Toprak tozlarının böcek uzaklaştırıcısı olarak kullanılması ilk insanlar, memeliler ve kuşların böcek ısırmalarından kurtulmak için toz banyosu yapmasına kadar gidiyor. Buna rağmen böcek kontrolü için son zamanlardaki çabalar inert mineral parçacıklarından daha çok toksik mineral ve kimyasal bileşikler üzerinde yoğunlaşmıştı. Antik çağlarda kükürt ve kükürt bileşikleri katranla karıştırılıp ısıtıldığında çıkan duman ile bağlardaki ve diğer ağaçlardaki böcekler kovuluyordu. Çinde diyatom toprağının pestisit olarak kullanılması milattan önce 2000 yılına dayanıyor, arsenik ve arsenik tuzlarından oluşan toksik preperatlar ise Çinde milattan sonra 200 yılında ve Avrupada 1699'da kullanılmıştı.
Böcekleri uzaklaştırmak için tahıla öğütülmüş kireçtaşı karıştırılması ise birinci yüzyıldaydı. Bilinen ilk tarımın ilk böcek ilacı ve fungusiti ise helenistik çağda sönmüş kireç ve kükürt karışımıydı (gülleci bulamacı). Kimyasal reaksiyona giren kireç ve kükürte tütün, odun külü, keten tohumu yağı, sabun, ve sığır gübresi gibi malzemelerin karıştırıldığı da oluyordu. 1500'lerde Kireç-Kükürt karışımı ağaçlara tütsü olarak yakılıyordu. 1800'lerde kireç-kükürt karışımı kolay elde edilebildiği için çok popüler olmuştu. 1897'de bakır ve arsenik bileşikleriyle çok zehirli insektisitler yapılmıştı. 1892'de yapılan bir arsenik-kurşun bileşiği ise 1940'lara, DDT'ye kadar insektisit olarak kullanıldı.
Yirminci yüzyılın başlarında, o zamanlar kullanımda olan az sayıdaki pestisit buhar veya petrol gücüyle çalışan püskürtme tabancalarıyla spray solusyonları şeklinde uygulanıyordu. Geniş bahçelerin ya da ekili arazilerin el tabancalarıyla büyük miktarda sulu solusyonlar kullanılarak ilaçlanmasının çok fazla emek gerektirmesi sebebiyle araştırmacılar mineral parçacıklarının taşıyıcı olarak kullanıldığı toz uygulamalarını incelemeye aldılar.
1920'lerde toz uygulamaları, sıvı püskürtme uygulamalarına göre uygulama kolaylığı ve emek maliyeti, bitkileri iyi kaplaması, sebebiyle öne çıktı.
1930'larda araştırmacılar belli inert minerallerin kendilerinin böceklere karşı toksik ajan olduğunu keşfettiler. 1939'da inert minerallerin böcekler üzerindeki etkileri şöyle özetlenmişti. 1. Tozun sindirim sistemine ağız yoluyla alınımı, 2.Kuruma, 3. Böceğin gövde çeperi ile kimyasal reaksiyon, 4.Direk mekanik aşındırıcı etki.
1960 dan sonra bir süre inert minerallerin insektisit olarak kullanılabilirliğine ilgi çok düşük boyutta kaldı. Bunun en büyük nedeni ucuz ve etkili sentetik insektisitlerin piyasaya girmiş olmasıydı. Mineral tozların tarımda kullanılması hakkında araştırma yapılmamasına bir başka sebep ise, tozların bitki verimliliğini düşürmesi ve bitkilerde eklembacaklı zararlı popülasyonunu arttırdığı düşüncesi idi.
1960'larda mineral bazlı beyaz tozla kaplamasıyla virütik hastalıklara vektör olan zararlıları önlemek deneyleri yapıldı. Beyaz yansıtıcı yüzey bazı bitlerin konukçuyu bulması ve yerleşmesinde uzaklaştırıcı etkisi belirlenmişti. Beyaz tozlar için genellikle çeşitli kaolin karışımları, bentonit ve bir tür kil olan atapulgit yayıcı yapıştırıcı ajanlar kullanılmıştı ve bitkilerin tüm yaprakları kaplanarak veya bitkinin etrafındaki toprağın kaplanması şeklinde denenmişti. Bu yaklaşım, bit ve yaprak zararlısının (leafhopper) uzak tutulmasıyla sınırlı olarak başarı sağladı.
