ULUSAL BOR ARAġTIRMA ENSTĠTÜSÜ (BOREN) ve BOR PROJELERĠ Münib KARAKILIÇ Endüstriyel ĠliĢkiler Grup Koordinatörü Haziran 2011
Ulusal Bor Araştırma Enstitüsü BOREN BOREN, 4865 sayılı (18.06.2003) kanunla kurulmuş olup; Bor ve bor ürünleri ile bor kimyasallarının geniş bir şekilde üretim ve kullanımlarını, ürün ve teknolojilerinin geliştirilmesini, Yeni bor ürün ve uç ürünlerinin geliştirilmesi ve üretimi amacıyla gerekli bilimsel ortamı oluşturmayı, Bor ürünlerini kullanan veya bu alanda araştırma yapan kamu ve özel hukuk tüzel kişileri ile işbirliği yaparak bilimsel araştırmaları yapmak, yaptırmak, koordine etmek ve bu araştırmalara katkı sağlamayı amaçlamaktadır. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı'nın ilişkili kuruluşudur. 2
Ulusal Bor Araştırma Enstitüsü BOREN in yasa ile tanımlanan faaliyet alanı AraĢtırma ve Teknoloji GeliĢtirme Bilgi Yönetimi Endüstriyel ĠliĢkiler ve ĠĢbirlikleri Yönetimi 3
Organizasyon Yapısı Yönetim Kurulu Enstitü Başkanı Araştırma ve Geliştirme Koordinatörlüğü Endüstriyel İlişkiler Koordinatörlüğü Bilgi Toplama, İdari ve Mali İşler Koordinatörlüğü 4
FAALİYETLER 2004 yılından günümüze kadar toplam 140 adet sağlanmıştır: 40 34 Desteklenen Proje Sayısı 11 8 9 7 5 5 2 3 projeye destek 16 Biyoloji Enerji Fizik Hayvancılık inşaat Kimya Madencilik Malzeme Orman Ürünleri Sağlık Tarım 5
FAALİYET SONUÇLARI 11 Patent BaĢvurusu yapılmıģ, 9 Patent Belgesi alınmıģtır 1 TSE Standart Belgesi alınmıģtır - Borlu Aktif Belit (BAP) Çimento TS 13353 2 Pilot Tesis kurulmuģtur, 1 pilot tesis ise kurulma aģamasındadır Kurulan pilot tesislerde 5 yeni ürün üretilmiģtir - Ahşap Bor, Tarım Bor, Çinko Borat, Trimetil Borat, Sodyum Borhidrür 3 ürünün ticari boyutta üretimi gerçekleģmiģtir - Bor Nitrür (Eskişehir-TEKNOKENT) - Elementel Bor (Gebze) - Tarım Bor-Ahşap Bor-Çinko Borat (Kayseri) 3 Uluslararası Bor Sempozyumu düzenlenmiģ - Eylül-2004, Kasım-2006, Ekim-2009 2 Ulusal Bor ÇalıĢtayı düzenlenmiģtir - Nisan-2005, Nisan-2008 Bor konusundaki yayınlar için veri tabanı oluģturulmuģtur. 6
BaĢlıca Bor Kullanım Alanları Cam, Cam Elyafı ve Özel Camlar Seramik Tarım Uygulamaları Temizlik Ürünleri Ahşap Koruma Alev Geciktiriciler Yapı Sektörü Metalurji Enerji Sağlık 7
Cam, Cam Elyafı ve Özel Camlar Dünyada tüketilen bor un %54 ü cam endüstrisinde kullanılmaktadır. Bor, borlu camlar, sıvı kristal göstergeler, özel fırın kapları, laboratuvar malzemeleri, araçların far ve sinyal camlarında, cam yününde, tekstil tipi cam elyafında, LCD ekranlarda ve CRT (renkli tv katot tüpleri) ile nükleer reaktörlerde kullanılmaktadır. Bor oksit ergimiş cama sulu/susuz boraks, borik asit veya kolemanit/boraks gibi doğal haliyle eklenerek kullanılabilir. Camdaki bor içeriği tipine bağlı olarak % 22.5 oranına kadar değişmektedir. Cam Tipi B 2 O 3 (%) Borosilikat Camı 12.9 Kurşun Kristal Cam 0.025 Fiber Optik 22.0 C-Cam 5.0 D-Cam 22.5 E-Cam 7.5 8
