ZEOLİTLER üretiminde de önemli bir yer kazanan, eko- nomik değere sahip türleridir. Bir ze- olit minerali, üç boyutlu kafes yapısına sahip M. Bahadır ŞAHİN* kristalin halde bulunan bir alüminosilikat ola- rak tanımlanabilir. Bu kafes yapısı ile zeolit mineralinde moleküler çapta eş boyutlu gö- zenekler oluşmakta ve olağanüstü bir yüzey 1. GENEL BİLGİLER alanı ortaya çıkmaktadır (Cejka vd., 2007). “Zeolit nedir?” sorusunu sormak cevabını Gözenekli yapı ve geniş yüzey alanına sahip üç boyutlu bu kafes yapısı zeolit mineralleri- vermekten çok daha kolaydır (Eyde, 1978). ne teknolojik ve ticari önem kazandıran özel- Zeolit kelimesi ilk kez İsveçli bir mineralog liklerin başında gelmektedir. olan Cronstedt tarafından 1756’da boraks in- (1) cisi testi (borax bead test) uygulanmış, be- Zeolit mineralleri, magmatik kayaların ve lirli silikat minerallerinin davranışlarını ifade çoğunlukla da bazaltların boşluk, kırık ya da etmek amacıyla kullanılmıştır (eski Yunan- çatlaklarında dolgu şeklinde bulunabilmekte, cada; zeo: kaynama, lithos: kaya, zeolithos: çeşitli türden sedimanter kayalar ile düşük kaynayan taş) (Coombs vd., 1998). dereceli metamorfik kaya türlerinde ise ka- yayı oluşturan mineral bileşenleri arasında Zeolitler, çeşitli fiziksel ve kimyasal özel- yer alabilmektedir. Bazaltlarda gözlenen zeo- likleri nedeniyle endüstriyel hammadde lit mineralleri müzelerde sergilenecek kadar kaynakları içerisinde kullanım alanları hızla iri boyutlara ulaşabilirken (Şekil 1), özellikle yaygınlaşan, son yıllarda teknolojik geliş- sedimanter kökenli zeolit mineralleri çok ince melerin paralelinde ileri teknoloji ürünlerinin taneli ve sadece mikroskop altında gözlene-

Şekil 1- Bazalt içindeki boşlukta gelişmiş stilbit kristalleri (Japonya).

*Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Maden Etüt ve Arama Dairesi Başkanlığı (1) Boraks incisi testi (borax bead test): Boraks renksiz kristaller halinde bulunan katı bir bileşiktir. Yüksek sıcaklıklara kadar ısıtıldığında kabararak beyaz köpüklü bir kütleye, soğuyunca da renksiz, camsı bir katıya dönüşür. Tuzlardaki bazı metallerin varlığını belirlemek için laboratuvarlarda “boraks incisi” deneyi yapılır. Bu deneyde, çözümlenecek olan tuz öğütülmüş boraksla karıştırılır; platin telden yapılmış bir halka bu karışıma daldırılarak aleve tutulduğunda, halkanın içinde inci tanesi gibi camlaşmış, küçük bir boraks boncuğu oluşur. Bu boncuğun rengi tuzda hangi metalin bulunduğunu gösterir. Örneğin kobalt tuzları boraks incisini koyu maviye, krom tuzları ise yeşile boyar. Boraks eritildiği zaman metal oksitleriyle birleştiği için, kaynak ya da lehim yapılacak metallerin yüzeyindeki oksit katmanını temizlemek amacıyla da kullanılır (http://www.nuveforum.net/1716-genel-kultur-b/64161-bor-boraks/).

53 bilen boyutlarda (Şekil 2) bulunmaktadır (Hay ğu günümüzde, özellikle enerji üretiminde or- ve Sheppard, 2001). taya çıkan çevresel etki ya da risklerin en aza indirilmesi amacıyla çözümler aranmaktadır. Kullanım alanlarına bakıldığında, uzay Düz mantıkla bakıldığında çevresel sorunla- teknolojisi, madencilik ve metalürji, çeşitli rın çözüm yolunun faaliyetlerin durdurulması enerji üretim ve tüketim aşamaları, sağlık ve olabileceği düşünülebilir. Ancak, bu durumun inşaat sektörleri ile tarım ve hayvancılık, ka- mühendislik misyonuyla bağdaşmayacağı da ğıt sanayi, deterjan sanayi ve kirlilik kontrolü son derece açıktır. Bu bağlamda mühendisli- gibi alanlarda yaygın olarak kullanıldığı gö- ğin çözüm üretme sanatı olduğu dikkate alın- rülmektedir. Özellikle radyoaktif maddelerin malı, çevresel etkileri en aza indirebilecek ya arıtılmasındaki kabiliyetlerinden dolayı nük- da bütünüyle ortadan kaldırabilecek çareler leer enerji santralleri ve diğer nükleer uygu- aranmalı, tasarlanmalı ve uygulamaya geçi- lama alanlarında ciddi bir öneme sahip olan rilmelidir. hammadde kaynakları olarak da değerlendi- rilmektedir. Zeolitlerin çözüm arayışlarındaki yeri ve önemi, kristal yapıları ile sahip oldukları fizik- Çevresel kaygıların gündemde olduğu sel ve kimyasal özelliklerinin, doğayı koruma günümüzde, karşılaşılan çevre sorunları ve amacına yönelik olarak geliştirilmeye çalışı- gelecekte de ortaya çıkabilecek olumsuz lan çevre teknolojisi uygulamalarına son de- çevresel etkilerin önlenebilmesi yönünde rece elverişli olmasından kaynaklanmaktadır. çözümler aranırken, zeolitlerin bu arayışlara çare olabilecek doğanın sunduğu en elverişli 2. DOĞAL ZEOLİTLERİN KRİSTAL malzemeler olduğu anlaşılmaktadır. İçme su- YAPILARI larından soluduğumuz havaya kadar birçok yaşamsal ortamın kirlilik tehdidi altında oldu- Zeolit mineralleri için Coombs vd. (1998)

Şekil 2- Taramalı elektron mikroskobu (SEM) altında incelenebilen mikron boyutundaki şabazit (Ş), klinoptilolit (K) ve eriyonit (E) mineralleri (Akvirançarsak Köyü şabazit sahası, Bala-Ankara).

54 tarafından önerilen sınıflamaya göre 82 farklı formüllerinde de feldispatlara benzer şekilde, zeolit türünün varlığı kabul edilmektedir. Jeo- T’nin oksijene (O) 1/2 oranı korunmuş olma- lojik olarak diğer silikat mineralleri gibi bol ve lıdır (tamamlanmamış kafesler hariç). Silis- yaygın olarak bulunmamalarına karşın, diğer yumun (Si) yerine daha fazla alüminyumun mineral gruplarına göre çok daha ilginç kris- (Al) geçmesi durumunda ortaya çıkan büyük tal yapılarına sahip oldukları görülmektedir ölçüdeki yük eksikliği, yapıya giren katyonlar (Armbruster ve Gunter, 2001). tarafından karşılanmış olmalıdır (Armbruster ve Gunter, 2001). Zeolitlerin anlaşılmasında büyük önem ta- nx- şıyan ilkelerden birincisi “yük dengesinin sür- Bir alüminosilikat kafesi, [AlnxSin(4-x)On8] dürülebilir olması (yani, kimyasal formüldeki genel formülüne sahiptir. Burada birim hüc- iyon yüklerinin formal değerlikleri toplamının reyi doldurmak için gereken temel yapı birimi sıfıra eşit olması)”, ikincisi ise “oluşum koşul- “n” bazen birden büyük olabilir. Sözü edilen ları altında duraylı bir yapının meydana gel- bu tetrahedral yapılar, yük dengesi için gi- mesi için atomların birbirine geçmesi ya da ren ve kanal ya da ek yapı (extraframework) birbiriyle uyumlu olmasıdır”. Zeolitler, suyun olarak adlandırılan katyonların içine doğru

