Biyolojik Yöntemle Permeabilitesi İyileştirilen Odunun Bazı Özelliklerinin ve Bakır Dağılımının İncelenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Orman Fakültesi, Orman Endüstri Mühendisliği, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Davut Bakır
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Ayşe Dilek Doğu
Eş Danışman: Nural Yılgör
Özet:
Bu çalışmada ülkemizin Doğu Karadeniz Bölgesinde yayılış gösteren ve permeabilitesi düşük ağaç türlerinden biri olan Doğu ladini (Picea orientalis L.) odununun emprenye edilebilirliğini biyolojik delme işlemiyle artırarak orman ürünleri endüstrisinde en fazla tercih edilen sarıçam (Pinus sylvestris L.) diri odununa yaklaştırmak hedeflenmiştir.
Bu kapsamda Doğu ladini diri ve olgun odun kısımlarından elde edilen odun örneklerine (10 x 2,5 x 2,5 cm) biyolojik delme işlemi uygulanmıştır. Biyolojik delme işlemi uygulanan ve uygulanmayan (kontrol) örnekler daha sonra farklı boyutlardaki emprenye maddeleri (mikronize bakır quat, Celcure AC-500) ile daldırma (10 dak.) ve vakum (20 dak., 40 mbar) yöntemleri kullanılarak emprenye işlemlerine tabi tutulmuşlardır.
Emprenye işlemlerinin ardından odundaki bakır penetrasyonunu ve retensiyonunu belirlemek amacıyla; emprenye madde alınımı (g), bakır penetrasyon alanı değeri (cm2), bakır retensiyon miktarı (ppm) ve bakır retensiyon yüzde dağılım oranı (%) tespiti gibi dört değerlendirme ölçütü seçilmiştir. Odunun mikroyapısındaki bakır dağılımına yönelik belirlenen bakır retensiyon yüzde dağılım oranı (%), SEM-EDX cihazı kullanılarak, odunda tutulan bakırın tespitine yönelik elde edilen bakır retensiyon miktarı (ppm) ise ICP-OES cihazı kullanılarak belirlenmiştir. Bakır penetrasyon alanı değeri (cm2) çalışmaları ise dijital ortamda ArcGIS coğrafi bilgi sistemi yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Emprenye işlemine tabi tutulan kontrol ve biyolojik delme işlemi uygulanmış örneklerden bazıları AWPA E 11-97 standart yıkanma testlerine tabi tutulmuşlardır.
Çalışmadan elde edilen verilerin istatistik yönden analizi amacı ile değerler üzerinde varyans analizi (Anova) yapılmıştır. Birbiri ile farklılık gösteren grupların tespiti amacı ile ise Tukey testi kullanılmıştır. Elde edilen bilgiler literatür bilgileri ile karşılaştırılmış ve değerlendirmeler yapılmıştır. Böylece biyolojik delme amacıyla kullanılan ve bir beyaz çürüklük mantarı olan Physisporinus vitreus mantarının emprenye madde alınımı, bakır penetrasyon ve retensiyonu ile bakır emprenye madde yıkanması üzerine etkileri tartışılmıştır.
Emprenye işlemleri sonrasında biyolojik delme işlemine bağlı olarak kullanılan emprenye maddelerinin alınımında önemli artışlar gözlenmiştir. Biyolojik delme işleminden sonra elde edilen verilerde, ladin olgun odunundaki emprenye maddesi alınımı (8,46 ± 0,51 g) sarıçam diri odununa (7,1 ± 0,72 g) nazaran kısmen daha yüksek çıkmış olsa da ladin diri odun kısmındaki emprenye madde alınımı (3,73 ± 0,50 g) biyolojik delme öncesine nazaran yüksek olmasına rağmen yine de sarıçam diri odunundan düşük bulunmuştur.
