Alternatif Enerji Kaynağı Olarak Bor

59

Günümüzde enerji gereksiniminin %80’i fosil yakıtlarından (petrol,
doğal gaz ve kömür) karşılanıyor. Ancak fosil yakıtların giderek artan
miktarlarda kullanımı yerel, bölgesel ve küresel ölçeklerde çevre
kirliliğine neden oluyor. Fosil yakıtlar çıkarılmalarından
taşınmalarına, işlenmelerine ve son kullanımlarına kadar geçen tüm
süreçlerde çevre üzerinde pek çok olumsuz etkiye sahipti. En önemli
etkiyse yanma şeklinde olan son kullanım sırasında görülüyor. Bunlar
yanma ürünü olan CO2, SO2, NO2, hidrokarbonlar, kül, katran vb.
bileşikler. Ayrıca atmosferik tepkimelerle fotokimyasal oksidanlar,
asit aerosolleri gibi ikincil kirleticilerin de oluşumuna neden olur.
Fosil yakıtlarla ilgili bir diğer darboğaz da, gittikçe azalıyor
olmaları. Petrol ve doğal gazın bilinen rezervleri 8x1021J ve bugünkü
tüketim hızıyla 40 yıl sonra bitmesi bekleniyor. Kömür rezervleri daha
çok (20x1021J bilinen 150x1021J olası) ama bunlar›n da çevresel
etkileri daha olumsuz. Bu nedenlerle bol bulunan ve çevreye olumsuz
etkileri daha az olan yeni enerji kaynaklarına yönelmek zorunlu hale
geliyor. Fosil yakıtların çevreye verdikleri zararlardan ve
rezervlerinin azalmasından dolayı yeni enerji kaynaklarına ihtiyaç
duyulmakta, enerji ihtiyacını karşılayabilecek yeni kaynaklar
aranmaktadır. Aranan bu yeni enerji kaynaklarının temiz ve
yenilenebilir olması üzerinde durulan bir konudur. Yenilenebilir
kaynaklı enerji üretimi süreci karbon bağımsız olması, diğer bir
ifadeyle atmosfer kirliliğine sebep olmaması nedeniyle bu kaynaklar
temiz enerji olarak sıfatlandırılmaktadırlar.  Yenilenebilir enerji
kaynakları arasında hidrolik enerji, jeotermal enerji, biokütle
enerjisi, deniz kökenli enerji, rüzgâr enerjisi sayılabilir. Ancak bu
kaynaklar son kullanım için uygun değildir. Bir “ara enerji taşıyıcıya”
gereksinim vardır. Hidrojen, ara enerji taşıyıcı olarak kullanıldığında
bor devreye girer. Kuvvetli indirgen özelliğe sahip bir bor bileşiği
olan sodyum bor hidrür (NaBH4), günümüzde kağıt hamurunun ağartılması›,
çözeltilerden değerli metallerin (alt›n, gümüş vb.) geri kazanılması,
at›k sulardan ağ›r metallerin (kadmiyum, cıva vb.) giderilmesi,
vitamin, antibiyotik vb. bazı organik kimyasallar›n üretilmesi gibi pek
çok alanda ticari olarak kullan›l›yor. Sodyum bor hidrür, bir katalizör
varlığında su ile tepkimeye girerek hidrojen gazı üretme özelliğine
sahip.

21.yüzyılın en güçlü ve çevre uyumu açısından alternatifi
hâlihazırda olmayan, özellikle yakıt pili sistemlerinde, temiz bir
enerji yakıtı olarak hidrojen karşımıza çıkmaktadır. Fakat hidrojen
temininde kullanılabilecek her yenilenebilir ve temiz enerji kaynağının
farklı çevresel etkilere ve sorunlara neden olmayacağı söylenemez. Bu
noktada karşımıza hem NaBH4 (sodyum bor hidrür bileşiği) ile hidrojen
kaynağı olabilen hem de kendinden enerji elde edilebilen elementler
arasında birinci sırada yer alan bor elementi çıkmaktadır. Bor gerek
hidrojen temininde kullanılabilen gerekse kendinden enerji elde
edilebilen temiz ve yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak şimdiden
geleceğin petrolü unvanını kazanmıştır. Bor bu nedenle önemini
                                                         ticari önemle
durulmaktadır. Bunlar;

