Bu derleme, biyokömürün (biochar) kirlenmiş toprakların iyileştirilmesi ve atıksu arıtımındaki rolünü; ağır metaller, organik ve inorganik kirleticiler, bitki stres fizyolojisi ve döngüsel ekonomi açısından birlikte değerlendiriyor. Yazarlar Ocak 2000–Ağustos 2024 dönemindeki literatürü yapılandırılmış biçimde taramış, 2100'den fazla kayıttan 218 çekirdek kaynağı sentezlemiştir. Derlemenin ana sonucu, biyokömürün yalnızca gözenekli bir adsorban olarak değil; yüzey kompleksleşmesi, iyon değişimi, elektrostatik çekim ve çökelmenin yanı sıra toprak pH'sı, katyon değişim kapasitesi, mineral yapı, organik karbon ve mikrobiyal süreçleri değiştirebilen çok işlevli bir malzeme olarak değerlendirilmesi gerektiğidir. Bununla birlikte ağır metaller çoğu durumda ortamdan tamamen uzaklaştırılmamakta, daha az hareketli veya daha az biyoyararlanabilir biçimlere dönüştürülmektedir; biyokömürün yaşlanması ve çevre koşullarının değişmesi bu metallerin ileride yeniden hareketlenebilmesi riskini ortadan kaldırmamaktadır.

Biyokömürün özellikleri kullanılan biyokütleye ve üretim koşullarına güçlü biçimde bağlıdır. Yüksek sıcaklıklı piroliz genellikle aromatikliği, gözenek gelişimini ve yüzey alanını artırırken; daha düşük sıcaklıklarda karboksil ve hidroksil gibi oksijen içeren fonksiyonel grupların daha fazla korunması metal kompleksleşmesi açısından avantaj sağlayabilir. Dolayısıyla “biyokömür” tek özellikli ve her kirleticide aynı performansı gösteren standart bir malzeme değildir.

Atıksu tarafında derleme; ağır metallerin yanı sıra boyalar, ilaç kalıntıları, pestisitler, nitrat, fosfat ve diğer kirleticilerin giderimini, biyokömürün anaerobik çürütme sistemlerindeki rolünü ve katalitik uygulamalarını ele almaktadır. Toprak tarafında ise ağır metal hareketliliğinin azaltılması, su ve besin tutulması, toprak yapısının değiştirilmesi, mikrobiyal toplulukların desteklenmesi ve bitkilerin metal stresine karşı dolaylı biçimde korunması öne çıkmaktadır.

Türkiye açısından yorum: Türkiye'de tarımsal artıklar, gıda ve hayvancılık atıkları ile çeşitli biyokütle kaynaklarından biyokömür üretimi teknik açıdan araştırılabilecek bir kaynak döngüsü sunabilir. Ancak derlemedeki performans değerleri farklı ülkelerden, topraklardan, biyokömür hammaddelerinden ve deney koşullarından derlenmiştir. Bu nedenle belirli bir biyokömür dozunun Türkiye'deki bir tarım toprağında veya atıksuda aynı giderim, verim ya da ekonomik sonucu vereceği çıkarılamaz. Yerel toprak pH'sı, kirletici türü ve türleşmesi, sulama suyu, biyokütle kaynağı, piroliz koşulları, tarımsal üretim sistemi ve uzun dönem metal yeniden hareketlenmesi saha ölçeğinde ayrıca doğrulanmalıdır.

Biyokömürü sıradan bir adsorbandan ayıran nedir?

Biyokömür, biyokütlenin oksijenin sınırlı olduğu termokimyasal süreçlerle karbon bakımından zengin bir katıya dönüştürülmesiyle elde edilir. Derlemenin temel yaklaşımı, biyokömürü yalnız kirleticinin tutunduğu pasif bir yüzey olarak görmemektir. Gözenek yapısı ve yüksek yüzey alanı doğrudan adsorpsiyona katkıda bulunurken yüzeydeki karboksil, hidroksil, karbonil ve fenolik gruplar metal iyonlarıyla kompleks oluşturabilir. Mineral bileşenler çökelmeyi destekleyebilir; yüzey yükü ise elektrostatik çekim ve iyon değişimi süreçlerini etkileyebilir.

