Zeolitlerin Kullanıldığı Alanlar

Son yıllarda önemli bir endüstriyel hammadde durumuna gelen doğal zeolitlerin kullanım alanları; kirlilik kontrolü, enerji, tarım ve hayvancılık, maden ve metalürji, diğer alanlar olmak üzere 5 ana bölümde toplanmıştır [29].

3.2.1. Kirlilik kontrolü

Son yıllarda zeolit mineralleri iyon değiştirme ve adsobsiyon özellikleri nedeniyle kirlilik kontrolünde gittikçe artarak kullanılmaktadır [20,30].

3.2.1.1. Radyoaktif atıkların temizlenmesi

Nükleer santral atıklarında bulunan ve çevre sağlığı açısından tehlikeli olan Sr90, Cs137, Co60, Ca45 gibi izotoplar zeolitlerle tutulabilmektedir. Böylece atık sudan alınan radyoaktif atıklar zeolitle birlikte gömülerek zararsız hale getirilmektedir. Bu alanda asitlere dayanıklılıkları nedeniyle klinoptilolit ve mordenit kullanılmaktadır [30,31,32].

3.2.1.2. Atık suların temizlenmesi

Şehir ve endüstri tesislerinin atık sularında bulunan azot, balık ve diğer su faunasına toksik etki yapmanın yanı sıra bu faunanın beslenmesi için gerekli alglerin üremesini de engellemektedir. Bu nedenle atık sularda bulunan azot ve istenmeyen bazı ağır metal katyonları zeolitler tarafından tutulmaktadır [20].

Sulama ve sel suları, azotlu gübreler ve hayvan dışkısı içeriğinden nehir ve göller kirlenmektedir. Bunu önlemek için gübreler zeolitle karıştırılarak kullanıldığında azotun fazlası tutularak zararsız hale getirilmekte ve gübre kullanımında tasarruf sağlanmaktadır [31].

3.2.1.3. Baca gazlarının temizlenmesi

Petrol ve kömür kullanan tesislerin bacalarından çıkan CO2 ve diğer gazlar zeolitlerin adsoblayıcı özelliği ile ayrılabilmektedir [29]. Mordenit ve klinoptilolit bu alanda iyi sonuçlar vermektedir [20].

3.2.1.4. Petrol sızıntılarının temizlenmesi

Kirlilik kontrolü uygulamalarında yeni gelişen bu alanda aktifleştirilmiş zeolit, genleştirilmiş perlit, sodyum bikarbonat, tartarik asit ve %20 metiloksan içeren bir bağlayıcıyla peletlenmiş halde kullanılmaktadır. Yağ adsorblama kapasitesi 0,97 g. olan bu malzeme 200 saat suda yüzebilmekte ve yüzeydeki petrolü adsoblamaktadır [5].

3.2.1.5. Oksijen üretimi

Akarsu ve göllerdeki oksijen eksikliği balık ve bitkilerin yok olmasına neden olurken, kapalı bir mekandaki oksijen azlığı insan sağlığını tehdit etmektedir. Bu durumda zeolitlerin azotu seçimli adsorblama özelliklerinden yararlanarak bu ortamlara oksijenle zenginleştirilmiş hava sağlanabilmektedir. Oksijen üretiminde daha çok sentetik zeolitler kullanılsa da doğal zeolitlerden mordenit, klinoptilolit ve şabazit de kullanılmaktadır [24,30].

3.2.2. Enerji

Dünyanın gittikçe büyüyen enerji ihtiyacı; kömür ve petrol yanında nükleer ve güneş enerjisi gibi kullanılan ve aynı zamanda da gelişmekte olan değişik kaynaklardan karşılanmaya çalışılmaktadır. Bu kaynakların enerjiye dönüştürülmesi esnasında sentetik ve doğal zeolitlerden faydalanılmaktadır [22].

3.2.2.1. Kömür üretimi

Kömür ihtiyacının gün geçtikçe artması, kaliteli ve kolay işlenebilir rezervlerin azalması, derinde bulunan ve kükürtçe zengin kömür yataklarının işletilmesini zorunlu kılmaktadır. Bu tür yataklarda kömür yer altında yakılarak gazlaştırılır ve elektrik enerjisine çevrilir. Bu alanda zeolitler kömürün yakılabilmesi için, gerekli oksijenin üretilmesinde ve yanma sırasında oluşan SO2’nin yanında patlayıcı özellikteki azot oksit ve hidrokarbonların temizlenmesinde kullanılmaktadır. Ancak yaygın değildir [5,20].