Cam, Cam Elyafı ve Özel Camlar (Devam) Cam da bor ; Ergime sıcaklığını düşürür, erimeyi kolaylaştırır. Sıcaklık, viskosite ve yüzey gerilimi arasındaki dengeyi kontrol eder, optimum cam fiberizasyonunun oluşumunu sağlar. Suya ve kimyasal maddelere karşı dayanıklı fiber üretimine imkan sağlar. Yüzey sertliğini ve dayanıklılığını yükseltir. Otomotiv sektöründe borlu cam elyafı kullanımı otomobilde ağırlık/dayanım oranını iyileştirir ve paslanmayı geciktirir. 9
Seramik Dünyada bor tüketiminin %10 u Seramik sektöründedir. Bor, bu alanda emaye, firit, sır ve sırçada kullanılmaktadır. Seramikte bor, Sırlarda, ergimenin ilk aşamalarında cam oluşumunu sağlar; sır ile gövde arasında ısısal açıdan uyum sağlar. Sırçaların görünümünü iyileştirir. Mekanik gücü ve çizilme direncini artırır. Kimyasalların ve suyun etkilerine karşı direnci artırır. Hızlı ve/veya düşük sıcaklıklarda pişirim sağlar. Seramik Araştırma Merkezi (SAM) ile yürütülen Seramik Gövdesinde Bor Kullanımı başlıklı projede seramik bünyeye bor ilavesinin etkileri araştırılmıştır. Proje neticesinde, dayanım mukavemetinde artış ve enerji tasarrufu sağlanmıştır.
Tarım Dünyada tüketilen bor un yaklaşık %4 ü tarım uygulamalarındadır. Tarımda bor, gübre olarak, yabancı otlar ve zararlılarla mücadelede ve hayvancılıkta yem katkısı olarak kullanılmaktadır. Tarımda bor; Bitki hücresindeki şeker geçişini, Hücre bölünmesi ve gelişimi ile Fotosentez metabolizmasını düzenler. Meyve ve tohum gelişimini sağlar. Kuraklık ve don stresine karşı dayanımı arttırır. Üniversiteler ve araştırma kuruluşları ile yürütülen işbirlikleri kapsamında 17 tarım projesi desteklenmiş ve yaklaşık 2 milyon TL bütçe desteği verilmiştir. Proje kapsamında araştırılan ürünlerde %20lere varan verim artışı sağlandığı görülmüştür. Tarım Bakanlığı ile Türkiye Bor Haritası projesi yapılmış ve Tarım havzaları ortaya çıkarılmıştır. Tarım sektöründe bor kullanımını yaygınlaştırmak amacıyla TAGEM ile Tarım- Bor Araştırma ve Uygulama Programı çalışmaları başlatılmıştır. 11
12
TEMĠZLĠK ÜRÜNLERĠ SEKTÖRÜ Dünyada bor tüketiminin %5 i temizlik ürünleri sektöründe kullanılmaktadır. Sektörde, %10 20 arasında değişen oranlarda boraks dekahidrat ve sodyumperborat kullanılmaktadır. Temizlik ürünlerinde Bor: Aktif oksijen içeriği ile temizleme ve ağartma sağlar. Bakterilere karşı koruyucu özellik sağlar. 13
Ahşap Koruma Uygulamaları Bor, Ahşap koruma endüstrisinde ağaç malzemesinin emprenyesinde kullanılmaktadır. Ahşapta Bor; Ağaç malzemeyi mantar, böcek, termit ve deniz zararlılarına karşı korur. Yanmayı geciktirir. Ahşap malzemenin ömrünü uzatır. Enstitümüzün üniversite ve araştırma kurumları ile yürüttüğü toplam 6 projede yaklaşık 600 bin TL destek sağlanmıştır. Yapılan projeler sonucunda ahşap malzemeye %50 düzeyinde yanma direnci kazandırılmış ve ağaç malzemenin mekanik ve teknolojik özellikleri iyileştirilmiştir. Ahşap korumada kullanılmak üzere ürün geliştirilerek patent alınmıştır. 14