(H2O) varlığına bağlı olarak düşük basınç ve kanallar, boşluklar ya da kafeslerden oluşur sıcaklıklarda oluşur, boşluklu-kanallı bir yapı (Armbruster ve Gunter, 2001) (Şekil 3). kazanır. Diğer silikat minerallerine göre çok daha açıklıklı bir kafes yapısı ve buna bağlı Gözenekler, çapı çok büyük olan molekül- olarak da daha düşük bir yoğunluk meyda- ler dışında kalan diğer molekülleri yüzeylerin- na gelmiş olur (Armbruster ve Gunter, 2001). de tutar (absorbtion) ya da emer (adsorbti- Kuvars, feldispatlar ve zeolitler tetrahedral on). Bu moleküller gözeneklerin içini güvenli (dört yüzlü) kafes yapıları olarak sınıflandırılır. bir şekilde doldurarak, moleküler çapta elek

Her bir TO4 dörtyüzlüsü (tetrahedronu) [bura- olarak davranan zeolitlerde moleküler elekle- da T çoğunlukla silisyum (Si) ve alüminyum- rin bir alt dizisini oluşturur (Cejka vd., 2007). dur (Al)] her oksijeni (O) bitişiğindeki diğer Kristalin silika (SiO2) kafesi sayesinde önemli tetrahedron ile paylaşır. Zeolitlerin kimyasal bir dayanıma sahip olan tetrahedral bir zeolit

Şekil 3- Çok sayıda kanal, boşluk ve kafeslerden oluşan bir zeolitin tetrahedral yapısı.(http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/58/Zeolite- ZSM-5-3D-vdW.png)

55 oldukça rijid ve duraylıdır (Cejka vd., 2007) göre, benzer özelliklere (morfoloji gibi) sahip (Armbruster ve Gunter, 2001). Bazı durum- olan zeolitler benzer gruplar içinde yer alır. larda kafesteki Al+3 ile Si+4 yer değiştirmiş Çünkü bir mineralin fiziksel özellikleri onun olabilir. Bu durumda, kafes negatif bir yük kristal yapısıyla ilgilidir ve bu üçüncü yöntem taşıyabilmekte ve boşluklar içerisinde yerle- de dolaylı olarak zeolitin kristal yapısını esas şen, gevşek halde tutulmuş katyonlar zeolitin almaktadır (Armbruster ve Gunter, 2001). elektriksel olarak nötr halini (elektronötralite) korumaktadır. Bu katyonların bazıları katyon Zeolitlerin yapısal sınıflamalarından ilki, üç değişimine uygundur ve bu sayede zeolitler po- harften oluşan bir kod alan belirli kafesler ile ka- lar moleküllerin adsorbe edilmesini tersine çe- fes topolojisi temeline dayanır (çizelge 1; Meier virebilme özelliği de kazanır. Bu özellikler zeolit- vd., 1996). Örneğin klinoptilolit ve höylandit lerin ticari değer kazanmasına oldukça önemli mineralleri özdeştir ve kafes kodu her iki ze- katkılar sağlamaktadır (Cejka vd., 2007). olit için de “HEU” olarak verilmiştir. Höylandit minerali klinoptilolitten daha önce adlandırıl- 3. KRİSTAL YAPISI TEMELİNDE ZEOLİT mış olduğundan bu adlamada da höylandite TANIMI öncelik verilmiştir. Natrolit, mezolit, skolesit ve gonardit mineralleri özdeş mineraller olup, Yukarıda değinilen bu kafes veya yapı ta- bu dört minerali tanımlamak için “NAT” kulla- nımları oldukça karmaşık gibi görünmesine nılmaktadır. Burada da natrolit minerali grup rağmen, bir zeolit mineralinin tanımlanma- içerisinde ilk olarak keşfedilen mineraldir ve sında gerekli olan özelliklerdir. Coombs vd. grubun adlamasında rumuz olarak kullanıl- (1998) tarafından yapılan tanımlamaya göre; mıştır. Kanal dolgularının değişebilir olması nedeniyle sınıflamanın kafes topolojisi teme- “Bir zeolit minerali, bir katyon etrafında line dayanması mantıklıdır. Bu türden bir sı- dört oksijen atomunun yer aldığı dörtyüz- nıflama şeması, katyon değişimi ve sentetik lülerin (tetrahedr) bağlanmasıyla meydana zeolitlerle ilgilenen araştırmacılar için oldukça gelen kafes yapı özelliğindeki kristalin bir kullanışlı olabilmektedir. Ancak bu şekilde bir maddedir. Bu yapı sistemi, kafesler ve ka- kodlamanın güncel mineral isimleriyle (Meier nalların oluşturduğu açık boşluklara sahiptir. vd. 1996) karıştırılmaması gerekmekte olup, Bu boşluklar genellikle su molekülleri ve ilave jeologların zeolit minerallerini adlandırmaları yapı katyonları tarafından doldurulmuş hal- için kullanılması uygun değildir (Armbruster de bulunurken, bunların değiştirilebilmesi de ve Gunter, 2001). çoğunlukla mümkün olabilmektedir. Kanallar misafir türlerin geçişine izin verebilecek ka- Zeolitlerin sınıflandırılması için kullanılan dar yeterli genişliğe sahiptir. Sulu fazlarda, ikinci yöntemde “ikincil yapı birimleri [secon- dehidratasyon ya da su kaybı çoğunlukla dery building units (SBU)]” olarak adlandırı- o 400 C’nin altında gerçekleşir ve genellikle lan bir kavram temel alınmaktadır. Zeolitler geri dönüşümlüdür. Yapı sisteminin OH, F için birincil yapı birimi dörtyüzlüdür (tetrahed- grupları tarafından kesilmiş olması durumun- ron). SBU’lar ise dört yüzlünün (tetrahedrin) da, bunlar tetrahedronun tepe noktasında geometrik olarak düzenlenmiş halidir. Silikat (apeks) yer alır ve diğer bir dörtyüzlü (tetra- minerallerinde dört yüzlü (tetrahedr), halka- hedr) ile paylaşılmaz.” lar, zincirler, levhalar veya kafesler şeklinde dizilmiş olabilir. Buradan hareketle, silikat mi- 4. ZEOLİTLERİN SINIFLANDIRILMASI neralojisinde her bir ikincil yapı birimi (SBU) göz önünde bulundurulur. Ancak bu türden Zeolitler için güncel olarak kullanılan üç bir basitleştirme, silikat minerallerinin SBU ayrı sınıflama söz konusudur. Bunlardan ikisi modelinde dikkate alınmayan, çoğunlukla özel olarak tanımlanan “kristal yapı görünü- ilave çokyüzlü (polyhedral) birimlerin bulun- şü” temeline dayanırken, çok daha tarihsel ması nedeniyle uygun değildir. Zeolitlerdeki bir temele sahip olan üçüncü sınıflamaya tetrahedr gruplaması kafes yapısında ortaya

56 Çizelge 1- Zeolitler için kafes kodları ve ortak mineral isimleri (Meier vd. 1996)

ANA (ammonioleucite, analcime, MAZ (mazzite) hsianghualite, leucite, pollucite, wairakite) MER (merlinoite) BEA (tschernichite) MFI (mutinaite) BIK (bikitaite) MON (montesommaite) BOG (boggsite) MOR (mordenite) BRE (brewsterite) -MOR (maricopaite) CHA (chabazite, willhendersonite) NAT(, mesolite, natrolite, -CHI (chiavennite) paranatrolite, scolecite) DAC (dachiardite) NES (gottardiite) EAB (bellbergite) OFF (offretite) EDI (, kalborsite) -PAR (parthéite) EPI (epistilbite) PAU (paulingite) ERI (erionite) PHI (harmotome, phillipsite) FAU (faujasite) RHO (pahasapaite) FER (ferrierite) -RON (roggianite) GIS (amicite, garronite, gismondine, STI (barrerite, stellerite, stilbite) gobbinsite) TSC (tschörtnerite) GME (gmelinite) TER (terranovaite) GOO (goosecreekite) THO (thomsonite) HEU (clinoptilolite, heulandite) VSV (gaultite) LAU (laumontite) WEI (weinebeneite) LEV (levyne) YUG (yugawaralite) LOV (lovdarite) no framework code (cowlesite, tvedalite) LTL (perlialite)