  • hidrojen taşıyıcısı olarak bor mineralinden faydalanma,
  • hidrojenden daha iyi bir enerji hammaddesi olması,
  •  füzyon reaktörlerinde yakıt olarak bor kullanımı.

olarak sayılabilir. Yakıt pilleri üzerinde yapılan çalışmalar bor
mineralini ön plana çıkarmış ve ticari olarak kullanılabilirliği üst
seviyede kanıtlanmıştır. Bor’un belli koşullar sağlandığı zaman yüksek
derecede patlama ve yanıcılık özelliği gösterdiği ve bu reaksiyonun
ekzotermik bir tepkimedir. Aynı zamanda gaz emisyonu da olmamaktadır.
Bu özellikler sağlanarak A.B.D.’de bor sıvı bileşikleri askeri jet
yakıtı olarak kullanılabilmektedir.

Normal şartlar altında patlama, tutuşma, yanma ve infilak etme gibi
riskleri olmadığı için güvenlidir, bor yakıtlarının hidrojen gibi kalın
bir tank içinde soğutularak tutulmasına da gerek yoktur. İplik
yapısıyla makara üzerinden sistemi besleyebilir. Bu özellik taşıma ve
saklama kolaylığı sağlar. Bor 200 oC altında sertleşmektedir. Böylece
hidrokarbon bir tankta toplanabilmekte veya preslenerek külçeler
şeklinde saklanabilmektedir. Bor diğer alternatif enerji kaynakları
olan hidrojen, lityum, karbon, magnezyum ve alüminyum ile
karşılaştırıldığı zaman 1 GJ enerji elde etmek için oksitlenmesi
gereken yakıt miktarı açısından 18,30 kg, yakıt hacmi açısından 7,82 l,
kül miktarı açısından 58,92 kg, kül hacmi açısından 23,1 l, yakıt tank
hacmi açısından 139,9 l ve yakıt tüketimi açısından bor  yakıt hacim
32,3 l miktar 54,9 kg, atık bor hacmi 97,6 l, miktar 176,8 kg ile
optimize edilmiş gibi en verimli sonuçları vermektedir.  Nitekim 1 L
hidrojende 8.03 MJ enerji varken, bu 1 L borda 92.77 MJ değere ulaşır. 
Bu da borun hidrojenle kıyaslandığında hiç şüphesiz daha üstün olduğunu
gösterir.

