Gübre Tahrikli İleri Osmoz Sayesinde Fonksiyonlandırılmış Hidrojellerin Ekolojik ve Akıllı Tarımda Uygulanabilirliğinin Araştırılması

Proje Başlığı: Gübre Tahrikli İleri Osmoz Sayesinde Fonksiyonlandırılmış Hidrojellerin Ekolojik ve Akıllı Tarımda Uygulanabilirliğinin Araştırılması
Proje Türü: İTÜ/MEM-TEK and TÜBİTAK Project
Proje Yürütücüsü: Dr. Mehmet Emin Paşaoğlu

Tarım endüstrisi, küresel tatlı suyun ana tüketicisidir ve gıda taleplerini karşılamak için gübre kullanmaktadır. Küresel olarak bol miktarda tuzlu su ile tuzdan arındırma, küresel tatlı su krizinin çözümüne önemli bir katkı sağlayacaktır. Sürekli artan su kıtlığı neticesinde, mevcut en verimli tuzdan arındırma süreçleri arasında membran bazlı tuzdan arındırma çalışılmıştır. İleri osmoz (İO), özellikle geleneksel basınç sürücülü membran bazlı tuzdan arındırma için enerji verimli ve ekonomik bir alternatif olarak, suyun tuzdan arındırılmasında uygulanması için geniş çapta araştırılmaktadır. Şu anda, İO teknolojisi giderek daha fazla çalışılmakta ve tarımsal amaçlı uygulanmaktadır. Gübre tahrikli ileri osmoz (GTİO), tarım alanındaki uygulaması ve tuzlu suyu sürdürülebilir bir şekilde yeniden kullanma potansiyeli nedeniyle büyük ilgi görmektedir. 

Günümüzde, GTİO prosesi için uygun membranların bulunmaması gibi zorluklarla karşılaşmaktadır. İnce film kompozit (İFK) İO membranlarının kullanıldığı GTİO 'nun, ticari İO membranına (Selüloz triasetat-CTA membran) kıyasla enerji tüketimini ve membran değiştirme maliyetini düşürmesinin yanı sıra daha iyi çözünen madde tutunumuna sahip olduğu gösterilmiştir. Bununla birlikte, İFK membranlarının karşılaştığı birkaç kısıtlama vardır. Bunlar, düşük su akısı ve yüksek ters tuz akısıdır (RSF). Yeni malzemeler ve katkı maddeleri, farklı polimerler ve konsantrasyonlar kullanılarak seçici tabakanın özelliklerini değiştirerek ince film kompozit ileri osmoz membranın imalatı ve modifikasyonları üzerine çok sayıda araştırma yapılmıştır. Bu proje teklifinde, gözenekli membran desteği üzerinde metal organik çerçevenin (MOF) organik-inorganik nanomalzemeleri ile birleştirilmiş İO membranın geliştirilmesi önerilmektedir. Farklı MOF türleri ve farklı gözenekli membran modülü (düz levha ve içi boş fiber) üzerindeki performanslar test edilecek ve çeşitli karakterizasyon analizleri kullanılarak fizikokimyasal analiz yapılacaktır. Üretilen ince film nanokompozit (İFK) membranların performansı, tuz tutunumu, su akısı, ters tuz akısı ve uzun vadeli kararlılık açısından değerlendirilecektir. Bu proje kapsamında geliştirilecek olan yeni tip İO membranın, su akısını önemli ölçüde artırabileceği ve gübreleme uygulamaları için arzu edilen ters tuz akısını en aza indireceği planlanmaktadır. Normal şartlarda seyreltilmiş sıvı gübre ortak kullanımda kontrollü damla sulama ile verilmektedir. Ancak bu metot gübre verme miktarı kontrol edilememektedir. Dolayısıyla, bu sorunun üstesinden gelmek için kontrollü bir salınım teknolojisinin uygulanması gerekmektedir. Bu nedenle kontrollü salınımlı gübreleme için gübre kapsüllü hidrojel boncuklar oluşturulacaktır. Proje kapsamında uygulanacak yöntem ile tarım alanında fazla gübre ve yeraltı/yüzeysel suların kullanımı ülke çapında kontrol edilebilecek olup, kaynak israfını ve yeraltı sularının kirlenmesini engelleyecek bir yaygın etkiye sahip olacaktır.