Antoine Allanore, Yardımcı Doçent, MIT Malzeme Bilimleri Mühendisliği Bölümü, yakın tarihte J-WAFS fonuyla ödüllendirilen yedi araştırma projesinden birini yönetmektedir. Antoine, pahalı potasyum klorür malzemesine bel bağlamak yerine yerelde üretilebilen, yaygın olarak bulunan bir mineral olan K feldispattan türetilen yeni bir potasyum gübresi türü geliştirmeyi amaçlamaktadır.

 Kapıları Açıyoruz, projesi ve amaçları hakkında Profesör Allanore ile konuştu.

 Araştırma projenizin başlığı nedir?

Projenin adı, ‘Afrika için K Feldispattan Uygun Fiyatlı Potasyum Gübresi’.

Hangi sorunu ele almayı amaçlıyorsunuz?

Birleşmiş Milletler, 2030 yılı itibarıyla küresel nüfusun, 2015 yılını takiben sadece 15 yıl içinde 1,2 milyar artarak 8,5 milyar olacağını ve 2050 yılı itibarıyla da 9,7 milyara dayanacağını tahmin ediyor[1]. Bu büyüme oranları, zaten ürkütücüdür; ancak bu nüfus artışının büyük kısmının, dünyanın bugün güncel nüfuslarının gıda ve su ihtiyacını karşılama konusunda bile zorluk yaşayan bölgelerinde olmasının beklendiği göz önünde tutulursa tablo çok daha korkutucudur. Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü (FAO), 2050 yılı itibarıyla beslenmesi gereken boğaz sayısının %33 oranında artacağı göz önünde bulunursa gıda üretiminin %70 arasında artırılması gerekeceğini öngörmektedir[2] – dolayısıyla da daha fazla gıdayı, daha verimli üretme yollarını aramamız gerekiyor. Gübre, randımanı artırma yollarından birisidir ancak en çok ihtiyacı olan ülkelerde ithal çözümler çok pahalıdır.

Bugün, Kanada, Rusya ve Belarus, tarımda potasyum gübrelemesi konusunda en yaygın kullanılan bileşik olan potasyum klorür (KCl) üretiminin %85’inden fazlasını gerçekleştirmektedir. Kuzey yarıkürede yer alan ülkeler için malzeme ucuz ve kolayca elde edilebilir olsa da nakliye lojistiği KCl’nin güney yarıkürede yer alan ülkeler için pahalı ve kolay elde edilemez olmasına neden olmaktadır. Aynı zamanda, güney yarıkürede ve tropiklerdeki toprakların yapısı, kuzeydekilere göre farklıdır. Bu, KCl’nin bu alanlarda gübreleme için eş ölçüde etkili olmadığı anlamına gelmektedir. Dolayısıyla da Afrika dâhil olmak üzere tüm dünyada yaygın olarak bulunan bir mineral olan potasyum feldispatın, kalsiyum oksit mevcudiyetinde hidrotermal olarak işlenmesi yoluyla yeni bir potasyum gübresi geliştirmeyi amaçlıyoruz. Bu, özellikle de 1) potasyum klorür nakliyesinin yanına yaklaşılmayacak kadar pahalı olması, 2) toprakların, potasyum klorür gübresi için pek uygun olmaması ve 3) potasyum feldispatın (K feldispat) kolaylıkla bulunabilmesi göz önüne alındığında özellikle de Kuzey Afrika’daki tropik tarım için yararlı olabilir.

Potasyum klorür, neden potasyum gübrelemesinde geleneksel olarak en yaygın kullanılan bileşiktir?

19. Yüzyılın sonlarında, agronomistler toprak türleri ile toprakta bulunan belli elementler arasında bir bağlantı keşfetmişlerdi. Bununla birlikte, Almanya’daki tuz madenleri keşfedilinceye kadar kimsenin yüksek potansiyelli potasyum klorüre gerçek anlamda erişimi olmamıştı. Birdenbire Almanya’nın potasyum klorüre kolay erişimi olmuştu – çok derine gitmeniz gerekmiyordu neredeyse yüzeydeydi. Daha sonra, 20. Yüzyılın başında bu madenler, tüm Avrupa, Rusya ve Kuzey Amerika’da keşfedildi; dolayısıyla da potasyum klorür, toprak gübrelemesi için temel seçenek haline geldi.

