Atık mısır koçanı selülozu destekli doğal süper adsorban polimerlerin tarımda kullanımı
The waste corn cellulose supported natural super adsorbant polymers for agricultural use
- Tez No: 954109
- Danışmanlar: PROF. DR. BURCU OKUTUCU PAZARLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyokimya, Biochemistry
- Anahtar Kelimeler: Hidrojel, mısır koçanı atığı, selüloz, biyopolimer, süper adsorban polimer, Hydrogel, corn cob waste, cellulose, biopolymer, super adsorbent polymer
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyokimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyokimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Tarımsal atıkların sürdürülebilir yönetimine acilen ihtiyaç vardır. Sürdürülebilir tarımsal uygulamaların yaygınlaştırılması için, hem temel araştırmada hem de endüstriyel uygulamada su adsorbe eden malzemelerin geliştirilmesi gerekliliğini ortaya koymaktadır. Hidrojeller ve süper adsorban polimerler (SAP) sayesinde tarım için su tüketiminin azalması söz konusudur. Bu malzemelerin kullanımının hem ekonomiye hem de ekolojiye faydası olacaktır. Bu çalışmanın amacı, mısır koçanı atıklarını değerlendirmek; bu atıklardan elde edilen selülozu doğal süper adsorban polimere ekleyerek mekanik dayanıklılık kazandırmak ve su adsorbsiyon kapasitelerini arttırarak daha az tüketimi ile buğday yetiştirilmesini sağlamaktır. Bu çalışmanın hedefi doğaya zarar veren ve degradasyonu uzun zaman alan sentetik süper adsorban polimerlerin yerine doğal biyopolimerler ile hazırlanan süper adsorban polimerlerin tarımda kullanılmasıdır. Tez çalışmasında; tarımsal atık olan mısır koçanından asidik/alkali/ağartma yöntemleri ile selüloz elde edildi. Doğal biyopolimer (nişasta, selüloz türevleri,kitosan, aljinat) ve çapraz bağlayıcı ajanlar ile (karboksimetil selüloz, sitrik asit, kalsiyum klorür) doğal süper adsorban polimerler hazırlandı. Hazırlanan biyopolimerler, atık (mısır koçanı) selüloz ile birleştirildi ve biyobazlı, biyodegrade olabilen, çevre dostu, düşük maliyetli polimerler sentezlendi. Atık mısır koçanı selülozu destekli polisakkarit tabanlı doğal süper adsorban polimerlerin karakterizasyon çalışmaları (şişme testi,su adsorbsiyon testi, tekrar kullanılabilirlik, toprakta degradasyonunun izlenmesi) ve FTIR analizi yapıldı. Sonuç olarak, biyopolimerler (nişasta, kitosan, karboksimetil selüloz, aljinat) ve doğal bir çapraz bağlayıcı ajan (CaCl₂) ve atık mısır koçanı selülozu ile birlikte mekanik olarak güçlendirilmiş polimerler üzerinde yapılan karakterizasyon çalışmaları sonucunda iki seçilmiş formülasyon hazırlandı: • Nişasta bazlı doğal biyopolimer SAP (%0,25 Nişasta: %2 CMC: %3 CaCl₂: %2 Selüloz: %1,5 Kitosan; birbirlerine göre oranları 1:1:3:0,5:2) • Selüloz bazlı doğal biyopolimer SAP (%2 CMC: %2 Selüloz: %2 Aljinat: %3 CaCl₂; birbirlerine göre oranları 1:2:6:9) Bu süper adsorban polimerler az miktarda torf ile karıştırıldı. Kontrollü koşullarda bu karışıma buğday tohumları ekildi ve gelişim ile büyüme süreleri takip edildi. Belirli bir uzunluğa ulaşan buğdaylarda gelişim analizleri yapıldı. SAP içermeyen torf ile yapılan karşılaştırma sonuçları, nişasta bazlı atık selüloz destekli SAP'ların su tüketimini azalttığını ve buğday gelişimini olumlu yönde etkilediğini gösterdi.
