Alternatif Enerji Kaynağı Olarak Bor

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.