çıkar ve daha sıklıkla da SBU’lar zeolitin mor- bilmektedir (Armbruster ve Gunter, 2001). folojisini kontrol etmeye yöneliktir (Armbrus- ter ve Gunter, 2001). Breck (1974) tarafından Genel anlamdaki üçüncü sınıflama şeması SBU geometrisi temeline dayanan 7 ayrı ze- SBU’ya benzer olup, geçmişte keşfedilmiş ve olit grubu tanımlanmıştır (çizelge 2). adlandırılmış zeolitleri de kapsamaktadır. Ze- olit grup isimlerinin bir kombinasyonunu kulla- Örneğin Meier vd. (1996) sınıflamasında- nan bu şema, birçok jeolog tarafından yaygın ki NAT yapıları Breck (1974) tarafından bir olarak kullanılan özel SBU’lara sahiptir. Bu şema Gottardi ve Galli (1985) tarafından ha- T5O10 SBU’su ile Grup 5’e dahil edilmiştir. Bu grubun en etkili kristalografik bileşeni c ekse- zırlanan sınıflama şemasıdır (çizelge 3). Ze- nine paralel tetrahedr zincirlerine bağlıdır ve olit araştırmalarına yeni başlayanlar için bu bu durum grupta yer alan minerallerin morfo- türden sınıflamalar oldukça karmaşık gelebil- lojik olarak c eksenine paralel büyümesine ve mektedir. Her şema belirli bilim insanları tara- bazen lifsi bir görünüm kazanmasına neden fından kullanılmakta, yapı kodları ve SBU’lar olur. Grup 7 zeolitleri (T O ) ise höylan- hem kristalograflar ve hem de mineralogların 10 20 büyük çoğunluğu için çok daha kullanışlı ola- dit (HEU), klinoptilolit (HEU), stilbit (STI) ve bilmektedir (Armbruster ve Gunter, 2001). brewsterit (BRE) gibi levhamsı yassı mine- ralleri içermektedir. Bu minerallerin biçimleri, 5. ZEOLİTLERİN KİMYASAL YAPILARI sahip oldukları kanallar ve SBU’larının oryan- tasyonu ya da konumlanmasıyla açıklanabilir. Bir zeolitin genel formülü MxDy[Alx+2y- Örneğin höylandit minerali c eksenine paralel Sin-(x+2y)O2n].mH2O olarak ifade edilmekte, M kanallara sahiptir ve mineral (010) boyunca tek değerlikli ve D ise çift değerlikli katyon- çok kolay kırılabilir ya da mükemmel bir şekil- lardan oluşmaktadır. Bu formül, Lowenstein de levhalara ayrılabilir. Dolayısıyla mineralin kuralı (Si ≥ Al) geçerli olmak kaydıyla, geniş kristal yapısı kadar, mineralin dış görünümü- bir kimyasal çeşitliliğe izin verebilmektedir. nün anlaşılmasında SBU’lar da yardımcı ola- Kimyasal bileşimdeki çeşitlilikten dolayı, ze-

57 Çizelge 2- Breck (1974) tarafından geliştirilen ve SBU temeline dayanan zeolit sınıflaması

Group 1 (S4R - single 4-ring) Group 5 (T5O10) analcime natrolite harmotome scolecite phillipsite mesolite gismondine paulingite thomsonite laumontite gonnardite yugawaralite (P) edingtonite

Group 2 (S6R - single 6-ring) Group 6 (T8O16) erionite mordenite offretite dachiardite levynite sodalite hydrate ferrierite (T, omega, losod) epistilbite bikitaite Group 3 (D4R - double 4-ring) (A, N-A, ZK-4) Group 7 (T10O20) heulandite Group 4 (D6R - double 6-ring) clinoptilolite faujasite chabazite stilbite gmelinite brewsterite (X, Y, ZK-5, L)

Çizelge 3- Zeolit sınıflama şeması (Gottardi ve Galli, 1985).

Fibrous (T5O10) natrolite, tetranatrolite, paranatrolite, mesolite, scolecite thomsonite edingtonite gonnardite Single connected 4-ring chains (single 4-ring) analcime, wairakite, viseite, hsianghualite, laumontite, leonhardite, yugawaralite, roggianite Doubly connected 4-ring chains gismondine, amicite, gobbinsite, phillipsite, harmotome merlinoite garronite, mazzite paulingite 6-ring (single and double 6-ring) gmelinite, chabazite, willhendersonite levyne erionite offretite Heulandite group (T O ) faujasite 10 22 heulandite, clinoptilolite Mordenite group (T O ) 8 16 stilbite, stellerite, barrerite, mordenite brewsterite dachiardite Unknown structures epistilbite cowlesite ferrierite goosecreekite bikitaite parthéite

58 olitler için güvenilir bir sınıflama sadece yapı- Zeolitlerin termal duraylılığı geniş bir sı- sal özelliklere dayalı olarak yapabilmektedir. caklık aralığında değişim göstermektedir. Daha önce de değinildiği gibi, zeolitler gibi Düşük silis içeriğine sahip olan zeolitlerin kafes yapısına sahip olan silikatlarda (tek- parçalanma ya da bozuşma sıcaklığı yakla- şık 700 Co civarındadır. Silikalit gibi tama- tosilikatlar) temel yapı birimi (TO4 tetrahedri: o dörtyüzlüsü), iki tetrahedr tarafından pay- mıyla silisli zeolitler ise 1300 C ’ye kadar laşılan oksijenlerin üç boyutlu bir ağ oluştu- duraylı kalabilmektedir. Düşük silis içeriğine rarak bağlanmasıyla meydana gelmektedir. sahip zeolitler asitte duraylı değildir. Yüksek Kimyasal bileşimlerinin en yaygın özelliği, O, silisli zeolitler ise bazik çözeltilerde duraysız Si, Al, Ca, Mg, Ba, Na, K ve H’nin esas ele- olmalarına rağmen kaynar mineral asitlerinde mentler, Fe, Sr, Li, Be, Cs, Cu ve Pb’nun ise duraylıdır. Düşük silis içeriğine sahip zeolit- ler hidrofilik yani nem tutucu özelliği taşırken, ikincil ya da rastlantısal elementler olmasıdır yüksek silis içerikli zeolitler hidrofobik yani su (Passaglia ve Sheppard, 2007). tutmama ya da suyu uzaklaştırma özelliğine 6. ZEOLİTLERİN BAZI NİTELİKLERİ sahiptir. Emilim (adsorbtion), kataliz ve iyon değiştirme uygulamalarında önemli bir rol Zeolit grubu minerallerin yukarıda genel oynayan katyonların derişimi, konumlanması kapsamda sözü edilen fiziksel ve kimyasal ve değiştirilmesindeki seçicilik, önemli ölçüde yapıları bazı özel niteliklere sahip olmalarını Si/Al oranlarına bağlı olarak çeşitlilik kazanır. Si/Al oranındaki artışla asit bölge (acid site) sağlamaktadır. Bunlar, teknolojik uygulama- derişimi azalmasına karşın, alüminyum içe- larda ve endüstriyel kullanımda büyük ya- riğindeki azalmaya bağlı olarak asit direnci rarlar sağlamakta ve zeolitlere ekonomik bir ve proton aktivite katsayıları da artış gösterir önem de kazandırmaktadır. Genel bir bakış (Payra ve Dutta, 2003). açısıyla değerlendirildiğinde, ısıl davranışları, asitlere karşı duraylılık özellikleri, nem ya da Zeolitlerin eşsiz özelliklerinden birisi de sa- su tutma ve salıverme, yüzeyde tutma (ab- hip oldukları iç yüzeyleridir. Bu yüzeyler top- sorbsiyon) ve emilim (adsorbsiyon) özellikle- lam yüzey alanının % 98’den fazlasını oluştu- ri, iyon değiştirme kapasiteleri ve olağanüstü rabilmekte, yüzey alanları tipik olarak 300-700 yüzey alanına sahip olmaları bazı önemli ni- m2/g gibi olağan üstü değerlere sahip olabil- telikleri olarak sayılabilir. mektedir (Şekil 4) (Payra ve Dutta, 2003).