Toprak yol kenarlarında, yol tozu ile kaplanmış bitki ve ağaçlar, doğal düşmanlar için yeterince uygun ortam olmadığı için bitkiden beslenen akarlar ve kabuklu bitler için uygun bir ortam oluşturmaktaydı. Maden ocaklarından çıkarılan mineral parçacıkları ve yol tozları ürün verimliliğini azaltıyor zararlı bitleri ve mantari hastalıkları arttıyordu. Kaolinin yaprak uygulamalarının yaprak üst zarını tahrip ettiği ve su kaybını arttırdığı için fototoksit olduğu görüldü .
Daha sonraları mineral parçacıklarının pestisit olarak kullanımı sentetik pestisit bileşikler emdirilmiş formülasyonlar ile sınırlı kaldı.
1970'lerde böceklerin inert tozlarla kontrol edilmesi minerallerden silikon jel, silikon dioksit gibi sentetik malzemelere geçiş yaptı. Bu sentetik tozların tahıl endüstrisinde zararlı kontrol gereksinimlerinde çok büyük potansiyelinin olduğuna inanıldı. Buna rağmen genel olarak kullanılan ucuz kimyasal gazlar oldu. 1970'lerden sonra mineral parçacıklar üzerindeki araştırmalar çokça sentetik insektisit ve mikrobiyal ajanların taşıyıcısı olarak kullanımı ve kısmen güneş yanıklarının kontrolüyle sınırlı kaldı.
İnert mineral parçacıkların bitki yeşil aksamında bakteriyel ve mantar hastalıkların önlenmesine yönelik araştırma da bu dönemde pek yapılmadı. Araştırmalar daha çok nemli koşullarda bitki yeşil aksam yüzeyinin PH'ını değiştirerek etki gösteren alkali sodyum karbonat üzerinde yapıldı. Böylece mantar sporlarının çimlenmesi ve büyüyerek hastalığa sebep olması engellenebiliyordu. Bugün de mantar hastalıklarına karşı çokça kullanılan mineral malzeme, PH yükseltici alkali sönmüş kireç ile toksik bir ağır metal bakır sülfat karşımı olan bordo bulamacıdır.
Mineral parçacık araştırmaları 1970'lerden itibaren, parçacıkların tanecik çapı, şekil ve ışık yansıtma özelliklerinde yapılabilen mühendislik ile boya, plastik, kağıt, kozmetik endüstrilerinde devam etti. 1985 yılında Amerikan kongresi, azaltılmış girdili sürdürülebilir tarım programının bir parçası olarak, tarım araştırma servisine kimyasal pestisitlerin risklerinin azaltılması için geliştirmeler yapma talimatını verdi. Bu, bir çok araştırmacıyı tarım zararlılarıyla ekonomik, çevreci ve sürdürülebilir bir şekilde mücadele etmede yeni fikirler bulmak ve araştırmak için teşvik etti.
Parçacık film teknolojisi tarım araştırma servisi bilim adamlarınca kimyasal pestisitlere bir alternatif olarak 1990'ların ortalarında düşünüldü. Bu teknoloji, aşağıdaki özellik şartlarına uyan mineral filmin bitki yüzeyine kaplanmasından ibaret idi. Bu özellikler, 1. Kimyasal olarak inert mineral parçacıkları, 2.
Parçacık çapının <2 mikron olması (
teorik olarak tamamının, ya da en azından <2 mikron olanlar işe yarıyor diye alınmalı), 3.Homojen bir şekilde yayılıp film oluşturabilmesi, 4. Oluşan filmin yapraklar ve hava arasında gaz alış verişini engellemeyecek şekilde geçirgen olması, 5.Fotosentetik olarak aktif radyasyonu geçirmesi fakat ultraviyole ve infrared radyasyonun bir kısmını geri yansıtması, 6.Zararlının bitki üzerindeki davranışını etkilemesi, 7.Hasat edilen ürünlerin üzerinden temizlenebilmesi, idi.