3.2.2.2. Doğal gazların saflaştırılması

Zeolitler 1969 yılından beri kirli veya saf olmayan doğal gazlardan CO2’nin uzaklaştırılmasında kullanılır [29].

3.2.2.3. Güneş enerjisinden faydalanma

Zeolitlerin sıcaklığa bağlı olarak su verip alma özelliklerinden yararlanarak, klinoptilolit ve şabazit üzerinde yapılan uygulamalarda zeolitlerin güneş enerjisinin transferinde ısı değiştirici olarak kullanılması mümkün görülmektedir [30].

3.2.2.4. Petrol ürünleri üretimi

Petrol ve gaz içeren alanların aranması ve paleortam koşullarının belirlenmesinde önemli bilgiler veren doğal zeolitler, petrol ve gaz üretimi ile bunların rafinasyonundaki bazı özel uygulamalarda kullanılabilmektedir [20].

3.2.3. Tarım ve hayvancılık

Zeolitli tüfler; gübrelerin kötü kokusunu gidermek, içeriğini kontrol etmek ve asit volkanik toprakların pH’nın yükseltilmesi amacıyla uzun yıllardan beri tarım ve hayvancılıkta kullanılmaktadır [5].

3.2.3.1. Gübreleme ve toprak hazırlanması

Doğal zeolitler, yüksek iyon değiştirme ve su tutma özellikleri nedeniyle toprağın tarım için hazırlanmasında, çoğunlukla kil bakımından fakir topraklarda yaygın biçimde kullanılmaktadır [29]. Ayrıca yüksek amonyum seçiciliği nedeniyle gübre hazırlanmasında, taşıyıcı olarak klinoptilolit kullanılmasıyla, amonyumun bitkiler tarafından daha etkin biçimde kullanılması ve gübre tasarrufu sağlanmaktadır [30]. Klinoptilolit, nem fazlasını adsorbladığı için gübrelerde depolama sırasında oluşan pişme ve sertleşmeyi önlemektedir [20]. Ayrıca fazla sulama nedeniyle oluşan mantar hastalıklarının da önüne geçilmiştir [5].

3.2.3.2. Tarımsal mücadele

Doğal zeolitler, iyon değiştirme ve adsoblama kapasitelerinin yüksekliğinden dolayı tarımsal mücadelede ilaç taşıyıcı olarak kullanılmaktadırlar [24,20].

Özel olarak hazırlanmış olan klinpotilolit ve diyatome toprağı karışımları, hububat ambarlarında nem ve haşere kontrolü amacı ile pazarlanmaktadır. Hububatın içerdiği zeolit, gerek hububat taneciklerindeki gerekse hububatın içinde bulunduğu ortamdaki nemi kontrol etmektedir. Ayrıca zeolitin bu nem çekme özelliği diatome toprağı ile birlikte çalışarak oluşan haşerenin ilaç kullanılmadan yok edilmesini de sağlamaktadır. Diatome toprağı kenarları jilet gibi keskin bir yapıya sahiptir. Hububat üzerindeki veya içindeki haşere hareket ettiğinde bu toprak haşerenin dış yüzeyindeki koruyucu tabakayı keserek haşereyi öldürmektedir. Zeolit ve diatome toprağı %100 doğal ve insan sağlığına zararsız olduğundan, herhangi bir tarım ilacı veya başka bir zararlı kimyasal madde kullanılmadan istenilen sonuçlar elde edilmiş olmaktadır. Herhangi bir tarım ilacı kullanılmadığı için haşerenin tarım ilacına bağışıklık kazanması gibi bir husus da söz konusu değildir. Ayrıca ürün haşereler yanında küf, mantar vb. oluşumları ve bunlardan kaynaklanan kötü kokuları da gidermektedir [25].

