Fosfat esaslı camların çözünme davranışlarının incelenmesi ve kontrollü salınımlı gübre olarak kullanılabilirliklerinin araştırılması
Investigation of dissolution behavior of phosphate-based glasses and evaluation of their use as controlled-release fertilizer
Yazar: BAHAR KUZU
Danışman: DOÇ. DR. MİRAY ÇELİKBİLEK ERSUNDU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Dünya nüfusu hızla artarken kişi başına düşen ekilebilir alanlar giderek daralmaktadır. Bu durumun bir sonucu olarak, hızla artan nüfusun besin ihtiyacının karşılanabilmesi amacıyla tarımsal alanda verimi arttıracak gübre kullanımı kaçınılmaz hale gelmiştir. Organik ve kimyasal gübreler olmak üzere ikiye ayrılan gübrelerden organik olanlar, düşük besin içerikleri nedeniyle genellikle toprak düzenleyicisi olarak kullanılırken; kimyasal gübreler yüksek besin içerikleri itibariyle daha fazla tercih edilmektedir. Günümüzde yaygın olarak kullanılmakta olan kimyasal gübreler bir yandan çevre ve sağlık açısından önemli hasarlara yol açarken bir yandan da hızlı çözünme davranışı göstererek bitki beslenmesini olumsuz yönde etkilemektedir. Bununla birlikte ticarileşmiş olan ve nispeten daha çevre dostu olarak kabul edilen kontrollü salınımlı gübreler ise, etkin olarak kullanılamamakta ve kaplama malzemeleri nedeniyle doğaya zarar verebilmektedir. Mevcut ticari gübrelerdeki bu gibi sorunlardan dolayı tarım alanında yeni gübre teknolojileri arayışına gidilmiş ve bu doğrultuda kontrollü salınımlı gübre olarak cam malzemenin kullanılabilirliği üzerine çeşitli çalışmalar yapılmaya başlanmıştır. Cam malzeme; birçok besin elementini yapısında bulundurabilmesi, çevre dostu olması, bileşim değişikliği ile çözünme hızının kontrol edilebilmesi itibariyle önemli bir potansiyel taşımaktadır. Cam gübre olarak henüz ticarileşmiş bir ürün bulunmamakla beraber, konu hakkında az sayıda araştırma makalesi ve patent mevcuttur. Literatürdeki cam gübre çalışmaları, genellikle silika ve fosfat esaslı camlar üzerinden ilerlemektedir. Ancak son dönemlerde, geniş bir aralıkta kimyasal kararlılığı değiştirilebilen fosfat camlar ön plana çıkmaya başlamıştır. Bu tez çalışmasında; sentezlenen farklı bileşimlerdeki fosfat esaslı camlar fiziksel, ısıl ve yapısal açıdan incelenmiş, camların farklı çözücü ortamlarındaki çözünme davranışları gözlemlenmiş ve domates bitkisi için uygun olduğu belirlenen mikro
element katkılı ve katkısız camların domates bitkisinin gelişimi üzerindeki etkisi incelenerek kontrollü salınımlı cam gübre olarak kullanım potansiyelleri değerlendirilmiştir.

Abstract:
The world's population increase rapidly, while arable land per person shows a dramatic decrease. As a result, in order to meet the nutritional needs of the increasing population, it has become inevitable to increase productivity in agricultural field by using fertilizers. Fertilizers that increase the agricultural yield are basically divided into two groups: organic fertilizers and chemical fertilizers. Among those; chemical fertilizers are widely used due to their high nutrient content, while organic fertilizers are generally used as soil conditioners because of their low nutrient content. Widely used chemical fertilizers cause significant damage to the environment and health and also affect plant nutrition negatively by showing rapid dissolution behavior. On the other hand, commercialized controlled release fertilizers, which are considered relatively more eco-friendly, cannot be used effectively and their coating materials can be toxic for the environment. Due to problems with existing commercial fertilizers, studies in agriculture have focused on new fertilizer technologies. Accordingly, various studies have been carried out on the usability of glassy material as controlled release fertilizers. In this sense; glass material has an important potential due to its favorable properties such as rich nutrient content, eco-friendly behavior and controllable dissolution rate via composition changes. Although there is not yet a commercialized product as glass fertilizer, a few of research articles and patent studies are available on the subject. Studies in the literature generally proceed on silica-based and phosphate-based glasses. However, phosphate glasses have started to gain great attention due to their controllable chemical stability in a wide range. In this thesis study; phosphate-based glasses were synthesized in different compositions and investigated in terms of their physical, thermal and structural properties. Also the dissolution behavior of glasses in different solvent environments was observed. The effects of selected glasses on the growth of tomato plants were examined and their potential use as a controlled release glass fertilizer was evaluated.