Çeşitli mineraller ve özellikleri incelendi, fakat bir çoğu,
solunduğunda kanserojen olan silika kristalleri (SiO2) içeriyordu, güneş ışığını geçirmiyordu ve bitkilerin fotosentezini olumsuz etkiliyordu.
1996'da tarım arıştırma servisi endüstri ile iş birliği yaparak kaolin bazlı yeni sınıf parçacıkların üzerine odaklandı. Beyaz, gözeneksiz, şişip kabarmayan, aşındırıcı olmayan, ince taneli, tabak şekilli, su içinde kolaylıkla asılı kalarak suspansiyon oluşturan, geniş bir PH aralığında inert olan alimünyum silikat (Al4Si4O10(OH)8) mineraliydi.
Kaplanabilir sınıf kaolin %85'den daha parlak ve %90'dan daha saf kalitedeydi. Ham kaolinin içerdiği iki iz element olan Fe2O3 ve TiO2'nin ayrıştırılıp uzaklaştırılması çeşitli endüstriyel uygulamalar için de gerekli olan %85 beyaz parlaklık kalitesi için gerekliydi. Buna ilaveten insan sağlığı için solunduğunda
kanserojen olan serbest SiO2 silika kristallerinin mutlaka ayrıştırılıp uzaklaştırılması gerekiyordu. Son 10 yıldaki teknik gelişmeler rafine edilmiş kaolin parçacıklarının ısı ile kalsine edilip, belirtilen çapa indirilerek şekil verilmesini ve gereken ışık yansıtma özelliklerine sahip kaolin parçacıkları halinde üretilebilmesini mümkün kılıyordu.
"Parçacık Film Teknolojisi",
şaşaalı bir terim olarak, bir çok zararlı ve bazı hastalıklara karşı etkili, bitki sağlığına olumlu katkıları olan bu çok fonksiyonlu mineral ürünün mühendisliği ve geliştirmesine önderlik eden araştırma grubunca belirlenmişti.
Parçacık Film Teknolojisi, mineral teknolojilerindeki bilgi birikimi, böcek davranışları, ışık fiziği ve bunların zararlı mücadesinde kullanımındaki bitki fizyolojisinin birleştirilmiş bir sentezidir.
Parçacık film teknolojisi, önceleri silikon kaplanarak hidrofobik yapılan (M-96) kaolin parçacıklarına dayanıyordu. Hidrofobik kaolin ilk olarak manuel tozlayıcılar veya modifiye edilmiş kum püskürtücüleriyle toz olarak atılmıştı, çünkü hidrofobik malzeme su ile karıştırılamıyordu. Ancak, tozlama işlemi sırasındaki savrulma, tanecikleri bitki yüzeyine yapıştıracak bir şeyin olmaması M-96 tozlamayı pratik kılmıyordu. 1998 yılında M-96 ve M-97 parçacık film formülasyonları olarak Amerikan Çevre Koruma örgütünce ilk kez tescil edildi.
Kısa süre sonra M-96, metanol-su sistemi (MEOH) kullanılarak önceden hazırlanmış preperat olarak formüle edildi. 11.3 kg M-96, 18 Litre MEOH ile preperat haline getirilip 436 litre suya ekleniyor ve ağaçlara püskürtülmek üzere naklediliyordu. Saha deneylerinde bu yöntemin pratik kullanım için çok pahalı, nakliye ve emniyet problemleri olduğu belirlendi. Laboratuar ve saha çalışmalarında, hidrofilik kaolin parçacıkları formülasyonunun (M-97) uygun bir yayıcı yapıştırıcı ile kullanımının bitki hastalık ve zararlılarında en az M-96'nın toz ve sıvı püskürtme uygulamaları kadar etkili olduğu anlaşıldı. Sonuç olarak hidrofobik M-96, hidrofilik M-97 ile devam edilmek üzere terk edildi.
