Arıtma çamurlarının enerji bitkilerinde biyodizel üretimine etkileri

Uzun zamandır kullanılan geleneksel fosil yakıtlara, hem doğal çevreye verdikleri zararların artık insan hayatını doğrudan etkilemeye başlaması, hem de miktarları azaldıkça maliyetlerindeki önemli artış gibi nedenlerle yeni alternatif arayışları sürmektedir. Ancak en önemli alternatifleri oluşturan güneş, rüzgar vb. yenilenebilir kaynaklarla yalnızca elektrik enerjisi üretilebildiğinden, bu kaynaklardan üretilen enerjilerin kullanılabilmesi için mevcut teknolojilerin ya bütünüyle yenilenmesi veya önemli ölçüde revizyona uğraması gerekmektedir. Oysaki biyodizel üretimi, konvansiyonel fosil yakıtlarla çalışan mevcut teknolojilere doğrudan uyumlu olmasından dolayı, yenilenebilir enerjilere tamamen geçiş sürecinde çok önemli bir yere sahiptir. Biyodizel üretiminde çeşitli bitkilerden üretilen yağlar kullanılmaktadır. Ancak bu bitkilerin yetiştirme koşulları ile biyodizel verimleri arasındaki ilişkileri açıklayan çalışmalar oldukça sınırlıdır. Bu çalışmanın temel amacı; biyodizel üretiminde kullanılma potansiyeli yüksek olan Ricinus communis L. (castor bean) bitkisinin, günümüzün en önemli organik kökenli katı atıklarından biri olan arıtma çamurlarında yetiştirilmesi ve bu uygulamanın biyodizel verimine olan etkilerinin incelenmesi ve son yıllarda büyük oluşum miktarları nedeniyle en önemli katı atıklardan birisi konumuna gelen arıtma çamurları için alternatif bir bertaraf yöntemi önerilmesidir. Çalışmada arıtma çamurlarının Euphorbiaceae ailesine ait yenmeyen yağlı tohumlu bir bitki olan Ricinus communis (castor been) bitkisinin büyüme, tohum ve yağ eldesi ve dolayısı ile biyodizel üretimine olan etkilerinin incelenmesi amacıyla evsel atık su arıtma çamurları değişik oranlarda saksılı ve toprakta yetiştiricilikte denenmiştir. Saksılı denemeler ile, arıtma çamuru ilavesinin Ricinus communis L. bitki büyümesine olan etkileri incelenirken, toprakta gerçekleştirilen denemelerde, arıtma çamurunun Ricinus communis L. bitkisinin tohum miktarı, yağ verimi ve biyodizel üretimine olan etkileri incelenmiştir. Arıtma çamuru ilavesinin Ricinus communis L. bitkisinin büyümesine olan etkilerinin incelenmesi için, toprak ve ticari torfa değişen (%12.5, %25 ve %50; %V/V) oranlarda arıtma çamuru ilave edilerek yetiştirme ortamı karışımları hazırlanmıştır. Arıtma çamurları, karışımlarda kullanılmadan önce solar kurutma ile kurutulmuştur. Saha çalışması için Ricinus communis L. bitkisinin tohumları viyollerde çimlendirilmiş, saksıda 15 cm boya ulaşana kadar büyütülen bitkiler, tesadüf parselleri deneme planına göre her uygulamada beş tekerrür olacak şekilde dikilmiş ve iki yıl büyütülmüştür. Diğer taraftan arıtma çamurunun bitki büyümesine olan etkilerinin incelendiği denemeler için, tohumlar yetiştirme ortamı karışımları ile doldurulmuş 5 litrelik saksılara dikilmiş ve orada çimlenmesi ve büyümesi sağlanmıştır. Toprak denemeleri ve saksılı uygulamalardaki bitkilerin, birinci ve ikinci yetiştirme yılları sonunda boyları ve gövde çapı ölçülmüştür. Toprak denemelerinde iki yıl büyütülen Ricinus communis L. bitkisinin tohumları her yıl hasat edilmiştir. Tohumlar hasattan sonra kurutulmuş ve her bir uygulamadan alınan tohum miktarını belirlemek amacıyla ayrı ayrı tartılmıştır. Tohumlardan yağ eldesi otomatik sıkma ile gerçekleştirilmiştir. Arıtma çamuru ilavesinin yetiştirme ortamlarının makro ve mikro besin elementi içeriğini yükselttiği görülmüştür. Toprak kullanılan yetiştirme ortamlarında en yüksek mikro besin elementi içeriğinin %50 arıtma çamuru kullanılan uygulamada (Zn:16.32 mg/kg, Cu: 7.32 mg/kg, Mn: 4.92 mg/kg) ölçülmüş, benzer şekilde torf kullanılan yetiştirme ortamları arasında en yüksek bitki besin elementi içeriği de yine %50 arıtma çamuru içeren uygulamada (Zn: 45.94 mg/kg, Cu: 9.12 mg/kg, Mn: 5.92 mg/kg) belirlenmiştir. Arıtma çamuru ilavesi yetiştirme