Kostiği fındık kabuğundan, yağı kahve telvesinden bedava sabunla arın kirlerinden
Projenin Amacı: Evsel organik atıkların ve çerez kabuklarının kullanımı ile kostik elde etmek. Atıklardan elde edilen kostiği ve içilmiş kahve telvesinden elde edilen yağı kullanarak sabun yapmak.
Giriş:Sümerlilerden Günümüze Sabunun 5000 Yıllık Tarihi, Eski Roma?da hayvanların kurban edildiği SAPO Dağı?nda biriken hayvan kül ve yağları, yağan yağmurla Tiber Nehri?ne karışır. Tiber Nehri?nin sularına karışan yağ, killi çamur ve küller köpüklü bir karışım oluştururlar. Bu karışım, bugün kullandığımız sabunun ilk doğal şeklidir ve ?SABUN? Tiber Nehrinde adını bulur. İlk sabunun Romalılar tarafından bulunduğuna dair efsanenin aksine, ilk sabun türü M.Ö. 3000 yıllarında kullanılmaya başlamış ve sabun tarifleri M.Ö. 2500 yılına ait Sümer Yazıtlarında ortaya çıkmıştır. Bu tariflerde; su içine katılan odun külünün kaynatılması ve bu sırada içine yağ karıştırılarak yavaş yavaş eritilmesi ile bir tür sabun elde edildiği anlatılmaktadır. Ancak elde ettikleri maddenin sabun olarak tanımlanması veya bilinmesi ancak Romalılar döneminde mümkün olmuştur. Bu da, M.Ö.1000 yıllarına karşılık gelmektedir. Pompei?nin kalıntıları arasında bulunan bir sabun imalathanesi ve kalıp sabunlar, sabunun Romalılara atfedilmesinin en büyük sebeplerinden biridir. Ancak sabunun kişisel temizlik için kullanımına M.S. 200 yıllarından itibaren rastlanmaktadır. Sabun, sabun olmadan önce, süt, kum, bazı yağlar ve çeşitli bitki yaprakları temizlik amacıyla kullanılmaktaydı. Hipokrat gibi döneminin önemli fizikçilerinden biri olarak gösterilen Galen (M.S.130-200) sabunu ilk olarak temizlik ve tedavi maksatlarıyla kullanım aracı olarak tanımladı. Roma İmparatorluğunun yıkılması ve karanlık çağın başlamasıyla, insan vücuduyla ilgili her madde gibi, sabun kullanımı da şeytan işi olarak tanımlandı. Karanlık çağ sonunda kişisel temizliğe yönelik sabun kullanımı unutulmuştu. Unutulan sabun kullanımı ile birlikte hastalıklar, salgınlar ve ölüm bütün Avrupa?yı sardı. Sabunun tekrar kullanımı 8?inci yüzyılda İtalya ve İspanya, ardından 13?üncü yüzyılda Fransa ve sonrasında İngiltere?de ortaya çıktı1.
Sadece gıda sanayinde değil aynı zamanda kozmetik sanayinde de kullanılan katkı maddelerinin ve kimyasalların zararlı olduğunun gün yüzüne çıkması ile her şeyin doğalına ya da katkı maddesiz olanına bir yönelme başlamıştır. Bu çerçevede, ?organik? son dönemlerin sıkça kullanılan sözcüğü haline gelmiştir. Bu noktadan hareketle, günlük hayatta elimizi, yüzümüzü, vücudumuzu ve hatta giysilerimizi temizlemek için kullandığımız sabunların organiğini ve doğal malzemelerden eldesini düşündük.
Ana maddesi bitkisel ve/veya hayvansal yağların yağ asitlerinin
alkalilerle reaksiyon sonucunda elde edilen yağ asitlerinin sodyum ya da potasyum tuzudur1. Bunun için çoğunlukla halk dilinde kostik olarak anılan NaOH veya KOH kimyasalları kullanılır. Sabun yapımında kullanılan kimyasal maddeleri doğal ürünlerden elde edebilir miyiz? Sorusuyla başlayan projemiz sabun yapımında doğal atıkları değerlendirebilir miyiz? Kostiğimizi hangi atıktan elde edebiliriz? Sabun yapımında kullanılacak yağı hangi organik atıktan elde edebiliriz? Sorusu ile derinleşti. Ülkemiz fındık, ceviz ve yer fıstığı üretici ülke sıralamasında ilk 4 arasında bulunmaktadır2. Bu ürünlerde kabuk oranının % 45-55 olduğu kabul edilirse atık olarak bulunan kabuk miktarlarının da çok büyük olduğu görülmektedir. Gıda fabrika atıkları olan çerez kabuklarının yüksek sıcaklıkta yakılarak aktive edilmesi, dolayısıyla aktif karbon üretimi pek çok çalışmanın konusu olmuştur. Bu çalışmalarda amaç, çerez kabuklarından adsorban eldesini ucuza gerçekleştirmektir 3,4,5,6. Öte yandan, çerez kabuklarının kostik elde etmek üzere kullanımına ilişkin herhangi bir araştırmaya rastlanmamıştır. Bu çerçevede kostik eldesi için çerez kabuklarının kullanımına karar verdik.