Hidrofilik M-97 kaolin formülasyonunun avantajları, 1.Kolay karışabilmesi, 2.Daha ekonomik olması, 3.Tank karışımları için başka malzemelerle uyumlu olması, 4. Yağmura dayanıklılık ve yayılıcılık değişiklikleri için esnek formülasyona sahip olmasıydı. 1999 yılında M-97 + M03 Surround adı altında ticari olarak elde edilebilir duruma geldi. Yine aynı yıl, içerdiği yayıcı-yapıştırıcı sistem ile doğrudan suya karıştırılan tek bir paket olarak
Surround-WP Amerikan Çevre örgütünce tescil edildi. Bu formülasyon 2000 yılında piyasaya sunuldu ve halen kullanımda olan ana formülasyondur.
Kaolinin boya ve plastik endüstrisindeki geçmişi, çevre örgütü tescilleri için yapılmış sağlık ve toksite testleri Surround'ın organik tarım ürünleri için onaylanmasında etkili oldu.
Parçacık film teknolojisinin ilk çalışmalarında bitkilerin, yapraklar ve hava arasında gaz alış verişini sağlayan geçirgenlik, fotosentetik aktif radyasyonu geçirirken ultraviyole ve infrared radyasyonu geri yansıtma derecesi gibi formülasyona bağlı film özelliklerinden doğrudan etkilendiği ortaya çıktı.
Surround WP kaolin ve kalsiyum karbonat uygulaması, elma bahçesinde ağaçların fotosentez, su kullanım etkinliği, verim, meyve boyutu ve kalitesi bakımından karşılaştırıldı. Azalan yaprak ısısına bağlı olarak stoma iletkenliğinin artması yoluyla su verimliliği azalmasına rağmen kontrol ağaçlarına göre sadece kaolin formülasyonu fotosentezi arttırdı. Kalsiyum karbonat, beyaz rengine rağmen daha çok fotosentetik aktif radyasyonu ağaçtan geri yansıtarak olumlu etkilerin hiç birini sağlayamadı.
Dünya genelinde çok sayıda çalışma kaolin parçacık filminin güneş yanıklarını azalttığını destekliyor. Infrared ve ultraviyole radyasyonun geri yansıtılması bitki yüzeyindeki ısıyı düşürür ve güneşin tahribatını azaltır. Parçacık film teknolojisinin tarımda güneş yanıklarını önleme ajanı ve pestisit olarak kullanımı temel olarak eşittir.
Parçacıkların fiziksel ve kimyasal özellikleri değiştirilerek elde edilen formülasyonlarla farklı özelliklere sahip olan filmlerin başka bir çok uygulamaları olabiliyor. Potansiyel olarak püskürtülebilir yansıtıcı malç, herbisit, don önleme ve pestisit taşıyıcılığı gibi kullanımlardan söz edebiliriz.
1990'ların sonundan bu güne kadar dünyanın dört bir yanında parçacık film teknolojisi kullanılarak yapılan ve hemen her tür bitki, pek çok koşul ve pek çok zararlı ve hastalığı karşı etkilerini ölçmek için bilimsel saha deneyleri ve bunlarla ilgili yazılıp yayınlanan makale sayısı binleri buldu.
Bu çalışmaların hemen hemen tamamında Surround WP kullanıldı. Bu bilimsel çalışmaların sonucunda parçacık film teknolojisi ve bir formülasyon olarak Surround Wp'nin kiminde olumlu etkileri belirlendi, kiminde kayda değer bir etki sağlanamadı. Bu şekilde her biri, bilimsel ölçümlere dayanır bir şekilde teknoloji ve formülasyonun sınırları ve etki alanları belirlendi. Bu süreç hala devam ediyor. Kuşkusuz bu teknoloji, başka deneyler ve ar-ge çalışmalarıyla daha ileri formülasyonlar için gelişmekte.
