INVESTIGATION OF THE AGRICULTURAL USE OF SOME BIOPOLYMERS USED IN THE TEXTILE FIELD

Abstract

The agriculture sector is one of the most important sectors that play a role in the development of countries and societies. At the center of today's sustainability studies are projects and products that do not have negative effects on the environment and have positive effects on agricultural products. In particular, the main purpose of studies on plant nutrition is to investigate the survival, growth and development processes of plants and the limits they have in this regard. In recent years, there are many studies examining the use of polymer structures with biodegradable properties in the agricultural field. Advantages obtained by using polymer structures; can be summarized as thawing slowly throughout the growing season, having the opportunity to release nutrients to the plants gradually, increase the water holding capacity of the soil, save water, provide less compaction in soil compaction and increase plant nutrition efficiency. Within the scope of the study, the use of polyvinylalcohol (PVA), carboxymethyl cellulose (CMC) and chitosan, which are biopolymers used as printing thickener, sizing agent and finishşng material in the field of textile, were investigated as plant nutrients in agriculture. After the use of biopolymer-based mixtures prepared in five different process, leaf samples of Zea myas L. grown in two kilogram pots in three replicates under appropriate laboratory conditions were examined and important plant nutrient concentrations for plant nutrition were determined. Microwave wet burning method was used to examine leaf samples. Potassium (K) was determined by flame photometer and calcium (Ca), magnesium (Mg), iron (Fe), copper (Cu), manganese/manganese (Mn) and zinc (Zn) were determined by AAS (Atomic Absorption Spectrometer) in leaf samples burned by wet burning method. By comparing the elemental concentrations obtained with the limit values of the literature; the appropriateness of the use of the related materials that cause waste generation in the field of textiles and excess use as plant nutrition and soil improvement material in agriculture were examined.

Keywords

• Plant nutrition
• Polyvinyl alcohol
• Carboxymethyl cellulose
• Chitosan
• Biopolymer

TEKSTİLDE KULLANILAN BAZI BİYOPOLİMERLERİN TARIM ALANINDA UYGULANABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Son yıllarda biyoçözünür özelliklere sahip polimer yapıların tarımsal alanda kullanımının incelendiği birçok çalışma literatürde yer almaktadır. Çalışma kapsamında tekstil alanında farklı işlemler amacı ile kullanılan ve üretim fazlası olarak atık durumuna düşen biyopolimerlerden olan polivinilalkol (PVA), karboksimetil selüloz (CMC) ve kitosanın tarımda bitki besleyici olarak kullanımı incelenmiştir. Beş farklı şekilde hazırlanan biyopolimer esaslı karışımların kullanımı sonrası uygun laboratuvar ortamında yetiştirilen mısır (Zea mays L.) bitkisine ait yaprak örnekleri mikrodalga yaş yakma yöntemi kullanılarak incelenmiş; bitki besleme açısından önemli olan bitki besleme element konsantrasyonları alev fotometresi ve atomik absorpsiyon spektrometresi kullanılarak tespit edilmiştir. Elde edilen element konsantrasyonları ile literatüre ait sınır değerlerin karşılaştırılması yapılarak; tekstil alanında kullanımı ve kullanım fazlası olarak atık oluşumuna neden olan ilgili malzemelerin tarım alanında bitki besleme ve toprak geliştirme materyali olarak kullanımının uygunluğu incelenmiştir.

Keywords

• Bitki besleme
• Polivinilalkol
• Karboksimetil selüloz
• Kitosan
• Biyopolimer

References

1. 1. Agren, G. I. & Ingestad, T. (1995). Plant nutrition and growth: Basic principles. Plant and Soil, 168, 15 – 20.
2. 2. Akbulut, Y. (2014). Tekstil Baskıcılığında Kullanılan Bazı Kıvamlaştırıcıların Tarıma Uygulanabilirliği. (Master's thesis, Süleyman Demirel Üniversitesi).
3. 3. Akbulut, Y. & Oktav Bulut, M. (2015). Tekstilde kullanılan bazı biyopolimerlerin tarıma uygulanabilirliği. Journal of YEKARUM, 3 (1), 35 – 44.
4. 4. Aly, S. M. & Letey, J. (1990). Physical Properties of Sodium-Treated Soil as Affected by Two Polymers. Soil Science Society of America Journal 54, 501 – 504.
5. 5. Aynacı, D. & Erdal, İ. (2016). Evsel Atıklardan Elde Edilen Kompostun Mısır ve Biberin Gelişimi ve Besin Elementi İçeriğine Etkisi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 20 (1), 123 – 128.
6. 6. Çakmak İ. (2002). Plant nutrition research: Priorities to meet human needs for food insustainable ways. Plant and Soil, 247, 3 – 24.
7. 7. Du, C., Zhou, J. & Shaviv, A. (2006). Release Characteristics of Nutrients from Polymer-coated Compound Controlled Release Fertilizers. Journal of Polymers and the Environment, 14, 223 – 230.
8. 8. El-Hady, A., Ebtisam, I. & Dardiry, E. (2006). Improving hydrophysical properties quality of compost. Journal of Applied Sciences Research, 2 (12): 1137 – 1141.