Şekil 4- Taramalı elektron mikroskobu (SEM) altında izlenen mikron boyutundaki şa- bazit mineralleri (Akvirançarsak Köyü şabazit sahasından, Bala-Ankara). Şabazit minerallerinden oluşan bir zeolit örneğinin 1 gramı yaklaşık 700 m2 yüzey alanına sahip olabilmektedir. Yüzey alanı kristal yüzeyleri ve minera- lin sahip olduğu gözeneklerin yüzey alanları toplamından oluşmaktadır.

59 Zeolit asitliği hidrokarbon dönüşüm reak- Eyde, T. H., 1978, Bowie An Arizona siyonları için önem taşımaktadır. Bronsted ve Industrial Mineral. Fieldnotes from The Lewis asit bölgeleri ortaya konulmuş, asidite- State of Arizona Bureau of Geology and yi tanımlamak için birkaç yöntem geliştirilmiş- Mineral Technology. Earth Sciences tir. Zeolitlerdeki iyon değiştirme süreçlerinin and Mineral Resources in Arizona. Vol. 8, No 4. termodinamik ve kinetik yönleri araştırmala- rın etkin olarak sürdürüldüğü alanlardandır Gottardi, G. ve Galli, E., 1985, Natural Zeo- (Payra ve Dutta, 2003). lites, Springer-Verlag, Berlin, Germany. 409 p. DEĞİNİLEN BELGELER Hay, R. H. ve Sheppard, R. A., 2001. Occu- Armbruster T. ve Gunter M. E., 2001, Crystal rence of Zeolites in Sedimentary Ro- Structures of Natural Zeolites. Reviews cks: An Overwiew. Reviews in Min. And in Min. And Geochem. Vol. 45. Natural Geochem. Vol. 45. Natural Zeolites: Zeolites: Occurrence, Properties, Appli- Occurrence, Properties, Applications, cations, 1-116. 217-234.

Breck , D. W., 1974, Zeolite Molecular Sie- Meier, W.M., Olson, D.H. ve Baerlocher, ves. Structure, Chemistry and Uses, C.,1996, Atlas of zeolite structure types. John Wiley & Sons, New York, 313-320 Zeolites, 17, 1 ­ 230. and 731-738. Passaglia, E. ve Sheppard, R.A., 2007, The Boraks incisi (borax bead test) testi. http:// Crystal Chemistry of Zeolites. Reviews www.nuveforum.net/1716-genel-kultur- in Min. And Geochem. Vol. 45. Natural b/64161-bor-boraks/ Zeolites: Occurrence, Properties, Appli- cations, 69-116. Cejka J., van Bekkum H., Corma A. ve Sc- hüth F. (Editors), 2007, Introduction to Payra, P. ve Dutta, P., K., 2003, Zeolites: A Primer Handbook of Zeolite Science Zeolite Science ve Practice. ISBN: 978- and Technology. Edited by Auerbach, 0-444-53063-9, ISSN: 0167-2991. Else- S.; Carrado, K.; Dutta, P. Marcel Dek- vier Radarweg 29, PO Box 211, 1000 ker, Inc., 270 Madison Avenue, New AE Amsterdam, The Netherlands. York. ISBN: 0-8247-4020-3. Coombs D. S. (Chairman), Alberti A., Armb- Zeolitin tetrahedral yapısı. http://upload.wi- ruster T., Artioli G., Colella C., Galli E., kimedia.org/wikipedia/commons/5/58/ Grice J. D., Liebau F., Mandarino J. A., Zeolite-ZSM-5-3D-vdW.png Minato H., Nickel E. H., Passaglia E., Peacor D. R., Quartieri S., Rinaldi R., ROSS M., Sheppard R. A., Tillmanns E. ve Vezzalini G., 1998, Recommended nomenclature for zeolite :report of the subcommittee on zeolites of the International Mineralogical Association, Commission on New Minerals and Mi- neral Names. Mineralogical Magazine, August 1998, Vol. 62(4), 533–571.

60 SÜRDÜRÜLEBİLİR ÇEVRE yapı, malzeme ve sistemlerin ekonomik ve ANLAYIŞIYLA JEOTERMAL KAYNAK sosyal kalkınma açısından planlama, tasa- ARAMA ÇALIŞMALARINDAN rım, işletme yöntem ve stratejilerini belirlerler. SONDAJLI ARAMALAR VE Bilimin ve mühendisliğin ışığında, kaynak ALINACAK ÖNLEMLER arama çalışmalarının;

*Büro çalışmaları, Arzu ÇAĞLAYAN* *Saha çalışmaları, *Laboratuvar çalışmaları, *Değerlendirme ve modelleme çalışmaları, İnsan ve doğa ilişkisinde bilim; elde edi- *Sondaj çalışmaları, len deneyimlerin sistematize edilmesi, ön yargısız düşünme, anlama ve doğrulama *Üretim çalışmaları, metodudur. Mühendislik ise; doğa olayları ve şeklinde yürütüldüğünü söylemek mümkün- temelinde yatan yasaların araştırılıp insan ve dür. Ancak, kaynak türü ve özelliğine göre toplum yararına kullanılmasını sağlar. özel bazı çalışmaların da bu çalışmalara ek İnsan, çevre ve kaynak etkileşimlerini dik- olarak yürütülmesi gerekebilir. kate almadan sosyal kalkınmanın tam olarak Kaynak arama çalışmalarının tamamına sağlanıp sürdürülebilmesi olanaklı değildir. değinmeden bu çalışmanın konusunu oluş- Çevre, şehirciler tarafından insanın yeryü- turan sondajlı arama çalışmalarının insan ve zünde yaptığı faaliyetlere tepki gösteren ve çevre açısından değerlendirilmesi ele alına- yer yüzünde bulunan unsurlar biçiminde ta- caktır. nımlanarak bir anlamda yeryüzü ile özdeşleş- tirilirken; ekologlar tarafından, dünyanın canlı Mühendisler ve çevre bilimciler; planlama varlıkları ile bu varlıkların yaşadığı ortamdaki aşamasından başlamak üzere ekonomik ve hava, su, toprak ve doğal kaynaklardan oluş- sosyal kalkınmayı sağlayacak projeler hazır- muş bir sistem olarak tanımlanmaktadır. larken bir yandan da, ekosistem ve tüm can- lılar için kalkınmaya paralel şekilde büyüyen Mühendislik ise, bilimsel esaslar çerçeve- çevre sorunlarının da eş güdüm çalışmalarını sinde, topluma yarar sağlayacak bir yapının, yürütürler. eşyanın ya da sistemin; planlanması, tasa- rımı, inşaatı ya da işletmesinin uygulaması İnsanlık tarihiyle başlayan çevre ve doğa olarak tanımlanabilir. Tam da burada belirt- kirliliğini salt üretim sürecinin doğal bir sonu- mek gerekir ki mühendislik, doğaya rağmen cu olarak görmek kadar günümüzde çevre değil, doğayla uyumlu ve insanı merkez alan sorunlarını kirlilik üzerinden tartışmak da el- çalışmaları esas almalıdır. bette indirgeyici bir yaklaşım olur.

Hava, su, toprak gibi doğal kaynakların 60’lı yılların sonlarından itibaren doğal en iyi biçimde kullanılması, kirlenmelerine kaynakların israf edilmesi, çevrenin kirletil- neden olan etkenlerin kaynaklarında kontrolü mesi ve tahrip edilmesine karşı çıkan ekolo- ve giderilmesi çevre kirliliğini önleyerek sür- jik harekete eş zamanlı olarak, uluslararası dürülebilir kalkınmanın sağlanması konusun- alanda ‘Çevre Hak ve Hukuku’ndan söz edil- da çalışmalar yürüten mühendisler, kaynak, meye başlanmıştır.

*Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Enerji Hammadde Etüt ve Arama Dairesi, Ankara.