Yeni bir bilginin üretilmesi hiç bir zaman o bilginin tüm bileşenleriyle birlikte sıfırdan üretilmesi şeklinde olmaz, mutlaka o konu her ne ise daha önce üretilmiş başka bilgilerin üzerine dayanır. Bilimsel çalışmalarda da böyledir. Yeni bir deney ve buna ait bilimsel raporlar, konu ile ilintili başka bilimsel raporları baz alır, bunlarda ifade edilenlere bir damla yeni bilgi ekler. Bir sonraki de benzer bir şekilde olur. Böylece o konuda kocaman bir literatür oluşur. Herhangi bir bilimsel makaleyi okuduğunuzda, araştırma imkanınız da varsa, uygun bir şekilde ilişkilendirilmiş referanslar yardımıyla söylenen her şeyin kökenine inmek mümkündür.
Parçacık Film Teknolojisinin malzeme olarak aracı, literatürdeki adıyla M-97, sonradan verilen ticari adıyla da Surround'dur. Bu teknolojiyle yapılan ilk deney ve buna ait ilk makaleden başlayarak, bilgiyi üretip büyütmenin sağlıklı bir yolu olarak, her yeni çalışma malzemeyi sabit tutarak başka bir koşulda, başka bir bitkide, başka bir etki, hastalık veya zararlı için yapılmıştır. Söz gelimi, malzeme olarak Surround'ın önceki deneylerinde çeşitlerine göre radyasyon geçirgenlik ve yansıtma deneyleri yapılarak raporlanmıştır. Başka bir malzemenın farklı yansıtma ve geçirgenlik değerleri olacağından öncekilerin devamı olarak yeni yapılacak bir deneye hizmet etmez, zira sonraki deneyler önceki ölçümleri bir daha tekrarlamaz, ilave başka bir şey deneyip raporlar.
Bu zincirleme bilimsel deneyler yapılırken, aynı formülasyonu birebir temsil eden başka bir ürün yoktur. Ticari bir marka ve tescil yoluyla sabitlenmiş içeriği ile Surround elde edilebilir, literatürde geçmişi olan bir ürün olarak aynı doğrultudaki başka deneylerin malzemesi olmakta, kullanan çiftçiler ise, karşılaştıkları problemlerin çözümlerini bilimsel makalelerde buldukları müddetçe ya birebir aynı ürünü, ya da makaleye esas olan ürünün formülasyonuna en yakın olan kabul edilebilir başka bir ürünü edinerek problemini çözmeye çalışmaktadır.
Parçacık Film Teknolojisinde geliştirilen M97 formülasyonu ve M97+M3 olarak ticari ürün haline gelmiş formülasyon, Georgia'nın çökelti şeklinde oluşmuş kaliteli kaolin yataklarından elde edilen mineralin, yüksek seviyede rafine edilip tüm metal ve diğer serbest minerallerden arındırılıp 1100 derecede kalsine edildikten sonra %90 ölçüde 2 mikron altı (ortalama 1.4 mikron) boyuta getirilmiş malzemeden oluşmaktadır. Formülasyonda M3 olarak ifade edilen katkı ise bu ürüne özel yayıcı yapıştırıcı bir katkı olduğu, ve bunların da kabul edilen yiyecek katkıları listesinde olan malzemelerden olduğu bildirilmektedir.
Yapılan ve kayıt altına alınan bazı denemelerde,
uygun boyutta, rafine edilmiş kaliteli kaolin ile
uygun boyutta, rafine edilmiş, kaliteli ama aynı zamanda kalsine edilmiş kaolin arasında tarım uygulamaları bakımından büyük farklar belirlenmiştir. İlerleyen zamanda bunlardan söz edeceğim.
Kaolin uygulamaları şayet güneş yanıkları, fotosentez, zararlı engelleme
vb. konularda
bu güne kadar yapılmış saha deneyleri ve bilimsel makaleler baz alınarak yapılacaksa veya yapılması öneriliyorsa, ya da bu literatürü çağrıştırarak ürün öneriliyorsa , en azından M97 formülasyonunda belirtilen ağır metal, kanserojen olan olmayan tüm minerallerin ayrıldığı yüksek seviyede rafine edilmiş, kalsine, en az %90 oranında 2 mikrondan küçük tanecikli ve diğer saflık, beyazlık, parlaklık özelliklerine uygun formülasyona sahip malzeme olmalıdır.