Feldispatlar (KAlSi3O8 – NaAlSi3O8 – CaAl2Si2O8), ağırlık olarak Dünyanın kıtasal kabuğunun yaklaşık %41’ini teşkil eden bir kayaç oluşturan tektosilikat mineral grubudur. Somon pembesi, K feldispatın tipik rengidir. Saf feldispat kristalleri, düzensiz uçları olan dikdörtgensel bloklar oluşturma eğilimi gösterir.

Önerdiğiniz çözümün avantajlarını kısaca açıklayabilir misiniz?
Önerimiz, karmaşık ve maliyetli potasyum klorür tedarik zincirine dayanmamaktadır. Bunun yerine, hemen her yerde yaygın olarak bulunan K feldispatı kullanıyoruz. Dolayısıyla da Kanada, Rusya veya Almanya’dan potasyum klorür ithal etmek yerine yerel kaynakları kullanabilir ve yerel sanayii geliştirebiliriz. Aynı zamanda da yerel olarak üretildiği için işlemde son ürünün yerel toprak koşulları için daha uygun olmasını sağlayacak düzenlemeler yapabiliriz.

Bu çifte avantaj sağlar: daha etkili bir gübreyle çiftçilere yardım ediyorsunuz ve yerel sanayii geliştirerek de yerel ekonomiye yardım ediyorsunuz. Bundan başka üçüncü bir potansiyel avantajı da var; Afrika’da kolay erişilebilir K feldispat rezervleri olan ülkeler tıpkı bugün Rusya, Almanya ve Kanada’nın olduğu gibi gübre üreticileri ve ihracatçıları haline gelebilirler. Dolayısıyla da madenciliğin yanı sıra üretim açısından da yeni fırsatlar yaratabilir.

 Çözmeniz gereken kilit önemi olan zorluklar nelerdir?
Toprak bilimi ve agronominin karmaşıklığını göz önünde tutmalıyız[3]. Hâlâ daha ürünümüzün toprak ve mahsullerde bulunan diğer besin maddeleri ile nasıl etkileşeceğini anlama çabasının başlarındayız. Özellikle de yeterli çalışma yapılmamış alanlarda bu çiftçilik zorluklarını çözmeyi umuyoruz.

Yapmamız gereken ilk şey ürünü kullanacağımız toprağın türünü anlamak. Topraklar, tuttukları su miktarından farklı jeolojik kökenlerine ve bazen toprağın daha önceki kullanım amaçlarına bağlı olarak dünya ölçeğinde çok çeşitli nedenlerle büyük farklılıklar gösterirler.

Afrika, açıkça her bir bölgesinde farklı toprakları olan muazzam bir alandır. Yetiştirilen ürün de dikkate almamız gereken başka bir faktördür. Toprak türü ve mahsulü öğrendikten sonra malzememizi çiftçilerin ihtiyaçlarına uygun olarak performans göstermesini sağlamak üzere düzenleyebilir ve tasarlayabiliriz.

J-WAFS fonunun bu son dönemi, Ağustos 2019’a kadar sürecektir. Araştırmanızın o tarihe kadar tamamlanmasını bekliyor musunuz?
Gerçekçi olmak gerekirse o tarihe kadar ‘sera testlerini’ tamamlayabileceğiz. Bunlar, bitkiler üzerinde toprak, mahsul koşulları ve çiftçilerin bunları yetiştirme tarzını kopyalayan küçük ölçekli testlerdir. Sonraki aşamada biraz daha büyük ölçekte saha testlerini ve toprak testlerini yürüteceğiz. Araştırma başarılı olursa, insanların malzemenin büyük ölçekli performansını görmesini sağlamak için altı aylık veya bir yıllık saha denemeleri yapmaya hazır olacağız. Bundan sonra, ürünü ölçeklendirmek ve pazara sunmak için endüstri ve ticari ortaklarla birlikte çalışmamız gerekecek.

Yüksek bir düzeyde, her ne kadar ürünümüzün farklı ürünler ve farklı toprak türleri üzerindeki etkisini tam olarak anlamamız için her zaman daha fazla çalışma yapılması gerekecek olsa da bu, gübreyi yeni bölgelere uyarlama becerimizi test etmek için mükemmel bir fırsat.

[1] http://www.un.org/en/development/desa/news/population/2015-report.html

[2] http://www.fao.org/news/story/en/item/35571/icode/

[3] toprak yönetimi ve mahsul üretimi bilimi