61 Çevre hukuku; insanın, tekniğin ve en- rını öne çıkarmıştır. Bu durum, ülkemizde de düstriyel medeniyetin zararlarını engellemeli, su, rüzgar, güneş, jeotermal, dalga ve biyo- insanın doğal çevresine ilişkin beklentilerini kütle gibi yenilenebilir enerji kaynaklarına yö- güvence altına almalı, ekosistemi korumalı- nelik çalışmaları hızlandırmıştır. Ülkemiz için dır. Ayrıca, yaşama zarar veren müdahaleleri alternatif enerji kaynağı olan jeotermal enerji; kaynağında önlemeyi amaçlamalıdır. arama, araştırma, geliştirme ve uygulama çalışmaları da bu anlamda hız kazanmıştır. Türkiye’de çevre politikalarını belirleyen temel kanunlar; 11.08.1983 tarihli Resmi Ga- Canlıların yaşamları boyunca ilişkilerini zetede yayımlanarak yürürlüğe giren 2872 sürdürdükleri ve karşılıklı olarak etkileşim sayılı Çevre Kanunu, 23.07.1983 tarihli 2863 içinde bulundukları biyolojik, fiziksel, sos- sayılı Kültür ve Tabiat Varlıklarını Koruma yal, ekonomik ve kültürel ortamı olan çevre; Kanunu ve 2873 sayılı Milli Parklar Kanu- çevresel değerlerin ve ekolojik dengenin tah- nu’dur. 2872 sayılı Çevre Kanunu bütün can- ribini, bozulmasını ve yok olmasını önleme- lıların ortak varlığı olan çevrenin, sürdürüle- ye, mevcut bozulmaları gidermeye, çevreyi bilir çevre ve sürdürülebilir kalkınma ilkeleri iyileştirmeye ve geliştirmeye, çevre kirliliğini doğrultusunda korunmasını sağlar. önlemeye yönelik çalışmalarla korunur.

Son yıllarda canlı hayatını tehdit eden Gerçekleştirilmesi plânlanan projelerin çevre kaygıları oldukça anlaşılır. Çünkü, in- çevreye olası etkilerinin belirlenmesi, önlen- sanlık dünya ekolojik dengesini tüketen ülke- mesi ya da çevreye zarar vermeyecek ölçü- lerin yarattığı bambaşka bir dünyada yaşam de en aza indirilmesi için alınacak önlemler, seçilen yer ile teknoloji alternatiflerinin değer- savaşı vermektedir. Artan yoksulluk, çevre lendirilmesi, proje uygulamalarının izlenmesi kaynakları üzerindeki baskıyı artırmakta ve ve kontrolünde yürütülecek çalışmaların ta- giderek daha çok sayıda insan o kaynaklara mamı çevresel etki değerlendirmesi kapsa- doğrudan bağımlı yaşamak zorunda kalmak- mında ele alınır. tadır. Ülkemizde plânlanan projelerin çevreye Gelecek kuşakların ihtiyaç duyacağı olası etkileri başta Çevre Kanunu olmak üze- kaynakların varlığını ve kalitesini tehlikeye re çok sayıda yönetmelik ile belirlenip önlen- atmadan, tüm çevresel değerlerin sosyal, meye çalışılmaktadır. ekonomik, fizikî alanda ıslahı, korunması ve geliştirilmesi açısından sürdürülebilir çev- Hava Kalitesinin Korunması Yönetmeli- re anlayışı önemlidir. Günümüz ve gelecek ği, Gürültü Kontrol Yönetmeliği, Su Kirliliği kuşakların, sağlıklı bir çevrede yaşamasını Kontrol Yönetmeliği Katı Atıkların Kontrolü güvence altına alan çevresel, ekonomik ve Yönetmeliği, Ambalaj Atıklarının Kontrolü Yö- sosyal hedefler arasında denge kurulması netmeliği, Atık Pil Ve Akümülatörlerin Kontro- esasına dayalı kalkınma ve gelişme, ülkele- lü Yönetmeliği, Atık Yağların Kontrolü Yönet- rin temel bakış açısı olmalıdır. meliği, Atık Yönetimi Genel Esaslarına İlişkin Yönetmelik Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönet- Teknolojik gelişmeler; insan ve canlı yaşa- meliği,Tıbbi Atıkların Kontrolü Yönetmeliği, mını kolaylaştırıcı özelliklerinden dolayı son Bitkisel Atık Yağların Kontrolü Yönetmeliği, derece önemli olup, hemen tüm teknolojik Büyük Endüstriyel Kazaların Kontrolü Hak- ürünler enerjiyle çalışmaktadır. Artan enerji kında Yönetmelik, Çevre Denetimi Yönetme- ihtiyacı insanların geleceğe ilişkin kaygılarını liği, Çevresel Etki Değerlendirmesi Yönetme- da beraberinde getirmektedir. Fosil yakıtların liği örnek olarak verilebilir. yaratmış olduğu çevre sorunları, doğalgaz, petrol, kömür, nükleer enerji gibi kaynakların Bütün bu yasal zorunluluklar; sondaj ça- yanında yeni ve yenilenebilir enerji kaynakla- lışmalarının planlanması, yürütülmesi ve işle-

62 tilmesi süreçlerine kadar çevreye olan etkileri davranışlarının sürekli izlenmesi ortaya çı- azaltmada önemlidir. Aynı zamanda sürdürü- kabilecek sorunların jeolojik anlamda çözü- lebilir çevre ve kalkınmanın sağlanmasının mü için etüt yapılmasına ihtiyaç duyulduğu önemli araçlarıdırlar. Sondajlı kaynak ara- bilimsel, teknik ve pratik bir gerçekliktir. Yine ma çalışmalarının planlama aşamasından arama-araştırma, üretim ve geliştirme amaçlı itibaren, sondaj çalışması sırasında ve son- açılan kuyuların jeolojik takibi, kuyu logunun rasında çevre ve canlı yaşamına duyarlı, oluşturulması, bu enerji kaynağını oluşturan sürdürülebilir çevre anlayışıyla yürütülmesi sistemin jeolojik modellemesinin yapılması gerekliliktir. gerekmektedir (Akkuş, 2011).

JEOTERMAL KAYNAK ARAMA Jeotermal sistemlerde, alternatif arıtma ÇALIŞMALARINDAN SONDAJLI seçenekleri pahalı olduğundan atık suyun ARAMALAR VE ALINACAK ÖNLEMLER yeniden yer altına basılması (reenjeksiyon) benimsenmiştir. Reenjeksiyon atık sulardan Arama ve araştırma yöntemlerinden biri çevreyi korumak açısından önemli olduğu olan sondajlı aramalar; arama aşamasının kadar reenjeksiyon suyunun hazne kayaç ta- en son ve en pahalı aşaması olup, 4857 sa- rafından ısıtılması nedeniyle ek enerji eldesi yılı yasa ile sanayi işkolunda, ağır ve tehlikeli açısından da önemlidir. işler sınıfında yer almaktadır. Etüt çalışmalarıyla başlayan kaynak ara- Metalik madenlerden endüstriyel ham- ma çalışmalarının belirlenen lokasyonda ba- madde aramalarına, enerji hammadde- şarılı bir sondaj çalışması ile tamamlanabil- lerinden sıcak ve soğuk su kaynaklarının mesi; konusuna hakim, çalışmaları yürütme aranmasına, zemin ve kütle hareketlerinin ve yönlendirme becerisine sahip mühendis- tanımlanmasından mühendislik yapıları ve lerce sağlanabilir. Çalışmaların güvenlikli bir binalar için temel, zemin parametrelerinin be- şekilde, kesintisiz sürdürülebilirliğinin sağ- lirlenmesine kadar insanın üzerinde yaşadığı lanması için alınması gerekli teknik önlemler yerküreyle ilişkisinde, jeoloji mühendisliğinin uygulama alanlarına ilişkin veri sağlamada, kadar çalışanların teknik kapasitesi ve eğitim temel arama çalışmalarından biri kuşkusuz nitelikleri de önem taşımaktadır. Özellikle jeo- sondajlı arama çalışmalarıdır. termal sondajlarda bilimsel ve teknik çalışma esaslarına uygun çalışılmadığında; soğuk su Dünya ülkelerinin giderek büyümeleri ve akiferinin kirlenmesi, kuyuya soğuk su girişi, gelişmeleri enerji gereksinimini hızla arttır- kontrolsüz ve ani kuyu gelişi gibi problemler dığından ülkeler bir yandan alışılmış enerji yaşanabilmektedir (Aydoğdu, 2011 ). kaynakları yerine alternatifler ararken, öte yandan yenilenebilir enerji kaynaklarına yö- Sondaj lokasyonunun tespiti, sondajın nelerek bu kaynaklardan kapsamlı biçimde planlanması, sondajın delinmesi, takip edil- yararlanma yollarını araştırmaya ve kullan- mesi ve kontrol edilmesi aşamaları yapılacak maya başlamışlardır (Çağlayan, 2012). sondajdan olumlu sonuç alınabilmesi açısın- dan ne denli önemli ise çalışma sonuçlarının Jeotermal kaynak, yer altından üretilen sadece üretim parametreleri açısından de- diğer kaynaklardan farklı olarak dinamik bir ğerlendirilmesi de o denli eksikli bir yaklaşım yapıya sahiptir. Bu özelliği nedeniyle arama olur. süreci sonunda, bulunan kaynak üç boyutu belirlenmiş durağan yapıdaki kömür, meta- Sondajların planlanması, ilerlemesi, dur- lik madenler, endüstriyel hammaddeler vb. durulması, bitirilmesi aşamalarından jeoloji diğer yer altı kaynaklarından farklı biçimde mühendisleri sorumludurlar. Doğal kaynakla- üretilerek işletilmektedir. İşletilmesi sırasın- rı korurken aynı zamanda onlardan en verimli da bile dinamik özelliğinden dolayı kaynağın şekilde yararlanmak ve çalışmalar sırasında