Günümüzde Bor ürünleri tıp ve cam, kimya ve deterjan, seramik ve
polimerik maddeler, metalürji ve inşaat, gıda ve tarım gibi alanlara ek
olarak uzay ve hava araçları, askeri araçlar, füzeler, radarlar,
iletişim teknolojileri, nano teknolojiler ve enerji olmak üzere birçok
alanda kullanılmaktadır. Örneğin, Bor’un kimi özel bileşikleri, bilgi
teknolojilerinde kullanılan süper iletkenler ve mikroçiplerde
kullanılarak bunların verimi ve kullanışlılığı arttırılmaktadır,
elektrokimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çeviren yakıt pillerinde
sodyum bor hidrürün suyla tepkimeye girmesi sonucu açığa çıkan hidrojen
kullanılabilmektedir. En yaygın olarak kullanıldığı cam sanayinde camın
ısıyla genleşmesini önemli ölçüde indirgemekte; titreşim, yüksek ısı ve
ısı şokuna karşı dayanıklılık sağlamakta ve böylece camın genel olarak
dayanıklılığını arttırmaktadır. Bu tip uygulamalara örnek olarak
evlerde kullanılmakta olan borcamlar verilebilir. Bor bu etkilerinin
yanı sıra cam eriğinin viskozitesini azaltarak daha akışkan olmasını
sağlamaktadır.  Bor fiberler plastiklerde, alüminyum ve titanyuma
oranla altı kat daha fazla sertlik ve yoğunluk oranı sağlamaktadır.
Yüksek sıcaklığa karşı dayanıklı, esnek, hafif ve kolay üretilebilen
borlu malzemeler bugün spor malzemelerinde, tekstil (kurşun geçirmez
kumaşlar), izolasyon, otomotiv sanayi gibi pek çok alanda
kullanılmaktadır. Boraks bileşiği suyun yüzey gerilimini azaltarak kir
parçacıklarının uzaklaştırılmasını sağlarken, düşük de olsa kimi
organik maddeler ile reaksiyona girip ester oluşturarak, dezenfektan
olarak da kullanılabilmektedir. Bu özelliklerden dolayı sabun gibi pek
çok temizlik maddelerinde kullanım alanına sahiptir. Örneğin, sodyum
per borat, aktif bir oksijen kaynağı olduğundan etkili bir ağartıcı
olup çamaşır beyazlatıcısı olarak değerlendirilmektedir. Son yıllarda,
bileşiklerinin (borik asit, boraks, pentahidra gibi) yangın geciktirici
özelliklerinden dolayı, bor düşük maliyetli selülozik yalıtım
malzemesinde kullanılmaya başlandı. Bu malzemeler sadece yangına karşı
dayanıklılığın yanında bakterilere karşı zehirleyici, sıçanların,
farelerin ve böceklerin iştahlarını kapatıcı bir nitelik sağlamaktadır.
Nötron emme gücünün fazla olması onu tek kılan başka bir özelliğidir.
Nükleer santrallerde, radyoaktif maddenin bölünmesi ısının açığa
çıkmasına, alfa ve beta parçacıkları, gama ışınları ve nötronların
oluşmasına yol açar. Nötronlara karşı kalkan görevi görecek malzemeler
arasında en etkili olanları bor, hidrojen, lityum, polietilen ve sudur.
Ancak bunların çoğu ikincil gama ışınlarının oluşmasına neden olurken
nötronları emme özelliğiyle bor, çok hafif bir gama ışını ve kolay
emilebilen bir alfa ışını üretir. Metallerle boritleri oluşturan bor
oldukça sert olmasından dolayı aşındırıcı ve ışık kıran olarak da
kullanılır. Ayrıca demir-çelik endüstrisinde florit yerine kolemanit de
kullanılabilmektedir.

Bor minerallerinin önemli olmasının nedeni hiç kuşkusuz içerdikleri
bor elementinin kimi özellikleriyle ilişkilidir. Bor elementi,
periyodik tabloda “B” simgesiyle gösteriliyor; atom numarası 5, atom
ağırlığı 10,81, yoğunluğu 2,84 gr/cm3, ergime noktası 2200°C ve kaynama
noktası 2250°C, siyah renkte, metalle ametal arası özelliklere sahip,
metalik bir iletkenden çok, bir yarı iletkendir. Doğada tek başına
bulunmuyor,  oksijenle bağ kurmaya yatkın olduğundan pek çok değişik
oksijen bileşimi oluşturuyor. Değişik molekül yapılarına sahip olabilen
bu bor-oksijen bileşiklerine “borat” deniyor. Borun bu özelliğinden
dolayı doğada pek çok, yaklaşık olarak 230 değişik bor minerali
bulunuyor. Doğada pek çok değişik bor minerali bulunmasına rağmen
büyük, ekonomik değere sahip rezervler oluşturdukları yerler sayılıdır
Bir borat rezervinin ekonomik değere sahip olması, bor oksit içeriğine
bağlı. Ticari açıdan yaklaşıldığında özellikle şu bor mineralleri önem
kazanmakta: boraks ve kernit (bir sodyum borat), üleksit ve probertit
(bir sodyum-kalsiyum borat), kolemanit ve pandermit (bir kalsiyum
borat), hidroborasit(bir kalsiyum-magnezyum borat) ve doğal bir borik
asit ürünü olan sassolit’tir. Ülkemizin Batı Anadolu bölgesi, bor
minerallerinin büyük ve ekonomik değere sahip yataklar oluşturduğu
yerlerden birisi. Bu yataklar önemli bor minerallerinden kolemanit,
boraks ve üleksit minerallerini içeriyor. Önemli borat yataklarının
bulunduğu diğer yerlerse ABD; Güney Amerika’da Arjantin, Boliviya, Peru
ve Şili; Çin ve Rusya. Batı Anadolu’daki dünyanın en büyük boraks
cevherini Eskişehir’in Seyitgazi ilçesin Kırka bucağında çıkarılmakta.
Dünyadaki toplam boraks rezervinin büyük bir bölümünü içinde barındıran
bu cevher, Eti Holding A.Ş.’nin bağlı ortaklıklarından Eti Bor A.Ş.
tarafından işletiliyor. Açık ocak yöntemiyle çıkarılan bu dev boraks
madeni, kirli beyaz renkte dir. Burada boraks cevherinin üç değişlik
tiptedir. Camsı, bileşik (kil, kum gibi başka malzemelerle karışık) ve
tabakalı yapıda bulunmaktadır.

