TÜRKİYE VE DÜNYADA BORUN ÖNEMİ ÖĞRENCİ NO: 110106103053 ÖĞRENCİ ADI: Hüseyin DUMAN DERS SORUMLUSU: DOÇ.DR.Adnan TOPUZ

Geleceğin madeni bor

Bor nedir ?

Bor nedir ? Bor madeni ilk bakışta beyaz bir kayayı andırıyor. Çok sert ve ısıya dayanıklı. Doğada serbest bir element olarak değil, tuz şeklinde bulunuyor. Ülkemizde bulunan bor’un kalitesi de diğerlerine oranla daha yüksek. Toprağın 40 metre altında bulunan borun işlenmesi de, diğer elementlerle az karıştığı için kolay. Bor, periyodik sistemin üçüncü grubunun başında yer alan bir elementtir. Bu gurubun diğer üyeleri metal olmasına karşın bor ametal sayılmaktadır. 

Bor nedir ? Ancak, diğer elementlere olan yüksek kimyasal ilgisi nedeniyle doğada serbest halde bulunmayan bor’un meydana getirdiği minerallerin, çok eski tarihlerden beri tanındığı ve kullanıldığı bilinmektedir. En yaygın bor bileşikleri; borik asit ve bor’un sodyum, kalsiyum ve magnezyum ile meydana getirdiği bileşiklerdir. Bor mineralleri, sanayide sayısız denicek kadar çok çeşitli işlerde kullanılmaktadır. Bor minerallerinden elde edilen boraks ve asit borik; özellikle nükleer alanda, jet ve roket yakıtı, sabun, deterjan, lehim, fotoğrafçılık, tekstil boyaları, cam elyafı ve kağıt sanayinde kullanılmaktadır. Bor mineralleri, dünyanın sayılı bir kaç ülkesinde bulunur. Bunlar içinde yedekleriyle en zengin ülke, Türkiye’dir. Ancak üretimin ve ihracatın sınırlı olması nedeniyle bu maden, yurt ekonomisinde önemli bir yer tutmaktadır. Başlıca bor yatakları; Kütahya, Eskişehir ve Balıkesir’dedir. Bor minerallerini işletmek için bandırma ve kırkama tesisler kurulmuştur. 

Ülkemizde bor rezervi nerededir ?

Ülkemizde bor rezervi nerededir ? Batı Anadolu'da geniş yayılım gösteren neojen havzaları önemli boyutlarda linyit, bitümlü şeyi, uranyum, borat yatakları ve birçok diğer endüstriyel hammadde içermektedir. Dünya ölçeğinde, bu saydığımız madenlerin içerisinde yalnızca boratların dünya rezervlerinin %70'inden fazlasını içerdiği düşünülürse, bölge jeolojisinin, tüm diğer madenler ile birlikte hesap edildiğinde, ülkenin gelecekteki politik-stratejik bağlantısıyla ne denli ilişkili ve önemli olduğu anlaşılır. Bütün bunlar dikkate alındığında Türkiye'nin bor politikası ve stratejisinin hiç de tek boyutlu olmadığı, aksine birbirini etkileyen çoklu değişkenlerin kesin ve uzmanca hesaba katılması gerekliliği ortaya çıkar. Türkiye bor yataklarının konumuna genel olarak bakıldığında Etibank tarafından yapılan araştırmalar sonunda, dünya rezervlerinin yaklaşık % 70'ini içerdiği ortaya çıkmıştır. Etibank'ın özellikle 1979'dan sonra yaptığı çeşitli araştırmalara göre, bir zamanlar özel sektör tarafından 5- 8 milyon ton olarak gösterilen Bigadiç yataklarındaki bor rezervlerinin 1 milyar tonu aşan boyutlarda olduğu belirlenmiştir. Türkiye'nin üretim düzeyi, ABD'nin ulaştığı seviyelere hızla yaklaşarak günümüzde 1970-1980'li yıllara göre on katından daha fazla artarak 1 milyon tonu aşmıştır. Buna paralel olarak bor ürünleri satış fiyatları da yine en az on kat artarak 290-350 dolar/ton'a erişmiştir. 