63 yaşanabilecek olası problemlerin çözümü gelecek kuşakları da dikkate alan bir an- mühendislik açısından önemlidir. layış içinde korunması temel esaslardan biri olarak kabul edilmiştir. Çalışmalar sırasında atık üretimini azalt- mak, oluşacak atıkları bertaraf etmekten *Ekonomik kalkınmanın ve sosyal geliş- önce düşünülmelidir. Yürürlükteki çevre mev- menin ihtiyaç duyduğu enerjinin sürekli, zuatlarına uymanın yanında, çevresel etkileri güvenli ve asgari maliyetle temini temel azaltmaya odaklı çalışma sistematiği, çevre amaçtır. Enerji talebi karşılanırken çev- sağlığı ve güvenliğini sağlama bilinci oluş- resel zararların en alt düzeyde tutulması, turulması yaşadığımız yerküre açısından da enerjinin üretimden nihai tüketime kadar kaçınılmazdır. her safhada en verimli ve tasarruflu şe- kilde kullanılması esastır ifadesi yer al- Sondajcılık açısından değerlendirildiğin- maktadır. de; yer seçimi, kaynak arama çalışmalarının ilk aşamasını oluşturması bakımından çok * Sanayide çevre dostu tekniklerin uygu- önemlidir. Her saha ayrı özelliklere sahip ol- lanmasıyla hammadde kullanımındaki duğundan sondajcılıkta karşılaşılan sorunlar etkinliğin artırılarak daha verimli üretim da sondajın yapılacağı zemin özelliklerine gerçekleştirme ve atıkların azaltılması bağlı olarak farklılıklar göstermektedir. * Mevcut su sağlama tesislerinde kayıp ve Sondaj yeri seçimiyle başlayan titizlik sondaj çalışmaları boyunca devam etmelidir. kaçakların azaltılarak ülke su kaynakları- Çalışmalar başlangıç aşamasından itibaren nın etkin kullanımının sağlanacağı, sondaj çalışmaları süresince kullanılan ekip * Yer altı ve yer üstü su kaynaklarının kir- ve ekipmandan, üretim teknolojileri ve çevre- lenmeden korunmasının sağlanacağı ve sel sorunların önlenmesi ve bertarafına ka- dar aynı titizlikle yürütülmelidir. atık suların arıtıldıktan sonra tarım ve sanayide kullanımının teşvik edileceği, Sürdürülebilir kalkınma ve çevre anlayışı dünyada giderek daha önemli hale gelirken * Evsel nitelikli olmayan atıkların üretimi- bu durum; nin azaltılacağı,

* Teknolojik alt yapıyı genişletmek, * Çevre bilincinin geliştirilmesine yönelik eğitim ve kamuoyu bilgilendirme çalış- * Kirletme yaratmayan teknolojilerin kullanımı, malarının yapılacağı ifade edilmektedir.

* Enerji kaynaklarından kaynaklanan gü- Aynı şekilde, enerjinin tüketiciye sürek- venlik risklerini bertaraf etmek, li, kaliteli, güvenli, asgari maliyetlerle arzını ve enerji temininde kaynak çeşitlendirme- * Enerji tasarrufuna ilişkin tedbirleri yay- sini esas alarak; yerli ve yenilenebilir enerji gınlaştırmak, kaynaklarını mümkün olan en üst düzeyde değerlendiren, israfı ve enerjinin çevresel et- * Kamu sağlığını korumak, kilerini asgariye indiren, ülkenin uluslararası * Kaynakta enerji kayıplarını önlemek gibi enerji ticaretinde stratejik konumunu güçlen- konuları öne çıkarmaktadır. diren bir enerji sistemine ulaşılması temel amaç olarak benimsenmiştir. Ülkemizin 9 ve 10. Kalkınma Planlarına bakıldığında; Madencilik sektörünün iş güvenliği ve çevre mevzuatına uyumunun geliştirileceği *Doğal ve kültürel varlıklar ile çevrenin ilkesel olarak benimsenmiştir.

64 Arama, araştırma, üretim gibi çok ve farklı mında çalışma alanının etrafı çevrilerek amaçlar için yapılan sondaj çalışmaları çevre çalışma alanına kontrolsüz giriş çıkışlar ve canlılar açısından önlem almayı gerektire- önlenmelidir. cek işlerdendir. * Çalışmalar süresince yüksek teknolojik * Sondaj çalışmasıyla ilgili gerekli izinler ürünler kullanılmalı, kullanılacak ekip ve alınmış olmalıdır. ekipmanlar güvenli ve kaliteli olmalıdır.

* Sondaj çalışmaları sırasında karşılaşıla- * Sondaj ekipmanlarının bakım ve temizliği bilecek sorunlarla ilgili risk analizi yapıl- zamanında ve sürekli olarak yapılmalıdır. malı ve alınacak tedbirler belirlenmelidir. * Sondaj makinesinin bakımları zamanın- * Sondaj lokasyonu olabildiğince yerleşim da yapılmalı, tehlikeli kısımları koruyucu yerlerinden uzakta seçilmelidir. içine alınmalıdır. * Sondaj çalışmaları sırasında kullanılan * Yer seçimi yüksek gerilim, heyelan gibi ekipmanın ekonomik ömürlerine, kulla- her tür risk faktörü dikkate alınarak ya- nım süre ve miktarlarına uygun kullanımı pılmalıdır. sağlanmalıdır. * Ağır ve tehlikeli işler sınıfında yer alan * Çalışmalara katılan bütün ekip ve sondaj sondaj çalışmasını başarılı ve güvenli işçilerinin yaptıkları işe uygun iş elbisesi çalışma koşullarında yürütmek bir ekip ve ekipman (baret, iş elbisesi, tulum, el- işi olduğundan, çalışmalar takım ruhuyla diven, gözlük, çelik ayakkabı) kullanımı gerçekleştirilmeli, birbiriyle uyumlu, ekip sağlanmalıdır. çalışmasına uygun kişilerden oluşturul- masına özen gösterilmelidir. * Elektrik tesisatının kontrolleri aksatılma- malıdır. * Çalışmalar alanında uzman kişilerce yü- rütülmelidir. * Sondaj çalışmaları sırasında ihtiyaç du- yulacak enerji, su, vb ihtiyaçları karşıla- * Sondaj çalışmalarına katılacak kişilere mak üzere döşenecek iletim hatları gü- çalışmalar başlamadan önce eğitim ve- venli olmalı ve özellikle enerji hattı açıkta rilmelidir. bırakılmamalıdır.

