LEONARDİT: ÖZELLİKLERİ, ÖNEMİ VE EKONOMİK DEĞERİ
İlker ŞENGÜLER*
LEONARDİTİN TANIMI VE SINIFLANDIRMA
Leonardit, linyitin kömürleşme esnasında yüksek oranda oksidasyona uğramış hali olup,
%35-85 arasında değişen miktarlarda hümik asit içeriğine sahiptir. Leonardit, yüksek oranda hümik asitler dışında; karbon, makro ve mikro besin elementleri içeren, kömür düzeyine ulaş-mamış tamamen doğal organik madde olarak da tanımlanır. İçerdiği yüksek orandaki hümik asitlerden dolayı önemli ekonomik değere sahiptir (İstanbulluoğlu, 2012).
Leonarditin, metamorfizma ve hümifikas-yon şiddetine bağlı olarak hümik asit içeriği
%35–85 arasında, nem oranı da %25–40 arasında değişmektedir (Çizelge 1). Siyah-kah-verengi, pekişmiş toprak görünümünde, elle kolaylıkla ufalanabilecek sertliktedir (Şekil 1). Kaliteli leonarditin yoğunluğu 0,75–0,85 gr/ cm3, pH değeri ise 3–5 arasında değişmektedir.
%1’lik KOH, NaOH solüsyonlarında çözünürlüğü yüksek, suda çözünürlüğü ise düşüktür. Çö-zeltisi siyah parlak renkte, köpüksü, kolloidal ve yağsı görünümdedir. pH değeri 8–9 olan toprakla hazırlanan satürasyon çamurunda kolay çö-zünmektedir (Olivella vd., 2002).
Leonardit, bitki besin elementleri bakımından toprakla karşılaştırıldığında, fosfor (P2O5) yönünden yüksek, potasyum (K) bakımından fakirdir. Kalsiyum karbonat içerikleri çok yüksek olup, toprak reaksiyonları (pH) nötr düzeyindedir (Olivella vd., 2002).
LEONARDİTTEN ELDE EDİLEN ÜRÜNLER VE ÖZELLİKLERİ
İlk defa ABD - Kuzey Dakota Eyaletinde, Dr. Leonard tarafından bulunmuş olmasından dolayı bu adı almıştır. Leonardit, potasyum hid-roksit ile reaktörlerde kimyasal işleme sokularak ham sıvı hümik asit elde edilir. Homojenizasyon ve filtrasyon işlemlerinden geçirilen sıvı hümik asit şişelenerek, konsantre işlemine tabi tutula-rak veya kurutulup toz haline getirilerek kullanı-ma hazır hale getirilir.
Leonarditten elde edilen humik maddeler; humin, humik asit, fulvik asit ve ulmik asittir. Toprak; canlı, cansız ya da çürümüş olan organik maddeleri içerir ve tamamen çürümüş olan organik bileşenler humus olarak adlandırılır. En iyi humus kaynağı çürümüş bitki ya da kompost materyallerdir. Yuksek hümik asit içeriğine sahip humatlar da iyi bir humus kaynağı olarak bilin-mektedir (Engin ve Cöcen, 2013).
Hümin, hümik maddelerin asit ya da alkali herhangi bir pH değerinde suda çözünemeyen bir bölümüdür. Moleküler yapıları çok büyük olup, hümik maddeler içinde parçalanmaya en dayanıklı olanıdır.
Çizelge 1- Leonardit kalite sınıflandırması.
Kompozisyon
Düşük Kalite
Orta Kalite
Yüksek Kalite
Hümik asit içeriği (%)
35–50
50–65
65–85
Organik madde miktarı (%)
Minimum 35
Minimum 50
Minimum 65
pH değeri
6,5±1
5,5±1
4±1
C/N
21±1
19±1
17±1
Özgül ağırlık(gr/cm3)
1,4±0,1
1,2±0,1
0,8±0,1
Bazik solüsyonda çözünürlük
Düşük
Orta
Yüksek
*Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Enerji Hammadde Etüt ve Arama Dairesi Başkanlığı, Ankara.
Şekil 1- Ülkemizdeki leonardit yataklarından ve çalışmalardan görünüm.