Araştırma problemi
Hangi çerez kabuklarının küllerinden elde edilen çözeltinin pH?ı kostik bazlığına yakındır? Bir atık olan içilmiş kahve telvesinde elde edilen yağ sabun yapımında kullanılabilir mi?
Kullanılan Yöntem
Araştırma 1: Atıklardan kostik eldesi
Sabun yapımında kullanmak üzere kostik maddesini (NaOH) atıklardan elde etmek için evlerimizde çöpe attığımız atıkların listesini çıkardık. Bu attıkları suda kaynattık. Elde edilen karışım/çözeltilerin pH değerlerini ölçtük. Amacımız bazik bir çözelti elde etmekti. Sabun yapımında pH?ı 10?un üzerinde olan kostik kullanıldığından biz de bu pH a ulaşabilen bir atık çözeltisi elde edebilir miyiz diye araştırdık.
Atıklar Ph Değerleri
Mısır koçanı 6,5
Mısır kabuğu 5,3
Tatlı kabak kabuğu 5.9
Kestane kabuğu 4,7
Yumurta kabuğu 7,9
Fındık kabuğu 7,1
Ceviz kabuğu 6,9
Yer fıstığı kabuğu 7,1
Çekirdek kahve 6,1
Filitre kahve 6,2
Tablo1
Tablodan da görüldüğü üzere, istediğimiz pH değerine ulaşamadık.
Araştırma 2: Atıkların küllerinde kostik eldesi
Atıkların doğrudan kullanımı istediğimiz asitlik seviyeye ulaşmamızı sağlamayınca, atıkların küllerini kullanıp kullanamayacağımız sorusu aklımıza geldi. Nitekim, geçmişte kül kullanılarak sabun yapılmıştı. Biz de, evsel ve gıda fabrika atıkları olan ceviz kabuğu, yer fıstığı kabuğu, kestane kabuğu ve fındık kabuklarının yakılarak küllerinin elde edilmesi ve elde edilen külleri sabun yapımında kullanmayı düşündük. Bu amaçla sözü edilen çerez kabuklarını elektrikli ısıtıcı üzerinde yakarak tamamen kül haline getirdik. Elde ettiğimiz küllerden 0,05 g tarttık. Her bir külü 50 mL saf su ile karışım haline getirdik. Oluşan karışımların pH değerlerini ölçtük. Atık küllerimizin su ile karışımlarının pH değerleri Tablo 2?de görülmektedir.
Atıklar Ph Değerleri
Kestane kabuğu külü 11,65
Yer fıstığı külü 11,83
Ceviz kabuğu külü 11,74
Fındık külü 11,93
Tablo2
Tablo 2?den de görüldüğü üzere, artıkların küllerinin sudaki çözeltisinin pH değerleri oldukça yüksek çıktı. Böylece atıklarımızın küllerini kullanarak kostik elde etmiş olduk. Yine tablodan fındık kabuğu külünün pH?ının diğerlerine oranla daha yüksek çıktığını fark ettik. Buradan sabun yapımı için pH?ı en yüksek çıkan fındık kabuğu külünü tercih ettik.
Araştırma3: kahve telvesiden yağ eldesi
İçilmiş kahve telveleri etüvde 1100C de 2 gün boyunca kurutuldu. 82,25 g telve 300 mL hegzan içeren çözücü içerisinde geri soğutucu altında 2 saat, soxhilet cihazı ile ekstrakte edildi. Karışımda iki faz belirdiğinde kaynama işlemine son verildi. Karışım sıcak iken süzgeç kağıdı ile süzüldü. Çözgen 650C de uçuruldu ve yağ elde edildi. 82.25 g kahve telvesinden elde edilen yağ miktarı 12 mL olarak bulundu. Bu işlem 1 kg kahve telvesi ile tekrarlandı. Elde edilen yağ sabun yapımında kullanıldı.
Bu çalışmada Marmara Üniversitesi öğretim üyelerinden Doç. Dr. Filiz Kabapınar?dan destek alınmıştır. Çalışmanın kahve telvesinden yağ eldesi aşamasında Marmara Üniversitesi Organik Kimya Bölümü öğretim üyesi Doç. Dr. Ümit Salan?dan destek alınmıştır.
Araştırma4: Sabun yapımı
Sabun yapımında sıcak ve soğuk olmak üzere iki farklı tarif kullandık2. Bunları aşağıda açıkladık.