* İyi bir etüt çalışması yapılmış olmalı ve * Sondaj çalışmaları sırasında açılan ça- karşılaşılabilecek olası teknik ve bilimsel mur havuzu ya da atık havuzlarının etra- sorunlar hakkında bilgi sahibi olunmalıdır. fı çevrilerek insan ve hayvan düşmeleri önlenmelidir. * Sondaj alanında yasaklayıcı işaretler ile ilk yardım ve acil çıkış işaretleri olmalıdır. * Sondajlı aramalarda dünya standartla- rındaki yöntemler uygulanmalıdır. * Sondaj alanında gerekli aydınlatma ön- lemleri alınmalıdır. * Çalışmalar zaman ve maliyet kaygısıyla yürütülmemelidir. * Sondaj çalışması; yetkin, yönlendirici, uzman kurum ve disiplinlerle planlanma- * Acil durumlar için ulaşılacak kişiler ve ile- lı, yapılacak işin niteliğine uygun eğitim tişim numaraları belirlenmelidir. almış meslek disiplinleri tarafından yürü- * Katı ve sıvı atıklar kontrolsüzce doğaya, tülmelidir. alıcı ortama bırakılmamalı, ilgili mevzuata * Koruma ve güvenlik önlemleri kapsa- göre toplanmalı ve bertaraf edilmelidir.

65 * Sondaj çalışması tamamlandığında DEĞİNİLEN BELGELER kuyu ağzı açılmayacak şekilde emniyete alınarak kapatılmalıdır. Akkuş, İ. 2011. Türkiye’nin jeotermal kaynak potansiyeli, karşılaşılan sorunlar ve çö- * Özellikle jeotermal sondajlarda reenjek- züm önerileri. TMMOB Jeoloji Mühen- siyon sondajlarının yapılması sağlanma- disleri Odası, Jeotermal Eğitim Semine- lıdır. ri. (yayımlanmamış). * Enerji üretim sahalarında, çevreye etki- leri azaltan teknolojiler takip edilmeli ve Aydoğdu, Ö. 2011. Jeotermal kaynak arama kullanılmalı, enerji üretimi, taşınması, çalışmalarında sondajın planlanması, dönüştürülmesi çalışmalarında ise çev- yapılması ve kontrolü. TMMOB Jeoloji resel etki faktörü dikkate alınarak çalış- Mühendisleri Odası, Jeotermal Eğitim malar yürütülmelidir. Semineri. (yayımlanmamış).

* Sondaj çalışmasının bitiminde çağdaş Çağlayan, A. 2012. Jeotermal kaynak ara- restorasyon, çevre düzenleme projeleri ma çalışmalarında Jeoloji Mühendisinin ve uygulamaları hayata geçirilmelidir. Görevi ve sorumlulukları. TMMOB Jeo- loji Mühendisleri Odası, Jeotermal Eği- Büyük ekonomik maliyetlerle yürütülen sondaj çalışmaları aynı zamanda büyük tim Semineri. (yayımlanmamış). emek ve özveriyle çalışmayı gerektirmekte- dir. Bu anlamda çalışmaların güvenli yürütü- İş Sağlığı ve İş Güvenliği Yönetmeliği, 9 Ara- lebilmesi için belirtilen önlemlerin alınmış ol- lık 2003 Tarih ve 25311 sayılı Resmi ması hem çalışanlar açısından hem de çevre Gazete. açısından çok önemlidir. Ortak Geleceğimiz, Eylül 1987, Dünya Çevre Gelecek kuşakların ihtiyaç duyacağı kay- ve Kalkınma Komisyonu Türkiye Çevre nakları tehlikeye atmadan, hem bugünün Sorunları Vakfı Yayını,31-67. hem de gelecek kuşakların çevresini oluştu- ran tüm çevresel değerlerin her alanda (sos- Özdek, E.Y. 1993. İnsan Hakkı Olarak Çevre yal, ekonomik, fizikî vb.) korunması ve geliş- Hakkı. Türkiye ve Orta Doğu Amme İda- tirilmesi süreci olarak özetlenebilecek olan resi Enstitüsü, Ankara, 23-51. sürdürülebilir çevre anlayışını kaynak arama çalışmalarında da hayata geçirmek mümkün- 2872 sayılı Çevre Kanunu dür. Dokuzuncu Kalkınma Planı Günümüzde ve gelecekte sağlıklı bir Onuncu Kalkınma Planı çevrede ve teknolojik olanakların kolaylığını 2863 sayılı Kültür Ve Tabiat Varlıklarını Koru- duyarak yaşamayı güvence altına alan, çev- ma Kanunu resel, ekonomik ve sosyal hedefler kurmak, insanı merkez alan bir yapı içerisinde zor ol- 2873 sayılı Milli Parklar Kanunu mayacaktır. http://enve.metu.edu.tr

66 250 ͦC TERMİK PROB ARAŞTIRMA Termik (Sıcaklık) ölçüsü, jeotermal araştır- VE GELİŞTİRME PROJESİ ma sondajlarında vazgeçilmez bir yöntem- KAPSAMINDA TERMİK PROB dir. Termik (Sıcaklık) ölçüsü için kullanılacak ekipmanın, yüksek basınç ve sıcaklıkla kar- ÜRETİMİ şılaşılması ihtimaline karşı çok dikkatli seçil- mesi gerekmektedir. Elektrik enerjisi üretile- bilen bu tip yüksek sıcaklıklı sahalarda kuyu Ali İŞERİ* sıcaklığının sağlıklı ölçülebilmesi için ortam sıcaklığına ve basıncına dayanabilecek has- sas problar kullanmak zorunludur. Ülkemiz GİRİŞ yüksek sıcaklıklı jeotermal sahalar açısından son derece zengin bir ülkedir. Bu durum göz Yer altı araştırmaları sırasında açılan önüne alınarak Jeofizik Etütleri Dairesi Kuyu sondajlarda uygulanan Jeofizik kuyu ölçüleri Ölçüleri Laboratuvarımızda 2009 yılında ça- yöntemleri, 20. yüzyılın başlarından itibaren lışmalar başlatılmış ve ilk çamur sıcaklık öl- öncelikle petrol araştırmaları için kullanılmış çüm cihazı geliştirilmiştir. 2010 yılında yeni ve daha sonra gaz, kömür, yer altı suyu ve bir proje oluşturularak sığ kuyularda sıcaklık diğer madenler için kullanılmaya devam edil- ölçümü yapabilen sistem geliştirilmiştir. Sis- miştir. Kullanma alanı ve amacına yönelik temin tamamı, içerisinde, programlı işlemci olarak birbirinden farklı özellikte yöntemler sayesinde dijital sinyal üreten 1 adet termik uygulamakta fayda vardır. Başlıca yöntemler prob, visual basic tabanlı çalışan yüzey prog- şunlardır; Termik(Sıcaklık), SP-Rezistivite, ramı, vinç sistemi ile haberleşmeyi sağlayan Doğal Gamma Ray, Neutron, Density, Cali- enkoder programı ve devresi, vinç kumanda per, Sonic, CBL (Çimento Logu) vb. Kulla- paneli olmak üzere, jeofizik kuyu log labora- nılan ortama göre bu metotların önem sırası tuvarlarında tasarlanmış ve gerçekleştirilmiş- değişmektedir. tir (Şekil 1-2).

Jeofizik Kuyu Ölçüleri uygulamasında, İki yıllık ön araştırmalarımız ve gerçekleştir- kullanılan proplar kuyu içerisine bir iletken diğimiz başarılı üretimler sonucunda 250 ͦC’ye kablo ile indirilir ve yüzeydeki kayıt ünitesi ile dayanabilecek Termik probun üretilebileceği metraja bağlı olarak ölçüler kaydedilir. Bu iş- saptanmıştır. 2012 yılında proje çalışmaları- lemler, proplar kuyu tabanına inerken ya da na başlanmıştır. Termik probun oluşturulması çıkarken yapılabilir (Bazı yöntemler hariç). için gerekli olan basınca dayanıklı dış kılıfının

Şekil 1- Jeofizik kuyu log laboratuvarları.

