Bor, atom numarası 5 olan bir elementtir. Karbona yakın bir element olmasıyla dikkat çeken bor, ayrıca en küçük ama en sert elementtir. Temel olarak cam elyafında ve deterjanlarda kullanılan bor bileşikleri, gelecekte yakıt pili gibi farklı teknoloji alanlarında kullanım alanına sahiptir. Bor ismi İngilizce "Boron"dur. Bu isim "borax" ve "carbon" isimlerinin birleştirilmesiyle oluşturulmuştur.
Türkiye, Dünya bor rezervinin %73,4'üne sahiptir ve bor talebinin %59'nu karşılamaktadır. Ancak Türkiye'de bor minerallerinden yüksek katma değere sahip ürünler üretilmemektedir. Ancak 25 Ekim 2019'da bor karbür üretimi için Bandırma Bor Karbür Tesisi temelleri atılmıştır ve burada üretim gerçekleştirilecektir.
Bor nedir?
Yarı metal olan Bor (B) atom numarası 5 atom ağırlığı 10,81 u olan kimyasal elementtir. Güneş Sistemi ve Dünya'da az bulunan bir element olan bor doğada elemental halde bulunmaz. En çok borat minerali olarak bulunan bor, coğrafi olarak Dünya'da en çok Türkiye'de bulunmaktadır. Borun tüm formları (allotropları) 2200°-2300° gibi çok yüksek sıcaklıklarda erime noktasına sahiptir. Borun allotropları ayrıca kimyasal olarak reaktif değildirler ve kolayca tepkimeye girmezler. Bu özellik borun nükleer reaktörlerde kullanılabilir bir element olmasını sağlar.
Doğada katı olarak bulunan bor bileşikleri genelde suda çözünebilir. Borun B10 ve B11 olmak üzere iki kararlı izotopu doğada bulunur. Kernit, tinkalkonit, tinkal, probertit, Üleksit, Kolemanit, Meyerhofferit, inyoit, pandermit, inderit, hidroborasit, borasit, aşari, datolit ve sassolit bileşikleri ticari olarak değerli bileşiklerdir.
Bor'un tarihi ve keşfi
Borun tarihi günümüzden 4000 yıl öncesine kadar gitmektedir. Babillerin boru altın işlemek için kullandığı bilinmektedir. Sümer ve Hititler'inde borla altın ve gümüş işlediği bilinmektedir. Bununla birlikte mumyalama işlemi, medikal kullanım ve metularjik uygulamalar için Antik Mısır'lılarda bor kullanmıştır.
Milattan sonra 300 civarında borun Çin'de kullanıldığı kaydedilmiştir. M.S. 700 yılında ise Farsi kimyacı Câbir bin Hayyan borla ilgili kayıtlar bırakmıştır. Marco Polo 13.yy'da Avrupa'ya bor örnekleri götürmüştür. Daha sonra 1600 yılında Agricola boraksla ilgili kayıtlar tutumuştur. 1777 yılında ise Floransa'da sıcak su kaynaklarında borik asitin farkına varılmıştır. O zamanlar keşfedilen bu bileşik sal sedativum olarak isimlendirilmiş ve medikal amaçlarla kullanılmıştır.
Borun, 1808'de Sir Humphry Davy, Gay Lussac ve Louis Jacques Thenard'ın izole etmesine kadar bir element olarak tanımlanmamıştır. Davy, yeni tanımladıkalrı bu elementi Boracium olarak isimlendirdi.