Bor rezervinin dünya üzerinde dağılımı

Bor’un önemi Tablodan da anlaşıldığı gibi Türkiye bor rezervlerinde %72’lik pay ile birinci sırada gelmekte, %8.50 lik pay ile Rusya ikinci ve %6,80 ‘lik pay ile Amerika üçüncü sıradadır. Ancak MTA ( maden tetkik arama ) tarafından yapılan rezerv arama çalışmaları sona erdiğinde Türkiye’deki bor rezervlerinin daha da artacağı tahmin edilmektedir. Yaklaşık 40 yıl sonra ise Türkiye dünya üzerinde bor rezervine sahip tek ülke olacak ve Türkiye’nin dünya üzerindeki popüleritesi artacaktır bu sebeple bor’un ülkemiz açısıdan stratejik önemi oldukça fazladır.

Borun önemi Kullanım alanı bu derece geniş olan bor elementini Amerika uzay teknolojilerinde ve askeriye sistemlerinde kullanırken Türkiye deterjan ve sabun yapımında kullanmaktadır. Birçok bilim insanının “21.Yüzyılın petrolü ve sanayinin tuzu” diye tanımladığı bor, bazı yerel kaynaklarda fazla abartıldığı, aslında borun ekonomik açıdan pek öneminin olmadığı vurgulanmaktadır ancak bütün bu söylemler yanlıştır, çünkü borun kullanım alanı dünyadaki birçok doğal kaynaktan daha fazla ve önemlidir. Örneğin günümüzün en önemli doğal kaynağı olan petrol; gaz yağı, akaryakıt, makine yağı, fuel oil, jet yakıtı gibi alanlarda kullanılırken bor, bütün bu alanlarda kullanılabildiği, bilgisayar sistemlerinde ve askeriye sistemlerinde dahi kullanılabilmektedir. Bunun yanında sürtünmeye ve ısınmaya dayanaklı olduğu için uçaklarda ve uzay araçlarında da kullanılmaktadır.

Borun en çok bahsedilen kullanım alanları 

Borun en çok bahsedilen kullanım alanları  Sizcede bu bahsedilen alanlar çok daha basit ekonomiler için kurulmuş birer tuzak değil midir ? Şimdi size araştırmalarım sonucu borun biz makine mühendislerini ilgilendiren kısımlarına sürüklemek ve daha derin düşüncelere sokmak istiyorum. Arkadaşlar lütfen hepimiz bir mühendis olarak bu söylediklerimi akşam başımızı yastığa koyduğumuzda bir düşünelim ve bu güzel ülkenin gelişmesi için elimizden geleni değil her zaman daha fazlasını yapalım. İşte başlıyoruz.

Mühendislik için bor Nükleer Sanayi: Reaktör kontrol çubukları, nükleer kazalarda güvenlik amaçlı ve nükleer atık depolayıcı olarak, uzay ve havacılık sanayi: sürtünmeye-aşınmaya ve ısıya dayanıklı malzemeler, roket yakıtı katkı malzemeleri Askeri & Zırhlı Araçlar: Zırh plakalar , kompozit malzemeler. Elektronik-Elektrik ve Bilgisayar Sanayinde: Bilgisayarların mikro chiplerinde, cd-sürücülerinde, bilgisayar ağlarında; ısıya-aşınmaya dayanıklı fiber optik kablolar, yarı iletkenler, vakum tüpler, dialetrik malzemeler, elektrik kondansatörleri, gecikmeli sigortalar. Enerji Sektörü: Hidrojen taşıyıcı,güneş enerjisinin depolanması, güneş pillerinde koruyucu olarak, Otomobil Sanayi: Hava yastıklarında, hidroliklerde, plastik aksamda, yağlarda ve metal aksamlarda, ısı ve ses yalıtımı sağlamak amacıyla, antifrizler