*Maden Tetkik Arama Genel Müdürlüğü, Jeofizik Etütleri Dairesi – Ankara.

67 Şekil 2- Visual basic tabanlı çalışan yüzey programı, vinç sistemi ile haberleşmeyi sağlayan enkoder programı mekanik dizaynı tasarlanmış, yapılan çizim- muş, test ortamında olumlu sonuçlar alınma- ler CNC tezgâhlarında üretilmiştir (Şekil 3-4). sının ardından prob içerisinde kullanılacak devrenin üretimine başlanmıştır. Termik pro- Prob içerisinde kullanılacak olan devrenin bumuzda pt1000 filim sensör kullanılmıştır. dizaynı yapılarak protatip devre oluşturul- Sensör için çizimleri yapılan ve krom çelik

Şekil 3-Termik Prob kılıfı dizaynı

68 Şekil 4- Termik Prob adaptör ve kılıf dizaynı. malzemeden üretilen basınca dayanıklı kılıf rek kapatılmıştır (Şekil 5). Yüksek kalitede içerisine iletim sıvıları ile birlikte yerleştirile- üretilen baskı devre üzerine gerekli elektro-

Şekil 5-Termik Prob sensörleri.

69 nik parçaların montajı ile termik prob içi kart Kuyu log ölçümlerinde kullanılan termik üretimi tamamlanmıştır (Şekil 6). probların hiçbirisinde olmayan yeni bir özellik geliştirilmiştir. Bu geliştirdiğimiz özellik saye- Prob içerisine yerleştirilen devre, bazı sinde termik probun sıcaklıktan zarar görme- kimyasal maddeler ile dış ortam sıcaklığın- si önlenmiştir. Geliştirdiğimiz termik probun dan izole edilmiştir. Baskı devre üzerine içerisinde prob iç sıcaklığını ölçen farklı bir devre elemanlarının montajı yapıldıktan son- sensör daha bulunmaktadır. Yüzeyde prob iç ra devreye gerekli voltaj verilerek devrenin sıcaklığını kontrol edecek olan modül dizay- ürettiği sinyaller gözlenmiştir (Şekil 7). nı başarı ile tamamlanmıştır. Prob içerisine yerleştirilen pt100 sensörü sayesinde dev-

Şekil 6- Termik prob kartları.

Şekil 7- Devre sinyalleri.

70 renin ısınması gözlenerek sınır değerlerine peltier soğutucusu ortamın sıcaklığını eksi ulaşılması halinde, prob hasar görmeden yönde 10 ͦC düşürmektedir. Yapılan bu işlem ölçümün durdurulması için yüzeydeki modül bize zamandan büyük bir kazanç sağlamıştır. tarafından sesli olarak uyarı sinyalleri veril- Sistem 95 ͦC ile 110 ͦC arasında kesikli alarm mektedir (Şekil 8). sistemini devreye alır. İç sıcaklık değeri 110 ͦC’yi geçtiğinde alarm sinyali sürekli hale gelir ve Sistemin çalışma prensibi şöyledir; kuyu 125 ͦC’ye kadar devam eder. Prob iç sıcak- içerisine indirilen probun iç sıcaklığı 30 ͦC lığı 125 ͦC’ye ulaştığı zaman her ne koşul- civarına geldiğinde pt100 sensörünün gön- da olursa olsun mutlaka yüzeye çekilmelidir. derdiği sinyaller yüzeyde bulunan programlı Matematiksel grafikler ile iç sıcaklık 125 ͦC işlemci içerisine yazılan program sayesinde iken dış sıcaklık takribi olarak 260-265 ͦC’dir. işleme alınarak sıcaklık verileri lcd ve hyper Takribi olması tamamen kuyuda kalma süre- terminal aracılığı ile bilgisayara iletilir. Sıcak- si ile doğru orantılıdır. lık değeri 35 ͦC’ye ulaştığında sistem ota- matik olarak peltier soğutucusunu aktifleştirir Bu işlemlerin tamamlanması ile birlikte soğuma işlemi iç sıcaklık 95 ͦC’ye kadar maksimum 250°C’de ölçüm yapabilen termik devam eder. Yaptığımız testler sonucunda prob üretilmiştir (Şekil 9). İlk etapta üretimi 5

Şekil 8- Prob iç sıcaklığını kontrol eden modül.

Şekil 9- 250°C’ de olçüm yapabilen termik prob.

71 adet yapılan prob, yurt dışı eş değerlerinin SONUÇ yaklaşık olarak 10 katı daha az maliyetle imal edilmiş olup daha gelişmiş özelliklere sahiptir. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdür- lüğü Jeofizik Etütleri Dairesi Laboratuvarla- Jeofizik Etütleri Dairesi Laboratuvarların- rında imal edilen 250°C termik problarımız da üretimi gerçekleştirilen termik prob için yurt dışından alınan termik problarla kıyas- laboratuvarımızda bulunan sıcaklık kalibras- landığında elektronik ve mekanik kapsamın- yon tankında maksimum sıcaklık dayanım da birçok yenilikler içermektedir. Elektronik testleri yapılmış, prob tankın dayanma sı- olarak baskı devre kalitesi ve yüzeyden prob caklığına kadar ısıtılmış, 246 ͦC’de 15 dakika bekletilmiştir. Alınan sonuçlarda probun bu içi sıcaklığının gözlenmesi ile devrenin etki- yüksek sıcaklıklarda beklemesine rağmen leneceği yüksek sıcaklıkların önceden fark hiçbir deformasyona uğramadığı saptanmış- edilerek probun zarar görmesi engellenmiş- tır (Şekil 10). tir. Mekanik anlamda ise yurt dışından alınan problardan farklı olarak kritik noktalarda kul- Bununla birlikte üretimi yapılan probun lanılan bazı parçaların seçiminde, özellikle bilgisayar donanımlı ve vinç sistemli kuyu sıcaklığın en az düzeyde iletimini sağlaya- log aracına bağlantı noktasında kullanılan 7 cak olan karbon fiberler kullanılmıştır. Buna ve 4 iletkenli erkek ve dişi konnektörleri için kalıp tasarımı yapılarak her birinden ellişer ek olarak devrenin sıcaklıktan etkilenmemesi adet üretimi yapılmıştır. Yurt dışı fiyatları 1 için farklı karışımlarda reçineler kullanılarak, adet için 150-200 TL arasında değişen bu devre ortamdan izole edilmiştir. Ayrıca üreti- konnektörler, yapılan kalıplar sayesinde ül- mi yapılan problar yurt dışı alım fiyatlarından kemizde 5 TL civarında bir maliyetle üretil- yaklaşık on kat daha ucuza üretilmiştir. miştir (Şekil 11).

Şekil 10- Termik prob yüksek sıcaklık testi.

Şekil 11- 7 ve 4 iletkenli konnektör kalıbı.

72 Laboratuvar test çalışmaları başarı ile ile diğer termik problar karşılaştırıldığında öl- tamamlanan termik problar arazi ortamında çümlerin her aşamasında çok yakın benzer- test çalışmalarına gönderilmiştir. İlk olarak lik gösterdiği gözlenmiş ve kayda alınmıştır. Ankara-Yenikent civarında açılan sondajda Siyah renkli grafik ölçümü proje kapsamında ölçümler alınmış, üretimi yapılan termik prob üretimi yapılan proba aittir (Şekil 12).

Şekil 12- Ankara-Yenikent 600 m termik prob karşılaştırıl- ması ölçüsü.

73 İkinci olarak Kızılcahamam bölgesinde renkli grafik ölçümü proje kapsamında üre- açılan sondajda denenmiş ölçüm sonu- timi yapılan proba aittir (Şekil 13). cunun başarılı olduğu saptanmıştır. Mavi

Şekil 13- Kızılcahamam 1.500 m termik prob karşılaştırıl- ması ölçüsü.

74