Hümik asitler; topraktan elde edilen ana bi-leşiklerdir. Koyu kahve, siyah renklidirler. Hümik asitler vasıtasıyla bitkilere ve toprağa gerekli olan besinler iletilir. Hümik asitler koloidal yapı-da olup, iyi birsu tutucudur.
Fulvik asitler; tüm pH koşulları altında suda çözünür haldeki hümik maddelerden oluşur. Fulvik asitlerin renkleri açık sarı - sarı kahverengi-dir. Fulvik asitler, reaksiyon yetenekleri en fazla olan yüksek fonksiyonel grup içerikleri nedeniyle kimyasal bozunmada katalizör görevi görürler.
Ülmik asitler ise, hümik asitin alkolde çözüne-bilen fakat suda çözünmeyen kısmı olup, rengi sarımtırak yeşilden griye doğru değişim gösterir (Stevenson, 1982).
Ülkemizdeki bazı leonardit yataklarından ve yapılan çalışmalardan görüntüler şekil 1’de ve sahalardan alınan numunelerin toplam hümik asit, serbest hümik asit analiz sonuçları çizelge 2’de verilmiştir. Numuneler farklı noktalardan alınmış olup, bölgeyi temsil edecek şekilde ho-mojenleştirildikten sonra analizler yapılmıştır.
Çizelge 2- Türkiye’nin çeşitli bölgelerinden alınmış numunelerin hümik asit analiz sonuçları (Engin vd., 2012).
Bölge
Toplam Hümik Asit
( %)
Serbest Hümik Asit
(%)
Uşak/İlyaslı
26,72
24,18
Manisa/Soma
24,16
23,07
Denizli/Kale
38,42
35,52
Muğla/Milas
31,94
28,60
Niğde/Ulukışla
20,65
15,86
Trakya/Meriç
48,39
45,73
Çanakkale/Çan
34,36
32,33
Adıyaman/Gölbaşı
59,55
27,75
LEONARDİT KULLANIMI VE YARARLARI
Hümik asitin faydalarını fiziksel, kimyasal ve biyolojik olmak üzere üç grupta toplamak mümkündür. Organik tarımda leonardit kullanımının önemi her geçen gün artmaktadır. Bitki verimi ve kalitesi dikkate alındığında, leonardit kullanımının avantajları genel olarak şöyledir (İstanbulluoğlu, 2012);
Verim artışı sağlanır,
Daha kaliteli, canlı, sağlıklı, besleyici ve standart ürün elde edilir,
Önemli ölçüde erkencilik sağlanır,
Gübre kullanılması durumunda, kullanılan gübre miktarı çok azaltılır,
Leonardit (veya hümik asit) toprağın yapısını mükemmel bir şekilde düzenler ve ıslah eder,
Çevreye zarar vermediği gibi topraktaki mevcut kirlenmeleri giderir,
*Toprağın sıkışmasını önleyerek daha iyi hava-lanmasını sağlar,
*Toprağın su geçirgenliğini arttırır,
*Kumlu toprakların organik madde miktarını arttırır,
*Toprağın su tutma kapasitesini arttırır,
*Kuraklığa karşı su kayıplarını azaltarak toprak nemini korur,
*Toprak rengini koyulaştırdığı için güneş enerji-sinden daha iyi yararlanmayı sağlar,
*Topraktaki yararlı mikroorganizma faaliyetleri-nin artmasını sağlar,
*Toprağın pH yapısını düzenler ve toprağı nöt-ralize eder,
*Hümik asit yüksek tuzlanma sonucu ortaya çıkan toksitlenmeleri düşürür.
LİNYİT, TURBA, GİTYA VE LEONARDİT
Linyit, turba, gitya ve leonardit arasındaki en önemli fark içerdikleri hümik asit oranıdır. Kuru bazda; linyit, turba ve gitya en fazla %30 oranında hümik asit içermekte olup, hümik asit oranları genellikle %5-20 arasındadır. Bir mater-yalin leonardit olarak tanımlanabilmesi için içerisinde en az %50 oranında hümik asit bulunması gerektiği uluslararası literatürde yer almaktadır. Ancak, Tarım Bakanlığının ilgili yönetmeliğinde bu alt sınır %40 olarak belirtildiğinden, leonardit tanımında alt sınır %40 olarak alınmalıdır. Üst sınır ise bütün yayınlarda %90 olarak be-lirtilmektedir. Bu durumda leonarditin hümik asit oranının %40-90 aralığında kabul edilmesi ge-rekmektedir (İstanbulluoğlu, 2012).