Alev Geciktirici Uygulamaları Tekstil, plastik, ahşap, kağıt ve pamuk gibi doğal fiberlerde ile boyada yanmayı geciktirici olarak kullanılmaktadır. Bor; Selülozik yalıtımda, boraks pentahidrat ve borik asit, PVC de çinko borat, baryum metaborat, bor fosfatlar ve amonyum fluoborat, Tekstilde ise boraks ve borik asit formunda kullanılmaktadır. Bor : Yanma sırasında malzemenin oksijenle temasını keser, alevi bastırır. Malzemenin alev almaya karşı direncini arttırır. Duman azaltır, zararlı gazların açığa çıkmasını engeller. BOREN Faaliyetleri: Enstitümüz desteği ile üniversiteler tarafından yürütülen projeler kapsamında çinko borat üretimi gerçekleştirilmiştir. Toplam 6 proje desteklenmiş ve yaklaşık 400 bin TL destek sağlanmıştır. 15
Yapı Sektörü Uygulamaları Bor, çimento, seramik, selülozik izolasyon ve dış cephe kaplama malzemelerinde kullanılmaktadır. Çimentoda kolemanit, izolasyonda boraks ve borik asit formundadır. Bor: Malzemenin mukavemeti arttırır. Malzemenin üretimi sırasında enerji tasarrufu sağlar. Malzemenin yanmaya karşı dayanımını arttırır. Yüzey uygulamalarında bakteri, mantar oluşumuna engel olur. Çimento alanında desteklenen projeler neticesinde bor katkılı çimento üretimi gerçekleştirilmiş olup, ürünle ilgili TSE standardı ve patent belgesi alınmış ve bayındırlık şartnamesine dahil edilmiştir. Bor ilavesiyle çimentoda; klinker pişirme sıcaklığında düşme, mukavemetite artma, hidratasyon ısısında azalma, ve yüksek nötron tutma özelliği ile radyasyona karşı koruma sağladığı saptanmıştır. Selülozik izolasyon çalışmaları neticesinde bor katkısı ile atık kağıtlardan yalıtım malzemeleri geliştirilmiş ve ticari üretime geçilmiştir. Toplam 6 projede 1.5 milyon TL destek sağlanmıştır.
Metalurji ve Malzeme Uygulamaları Yüksek enerji yoğunluğuna sahip olan elementer bor, füze yakıtı, motor yakıt katkı maddesi, motorlu araçların hava yastıkları, elektrik-elektronik sanayi, fişek ve askeri teçhizat, nükleer uygulamalarda kullanılmaktadır. Üstün kimyasal, elektriksel ve ısıl özelliklere sahip olan bor nitrürün hegzagonal formu çok iyi yağlama özelliğine sahip olduğu için mekanik aksamlarda uçuş takımlarında aşındırıcılığı azaltmakta), seramik ve cam endüstrisinde (kalıp dökümünde kalıp ayırıcı), çok yüksek basınç iletme ajanı olarak kullanılmaktadır.. Askeri zırh malzemelerinde, mekanik ve seramik yapı parçaları imalatında, nükleer kalkan ve termik nötronların tutulumunda, metal matris kompozitlerde bor karbür kullanılmaktadır. Bu üç grupta toplam 5 proje desteklenmiş yaklaşık 800 bin TL destek sağlanmış; elementer bor, bor nitrür ve bor karbür üretimleri gerçekleştirilmiştir. 17
Metalurji ve Malzeme Uygulamaları Bor demir-çelik ürünleri grubunda ise çelik, yüksek sıcaklık refrakterleri, kaynak elektrotları, alaşımlar, kaplama, mıknatıslar, süper iletkenler, sürtünmeye ve aşınmaya dayanıklı malzemelerde kullanılmaktadır. Bor, metalurji uygulamalarında, kolemanit, sodyum tetraborat, susuz boraks, borik asit ve bor oksit formlarında kullanılmaktadır. Bor: Çeliğin sertleşme özelliğini geliştirir. Ergime sıcaklığını düşürür, enerji tasarrufu sağlar. Yüksek sıcaklıklarda düzgün, yapışkan, koruyucu ve akışkan sıvı oluşturur. Korozyon direncini arttırır. Metal çürümelerini azaltır, paslanmayı geciktirir. Elektriksel iletkenliği arttırır. Mıknatıslarda manyetik performansı arttırır. Toplam 11 projede yaklaşık 1.7 milyon TL proje desteği sağlanmıştır. 18
