Kaynakta ayrılmış idrardaki nütrientlerin klinoptilolitle geri kazanımı ve tarımda uygulanabilirliğinin incelenmesi

2000'li yıllarda gündeme gelen ECOSAN yaklaşımı, ekolojik evsel atıksu yönetimi esasına dayalı olarak, evsel atıksuların uzaklaştırılması gereken bir atık olarak değil, yeniden kullanılabilir bir kaynak olarak kabul etmektedir. Bu çerçevede, kaynakta kontrol ile besi maddesi döngülerinin tamamlanması hedeflenmektedir. Bu yaklaşımda evsel atıksuların kaynağında fraksiyonlarına ayrılması, her bir fraksiyonun farklı işlemlerden geçirilmesinin ardından yeniden kullanımda değerlendirilmesi önerilmektedir. Bu yaklaşımda esasen kaynağında ayrılmış insan idrarından oluşan sarı su, yine ayrı olarak toplanmış kahverengi su ve tuvalet sularının dışında kalan her türlü mutfak, duş ve lavabolardan toplanan gri su şeklinde fraksiyonlar tanımlanmaktadır. Bu fraksiyonlardan sarı suyun, evsel atıksuların içindeki azotun % 80'e yakın bir kısmı ile fosfor ve potasyumun yarısına yakın kısmını içermesi nedeniyle tarımda gübre olarak kullanımı ön plana çıkmaktadır. Literatürdeki çalışmaların büyük bir çoğunluğu sarı suyun, bazı durumlarda seyreltme işleminden sonra, doğrudan kullanımına yönelik olmakla birlikte, idrarın bazı işlemlerden geçirildikten sonra dolaylı kullanımına yönelik araştırmalar da bulunmaktadır. Tarımda kullanım bağlamında tuzluluk da önemli bir konudur. Bu çalışmada amaç, tarımsal açıdan önemli bir besi maddesi kaynağı olan idrarın klinoptilolit ile muamele edilmesiyle elde edilen ürünün tarımda gübre olarak kullanılabilirliğinin irdelenmesidir. Bu amaç doğrultusunda, seyreltilmiş ve seyreltilmemiş idrar karakterizasyonu, gübre etkin maddelerin klinoptilolit üzerine yüklenerek idrardan ayrılması ve gübre değeri olan besi maddelerinin geri kazanım çalışmaları yapılmıştır. Besi maddelerinin geri kazanımının yanı sıra, idrarın işlenmesinin tarımda uygulama açısından olumsuz etkiye sahip olan patojen mikroorganizmaları temsilen Toplam Koliform, Fekal Koliform, Enterococcus ve E. coli bakterileri ile tuzluluğun giderimine etkisi araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar üç aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada, kaynakta ayrılmış idrar numunelerinin depolama süresince karakterizasyonundaki değişimler gözlenmiştir. İkinci aşamada, iyon değişimi yöntemi kullanılarak klinoptilolit üzerinde gübre etkin maddeler olan amonyum ve potasyum tutulmuştur. Deneylerin bu aşamasında amonyum için yüzeyde tutulma % 95'e varan oranlarda gerçekleşmiş, potasyum içinse bu değer %96'ya ulaşmıştır. Bunun yanı sıra, idrarın depolanması süresince belirgin düzeyde azalan ortofosfat konsantrasyonu, deneyler sonucunda %98'e varan oranlarda azalma göstermiştir. Klinoptilolit yüzeyinde besi maddesi tutulma deneylerinde, literatürde belirtilen en uygun başlangıç yükleme oranının 10 mg NH4+/g klinoptilolit olduğu, ancak 15 mg NH4+/g klinoptilolit başlangıç yüklemesine kadar yüzey yüklemesi yapılması halinde, proses veriminin kabul edilebilir düzeyde bulunduğu teyit edilmiştir. Son aşamada ise elde edilen doymuş klinoptilolitten gübre etkin maddelerin geri kazanılabilirliği incelenmiştir. Geri kazanım çalışmalarında amonyum %96'ya, ortofosfat ise %99'a varan oranlarda klinoptilolit yüzeyinden salınmıştır. Ancak bu aşamada, çok önemli bir kısmı idrardan ayrılarak klinoptilolit yüzeyine aktarılan potasyumun, klinoptilolit yüzeyinden geri kazanılamadığı görülmüştür. Elde edilen ürünün bir kısmı ise toprağa uygulanıp, çim bitkisinin gelişimi üzerindeki etkisi ön çalışma olarak incelenmiştir. Bitki deneylerinde, seyreltilerek ve seyreltilmeden depolanmış idrar numunelerinin doğrudan uygulandığı saksılardaki çimlerin kuru madde ağırlıklarının, kontrol saksısındaki çimin kuru madde ağırlığından çok daha düşük miktarda olduğu görülmüştür. İdrardaki besi maddelerinin klinoptilolit yüzeyine aktarılmasıyla elde edilen gübre etkin madde, çim bitkisi üzerinde denenmiş ve kimyasal gübre uygulanmış çime benzer gelişme özellikleri göstermiştir. Bu saksılarda ölçülen kuru madde ağırlıkları idrarın doğrudan uygulandığı saksılardaki ve kontrol saksısındaki bitki kuru madde ağırlığından belirgin düzeyde farklılık göstermiştir. Bu çerçevede insan idrarının gübre etkinliği ve tarımsal amaçlı dolaylı kullanımı sınanmıştır.