ortamlarının makro bitki besin elementi içeriğini de artırmıştır. Toprak ve arıtma çamuru karışımı ile hazırlanan yetiştirme ortamlarında en yüksek azot oranı %0.64, torf içeren yetiştirme ortamlarında ise %2.08 olarak %50 arıtma çamuru içeren uygulamalarda ölçülmüştür. Toprak kullanılarak hazırlanan yetiştirme ortamlarında en yüksek fosfor içeriği 122 mg/kg olarak belirlenmiştir. Torf kullanılan yetiştirme ortamlarında ise, en yüksek fosfor değeri en fazla arıtma çamuru kullanılan uygulamadan elde edilmiştir. En yüksek potasyum değeri %50 torf ve %50 arıtma çamuru kullanılarak hazırlanan yetiştirme ortamında ölçülmüştür. Saksılarda iki yıl büyütülen bitkilerin, birinci ve ikinci yıl sonundaki boyları ölçülmüştür. Birinci yıl ölçülen en yüksek bitki boyu 0.96 m bulunurken ikinci yıl ölçülen en yüksek bitki boyu 1.4 m olmuştur. Her iki büyüme yılı sonunda, en yüksek bitki boylarının ölçüldüğü uygulama %50 torf ve %50 arıtma çamuru karışımından oluşan uygulamadır. En düşük bitki boyları ise birinci ve ikinci yılda sırasıyla 0.62 m ve 1.05 m olarak %87,5 toprak ve %12,5 arıtma çamuru içeren uygulamada ölçülmüştür. Arıtma çamuru kullanılan tüm yetiştirme ortamlarında elde edilen bitki boyu değerleri, kontrol amacıyla kullanılan %100 toprak (1.yıl: 0.49 m, 2.yıl: 0.62 m) ve torf (1.yıl: 0.56 m, 2.yıl: 0.79 m) doldurulmuş saksılarda yetiştirilen bitkilerin birinci ve ikinci yıl sonundaki bitki boyu değerlerinin üzerinde olmuştur. Arıtma çamurlarının, Ricinus communis L. bitkisinin büyümesine olan olumlu etkileri bitki gövde çapı sonuçlarında da açıkça görülmüştür. Saksı denemelerinde, birinci yıl sonunda ölçülen en yüksek gövde çapı değeri 1.7 cm ile en yüksek oranda arıtma çamuru içeren %50 torf ve %50 arıtma çamuru içeren uygulamada ölçülürken, ikinci yıl sonundaki en yüksek gövde çapı 2.3 cm ile yine bu uygulamada belirlenmiştir. Saksı denemelerinde ölçülen en düşük gövde çapı değeri %100 toprak kullanılan kontrol uygulamasında (0.4 cm) birinci yetiştirme yılı sonunda bulunmuştur. Çalışma kapsamında Sakarya İli Karasu İlçesinde (Türkiye) bulunan bir bahçede, toprağa iki farklı oranda (SSW1:25 ton/ha, 50 SSW1 ton/ha) arıtma çamuru uygulanmış ve bu uygulamanın Ricinus communis L. bitkisinin büyüme ve tohum verimine etkileri incelenmiştir. Uygulama bahçesi silty-sandy toprak texture sahiptir (44.7% silt, 38.9% sand, 16.4% clay). Elde edilen sonuçlar, arıtma çamuru ilavesinin, içeriğindeki yüksek orandaki makro ve mikro besin elementleri ile toprağın bitki büyütme potansiyeline etki eden kimyasal özelliklerini iyileştirdiğini göstermiştir. Arıtma çamuru kullanılan her iki uygulamada da elde edilen toplam azot, potasyum ve fosfor değerleri, kontrol uygulaması olan arıtma çamuru uygulanmamış topraktaki değerlerden yüksek bulunmuştur. Elde edilen sonuçlara göre en yüksek bitki boyu 3.29 m ile en yüksek miktarda arıtma çamuru kullanılan uygulama olan SSW2 uygulamasında görülmüştür. Kontrol uygulaması olarak kullanılan çamur uygulanmamış toprakta yetiştirilen bitkilerin ortama boyları 2.32 m olarak bulunmuştur. En yüksek gövde çapı 4,1 cm olarak en fazla SS kullanılan uygulamada gözlenmiştir. İlk yıl bitkiden elde edilen tohum miktarı düşük gerçekleşmiştir. Çalışma kapsamında, SSW2, SSW1 ve kontrol uygulamasından bitki başına elde edilen tohum miktarları sırasıyla 0.58 kg, 0.23 kg ve 0.15 kg olarak gerçekleşmiştir. Tohumların yağ içerikleri incelenmiş ve en yüksek yağ içeriğinin 45.82% ile en çok arıtma çamuru kullanılan SSW2 uygulamasında elde edildiği görülmüştür. Diğer çamur kullanılan uygulama olan SSW1 uygulamasında bulunan tohum yağ içeriği 44.98% ve kontrol uygulamasından elde edilen yağ içeriği 44.12% olmuştur. Çalışmada elde edilen tüm sonuçlar bir bütün olarak değerlendirildiğinde arıtma çamuru uygulamasının toprağın kimyasal özelliklerini ve bitki büyütme potansiyelini önemli ölçüde iyileştirdiği söylenebilir.