Atıklardan elde ettiğimiz külleri 3 gün süre ile suda beklettik. Bu süre içinde zaman zaman karıştırdık. 3. Günün sonunda küllü suyun üzerindeki su/çözeltiden 10 mL aldık. Bunu 1L?lik bir beher içerisinde koyduk. Kahve telvesinden elde ettiğimiz yağdan terazide tartarak 60 g kadar aldık ve yağımızı behere ilave ettik. Karışımı 1 saat boyunca karıştırıcıda ısıttık. Kaynadıktan sonra 20 mL kostik daha (küllü su) ilave ettik. Bu karışımda 2 saat süreyle karıştırıcıda karıştırıldı. Bu süre sonunda buharlaşan suyu telafi etmek için biraz su ve 30 mL küllü su ilave ettik. Karıştırma işlemi homojen bir pasta elde edilinceye kadar devam ettik. Sıcak karışımı iyice karıştırdık ve 500 mL su ekleyerek seyrelttik. Topaklanmaması için karışıma sık sık su serperek karıştırdık. Su buharlaşıp karışım krema halini aldığında sabunu kalıba döktük. Bir behere 100 g kahve telvesinden elde ettiğimiz sıvı yağı koyduk. Üzerine 30 mL küllü sudan ekledik. Mekanik karıştırıcı ile kıvamlı bir macun elde edinceye kadar karıştırdık. İçine bir kaşık sapı daldırdık. Kaşık sapından damlayan macunumsu karışım sabun yüzeyinde izler bırakmadığı için 30 mL daha küllü su ekledik ve beklediğimiz izleri gördüğümüzde sabunumuzun olduğunu anladık. Elde ettiğimiz sabunumuz kuruması için kalıba döktük.
Proje Bütçesi
Atıkları değerlendirdiğimiz için harcadığımız bir kaynak olmadı.
Projenin Takvimi
6 Eylül-11 Ekim Proje araştırmaları, Proje seçimi
11Ekim-8 Kasım Literatür taraması, Atıkların toplanması
8Kasım-28 Aralık Ölçümlerin yapılması ve değerlendirilmesi
28Aralık-01 Şubat Proje raporunun yazılması ve sisteme giriş yapılması
Sonuçların değerlendirilmesi
Çalışmamızda sabun yapımı için gereken yağı içilmiş kahve telvesinden elde ederken, kostiği ise, çeşitli denemeler sonucu yine evsel bir atık olan çerez kabuklarının küllerinden elde ettik. Diğer kabuk küllerine kıyasla fındık kabuğu külü en yüksek pH sahip çıktı. Ölçüm sonuçlarımıza dayanarak fındık kabuğunun külünü sabun yapmak için kullandık. Sabun yapımında soğuk yöntemi tercih ettik. Yapımı daha kolay, üstelik de enerjiden tasarruf sağlıyor.Fabrika gıda atıklarında fındık kabuklarının pelet olarak yakılmak üzere kullanılabildiğini yaptığımız araştırmalar sırasında öğrendik8. Bu yakım sırasında çıkan külleri sabun yapımında kostik yerine kullanabileceğimizi çalışmamızla göstermiş olduk. Böylelikle sabun üretiminin temel ham maddelerinden birisi olan kostiği zahmetsiz ve hatta masrafsız olarak üretebiliriz.
Kaynaklar
1 Güle, E. (2003). Zeytin yağ hakkında bilmek istediklerimiz Türkiye I. Zeytinyağı ve sofralık zeytin sempozyumu, İzmir, 59-69.
2 Anon, 2004. World Hazelnut Situation&Outlook,
3Girgis, B.S., Yunis, S.S. ve Soliman, A.M., 2002. Characteristics of activated carbon from peanut hulls in relation to conditions of preparation, Materials Letters, 57, 164-172.
4Toles, C.A., Marshall, W.E. ve Johns, M.M., 1998. Phosphoric acid activation of nutshells for metals and organic remediation:process optimization,Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 72, 255-263.
5Kim, J., Sohn, M., Kim, D., Sohn, S. ve Kwon, Y., 2001. Production of granular activated carbon from waste walnut shell and its adsorption characteristics for Cu2+ ion, Journal of Hazardous Materials, 85, 301-315.
6Aygün, A. (2002).Doğal hammaddelerden aktif karbon üretimi ve adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
7Genel kimya laboratuarı deneyler kitabı, Marmara Üniversitesi yayınları
8http://www.bedapellet.com/Pelet.aspx
ÖZEL MEF ORTAOKULU
ORTAKÖY MAH. DEREBOYU CAD. DEREİÇİ SOK. BEŞİKTAŞ/İSTANBUL
KİMYA – KOSTIĞI FINDIK KABUĞUNDAN,YAĞI KAHVE TELVESINDEN BEDAVA SABUNLA ARIN KIRLERINDEN
DERIN ERGÜNT CANSU DAVHAN KARACA
NIHAL ŞATIROĞLU
Fen Projesi / Matematik Projesi
Bu Benim Eserim Fen Bilimleri ve Matematik Projeleri Yarışması
Bilim Şenliği Projeleri
