Fosfor (Dünü,Bugünü,Yarını)

Karşınızda Fosfor (Dünü,Bugünü,Yarını). Birleşmiş Milletler’in son hesaplamasına göre dünyada yaklaşık 7,5 milyar insan yaşıyor, çok değil 200 yıl önce bu sayı 1 milyardan daha azdı. Nüfus artışıyla birlikte besin ihtiyacı da arttı. Artan talep karşısında üretimi ve tarımsal verimliliği artırmak adına tarımsal üretimde yüksek miktarda fosfor ve azot içeren gübrelerin kullanılmasına başlandı.

20. yüzyılın ortalarındaki fosfor gübresi kullanım miktarıyla kıyaslandığında günümüzde fosfor gübresi kullanımı miktarı 4 kat arttı.

Kaynakların sınırlı olduğu günümüzde, iyi bir yönetim sistemi olmadan sürdürülen fosfor kullanımı yeni bir hikaye ile karşımıza çıkmak üzere: ulusal ve uluslararası gıda güvenliği ile birebir ilişki içerisinde olan fosforun kıtlığı. Ayrıca, su kaynaklarına karışan fosfor, okyanus ve deniz tabanında birikmeye devam ediyor. Özellikle göl gibi durgun su sistemlerinde ve deniz-okyanus kıyılarında alg sayısında büyük artışlara ve sonrasında ötrofikasyon diye adlandırılan su kirliliğine neden oluyor.

”Hayat fosforun tamamı yok olana kadar çoğalabilir, fakat sonrasında hiçbir şeyin engelleyemeyeceği acı bir durgunluk olacaktır.”

(Isac Asimov, 1974)

Fosfor Nasıl Keşfedildi.

Simgesi P ve atom numarası 15 olan fosforun element formu 1669 yılında Alman kimyager Hennig Brand tarafından bulundu. Doktor Brand, basit metalleri değerli metallere çeviren efsanevi felsefe taşını bulabilmek için 50 kova üreyi yoğun bir şekilde ısıttı. Doktor Brand bu çalışma sonucunda malesef simyacılar için çok değerli olan büyülü değişim taşını bulamadı ama fosforun karanlıkta ışıldayan en saf halini buldu. Doktor Brand’ın fosforu keşfetmesinden yaklaşık 100 yıl sonra Antonie Lavoisier fosforu yeni bir element olarak tanımladı.

Anahtar Kelimeler

Ötrofikasyon: Büyük su ekosistemlerinde çeşitli nedenlerle(yüzeysel su akışı, besleyici element açısından zengin yer altı sularının karışması, atık suların arıtılmadan deşarjı gibi) azot ve fosfor gibi besin maddelerinin derişimiden yükselmesi sonucu, ekosistemdeki üretkenlik düzeyinin artması, plankton ve alg varlığının aşırı şekilde çoğalmasıdır. Su yüzeyinde birikerek katman oluşturan plankton ve algler alt tabakalara oksijen geçişini engeller. Bu durum sudaki çözülmüş oksijen miktarını azalttığından uzun vadede su ekosistemine geçici ya da kalıcı zarar verir.

Haber-Bosch Süreci: Fritz Haber ve Karl Bosch tarafından geliştirilen, atmosferdeki azotun metal bir katalizör yardımıyla yüksek sıcaklık ve basınç altında hidrojenle gerçekleştirdiği tepkime sonucu amonyağa dönüşme sürecidir. (Reaksiyon: N₂ + 3H₂ -> 2NH₃ ) Bu süre. 20. yüzyılın en önemli buluşlarından biridir. Daha önce oldukça sınırlı yer altı kaynakları ile üretilen azot gübresinin havadan elde edilen azot ile daha kolay üretilmesine imkan tanımıştır.

Biyokütle: Yaşayan ya da yakın zamanda yaşamış canlılardan elde edilen fosilleşmemiş tüm biyolojik malzemenin genel adıdır. Biyokütle bir enerji kaynağıdır. Endüstriyel anlamda biyokütle, bu biyolojik maddelerden yakıt elde edilmesi ya da diğer endüstriyel amaçlarla yararlanılması ile ilgilidir.