9. 9. Erdal, İ., Turan, M.A. & Taban, S. (2003). Farklı Özelliklerdeki Topraklarda Yetiştirilen Mısır Bitkisinin Gelişimi ile Besin Elementi İçeriklerine Çinko Uygulamasının Etkisi. Tarım Bilimleri Dergisi, 9 (3), 334 – 339.
10. 10. Han, X., Chen, S. & Hu, X. (2009). Controlled-Release Fertilizer Encapsulated by Starch/Polyvinyl Alcohol Coating. Desalination, 240, 1(3), 21 – 26.
11. 11. Hanay, A. (1991). Organik materyal uygulamasının toprakların înfiltrasyon parametrelerine etkileri üzerine bir araştırma. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 22 (2), 43 – 53.
12. 12. Jones, Jr. J. B., B. Wolf & H. A. Mills (1991). Plant Analysis Handbook. Micro-Macro Publishing, Inc., USA.
13. 13. Kacar, B. (1972). Bitki ve Toprağın Kimyasal Analizleri, Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Uygulama Kılavuzu, Ankara Üniversitesi Basımevi, Ankara.
14. 14. Kacar, B. & İnal, A. (2010). Bitki Analizleri. Nobel Akademik Yayıncılık, Ankara.
15. 15. Kacar, B. & Katkat, A. V. (2015). Bitki Besleme. Nobel Akademik Yayıncılık, Ankara.
16. 16. Mengel, K., Kirkby, E. A., Kosegarten, H. & Appel, T. (2001). Principles of Plant Nutritio, Springer Dordrecht.
17. 17. Mikkelsen, R. L., Behel Jr., A. D. & Williams, H. M. (1993). Addition of gel-forming hydrophilic polymers to nitrogen fertilizer solutions. Fertilizer Research, 36, 55 – 61.
18. 18. Mikkelsen, R. L. (1994). Using hydrophilic polymers to control nutrient release. Fertilizer Research, 38, 53 – 59.
19. 19. Miller R. O. (1998). Microwave digestion of plant tissue in an closed vessel. In: Kalra, Y. P., editör. Handbook of reference methods for plant analysis. CRC Press, USA: Newyork, pp. 69 – 73.
20. 20. Müftüoğlu, N. M., Türkmen, C. & Çıkılı, Y. (2014). Toprak ve Bitkide Verimlilik Analizi. Nobel Akademik Yayıncılık, Ankara.
21. 21. Nirmala, A. & Thirupathaiah, G. (2019). Hydrogel/superabsorbent polymer for water and nutrient management in horticultural crops-review. International Journal of Chemical Studies, 7 (5), 787 – 795.
22. 22. Oktav Bulut & M., Elibüyük, U. (2017). Yengeç Kitininden Kitosan Üretimi. Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10(2), 213 – 219.
23. 23. Öztaş, T., Özbek, A.K. & Aksakal, E.L. (2002). Structural developments in soils treated with polyvinylalcohol. Proceedings of the International Conference on Sustainable Land Use and Management, 10-13 June, Çanakkale, pp. 143 – 148.
24. 24. Pretty, J. (2008). Agricultural sustainability: concepts, principles and evidence. Philosophical Transactions of the Royal Society B, 363, 447 – 465.
25. 25. Riberio, V. J., Mattiello, E. M., Silva, D. J. & Vergütz, L. (2020). Coating phosphorus fertilizer with renewable natural polymers. Australian Journal of Crop Science, 14 (5), 782 – 787.
26. 26. Saçak, M. (2018). Polimer Kimyası. Gazi Kitabevi, Ankara.
27. 27. Tisdall, J. M. & Oades, J. M. (2006). Organic Matter and Water-stable Aggregates in Soils. European Journal of Soil Science, 33(2), 141 – 163.
28. 28. Verdonck, O. (1984). New developmentsin the use of graded perlite in horticultural substrates. Acta Horticulturae, 150, 575 – 581.
29. 29. White, P. J. & Brown, P. H. (2010). Plant nutrition for sustainable development and global health. Annals of Botany, 105, 1073 – 1080.
30. 30. Yılmaz, E. & Alagöz, Z. (2008). Toprak Bozulması. Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 22 (45), 58 – 65.
31. 31. Zhang, K., Peschel, D., Baucker, E., Groth, T. & Fischer, S. (2011). Synthesis and characterisation of cellulose sulfates regarding the degrees ofsubstitution, degrees of polymerisation and morphology. Carbonhydrate Polymers, 83, 1659 – 1664.
32. 32. Zarcinas, B. A., Cartwright, B. & Spauncer, L. P. (1987). Nitric acid digestion and multielement analysis of plant material by inductively coupled plasma spectrometry. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 18, 131 – 147.