3.2.3.3. Toprak kirliliğinin kontrolü

Doğal zeolitlerin katyon seçme ve değiştirme özelliklerinden; sadece besleyici iyonların bitkiye aktarılmasında faydalanılmayıp, aynı zamanda beslenme zincirlerinde Pb-Cd-Zn-Cu gibi istenmeyen bazı ağır metal katyonların tutulmasında da yararlanılmaktadır. Bu alanda kullanılan klinoptilolitin radyoaktif kirlenmenin söz konusu olduğu topraklara ilave edilmesi ile bitki tarafından alınan Sr90 miktarının büyük ölçüde azaltıldığı saptanmıştır [20,30].

3.2.3.4. Besicilik

Yemlerine zeolit ilave edilen tavuk, domuz ve geviş getiren hayvanların normal yemlerle beslenenlere oranla sağlıklarının bozulmaksızın ağırlıklarının arttığı belirlenmiştir [5].

3.2.3.5. Organik atıkların muamelesi

Bu alanda kullanılan doğal zeolitler dışkıların kötü kokusunun giderilmesini, nem içeriklerinin kontrolünü ve dışkıların oksijensiz ortamda çürümesiyle oluşan metan gazının diğer gazlardan ayrılmasını sağlamaktadır. Koku giderimi ve nem içeriğinin kontrolü ile hayvan barınaklarında daha sağlıklı koşullar yaratılmaktadır [30,33].

3.2.3.6. Su kültürü

Göl ve göletlerde biyolojik artıkların neden olduğu kirliliğin temizlenmesinde doğal zeolitler, özellikle de klinoptilolit kullanılmaktadır. Ayrıca canlı balık taşımacılığı ve su kültür ortamlarında ihtiyaç duyulan oksijence zengin hava akımının temininde de yararlanılmaktadır [5].

3.2.4. Madencilik ve metalürji

3.2.4.1. Maden yataklarının aranması

Volkanik malzemenin hidrolizi sonucu oluşan zeolitler, cevher yataklarının oluşumlarının açıklanması yanında, bu yatakların aranmasında da kullanılmaktadır [20].

3.2.4.2. Metalürji

Çevre sağlığı açısından tehlike oluşturan, bazı ağır metal katyonları içeren madencilik ve metalürjik faaliyetlerden ortaya çıkan atık sular, doğal zeolitlerin katyon değiştirme özelliklerinden faydalanılarak arıtılabilmektedir [24].

3.2.5. Diğer kullanım alanları 3.2.5.1. Kağıt endüstrisi

Yüksek parlaklığı olan zeolit cevherleri, kağıt endüstrisinde dolgu maddesi olarak gittikçe daha fazla kullanılmaktadır [29]. Klinoptilolit katkılı kağıt, normal kil katkılı kağıtlara göre daha tok olup, kolay kesilebilmekte ve mürekkebi daha az dağıtmaktadır [30].

3.2.5.2. İnşaat sektörü

Zeolitik tüfler düşük ağırlıklı, yüksek gözenekli, homojen ve sıkı-sağlam yapılıdırlar [5]. Kolayca kesilip işlenebilmeleri ve hafiflikleri ile yapı taşı olarak kullanılmaktadırlar [20].

Genleştirilmiş zeolitlerin sıkışma ve aşınmaya karşı dayanımı daha yüksek olup, genleştirilmiş hafif agregat üretiminde kullanılmaktadırlar [29,30].

Zeolitik tüf yatakları bir çok ülkede puzzolanik hammadde olarak kullanılmaktadır. Zeolitlerin sulu alt yapıda kullanılacak puzzolan çimento üretiminde kullanılması, yüksek silis içermeleri nedeniyle betonun katılaşma sürecinde açığa çıkan kirecin nötrleşmesini sağlayabilmektedir [29].

3.2.5.3. Sağlık sektörü

Bu sektörde klinoptilolit, florürlü diş macunlarında parlatıcı katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. Ayrıca kesik türü yaralanmış hayvanların tedavisinde yaranın enfeksiyon kapmaması için toz olarak da kullanılmaktadırlar [33].

3.2.5.4. Deterjan sektörü

Çevre kirlenmesi nedeniyle deterjanlarda fosfat kullanımı bazı ülkelerde kısıtlanmaktadır. Bu yüzden deterjan katkı maddesi olarak sentetik zeolitler

fosfatların yerine kullanılmaktadır. Son yıllarda doğal zeolitlerin bu alanda kullanılmasına yönelik bazı çalışmalar devam etmektedir [20,34].