Redoks: Elektron alışverişinin olduğu kimyasal tepkimelerdir.

Fosforun Özellikleri ve Doğadaki Önemi

Periyodik cetvelin V-A grubunda yer alan fosforun diğer elementlerle kıyaslandığında çok farklı özelliklere sahiptir. Oldukça reaktif bir element olduğundan doğada hiçbir şekilde serbest halde bulunmaz. Diğer elementlerle oluşturduğu mineral yapılı bileşikler halinde bulunur.

Dünyadaki canlı yaşamı için oldukça önemli olan karbon, hidrojen ve azot gibi elementlerin aksine, fosfor oldukça uzun bir döngü sürecine sahiptir. Doğadaki element döngülerinde çok kilit rol oynayan redoks tepkimelerinde yer almayan fosfor, ayrıca diğer elementlerin aksine doğal sistemlerde hazır kullanılabilir bir besin maddesi olarak bulunmaz. Daha da ilginç olanı ise fosforun bazı kimyasal ve fiziksel özelliklerinden dolayı herhangi bir gaz fazında bulunmamasıdır.

Atmosferde serbest bir şekilde dolaşamayan fosfor sadece çok küçük partikül maddeler halinde bulunur.

Dünya’daki en yaygın 11. element olan fosfor, yer kabuğunun ağırlık olarak %0,118’lik miktarını oluşturur ve tüm yaşam formları için çok önemlidir. Yetişkin bir insanın vücudunda yaklaşık 0,7 kg fosfor bulunur ve bunun %85’i kalsiyum fosfat şeklinde kemiklerde ve dişlerde yer alır. Moleküler düzeyde ise DNA ve RNA‘nın yapısında bulunan fosfor, bir nükleotidi başka bir nükleotide bağlayan köprülerin kurulmasında önemli görev üstlenir. Hücrelerdeki birincil enerji kaynağı olan ATP‘nin (adenin tri-fosfat) önemli bir kısmını oluşturur ve organizmaların hücre duvarlarının yapısında bulunur.

Ekolojide Fosfor

Fosfor okyanuslardaki verimlilik ve canlı yaşamı için oldukça önemli 4 elementten (karbon, azot, fosfor ve demir) biridir. Amerikalı Alfted C. Redfield dünyanın dört bir yanındaki denizlerden ve okyanuslardan topladığı biyokütle örneklerini inceleyip denizlerdeki alt besin zincirinde yer alan fitoplanktonların içerdiği element oranının şaşırtıcı derecede her yerde aynı olduğunu buldu.

Bir fitoplanktonların kuru maddesinde 106 karbon atomuna karşılık 16 azot 1 fosfor ve 0,1-0,001 oranlarında demir atomu bulunduğunu gösteren oran, Redfield oranı olarak kabul edildi.

Redfield oranı: ”106C: 16N : 1P : 0,1-0,001 Fe”

Toprakta doğal olarak çok olan fosfor tarımsal üretim için büyük rol oynamaktadır. Mevcut fosforu bitkiler hücre büyümesi, tohum ve meyve için kullandıklarından bizlerin ekstra fosfora ihtiyacı vardır. Bu yüzden fosfor gübresi üretimi yapılması zorunludur ve fosfor üretimi şuan için sadece yukarıda anahtar kelimelerde bahsettiğimiz gibi Haber-Bosch Süreci ile üretilebilmektedir.

Fas, Çin, ABD, Ürdün ve Güney Afrika dünyadaki bilinen fosfor rezervlerinin %95’inden fazlasına sahiptir. İleride tarımsal üretim için bu rezervlerin arz talep ilişkisini petrolü kıyaslayarak bulabiliriz ve bunun önlemleri için biriysel ve toplumsal olarak çalışmamız gerektiğini anlayabiliriz.

Değerli yorumlarınızı bizlerden esirgememenizi rica eder ve ileride Fosfor kıtlığını önlemek adına neler yapılabilir yazımız için desteğinizi bekleriz.

Kaynak: Bilim ve Teknik