Oran olarak yüksekliğinin yanı sıra, leonarditin içerisindeki hümik asitlerin çözünürlüğü de diğerlerine göre çok daha fazla ve hızlıdır. pH oranları; leonarditte %3-5 arasında, linyitte
%6-8 arasında, turbada% 5,5-6,5 arasında ve gityada %6,5-8 arasında değişmektedir.
Karbon içerikleri farklılıklar göstermek-te olup, ortalama olarak; linyit için %70, turba için %60, leonardit için %50 olarak kabul edilir. Gitya (organik maddece zengin çamur/organik çamur) karbon oranı daha düşük olup, Afşin-El-bistan sahasında yer alan gitya için karbon oranı
%25,25 olarak ölçülmüştür (Turgay vd., 2009).
İçerdikleri oksijenin oranları, her birisi için, yine farklı yerlerdeki maden ocaklarına göre farklılıklar göstermektedir. Ortalama olarak; leonardit %30-50 arası, linyit %20 ve turba %25-30 arasında değişen oranlarda oksijen içerir. Olu-şum süreçlerinde oksitlenme özelliğinden dolayı leonarditin oksijen oranı göreceli olarak diğerlerinden daha yüksektir.
Sertlik dereceleri; leonarditin 1, linyitin 2-2,5 arasında olup, turba pekişmemiş bir mater-yal olduğundan sertliği yoktur. Gitya ise orijinal
haldeyken (tüvenan) plastik yapıdadır, sertliği yoktur ancak kurutulunca küp şeklinde parçalara ayrılacak şekilde çamur çatlakları oluşur.
Leonarditin yoğunluğu 0,70 gr/cm3 ile 0,90 gr/cm3 arasında, linyitin yoğunluğu 1,30 gr/cm3 ile 1,50 gr/cm3 arasında değişim gösterir. Turba-nın yoğunluğu ise nemi alınmadan önce 0,80-1,00 gr/cm3 civarındayken kurutulduktan sonra 0,10–0,40 gr/cm3 arasında değişen değerlere düşmektedir. Gityanın ortalama yoğunluğu ise literatürde 0,46 gr/cm3 olarak verilmektedir. Nem oranı orijinal turba ve gitya numunesinde %50-75 arasında, linyit ve leonardit numunesinde ise en fazla %35-40 düzeyindedir.
LEONARDİTİN TOPRAK DÜZENLEYİCİ VE GÜBRE ÖZELLİĞİ
Topraktaki organik madde yetersizliğini en yaygın giderme yolu toprağa ahır ve işletme gübrelerini ilave etmektir. Ahır gübreleri bazı yö-relerde tezek olarak ısınma amaçlı kullanıldığı için miktarları yetersiz olup her zaman buluna-mamaktadır, işletme gübreleri de pahalıdır. Bu nedenle, bu açığı giderecek çeşitli organik kökenli materyallere ihtiyaç vardır. Kömür gübresi, azotun yanı sıra bitki için azot kadar önemli olan karbonu da sağlar, toprağın nem tutma kapasitesini düzenler, hızlı pH değişmelerini önler, ta-nelerin agregasyonunu kolaylaştırır ve en önemlisi toprağı yavaş yavaş besleyerek, daha fazla azotun bitkiye geçmesini sağlar (Özkan, 2007).
Düşük ısıl değere sahip linyitleri kullanarak azotlu gübre hazırlanması amacıyla yapılan sera denemelerinde, buğdayın özel gübreler, kömür türevli gübreler ve bu gübrelerin karışımları halinde gelişmesi izlenmiş, gerekli kıyaslamalar yapıldığında kömür kökenli gübrelerin teşvik edici olduğu ortaya çıkmıştır (Peker, 1980).