Özet (Çeviri)
There is an urgent need for the sustainable management of agricultural waste. To promote sustainable agricultural practices, it is necessary to develop water-absorbing materials for both fundamental research and industrial applications. Hydrogels and super absorbent polymers (SAPs) help reduce water consumption in agriculture. The use of these materials will benefit both the economy and the environment. The aim of this study is to valorize corn cob waste by incorporating cellulose obtained from this waste into a natural super absorbent polymer to enhance mechanical strength and increase water absorption capacity, thereby enabling wheat cultivation with lower water consumption. The goal of this research is to replace synthetic super absorbent polymers, which harm nature and take a long time to degrade, with super absorbent polymers prepared using natural biopolymers for agricultural applications. In this thesis study, cellulose was extracted from agricultural waste, specifically corn cobs, using acidic/alkaline/ bleaching methods. Natural super absorbent polymers were prepared using natural biopolymers (starch, cellulose derivatives, chitosan, alginate) and cross-linking agents (carboxymethyl cellulose, citric acid, calcium chloride). The prepared biopolymers were combined with cellulose derived from corn cob waste, resulting in the synthesis of bio-based, biodegradable, eco-friendly, and cost-effective polymers. The characterization studies of these polysaccharide-based, natural super absorbent polymers reinforced with waste corn cob cellulose were conducted, including swelling tests, water absorption tests, reusability assessments, soil degradation monitoring, and FTIR analysis. As a result, after characterization studies on the mechanically reinforced polymers containing biopolymers (starch, chitosan, carboxymethyl cellulose, alginate) and a natural cross-linking agent (CaCl₂) with waste corn cob cellulose, two selected formulations were prepared: • A starch-based natural biopolymer SAP (%0.25 Starch: %2 CMC: %3 CaCl₂: %2 Cellulose: %1.5 Chitosan; with relative ratios of 1:1:3:0.5:2) • A cellulose-based natural biopolymer SAP (%2 CMC: %2 Cellulose: %2 Alginate: %3 CaCl₂; with relative ratios of 1:2:6:9) These super absorbent polymers were mixed with a small amount of peat. Under controlled conditions, wheat seeds were planted in this mixture, and their development and growth period were monitored. Growth analyses were performed on wheat plants at a specific length. The comparative results with peat that did not contain SAP showed that starch-based waste cellulose-supported SAPs reduced water consumption and positively influenced wheat growth.
Benzer Tezler
- Doğal atık metaryal lignininde yüzey aktif madde eldesi
Synthesis of surface active agent from lignin
BURCU KANGAL BÜYÜKDERE
- Synthesis of hydrochar from waste corn cobs in subcritical water environment and microwave method and investigation of the effectiveness of synthesized hydrochars in ammonium removal from water
Subkritik su ortamında ve mikrodalga yöntemi ile atık mısır koçanından hidrokömür sentezi ve sentezlenen hidrokömürlerin sulardan amonyum gideriminde etkinliklerinin araştırılması
MUHAMMED GHASSAN ALJVANIEH
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
KimyaMersin ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDAL YABALAK
DR. ÖĞR. ÜYESİ CİHAN GEÇGEL
- The treatment of pre-treated real textile industry wastewater by application of combined physical, chemical and biological methods in the presence of corn cob and walnut shell based materials
Ön arıtıma tabi tutulmuş gerçek tekstil endüstrisi atık suyunun mısır koçanı ve ceviz kabuğu bazlı malzemeler varlığında ve fiziksel, kimyasal ve biyolojik yöntemler dizisi ile arıtımı
İNCİ ECEM METİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜHEYDA ATALAY
- Treatment of pre-treated real textile industry wastewater by hybrid process in the presence of walnut shell and corncob based materials
Önceden işlem görmüş gerçek tekstil endüstrisi atık suyunun ceviz kabuğu ve mısır koçanı esaslı malzemelerin varlığında hibrit yöntemi ile arıtımı
SIRMA BENER
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLİN ERSÖZ
- Real textile wastewater treatment by application of combined processes on corncob based materials
Tekstil endüstrisi gerçek atık suyunun mısır koçanından hazırlanan malzemeler varlığında çeşitli prosesler ile arıtımı
FEHMİYE GÜL TOKAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜHEYDA ATALAY