Organik yapılardan maserasyon ve dijestiyon ekstraksiyon modelleri ile elde edilen bio-preperatların nano boyutta kazanım yöntemi ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of bio-prepares obtained from organic structures by maceration and digestion extraction models in nano size
Yazar: ŞÜKRÜ ACAR
Danışman: PROF. DR. HAMDİ ŞÜKÜR KILIÇ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Eisenia foetida = Eisenia foetida ; Karakterizasyon = Characterization ; Nanoteknoloji = Nanotechnology ; Solucanlar = Earthworms ; Zeta potansiyeli = Zeta potential

Özet:
Bu doktora tez çalışmasında, nanoteknoloji ve ileri malzemeler bağlamında son yılların gerek Amerika, gerek Avrupa ve gerekse de ülkemizde popüler organik tarım materyali olan ama halen fazla tanınmayan ve hakkında fazla çalışma yapılmamış bir organik materyal olan "Kırmızı Kaliforniya Solucanı" olarak bilinen ve yaygın şekilde kullanılan ismiyle Eisenia foetida vermicompost'unun elde edilmesi ve karakterizasyonu incelenmiştir. Bu amaçla Konya bölgesinde elde edilen numuneler laboratuvar şartlarında optimum şartlar belirlenerek bir elde metodu geliştirilmiştir. Burada, sonraki proses basamaklarında elde edilecek ürün ile kıyaslanmak üzere elde edilen numunelerin nano boyutları ölçülmüştür.
Geliştirilen metot; bir kaos mikseri ile kavitasyon modeli ve venturi etkisi ile tasarlanan pilot tesisteki makro ölçekli bir biyoreaktörde uygulanmış ve nano boyutları başta olmak üzere geniş çaplı olarak karakterizasyon çalışması için elde edilen ürünler analiz edilmiştir.
Çıkan sonuçlarda pilot tesisteki tasarım biyoreaktörde vermicompostun organik yapısı bozulmadan nihai organik malzeme olarak elde edilen örneklerin içerik analizleri; elementel analiz, kimyasal analizleri, organik yapı içerik analizleri, makro/mikro besin element yapıları, mikrobiyal analizleri, ağır metal analizleri, pestisit analizleri ile nano boyut tespiti için Zeta-Sizer nano boyut analizleri ve Zeta ölçümleri yapılmıştır.
İçerik karakterizasyonu olarak uygulanan metot ile elde edilen numuneler, ilgili bakanlığın yönetmeliklerine göre gübre olarak ruhsatlandırılabilir formda olduğu tespit edilmiştir. İçerik değerleri bitki besleme için kullanılabilir düzeyde olduğu yapılan analizlerle ortaya konmuş olup diğer kimyasal gübre ve tarım ilaçlarının toprak, bitki ve yer altı sularına verdiği zararlar gibi bitkilere, toprağa ve özellikle yıkanma ile yer altı sularına zarar verecek ağır metal ve pestisit sınırlılıklarının altında olduğu ve ayrıca bitki ve toprağa fazladan bir hastalık yapıcı patojen kaynağı olmayacağı da yapılan çalışma ile aydınlatılmıştır. Laboratuvar şartlarında elde edilen numune ile biyoreaktörde elde edilen aynı şart ve uygulama ile elde edilen numunelerin boyutları arasındaki nano ölçekli boyut farklılıkları ayırt edilebilir boyutlarda olduğu da gözlemlenmiştir. Sonuç olarak; tez çalışmamız, literatür açısından hem organik olan E. foetida vermicompostu üzerinde hem içerik yönünden hem de organik bir materyalin nano boyutta elde edilmesi ile ilgili yapılan ilk organik kökenli-ileri fonksiyonelli ve saf biyonano ürün elde eden bir çalışmayı ortaya koyan hem orijinal hem de özgün bir çalışmadır.

Abstract:
In this doctoral thesis, in the context of nanotechnology and advanced materials, an organic material known as "Red California Worm", which is a popular organic agricultural material in recent years both in America, Europe and in our country, but is still not well known and has not been studied much, is widely used. The characterization of the vermicompost named Eisenia foetida was investigated. For this purpose, a sampling method was developed by determining the optimum conditions in laboratory conditions for the samples obtained in Konya region. Here, the nano dimensions of the obtained samples were measured to compare with the product to be obtained in the next process steps.
Developed method; It was applied in a macro-scale bioreactor in the pilot plant, which was designed with a chaos mixer with a cavitation model and venturi effect, and the products obtained for a large-scale characterization study, especially in nano dimensions, were analyzed.
In the results, as the content analysis of the samples obtained as final organic without deteriorating the organic structure of the vermicompost in the design bioreactor in the pilot plant; Zeta-Sizer nano size analyzes and Zeta measurements were made for elemental analysis, chemical analysis, organic structure content analysis, macro/micro nutrient element structures, microbial analysis, heavy metal analysis, pesticide analysis, and nano size determination.
It has been determined that the samples obtained by the method applied as content characterization are in a form that can be licensed as fertilizer according to the regulations of the relevant ministry. The content values have been demonstrated by the analyzes to be usable for plant nutrition, and that they are below the limits of heavy metals and pesticides that will damage the plants, soil and especially the groundwater by washing, such as the damage of other chemical fertilizers and pesticides to soil, plant and groundwater. It has also been clarified by the study that there will not be an additional source of disease-causing pathogens in plants and soil. It was also observed that the nano-with the same conditions and application in the bioreactor was noticeable. As a result, our thesis study constitutes the first organic-based, advanced functional and pure bionano product related to both the contents of the organic E. foetida vernicompost and the obtaining of an organic material in nano size in terms of the literature.