Yapılan bir başka çalışmada, Türkiye’nin genç linyitlerinden olan Konya çevresindeki düşük kalorili Beyşehir, Ilgın ve Ermenek linyitlerinin hümik asit ve azot içerikleri belirlenmiştir. Linyitlerden maksimum azot içerikli organomi-
neral gübre elde edilmesi için optimum deney şartları belirlenmiştir. Linyit ve hümik asitlerden elde edilen organomineral gübrelerin sera şart-larında uygulanabilirliği araştırılmış ve tarımda kullanılabileceği sonucuna varılmıştır (Deveci ve Kurbanlı 2008).
MTA Genel Müdürlüğü Enerji Hammadde Etüt ve Arama Dairesi ile Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Toprak Bölümü arasında yürütülen ortak proje kapsamında bitümlü şeylin tarımda kullanılabilirliği ve mısır bitkisinin gelişimi üzerine etkileri araştırılmış ve olumlu sonuçlar elde edilmiştir.
Seyitömer (Kütahya) bitümlü marnları ile Himmetoğlu (Göynük, Bolu) bitümlü şeyllerinde bitkilerin N içeriğinde kontrol bitkilerine göre is-tatistiksel olarak önemli artış belirlenmiştir. Proje sonunda, mısır bitkisinin P ve K içeriğindeki artışa dayanarak, çalışmaların diğer bitkilerle de sürdürülmesinin yararlı olacağı belirtilmiştir (Şengüler vd., 2004).
MTA Genel Müdürlüğü ile Tarım ve Köy İşleri Bakanlığı, Tarımsal Araştırmalar Genel Müdürlüğü arasında yürütülen ortak proje ile ülkemizdeki linyit ve turba yataklarının organik gübre hammaddesi olarak kullanılabilirliği araş-tırılmıştır. Bu çalışmada sera denemeleri Ilgın (Konya), Himmetoğlu-Göynük (Bolu), Saray (Tekirdağ), Dodurga (Çorum) ve Elbistan (Kah-ramanmaraş) linyitleri ile gerçekleştirilmiş ve ülkemiz düşük kaliteli linyitlerinin bir iyileştirme işleminden sonra organik gübre hammaddesi olarak kullanılabileceği ortaya konmuştur (Çöteli vd., 2008). Materyallerin asit özütleme ile bazı içeriklerinin temizlenmesi sonucu nihai ürünler anlamlı bulunmuş, devamında yapılacak proje-ler ile optimize çalışmaları yapılmasının önemi vurgulanmıştır.
Bu materyallerden üretilen amonyum humat, potasyum humat, sodyum humat, sülfolan-mış humat ve organik bazlı ürünlerin mısır bitkisi üzerinde yapılan saha denemelerinde gübre değeri yüksek olan ürünler öne çıkmıştır. Bitki kök
aksamında farklı ürünlerin bitki kök ağırlığını ve kök gelişimini farklı şekilde artırdığı tespit edilmiş ve sonuçta toprak düzenleyici olarak, gübre değerleri ile ilgili saha denemelerine devam edil-mesinin yararlı olacağı belirtilmiştir.
GAP Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü (GAPTAEM), GAP Bölge Kalkınma İdaresi Başkanlığı ve Türkiye Kömür İşletmeleri Genel Müdürlüğü işbirliğiyle GAP Tarımsal Eğitim Merkezinde 26/12/2014 tarihinde ''Toprakları-mızda Hümik Asit ve Leonardit Kullanımı'' adlı panel düzenlenmiş olup, bu konuda yapılan çalışmalardan elde edilen sonuçlar tartışılmıştır. Panelde GAPTAEM ile TKİ tarafından ortak olarak yürütülen proje sonunda pamuk, mercimek ve buğday üretiminde hümik asit ve leonardit kullanımı ile verim ve kalite artışı sağlandığının altı çizilmiştir.
Panelde, konuşmacılar tarafından, yapılan çeşitli çalışmalarda uygun mineral besin madde-leriyle birlikte hümik asit uygulamalarının bitkilerin verim artışına neden olduğu vurgulanmıştır. Ayrıca dolaylı etkiler olarak, suyun tutulmasın-da, drenaj ve havalanma gibi toprakların fiziksel özelliklerinin iyileştirilmesinde ve topraktaki besin elementlerinin yarayışlılığını değiştirerek, kökler tarafından besinlerin absorpsiyonunu kuvvetlendirdiği üzerinde önemle durulmuştur.