http://www.etimaden.gov.tr/kirka">
Türkiye'de bor valığının keşfi ve tarihi
Osmanlı Döneminde Bor Madenleri
Türkiye'de ilk bor madeni işletmesi 1850'lilere dayanır. İlk Bor madeninin hikayesi ise oldukça ilginç ve üzücüdür. 1850'li yıllarda Fransız Camille Desmazures ve ortağı Polonyalı Henri Gropler ile birlikte 37 dönüm arazi almış ve "Alçıtaşı" çıkarmak üzere 20 senelik maden işletme izni almışlardır. Ancak Desmazures ve Gropler alçıtaşı değil, kaçak olarak bor minerali olan pandermit çıkarmışlardır. Bu durumu ise padişahtan ve diğer şirketlerden gizlemişlerdir. Bu kaçak işletme yaklaşımı o dönem Osmanlı ve Anadolu halklarına bakışı yansıtması bakımından da ayrıca önemli bir noktadır. Desmazures ve ortağı Balıkesir'de "Alçıtaşı" madeni olarak gösterdikleri yeri 400 lira bedelle ve 20 yıl imtiyazla işletmeye 1860'da başlamışlardır. Ancak 4 yıl sonra madenin alçıtaşı olmadığı ve bor madeni olduğu fark edilince bedeli 600 liraya çıkarılmıştır ve yine aynı şirket çıkarmaya devam etmiştir.
Daha sonra çevre bölgelerde İtalyan şirketler gibi yabancı uyruklu başka şirketler de maden çıkarmaya başlamışlardır.
1861 Maadin Nizamnamesi Osmanlı'da yabancıların maden işlemeleri konusunu düzenlemek için hazırlanmıştır. Bu nizamnameyle toprak mülküyetinden bağımsız maden işletme ruhsatı verilmiştir. Yine bu nizamnameyle Desmazures ve ortağına "Alçıtaşı" işletme ruhsatı verilmiştir.
Cumhuriyet Döneminde Bor Madenleri
1927 yılına kadar 624 yabancı şirkete bor madenlerini işletmeleri için imtiyaz verilmiştir. 1865-1958 yılları arasında İngiliz RT Borax - US Borax bor madenlerini işletmiştir.
1935 yılında yer altı kaynaklarını kullanmak ve enerji için ETİBANK Atatürk'ün direktifi ile kurulmuştur. Demir işletmeleri 1955'te Türkiye Demir Çelik İşletmelerine, kömür madenleri ise 1957 yılında Türkiye Kömür İşletmeleri Kurumuna devredilmiştir. Bor madenlerini ise kurulduğundan günümüze kadar ETİBANK işletmiştir.
1978 yılına kadar bor madenlerini yerli şirketler ve yabancı şirketler işletmiş ancak 1978'de işletme imtiyazlarının Eti Maden'e verilmesi kararlaştırılmıştır. Bu süreden itibaren tüm bor madenleri yatırım, üretim ve pazarlama faaliyetlerinin hepsi Eti Maden İşletmeleri Genel Müdürlüğü tarafından gerçekleştirilmektedir.
Eski ismiyle ETİBANK, yani Eti Maden 1968 ilk bor tesisini Polonya Polimex firmasıyla (Bandırma BDH) kurmuştur. 1978 2172 sayılı kanunla borların devletleştirilmesiyle de, ETİBANK bor madencilik ve işletmesinde tek yetkili olmuştur. Ancak
24 Ocak 1980'de IMF ile yapılan anlaşmaya göre sürdürülecek olan Ekonomik Program yürürlüğe sokulmuştur. 5 Haziran 1980'de ise Bakanlar Kurulu kararı ile bor madenlerindeki devletleştirmenin yürürlükten kaldırılması ve ruhsat sahalarının eski yani yabancı sahiplerine devredilmesi için çalışılmıştır. Ancak Türkiye Mimarlar ve Mühendisler Odaları Birliği ve diğer 9 sivil toplum örgütü buna karşı çıkarak dava açmışlardır. 1981 yılında Danıştay'ın verdiği görüş üzerine bu karar iptal edilmiştir. Danıştay bu iptal için şöyle bir karar belirtmiştir; “2172 sayılı Yasa ile devletleştirilecek sahalar için Bakanlar Kurulu’na yetki verilmesine karşın, bunların eski sahiplerine iadesi ile ilgili bir yetkiyi Bakanlar Kurulu’na vermediği” belirtilmiştir.
1993 ETİBANK'ın bankacılık bölümü Özelleştirme İdresine devredilmiştir. 1998 yılına gelindiğinde 7 ayrı şirketi içeren Eti Holding A.Ş yapılanması ortaya çıkmıştır. devamında ise Eti holding A.Ş'de Bor hariç diğer şirketler özelleştirilmiştir.