Toprak ortamında buna ikinci bir katman eklenir. Biyokömür pH'ı, katyon değişim kapasitesini (CEC), organik karbon içeriğini, redoks koşullarını ve mikrobiyal etkinliği değiştirebildiği için kirleticinin davranışını doğrudan yüzey adsorpsiyonunun ötesinde etkileyebilir. Bu nedenle aynı biyokömürün saf suda gösterdiği performans ile karmaşık bir tarım toprağındaki davranışının aynı kabul edilmesi doğru değildir.

Biyokömür nasıl üretiliyor?

Derleme dört temel termokimyasal yaklaşımı karşılaştırıyor: piroliz, hidrotermal karbonizasyon, gazlaştırma ve torrefaksiyon. Sayfa 3'teki Şekil 1 bu dört yöntemi görsel olarak karşılaştırırken Tablo 1 sıcaklık, ısıtma hızı, kalış süresi ve ürün dağılımlarını birlikte vermektedir.

*Kaynak Tablo 1 gazlaştırma için 700–1500 °C verirken bölüm 3.3'ün metninde 800–1200 °C aralığı kullanılmaktadır. Bu tutarsızlık kaynakta bulunmaktadır.

Yüksek sıcaklıklı piroliz, biyokömürün aromatikliğini, gözenekliliğini, mineral içeriğini ve genellikle yüzey alanını artırabilir. Derlemeye göre 500 °C'nin üzerindeki koşullar çökelme, iyon değişimi ve elektrostatik çekim gibi mekanizmaları destekleyen özellikleri güçlendirebilir. Buna karşılık 500 °C'nin altında karboksil ve hidroksil gibi oksijen içeren grupların daha fazla korunması Pb²⁺, Cd²⁺ ve Cu²⁺ gibi iyonların kompleksleşmesinde yararlı olabilir.

Hidrotermal karbonizasyon 180–300 °C'de, su bakımından zengin ve basınçlı bir ortamda gerçekleşir. Oluşan hidrochar, piroliz kökenli biyokömüre göre daha az aromatik ancak oksijen içeren fonksiyonel gruplar bakımından daha zengin olabilir. Derleme bu nedenle hidrocharı özellikle kısa dönemli atıksu adsorpsiyon uygulamaları açısından ele almaktadır.

Gazlaştırma daha yüksek sıcaklıklarda sentez gazını ana ürün hâline getirirken daha az miktarda katı char üretir. Aktivasyon sonrasında gazlaştırma charının yüzey alanının 1000 m² g⁻¹'in üzerine çıkabildiği bildirilmektedir. Torrefaksiyon ise 200–300 °C aralığında daha hafif karbonlaşma sağlayarak oksijenli fonksiyonel grupları büyük ölçüde korur; ancak uzun dönem toprak karbonu stabilitesi açısından yüksek sıcaklıklı piroliz ürünleriyle aynı özellikleri taşımaz.

Biyokömürün gerçekten nasıl bir malzeme olduğu nasıl belirleniyor?

Sayfa 4'teki Şekil 2, biyokömür karakterizasyonunu üç ana gruba ayırıyor: fizikokimyasal, yüzey ve yapısal/moleküler karakterizasyon. Çalışmada taramalı elektron mikroskopisi (SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopi (FTIR), X-ışını kırınımı (XRD), termogravimetrik analiz (TGA), nükleer manyetik rezonans (NMR), Raman spektroskopisi ve Brunauer–Emmett–Teller (BET) yüzey alanı analizi gibi yöntemler sıralanmaktadır.

Bu ölçümlerin önemi, biyokömürün davranışının yalnız “karbon içeriği” ile açıklanamamasıdır. Parçacık boyutu, yüzey alanı, gözenek boyutu dağılımı, pH, mineral yapı, fonksiyonel gruplar, aromatiklik ve yüzey yükü kirletici tutulmasını farklı şekillerde etkiler.

Atıksuda organik kirleticiler nasıl tutuluyor?

Organik kirleticilerde öne çıkan mekanizmalar ağır metallerdekinden farklılaşabilir. Derlemede π–π etkileşimleri, hidrojen bağları, hidrofobik bölünme, gözenek doldurma ve elektrostatik etkileşimler özellikle vurgulanmaktadır. Boyalar, pestisitler, fenolik bileşikler ve bazı farmasötik kirleticiler farklı biyokömür türleriyle incelenmiştir.