Yakıt olabilen borun mühendisliğe ve ekonomiye katacakları Kuvvetli indirgenme özelliğe sahip bir bor bileşiği olan sodyum Bordidrür( NaBH4). Günümüzde kağıt hamurunun ağartılması, çözeltilerden değerli metallerin (kadmiyum, cıva vb.) Kimyasalların üretilmesi gibi pek çok alanda ticari olarak giderilmesi, vitamin, antibiyotik gibi bazı organik kullanılmaktadır. Sodyum borhidrit, bir katalizör varlığında su ile tepkimeye girerek hidrojen gazı üretme özelliğine sahiptir. Bor'un hidrojen taşıyıcı olarak kullanımında hammaddeler, saf su ve sodyum borhidrittir. Sodyum borhidrit içeren sulu çözelti, yan ürün olarak hidrojen ve sodyum borat üretmek üzere bir katalizörle tepkimeye tabi tutulur. Reaksiyon atığı sodyum borat, süt benzeri ve çevre kirliliği yaratmayan bir sıvıdır. Katalizör çözeltiden istenildiği zaman ayrılabilmekte ve reaksiyon kontrollü olarak durdurulabilmektedir

Yakıt olabilen borun mühendisliğe ve ekonomiye katacakları Bordan Yakıt Eldesi: Yakıt eldesi yönteminde; sodyum borhidrit'in suyla karıştırılması sonucu elde edilen sıvı, “yakıt” olarak kullanılmaktadır. Söz konusu yakıtın kimyasal reaksiyonu: NaBH4+ 2H2O katalizör 4H2+ NaBO2 formülü üzerine kurulmuştur. Su içerisinde çözünen sodyum borhidrit (NaBH4), bir karışım olarak depolanmaktadır. Enerji üretmek için hidrojen ihtiyacı gerektiğinde bu karışım içine uygulanan katalizör aracılığı ile kimyasal reaksiyon başlatılmaktadır. Reaksiyon sonucunda gaz halinde serbest kalan hidrojen, yakıt pilinden geçirilerek elektrik enerjisi elde edilir. Bu reaksiyon sonunda sodyum bor tuzu (sodyummetaborat) atık olarak birikmektedir

Yakıt olabilen borun mühendisliğe ve ekonomiye katacakları Söz konusu teknolojinin avantajları şunlardır: 1) Kullanılan karışımın içinde çözelti halinde bulunan sodyum borhidrit ve sodyum metaborat çözeltilerinin yanıcı olmaması, 2) Tepkimenin kolayca kontrol edilebilmesi 3) Kullanılan hidrojenin yarısının sodyum borhidrit'ten diğer yarısının ise sudan alınması (100 gr sodyum borhidritten21 gr H2 ), 4) Katalizörün defalarca kullanılmaya uygun olması 5) Reaksiyon sonrası ortaya çıkan sodyum bor tuzunun kolaylıkla yeniden sodyum borhidrit üretiminde kullanılabilmesi 6) Sodyum borhidritte ağırlık/enerji oranının benzindeki orana yakın olması.

Yakıt olabilen borun mühendisliğe ve ekonomiye katacakları Bu yeni yakıt sistemi, yüksek enerji yoğunluğu, mükemmel güvenlik özellikleri, tutuşmaz, alev almaz ve olumlu çevresel etkiye sahip olması nedeniyle, geliştirilmekte olan yeni enerji üretim sistemleri arasında dikkat çekicidir. Geliştirilen bu teknoloji, taşımacılığın yanı sıra taşınabilir enerji sağlayıcı piller için de uygulanabilir bir teknoloji olarak ortaya çıkmıştır.

