAYRAM
Danışman: PROF. DR. HİKMET GÜNAL
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Biyokömür = Biochar ; Tarımsal atıklar = Agricultural wastes

Özet:
Biyoçar yüksek katyon değişim kapasitesi (KDK), spesifik yüzey alanı (SYA), su tutma kapasitesi ve zengin besin elementi içeriğinden dolayı toprakların çeşitli fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerini iyileştirir. Bu çalışmanın amaçları; çoğunluğu lokal olarak bulunabilen 22 farklı biyokütlenin tarımsal potansiyel faydalarını araştırmak için yavaş pirolizleri ile üretilmiş biyoçarlarının bazı fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirlemek ve karşılaştırmaktır. Biyoçarlar 500 oC de kül fırını içerisine yerleştirilen ağzı kapalı kaplarda üretilmiştir. Biyoçarlar SYA, tarla kapasitesi (TK), solma noktası (SN), bitkiye yarayışlı su içeriği (YSI), pH, elektriksel iletkenlik (EC), KDK, toplam karbon (TC), toplam azot (TN), bitkiye yarayışlı fosfor (P), potasyum (K),  kalsiyum (Ca), magnezyum (Mg), demir (Fe), bakır (Cu), çinko (Zn) ve mangan (Mn) konsantrasyonları bakımından analiz edilmişlerdir. Biyoçarlar karakterize edilen özelikler açısından önemli düzeyde farklılıklar göstermişlerdir. En yüksek değeri (%91.9) çam talaşında olan toplam C, biyoçarlar arasında en yüksek değişkenliğe sahip olan özelliktir. Hammadde içeriğinde bulunan P ve K'un önemli bir kısmı biyoçarda konsantre olmuştur ve biyoçardaki konsantrasyonu hammaddedekinden 2 ile 4 kat daha fazladır. Biyoçarların KDK değerleri 79.5 cmol kg-1 (biber atığı biyoçarı) ile 5.77 cmol kg-1 (çam talaşı) arasında değişmiştir. Biyoçarların KDK ve SYA değerleri birbirleri ile istatistiksel olarak önemli düzeyde negatif korelasyon göstermiştir (P<0.01, r= -0.70). Bu durumun piroliz esnasında kaybolan fonksiyonel gruplar ile ilişkili olma olasılığı yüksektir. Çalışma sonunda elde edilen veriler hammaddeye bağlı olmakla birlikte üretilen bir kısım biyoçarların besin elementi kaynağı olma ve aynı zamanda toprağın kalitesini arttırma potansiyeli olduğunu göstermiştir. KDK değeri yüksek olan biyoçarlar özellikle kumlu, düşük KDK değerine ve organik madde içeriğine sahip topraklarda kullanılabilirler.

Abstract:
Biochar improves many physical, chemical and biological characteristics of soils due to its high cation exchange capacity (CEC), specific surface area (SSA), water holding capacity and rich plant nutrient content. The purposes of this study were to characterize and compare some physical and chemical properties of twenty two biochars produced by slow pyrolysis of several feedstocks mainly locally available agricultural residues to elucidate their potential agronomic benefits. Biochars were produced at 500 oC in an ingeniously developed reactor. The biochars were characterized for SSA, field capacity (FC), wilting point (WP), plant available water content (AW), pH, electrical conductivity (EC), CEC, total carbon (C), total nitrogen (N), plant available phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), iron (Fe), cupper (Cu), zinc (Zn) and manganese (Mn) concentrations. The characteristics determined were varied considerably among biochars. Total C contents were highly variable with values up to 91.9% for pine sawdust. Phosphorus and K in feedstocks were concentrated in the biochars and were two to four times higher in the biochars. The CEC of biochars varied from 79.5 cmol kg-1 (pepper plant residues) to 5.77 cmol kg-1 (poplar sawdust). The CEC and SSA of biochars had significant negative correlation (P<0.01, r= -0.70) that probably be attributed to the loss of functional groups during pyrolysis of feedstocks. The results revealed that depending on feedstock, some biochars have potential to serve as nutrient sources as well as additive to improve soil quality. The biochars with high CEC can be used in sandy soils with low CEC and organic matter contents.