Metalurji ve Malzeme Uygulamaları (Devam) Bor ayrıca iyi bir süper iletken malzeme (magnezyum diborür-mgb 2 ) olarak Manyetik rezonans görüntüleme cihazları, elektrik enerjisi şebekeleri, transformatörler, elektrik motorları gibi uygulamalarda olarak kullanılmaktadır. Enstitümüzce bu alanda 10 proje desteklenmiş olup 1.2 milyon TL destek sağlanmıştır. 19
Enerji Uygulamaları Bor, hidrojenin kimyasal depolamasında, yakıt pillerinde, güneş panelleri ve pillerinde, lityum iyon pillerinde, yüksek ısı transistörlerinde kullanılmaktadır. Bu alanda TÜBİTAK MAM ile 5 değişik projede Sodyum Bor Hidrür üretimi, Doğrudan Sodyum Bor Hidrürlü yakıt pili geliştirilmesi Sodyum Bor Hidrür yakıt pilli araç toplam 3.1 milyon TL destek sağlanmıştır. 20
Sağlık Uygulamaları Bor sağlık alanında; Tedavi edici borlu bileşikler (ilaç sektörü-bnct vb) Biyomedikal (Biyolojik camlar) Tıbbi Cihazlarda (süperiletkenler, manyetik malzemeler) Literatüre göre bor insanda; Vücuttaki kalsiyum ve magnezyum emilimini kolaylaştırır. Kalsiyum ve magnezyum metabolizmasına etki ederek kemikleri güçlendirir. Enzim sistemlerinde metabolizmayı düzenler. Hücre fonksiyonlarını etkileyerek göz-el koordinasyonu, dikkat, idrak, kavrama, kısa ve uzun dönem hafızalarının gelişmesine yardım eder. 21
Sağlık Uygulamaları Sağlık alanında desteklenen 15 projede yaklaşık 1.4 milyon TL destek sağlanmıştır. Bu projelerde: Bor Mineralinin Erkek Fertilitesine Etkisi (Ankara ve Hacettepe Ü) /AB Direktifine karşı Borun kemik oluşumuna etkisi (Selçuk Ü) Borun kanser hücreleri üzerine etkisi (Celal Bayar Ü) Bor bileşiklerinin organ hasarı üzerine etkisi (Ankara Hast.) Ağır metal toksisitesine karşı bor bileşiklerinin rolü (Atatürk Ü) Kalp krizinde borun canlı hücre sayısına etkisi Bor ve Hayvan Sağlığı: Karaciğer yağlanmana karşı borun rolü Tavuk yeminde bor kullanımı 22
ĠNSAN SAĞLIĞI (REACH) REACH, (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) Kimyasalların Kaydı, Değerlendirilmesi, İzni ve Kısıtlanması Borik asit ve boratların Kategori 2 altında üremeye olumsuz etkili toksik madde olarak sınıflandırılması AB Komisyonu tarafından 9 Haziran 2008 tarihinde alınan karar ile kabul edilmiştir. Kategori 1: kansorojen ve mutajen olduğu kesin bilinen maddeler Kategori 2: Hayvan deneylerine bağlı üremeye toksik olabileceği kanaati uyandıran maddeler Kategori 3: Endişe yaratan maddeler Bu konuda yaklaşık 500 bin TL destekle Bor maruziyetinin insanların üreme fonksiyonu üzerindeki toksik etkilerinin araştırılması çalışması yapılmış, ve olumsuz bir etki olmadığı gözlenmiştir. 23
TEŞEKKÜRLER 24