2017 yılına gelindiğinde ise Eti Maden İşletmeleri, Varlık Fonu'na devredilmiştir ve denetimi Sayıştay'dan alınarak Varlık Fonu yöneticilerine verilmiştir.
Bor Madenciliği
Bor madenciliği çeşitli yöntemlerle yapılabilen bir madenciliktir. Ancak Dünya'da bor madenciliği yöntemleriyle ilgili veri kısıtlıdır. Çünkü az sayıda ülkede bor madeni bulunmaktadır. Bor madenciliği teknolojileri de bu ülkelerdeki yöntemlere dayanmaktadır.
Açık ocak madenciliği, kapalı ocak madenciliği (yeraltı işleme), çözelti madenciliği, çamurlardan üretim ve sulardan kazanma yöntemleri ile bor elde edilir.
Türkiye'de bor üretimi için açık ocak madenciliği uygulanmaktadır. Bu yöntem Türkiye için avantaj sağlamaktadır.
Dünya Bor Rezervleri
Dünyada 1,3 milyar ton B2O3 (amorf bor oksit) bulunmaktadır. Mineral olarak bor rezervi 4,5 milyar ton cevherdir. Tüm Dünya'da en çok bor madeni %73,4 ile Türkiye'dedir. Bu miktar neredeyse Dünya'nın 300 yıllık bor ihtiyacını karşılayacak miktardır.
Dünya'daki diğer bor rezervleri ise ABD'de %6,2, Rusya'da %7,7, Şili'de %3,2 Çin'de %2,8, Peru'da %1,7'dir. Diğer ülkelerde (Sırbıstan, Bolivya, Kazakistan Arjantin) toplamda %5,0'tir.
Dünya 230 civarında bor minerali vardır. Önemli bor mineralleri kolemanit, kalsiyum borat, kernit, üleksit, tinkal, borasit, pandermit, hidroborasit ve szaybelit gibi minerallerdir.
Türkiye'de Bor Rezervleri
Türkiye'de Bor maden rezervi özellikle Kütahya, Eskişehir, Balıkesir ve Bursa'dadır. Rezerv açısından en çok bulunan cevher kolemit ve tinkaldır. kolemit en çok Emet Kütahya'da bulunurken, tinkal yatakları Kırka Eskişehir'de yoğundur.
Çıkarıldığı YerCevherToplam (TON)Emet/KütahyaKolemanit-Üleksit-Probertit1.811.072.520Kırka/EskişehirTinkal824.720.950Bigadiç/BalıkesirKolemanit-Üleksit628.350.480Kestelek/BursaKolemanit5.254.920Toplam 3.269.398.870
Türkiye'de Bor Üretimi ve Bor İhracatı
Türkiye, hem borun bol bulunması hem de açık madencilik ve madenlerin merkezlere yakın olmasından dolayı avantajlıdır.
2018 yılında Dünya'da bor üretimi 4,1 milyon tondur. Türkiye ise bu üretimin %59'nu gerçekleştirmiştir. ABD ürettiği borun %95'ni iç piyasasında kullanırken Türkiye üretimin sadece %8'ni iç piyasada kullanmaktadır.
Türkiye'de üretilen bor bileşikleri genel olarak boraks dekahidrat, boraks pentahidrat, susuz boraks, borik asit, sodyum persorbat tetrahidrat gibi bileşiklerdir.
Türkiye 2018'de 2.4 milyon ton borla Dünya bor talebinin %59'nu karşılarken kazancı 1.013 milyar doları geçmiştir. Türkiye'nin bor ihracatı %55 Uzak Doğu (Hindistan ve Çin), %26 Avrupa, %17 Kuzey ve Güney Amerika, %1 Orta Doğu, %1 Afrika'ya yapılmıştır.
Borun Kullanım Alanları
- Savunma Sanayi: zırh plakalar, namlular, fişek vb.