Örneğin yüksek sıcaklıkta üretilen biyokömürlerde artan yüzey alanı ve aromatik yapı bazı organik moleküllerin adsorpsiyonunu güçlendirebilir. Buna karşılık gerçek atıksulardaki birlikte bulunan kirleticiler aynı yüzey bölgeleri için rekabet edebilir. Dolayısıyla tek kirletici içeren laboratuvar sistemindeki yüksek giderim, karmaşık endüstriyel atıksuda aynı performansın elde edileceği anlamına gelmez.

Ağır metal gideriminin dört doğrudan mekanizması

Sayfa 9'daki Şekil 4, biyokömürün ağır metal ve diğer kirleticiler üzerindeki etkisini doğrudan ve dolaylı mekanizmalar biçiminde ayırmaktadır. Doğrudan tarafta dört ana süreç öne çıkar:

Bu mekanizmalar birbirini dışlamaz. Aynı biyokömür–metal sisteminde iyon değişimi, kompleksleşme ve çökelme aynı anda rol oynayabilir.

Dolaylı mekanizmalar neden en az yüzey adsorpsiyonu kadar önemli?

Toprak ortamında biyokömür, kirleticiye dokunmadan da onun hareketliliğini değiştirebilir. Derlemede dört dolaylı mekanizma özellikle ele alınmaktadır: toprak pH'sı, katyon değişim kapasitesi, mineral kompozisyonu ve toprak organik karbonu.

Alkali biyokömür özellikle asidik topraklarda pH'ı yükselttiğinde Pb²⁺, Cd²⁺ ve Cu²⁺ gibi katyonik metallerin hareketliliği çökelme ve adsorpsiyon yoluyla azalabilir. Ancak bütün kirleticiler aynı yönde davranmaz. Arsenat ve kromat gibi anyonik türlerde yüksek pH ve daha negatif yüzey yükü elektrostatik itmeyi artırabilir. Bu nedenle “pH yükseldikçe bütün ağır metaller daha iyi tutulur” biçiminde bir genelleme kaynak tarafından desteklenmemektedir.

Katyon değişim kapasitesinin artması pozitif yüklü metal iyonlarının tutulmasına yardımcı olur. Biyokömürdeki Ca ve Mg gibi iyonlar da iyon değişimine katılabilir. Mineral fazlar özellikle fosfat ve karbonat üzerinden çözünmeyen metal bileşiklerinin oluşumunu destekleyebilir. Artan toprak organik karbonu ise kompleksleşme ve mikrobiyal dönüşümler aracılığıyla metal hareketliliğini değiştirebilir.

Adsorpsiyon performansını hangi koşullar belirliyor?

Derleme dört temel kontrol değişkenini ayrıntılı biçimde ele almaktadır: biyokömürün kendi özellikleri, çözeltinin pH'ı, adsorban dozu ve sıcaklık.

• Gözenek yapısı: Mikrogözenek hacmi iç yüzey alanını ve adsorpsiyon kapasitesini doğrudan etkileyebilir.
• Piroliz sıcaklığı: 500–700 °C aralığındaki yüksek sıcaklıkların mikrogözenek hacminde %50–78 artışlarla ilişkilendirildiği çalışmalar aktarılmaktadır.
• Endüstriyel üretim örneği: Yaklaşık 650 °C ve yaklaşık 15 dakikalık kalış süresinde zeytin budama atığı işleyen sürekli vidalı bir reaktör için %23,38 biyokömür verimi ve 341 m² g⁻¹ yüzey alanı aktarılmaktadır.
• pH: Yüzey gruplarının protonlanma/deprotonlanma durumu hem biyokömür yükünü hem de kirleticinin kimyasal türünü değiştirir.
• Doz: Daha fazla biyokömür daha fazla aktif bölge sağlayabilse de aşırı dozda yüzeylerin örtüşmesi aktif bölgeleri erişilemez hâle getirebilir.
• Sıcaklık: Endotermik adsorpsiyon sistemlerinde sıcaklık artışı bazı kirleticilerin tutulmasını artırabilir; ancak bu bütün adsorpsiyon süreçleri için evrensel bir sonuç değildir.

Biyokömür filtreleri atıksu arıtımında ne gösteriyor?

Sayfa 7'deki Şekil 3, pirinç kabuğundan üretilen biyokömürün anaerobik bir filtre ortamında kullanımını göstermektedir. Şemada yüzey filtrasyonu, askıda katıların koagülasyon ve çökelmesi, organik maddenin tutulması ve hidrolizi ile biyofilm oluşumu birlikte ele alınmaktadır. Gözenekli biyokömür, mikroorganizmaların kolonizasyonu için bir yüzey sağlayabilir ve işlem sonunda besin bakımından zenginleşen malzemenin toprak düzenleyici olarak yeniden kullanılması düşünülmektedir.