Formülasyonun buraya kadar olan kısmı gizli ve ticari sır değildir. Kaliteli hammadde, uygun üretim teknikleri, yeterli mühendislik bilgi ve yatırım ile herkes yapabilir.
Önerilen herhangi bir ürün
bu özelliklerde değil ise, bu özelliklerdeki ürün için oluşmuş literatür ile bir bağlantısı kalmaz. Ne radyasyon tiplerine ait ölçüm değerleri, ne bitki ve zararlılarla ilgili yapılmış saha deneyleri ve bunlara ait bilimsel makaleler, hiç biri geçerli değildir. Gereken bilimsel deneyler ve raporların söz konusu yeni ürün için sıfırdan üretilmesi gerekir. Her türlü broşür, söylem ve yazı ile bu yeni ürüne atfedilen etkilerin hepsinin ürüne ve formülasyonuna özel, somut, ispat edilebilir dayanak ve belgeleri olmalıdır. Elbette, bunlardan da önce söz konusu yeni formülasyonların insan ve çevre sağlığı etkileri net ve tatmin edici derecede açık olmalıdır. Aksi halde ülkemizde çokça rastlanılan, bir kısım yerli ürünlerin isim benzerliği ya da içerik çağrıştırmasıyla arkasında ciddi literatür bulunan başka ürünlere ait bilgilere öykünülerek pazarlanması durumu yaratılmış olur. Kısıtlı ve yönlendirilmiş kullanım deneyimi yaratarak satış desteği ülkemizde zaman zaman geçer akçe sayılsa da, bunun doğru bir yaklaşım olduğu söylenemez. Güncel olduğu için hatırlayalım ki, sahte viski imal edenler, bu ürünleri satarken ürünlerine yüzde yüz güveniyorlardır, içildiğinde de muhakkak sarhoş ediyordur, fakat iki bardaktan fazlası bazılarını öldürebiliyor.
Ağaçlar ve diğer bitkilerde inert mineral geliştirmeleri tamamen başka formülasyonlarla ve başka amaçlar için de yapılabilir. Bu bakımdan araştırma ve geliştirmenin bir sınırı da yok. Söz gelimi, 2006'da piyasaya sürülen ve Pasific Northwest tarafından elma bahçeleri için geliştirilmiş Eclips, kalsiyum karbonat ve bor içerikli, sıvı formundaydı. Sonradan Purfresh isimli, ana işi ozon jeneratörleri gibi teknolojilerle taze meyve sebze depolama ve nakliye sistemleri olan şirket, Eclips'i bitirip yerine sadece elma değil, bir çok bitki için iki ayrı ürün içeren Purshade ürün gamını üretti. Normal kalsiyum karbonatın fotosentetik radyasyonu da yansıtma özelliği olmasına rağmen, -henüz patent sürecindeki-"Advanced Reflectance Technology" diye başka bir
şaşaalı isme sahip mühendislik çalışmasıyla UV ve IR'yi yansıtırlen fotosentetik radyasyonu geçirmesini sağladılar ve yine sıvı formda satılıyor. Buradan da anlaşılıyor ki, madenden çıkan kalsiyum karbonatı az öğütüp torbalara doldurmamışlar. Bu ürünler, sadece güneş yanıklarını ve ısı stresini önlemek amaçlı ve herhangi zararlı kontrolü için iddiası ve söylemi yok. Epey müşteri referansı olsa da henüz ciddi bir bilimsel literatür oluşmamış.
Not: Bu yazının hazırlanmasında aşağıdaki yayınlardan yararlanılmıştır.
1. Encyclopedia of entomology, John L. Capinera
2. Horticultural Reviews, John Wiley & Sons, Inc.
3. Journal of Economic Entomology