- Cam Sanayi: izolasyon, tekstil, optik cam elyaf
- Elektronik ve bilgisayar : mikroçipler, piller
- Enerji sektörü: jet yakıtları, piller, hidrojen depolama
- Optik Cam Sektörü: kamera, mercek, dürbün
- Deterjan ve İlaç sanayi: antiseptik, deterjan, sabun
- Kağıt sektörü: kağıt hamuru beyazlaştırma
- Kimya sektörü: boyalar, kimyasalların indirgenmesi
- Uzay ve havacılık: sürtünmeye dirençli materyaller, yakıt, görünmezlik
Özel Bor Ürünleri
Dünya'da özel bor ürünlerinin sayısı 175 civarındadır. Bor, ilave edildiği maddenin katma değerini yükselten bir elementtir. Özel bor ürünleri; bordan üretilen kendisi özel ürün olan ürünler ve başka maddelere katılan borun değer yükseltmesiyle ortaya çıkan özel ürünlerden oluşmaktadır. Özel bor ürünlerinin Dünya pazarında değeri yaklaşık 80-400 milyar dolardır. En çok kullanılan özel bor ürünleri elemenel Bor (Amorf Bor, Askeri piroteknik amaçla ve roketlerde ateşleyici olarak; Kristal Bor, oda sıcaklığında zayıf yüksek sıcaklıkta iyi elektrik iletkenliği, lazer teknolojilerinde kullanım; 10B izotopu nötron tutma özelliğinden dolayı nükleer reaktörlerde radyasyon kalkanı), cam elyaf, B4C, Ferro Bor, Bor nitrür, Bor hidrür, Metal bordür, Çinko borat gibi maddelerdir.
Cam Elyaf dünya bor tüketiminin yarısını kapsamaktadır. Cam elyaf dayanıklı, hafif, gerilmeye, darbeye, neme, toza, korozyona dirençli ve elastik bir maddedir. Camdaki bor içeriği %1-22,5 B2O3 olarak değişmektedir. Tekstil cam elyaf ise F-14, F-15 ve B1 bombardıman uçakları uzay mekiği gibi havacılık araçalrında ağırlığı azaltmakta kullanılmaktadır.
Ferro-Bor %10-20 Bor içeren demir-bor alaşımıdır. Dünya Fe-B üretiminin %50'si çelik üretiminde kullılmaktadır. Bor çeliğin sertliğini, sıcaklık, sürtünme ve oksidasyona olan direncini arttırmakta, (Cr-Ni) ömrünü uzatmakta, reaktörlerde kontrol çubuğu olarak kullanılmaktadır. Nd-Fe-B sürekli mıknatıslar ise bilgisayar disket sürücüleri, kamera motorları, marş motorları gibi mıknatıs kullanılan cihazlarda kullanılmaktadır.
Bor nitrür, hekzagonal bor nitrür (HBN) beyaz, grafit gibi tabakalı ve yumuşak, kaygan, sürtünmesiz yüzeyler, kimyasal tepkimeye ve ısıl şoka dirençli, yüksek ısı iletkenliği, elektriksel yalıtkanlık sağlayan malzemelerdir.
Bor Karbür
Bor karbür (B4C) %78 oranında bor içeren bir bileşiktir. Bor karbür (B4C), dünyadaki 3. en sert malzemedir (elmastan ve kübik bor nitrürden sonra). Sertliğinin yanı sıra hafif olması önemini artırır. Yüksek sıcaklığa, basınca, radyasyona, kimyasal reaksiyonlara, aşınmaya dayanıklıdır. Ayrıca nötron soğurucu özelliği vardır. Seramikler ve sert malzemelerin işlenmesinde kullanılır. Nükleer kalkan ve nötron absorbisyonunda kullanılır.
Bor ve bor karbür kullanımına tarihte önemli örnekler bulunmaktadır. 1986 Chernobil faciasında santral üzerine önce 5000 ton Pb, kil dolomit, ve bor karışımı dökülmüştür. Daha sonra yeni patlamaların önlenmesi için 40 ton bor karbür dökülmüştür. En son ise reaktör bir kaç bin ton borik asit kullanılarak borlu çimento ile kapatılmıştır.