Aynı şekilde biyolojik delme işlemi neticesinde ladin diri ve olgun odununda meydana gelen farklı ağırlık kayıplarına bağlı olarak bakır penetrasyon alanı değerlerinde önemli bir artış olmasına rağmen bakır retensiyon miktarı ve bakır retensiyon yüzde dağılım oranında ciddi bir artış tespit edilememiştir. Elde edilen bu sonuçlarda biyolojik delme işlemi neticesinde özellikle % 10 ağırlık kaybından sonra odunda çözücü alınımı artmasına rağmen koruyucu bakır tuzlarının alınımında herhangi bir değişiklik olmadığını göstermiştir. Yıkanma testi sonuçlarına göre; biyolojik delme öncesi ve sonrasında Cu (bakır) elementi yıkanma miktarlarının (ppm) süreye, kullanılan emprenye madde tipine, uygulanan emprenye yöntemine ve farklı odun kısımlarına bağlı olarak değiştiği belirlenmiştir.
Physisporinus vitreus mantarının ladin diri ve olgun odun kısımlarının kimyasal ve mekanik özellikleri üzerindeki etkilerini daha iyi anlayabilmek için FTIR-ATR (Fourier transform infrared spectroscopy) analizleri, % 1’lik NaOH çözünürlük testleri, yoğunluk ve liflere paralel basınç direnç testleri yapılmıştır. Elde edilen basınç direnç testi sonuçları, biyolojik delme işlemi amacıyla kullanılan P. vitreus mantarının ladin odunundaki ağırlık kaybı artışına bağlı olarak olgun odunda göz ardı edilebilir bir direnç kaybına neden olduğunu, fakat diri odundaki direnç kayıplarının ise önemli olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca, yapılan tüm test çalışmaları mantarın % 10 ağırlık kaybına kadar tükettiği kimyasal bileşen ve maddelerin ladin diri ve olgun odununda farklı olma ihtimalinin yüksek olduğunu göstermiştir.
Biyolojik delme işlemi neticesinde ladin diri ve olgun odununda P. vitreus mantarının etkileri
mikroskopik olarak incelenmiştir. Ladin diri ve olgun odun kısımlarının mikroskopik yapısının incelenmesinde ışık mikrokopu ve SEM kullanılmıştır. Biyolojik delme sonrası ladin odun örneklerinde yer alan ilkbahar odunu tabakası ve geçiş zonu boyuna traheid radyal çeperlerinde bulunan kenarlı geçitlerdeki, ilkbahar odunu tabakası karşılaşma yeri geçitlerindeki ve enine traheid kenarlı geçitlerindeki bozunma oranının meydana gelen ağırlık kaybı artışına bağlı olarak arttığı belirlenmiştir.
Bu tez kapsamında elde edilen tüm veriler, biyolojik delme işlemi uygulamalarında optimum süre olarak 6 haftayı esas almanın daha doğrusu % 10 ağırlık kaybına kadar kontrollü çürütme yapılmasının biyolojik delme işleminin başarı ölçütlerinden olan permeabilitenin yeterince artırılması, fakat mekanik direncin azalmaması hedeflerini gerçekleştirmede en önemli etken olduğunu göstermiştir. Çünkü optimum inkübasyon süresinin verimliliği ve P. vitreus mantarının iyi gelişebilmesi; tüm koşulların elverişli olmasına, homojen bir biyolojik delmenin gerçekleşmesi ise misellerin tüm odun yüzeyini tamamen sarmasına bağlıdır. Bu yüzden biyolojik delme uygulamalarında (≤ % 10) ağırlık kaybını hedeflemenin daha doğru olacağı belirlenmiştir. Sonuç olarak, bu çalışmadan elde edilen sonuçlar Türkiye Orman Ürünleri Endüstrisi açısından umut vericidir.
Anahtar kelimeler: Doğu ladini, Permeabilite, Biyolojik delme, Mikroskopik yapı, Yıkanma,
Bakır esaslı koruyucular