Bor ile üretilen yakıt pili ve petrolün yok olmasının adımları Bir yakıt pilinde sodyum borhidritin ağırlıkça %44'lük çözeltisi kullanırsa bir litre çözeltiden 5,11 kw/h enerji elde edilebilir ki, bu değer bir litre benzinden teorik olarak elde edilebilecek enerjinin %56'sına eşittir. Ancak yakıt pili elektrik motorundaki enerji dönüşüm veriminin, içten yanmalı motora oranla 2,5-3 kat daha fazla olması nedeniyle, mevcut yakıt tanklarıyla kat edilen yol, sodyum borhidrit için de geçerlidir. Yılda 50 milyon yeni araç üretilmesi ve bu araçların tümünün “hidrojen enerjisi” yakıtını kullanması durumunda, 20 milyon ton bor ihtiyacı vardır. Bu yakıtın geri dönüşüm ve yeniden kullanılabilme özelliği dikkate alındığında 20 milyon tondan daha fazla bor kullanılması gerekmektedir.

Bor ile üretilen yakıt pili ve petrolün yok olmasının adımları U.S.Geological survey'den phyllis A. Lyday tarafından hazırlanan 2000 yılına ait bor raporunda, referans gösterilerek TM “hydrogen on demand ” sisteminde %30 sodyum borhidrit içeren sıvı çözelti, yan ürün olarak hidrojen ve sodyum borat üretmek üzere bir katalistle tepkimeye tabi tutularak üretilen hidrojenin enerjiye dönüştürüldüğü, reaksiyon atığının süt benzeri ve asla çevre kirliliği yaratmayan mayi olduğu, TM “hydrogen on demand ” sisteminin stoklama yoğunluğu açısından, litre başına 63 gram hidrojen üretimiyle, sıvılaştırılmış hidrojenle rekabet edebilecek güçte olduğu ifade edilmektedir.

Borun otomobil motoru üzerinde uygulaması Sistemde bir sodyum borhidrit yakıt sistemi vardır. Burada sodyum borhidrit, su ile katalizör aracılığında reaksiyona girer. Bu reaksiyon sonucunda hidrojen ve sodyum bor tozu elde edilir. Burada elde edilen hidrojenin yakıt pilini beslemesi ile yakıt pilinde doğru akım (DC) elde edilir. Doğru akım bataryada depolanır ve elektrik motoruna enerji sağlanır. Elektrik motorunun, aracın tekerleklerine güç iletmesi sonucunda da aracın hareket etmesi sağlanmış olur.Bataryanın asıl görevi güç kesintini önlemektir. Şekil 1'de sodyum borhidritle ile çalışan bir otomobil şematik olarak gösterilmiştir.

Borun otomobil motoru üzerinde uygulaması

Bor ile üretilen yakıt pili ve petrolün yok olmasının adımları Şekil 2'de ise Chrysler tarafından üretilen Natrium Fuel-Cell Mirlivan görülmektedir.

Borun otomobil motoru üzerinde uygulaması Amerika birleşik devletleri enerji bakanlığı'nın alternatif enerji kaynakları ve teknolojilerini araştırma programı kapsamında new jersey'de çevre dostu hammaddeler kullanarak hidrojen ve elektrik enerjisi üreten teknolojiler geliştirmek amacı ile millenium cell isimli bir firma kuruldu. Bu firmanın ürettiği “hydrogen on demand ” isimli teknolojide saf su ve sodyum borhidrit kullanarak hidrojen üretilmektedir. Yine aynı çözeltilerden hidrojen eldesi ve uzun ömürlü pil teknolojileri firma tarafından bor bazlı patenti alınmıştır. “İhtiyaç duyulduğu anda hidrojen sistemi ile donatılmış bir araçla 5 yolcu yükü ile 724 km yol alınabileceği belirtilmektedir. Şekil - 3