Yılmaz, D., Koç, N., & Turan, S. (2018). Yerli borik asitten kalıntı karbon içermeyen bor karbür sentezi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 18(1), 306-314.">
Günümüzde Türkiye, Dünya bor madeni rezervlerinin %73'üne sahip olsa da bor karbür'ü yurt dışından ithal etmektedir. Bunu aşmak için Bandırma'da Bor Karbür Tesisi temelleri Ekim 2019'da atılmıştır. Türkiye ilk başta 1000 ton üretimle 25-30 milyon dolar değerinde ürün üretmeyi hedeflemektedir.
Bor hidrür
Bor hidrürler temel olarak enerji teknolojilerinde kullanılmaktadır. Sodyum bor hidrürün, 1940'da hidrojen depolama ve taşıyıcı olarak kullanılabileceği keşfedilmiştir. Enerji kaynağı olarak hidrojenden faydalanmak için yakıt pillerinde sodyum borhidrür gelecek vaadetmektedir. NaBH4'ün diğer hidrojen taşıyıcılara göre avantajları ağırlıkça %10,6 hidrojen depolayabilmesi, yanıcı ve patlayıcı olmaması, suyla reaksiyona girdiğinde hidrüre bağlı hidrojenin 2 katı kadar yarısı sudan gelen hidrojen üretmesidir.
Sodyum borhidrür üretimi için, boraks, metalik sodyum ve hidrojen gereklidir.
Diğer Bor Bileşikleri
Disodyum oktaborat tetrahidrat gübre olarak kullanılan bir bor bileşiğidir. Solubor, Fertibor, Granubor gibi ticari isimlerle anılmaktadır. Ayrıca Timbor olarak bilinen borlu bir böcek ve mantar öldürücü (insektisit-fungusit) de bulunmaktadır.
Çinko borat bileşiği ise alev geciktirici olarak kullanılmaktadır. Piyasada firebreak olarak isimlendirilmektedir.
Sodyum perborat bileşiği ise deterjan, sabun ve ağartıcı amaçlı kullanılmaktadır. Sodyum perborat tetrahidrat sıcak suda, sodyum perborat monohidrat soğuk suda kullanılmaktadır. SPB üretimi düşmüştür çünkü SPB suda H2O2 ve H3Bo3 olarak çözünmektedir.
Borun sağlığa etkileri
Bor, insan vücudu tarafından az miktarda ihtiyaç duyulan minarellerdendir. Bor sularda, meyve ve sebzelerde mevcuttur. Fındık, avokado, yerfıstığı, üzüm, ceviz, vişne, elma, ananas, şarap borca zengin besinlerden bazılarıdır. Bor alımı insanlarda kalsiyum ve magnezyum emilimini kolaylaştırmaktadır. Bor türevleri insan vücudunda hızla bağırsaklardan emilir ve idrarla atılır.
Bor ürünleri antiseptik özelliğe sahiptir. Mantar tedavisinde çözelti, göz ve kulak damlası olarak kullanılmaktadır. Kozmetikte ise, talk pudraları %10, bebek pudraları %5 borik asit içerir.
Yapılan çalışmalar sonucunda belli miktarın üzerindeki borun üreme sağlığına toksik etkileri olduğu saptanmıştır. Bundan dolayı AB 2007 yılında sodyum borat ve borik asiti belli etiketleme koşullarıyla satılmasını kararlaştırmıştır.
Kaynaklar
Springborg, M., & Joswig, J. O. (Eds.). (2013). Chemical Modelling (Vol. 10). Royal Society of Chemistry.
Karakoç, K. (2004). Osmanlı'dan Günümüze Maden Mevzuatı ve Bor Madenciliği Özelleştirme ve Bor Politikaları Üzerine Düşünceler The Laws and Regulations of Turkish Mining since Ottoman Empire, Privatization of Boron Mines and Thoughts about Boron Policies. 23-25 Eylül Uluslararası Bor Sempozyumu Bildiriler Kitabı, 17-28.
Odası, T. M. M. (2003). Bor Raporu. Metalurji Dergisi, 134, 11-72.
https://www.boren.gov.tr/Sayfa/tarihce/21
Davy, H. (1840). The Collected Works of Sir Humphry Davy...: Bakerian lectures and miscellaneous papers from 1806 to 1815 (Vol. 5). Smith, Elder and Company.
Sal sedativum-Mineral database