SONUÇ
Yapılan araştırmalar ülkemizdeki düşük kalorili linyitlerin organomineral gübre eldesi için bir hammadde kaynağı olabileceğini göstermektedir. Linyitlerden gübre üretimi amacıyla yapılacak çalışmalar ve atılacak adımlar, gübre hammaddesi bakımından dışa bağımlılığı azaltacaktır. Öz kaynaklarımız ile gübre daha ucuza elde edileceğinden ülkemizde gübre tü-ketimi artacak ve buna bağlı olarak toprakları-mız organik madde yönünden zenginleşerek tarım ürünlerinde verimlilik artacaktır.
Dünyanın birçok ülkesinde toprak düzenleyici olarak kullanılan bitümlü şeyl kaynakla-
rı da ülkemiz tarımında değerlendirilebilecek özelliklere sahip bir hammaddedir. Seyitömer (Kütahya) ve Himmetoğlu (Göynük, Bolu) bitümlü kayaçları üzerinde yapılan saha denemeleri ile bu kayaçların tarımda kullanılabilirliği ve mısır bitkisi gelişimi üzerine etkileri araştırılmış ve olumlu sonuçlar elde edilmiştir.
Doğal hammaddelerden üretilecek toprak düzenleyiciler ve gübreler ülkemizde organik ta-rımın gelişmesine önemli katkılar sağlayacaktır.
DEĞİNİLEN BELGELER
Çöteli, M., Usul, M.,Dereköy, N. 2008. Türkiye Turba ve Linyitlerinin Hümik Bileşikler, Organomineral Gübreler Üretilebilirliği ve Bitki Büyümesindeki Etkisi. Tarım ve Köy İşleri Bakanlığı, Tarımsal Araştırmalar Genel Müdürlüğü, Yayın No. 242, Rapor No. R-154, Ankara (yayımlanma-mış).
Deveci, H.,Kurbanlı, R. 2008. Düşük Kalorili Konya Linyitlerinin Azotlu Gübre Olarak Kullanılması. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergi-si,12-2,135-140, İsparta.
Engin, V.T. , Cöcen, E.İ., İnci, U. 2012. Türkiye’de Leonardit. Sakarya Üniversitesi Fen Edebiyat Dergisi, 1, 435-443.
Engin, V.T. , Cöcen, E.İ. 2013. Leonardit ve Hümik Maddeler. Madencilik ve Türkiye Dergisi, 15.Ocak.2013, 86-92, Ankara.
İstanbulluoğlu, S. 2012. Leonardit nedir? http://www.siamad.com.tr/leonard 304t-ned304r.html
Olivella, M.A., del Rio. J. C, J, Palacios, M. A. 2002. Vairavamurthy, de las Heras, Characterization of Humic Acid From Leonardite Coal: An Integrated Study of PY – GC – MS – XPS and XANES
Techniques, Journal of Analytical and Applied Prolyses, 63, 59 – 68.
Özkan, S. 2007. Türk Linyitlerinden Hümik Asit ve Gübre Üretimi. Yüksek Lisans Tezi, A.Ü. Fen-Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 90s.
Peker, İ. 1980. Düşük Değerli Linyitlerden Azotlu Gübreler Hazırlanması. TÜBİTAK VII. Bilim Kongresi, Mühendislik Araştırma Grubu (Kimya Seksiyonu) sayfa: 557–568.
Stevenson, F. J. 1982. Humus Chemistry Ge-nesis, Composition, Reactions, A. Wi-ley – Interscience Publication John Wiley&Sons.
Şengüler, İ., Çatallı, Y., Çevik, N., Taban, N., Taban, S. 2004. Bitümlü Şeylin Tarımda Kullanılabilirliği ve Mısır Bitkisi Gelişimi Üzerine Etkisi. Gübre ve Gübre Hammaddeleri Çalıştayı Kitabı, 55-59, TMMOB Jeoloji Mühendisleri Odası Yayını No: 89, Ankara.
Turgay, O. C., Erdoğan, E. A., Karaca, A. 2009. Effect of humic deposit (leonardite) on degradation of semi-volatile and heavy hydrocarbons and soil quality in crude-oil-contaminated soil. Environ. Monit. Assess DOI 10.1007/ s10661-009-1213-1.