Borun otomobil motoru üzerinde uygulaması

Borun otomobil motoru üzerinde uygulaması Daimler chrysler'ın 12 aralık 2001 tarihinde detroit otomobil fuarında tanıttığı chrysler town & country natrium (latincede anlamı sodyum'dur) aracı, millenium cell ınc'e ait “ihtiyaç duyulduğu anda hidrojen” yakıt işlemcisine sahiptir, önden çekişlidir ve 35 kw siemens doğru akım motoru ile çalışmaktadır. Araçta 40 kw kapasiteli lityum-ıon batarya bulunmaktadır. Yakıt ekonomisi 12,75 km/lt mazota eşdeğerdir. 0'dan 100 km/h hıza ulaşma süresi 16 saniye, maksimum hızı: 128 km/h'dir ve şarj edilmeden 483 km yol katedebilmektedir. .Bunların yanında, sahip olduğu teknolojiden dolayı, sıfır emisyona sahiptir

Borun otomobil motoru üzerinde uygulaması Natrium isimli bu aracın benzinli veya yakıt pili sistemli araçlardan üstünlüğü, kullandığı yakıt ve yakıt pili sistemidir. Yakıt olarak bir bor türevi olan sodyum borhidrit (nabh ) kuru halde kullanılabilmektedir. Sodyum borhidrit pil yakıtlı araçlar için önerilen diğer yakıtlardan daha kolay elde edilebilir. İşlem sonucu oluşan atık, kimyasal olarak bor'a eşdeğer olan sodyum bor tuzudur ve tekrar işlenerek sodyum borhidrite dönüştürülebilmektedir. Sodyum borhidrit yakıt deposu ve işletim sistemi aracın tabanınayerleştirilmiştir ve aracı olumsuz etkileyecek yer ve kabin kaybı olmamıştır. Ayrıca bu sistem tek emisyonu su buharı olduğu ve çevreye zarar vermediği için, denizcilik sektöründe enerji üretmek amacıyla kullanılabilir. Abd'li teknoloji şirketi millennium cell, borakstan düşük maliyetli sodyum boroksit üretilene kadar borla çalışan araçların kullanımının ekonomik olmayacağını açıklamaktadır. Düşük maliyetli sodyum üretimi için çalışmalarını sürdürmekte olan firma, bataryaların boyutlarının küçültülmesi ve taşınabilir hale getirilmesi üzerinde yoğunlaşmıştır. Firma yetkilileri türkiye'nin de yakıt hücresi ve “ihtiyaç duyulduğu anda hidrojen” denilen yakıt teknolojisinden faydalanması gerektiği görüşündedir.

sonuç Dünya bor madeni rezervlerinin yüzde 72'sine sahip olan türkiye, dünya bor ürünü piyasasından sadece yüzde 5 pay almaktadır. Abd'den sonra en fazla bor üretimi türkiye'de gerçekleştirilmekte, satılabilir konsantre ve rafine bor ürünleri üretiminin yaklaşık yüzde 8'i iç pazarda tüketilirken geriye kalan yüzde 92'si ise ihraç edilmektedir. Oysa abd'de tam tersine bir durum söz konusudur. Bor için çok yaygın bir kullanım imkanı açan, sodyum borhidritin hidrojen taşıyıcısı olarak kullanımı, ülkemize bu zenginliği değerlendirmede yeni ufuklar açacaktır. Daha öncede söylediğim gibi arkadaşlar güzel Türkiyemizin gelişimi için bizim bu bor madeni üzerindedeki çalışmaları geliştirmemiz ve çağdaş ülkelerin seviyesine çıkmamız gerekmektedir. Bizler bu sıralarda neyin ne olduğunu anlayıp, elimizden gelenin fazlasını yaptığımız zaman inanın bana daha güzel mutlu huzurlu refah seviyesi yüksek bir Türkiye yaşayacağız. Beni dinlediğiniz için teşekkür eder. Değerli Doç. Dr Adnan TOPUZ hocama saygılarımı sunarım.