Türkiye, dünya bor rezervinin %63’üne sahip ve dünyanın ham bor
ihtiyacının %95’ini karşılamaktadır. Türkiye’nin sahip olduğu bor
madenleri tek başına 400 yıl yetebilecekken en yakın takipçimiz olan
ABD ve Rusya’nın bor madenleri 77 yıl yetebilecek kapasitededir. Fakat
1.2 milyar dolarlık dünya bor pazarından elde edilen gelir %20-22
civarındadır. Uluslararası madencilik şirketi Rio Tinto’nun alt
kuruluşu olan US Borax’ın pazar payı ise %70 civarındadır. Oysa Eti
Holding ile US Borax dünya bor pazarının %75 ine sahiptirler.

Rezerv Yeri

Rezervler (milyon ton cevher)

Rezervler (milyon ton B2O3 )

Bigadiç

935

330

Emet

545

200

Kestelek

7

3

Kırka

520

140

TOPLAM

2007

673

Bor’un enerji elde etmek için içten yanmalı motorlarda
kullanılmasının yanı sıra yakıt pillerinde ve akülerde kullanılmasıyla
birlikte füzyon reaksiyonlarında da kullanılması geleceğin petrolü
olduğunu göstermektedir. Sadece geleceğin petrolü olmakla kalmayan ve
aynı zamanda çevreye zarar vermeyen, atıklarının geri dönüşümlü olarak
katalizörlerin ise tekrar tekrar kullanılabildiği, çevreye zararlı
emisyonlarının olmayışı, az hacim kaplaması, yanmaya ve patlamaya karşı
direncinden dolayı güvenilir bir yakıt oluşu şüphe götürmezdir. Kyoto
protokolü ve İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi için yaratılmış bir
enerji kaynağıdır. Bor verimli ve temiz bir yakıt olduğu gerçeğini
kesinlikle ortaya koymaktadır. Borun bu etkili özellikleri ve ileride
kazanacağı stratejik önem dikkate alınmalı, onu en iyi şekilde
kullanmalıyız.

Kaynaklar

  1. Bilim ve Teknik, Mayıs 2002
  2. http://www.antimai.org/cv/mcinki2.htm
  3. İ.Ü.Müh. Fak.Maden Müh. Böl, Doç. Dr. Şafak G. ÖZKAN Cevher  Hazırlama Anabilim Dalı Bşk
  4. http://www.ekonomibu.com/haber_detay.php?id=782
  5. http://www.izto.org.tr/NR/rdonlyres/EB28D26B-CA4C-4848-8BC7-BB3697837B04/1984/BOR.pdf
  6. Yıldırım
    PEHLİVAN, Merve ÇETİNKAYA, BOR VE TEMİZ ENERJİ Üniversite Öğrencileri
    Çevre Sorunları Konferansı  14-16 Nisan 2003 Fatih Üniversitesi –
    İSTANBUL