Derlemede aktarılan bir karşılaştırmada biyokömür filtrelerinin kimyasal oksijen ihtiyacında ortalama %74 ± 18 azalma sağladığı, kum filtrelerinde ise bu değerin %61 ± 12 olduğu bildirilmektedir. E. coli azalması biyokömür filtresinde 1,35 ± 0,27 log birim, kum filtresinde 1,18 ± 0,31 log birim olarak aktarılmıştır. Başka bir sentetik yağmur suyu çalışmasında askıda katı ve nitrat için %86, fosfat için %47 giderim bildirilirken metal ve mikrobiyal giderim oranlarının kirleticiye ve filtre ortamına göre önemli ölçüde değiştiği belirtilmektedir.

Bu değerler farklı deneylere aittir ve tek bir standart biyokömür filtresinin garanti edilen performansı olarak yorumlanmamalıdır.

Biyokömür anaerobik çürütmede ne yapıyor?

Anaerobik çürütmede biyokömürün gözenekli ve kararlı yapısı mikroorganizmalar için tutunma yüzeyi sağlayabilir; inhibitörlerin biyoyararlanabilirliğini azaltabilir ve sistem tamponlamasına katkıda bulunabilir. Derlemede bazı çalışmaların biyokömür ilavesiyle metan üretimi veya reaksiyon hızında artış bildirdiği aktarılmaktadır.

Ancak bu sonuçların besleme maddesine, biyokömürün özelliklerine, reaktör tasarımına ve işletme koşullarına bağlı olduğu açıktır. Biyokömürün aşırı alkaliliği de sistem dengesini değiştirebilir. Bu nedenle biyokömür anaerobik çürütmenin otomatik olarak daha verimli hâle gelmesini sağlayan evrensel bir katkı maddesi olarak sunulmamaktadır.

Katalizör olarak biyokömür

Derleme biyokömürü yalnız adsorban değil, katalitik ozonlama, Fenton benzeri reaksiyonlar ve diğer oksidasyon sistemlerinde katalizör veya katalizör desteği olarak da ele almaktadır. Yüzeydeki fonksiyonel gruplar ve karbon yapıları elektron transferini ve reaktif oksijen türlerinin oluşumunu etkileyerek bazı dirençli organik kirleticilerin parçalanmasına katkıda bulunabilir.

Bununla birlikte katalitik performans biyokömürün hammaddesine, karbonizasyon yöntemine, yüzey modifikasyonuna, pH'a ve hedef kirleticiye göre değişir. Dolayısıyla adsorpsiyon ile kimyasal parçalanma aynı mekanizma olarak değerlendirilmemelidir.

Toprak ve sürdürülebilir tarım açısından etkiler

Sayfa 11'deki Şekil 5, biyokömürün toprak ve bitki üzerindeki etkisini fiziksel, kimyasal ve biyolojik süreçleri birleştirerek göstermektedir. Gözeneklilik, hacim yoğunluğu, agregat kararlılığı ve su tutma kapasitesi fiziksel ayağı; pH, elektriksel iletkenlik, katyon değişim kapasitesi, redoks potansiyeli ve N-P-K gibi besinler kimyasal ayağı; toprak organik maddesi, enzimler, mikrobiyal biyokütle ve kolonizasyon ise biyolojik ayağı oluşturmaktadır.

Derlemede biyokömür uygulama oranlarının çoğunlukla 5–50 t ha⁻¹ aralığında olduğu ve incelenen literatürde vakaların %60–80'inde olumlu verim yanıtlarının rapor edildiği belirtilmektedir. Bununla birlikte aşırı dozların özellikle besince fakir veya zaten verimli topraklarda bitki performansını azaltabileceği vurgulanmaktadır.

Asidik topraklarda pH artışlarının yaklaşık 0,5–1,8 pH birimi aralığında bildirildiği; hidrojel–biyokömür kompozitleri için su tutma kapasitesinde %30–60 artışlar raporlandığı aktarılmaktadır. Ancak hidrojel kompozitleri açısından uzun dönem saha doğrulamasının sınırlı olduğu açıkça belirtilmektedir.

Biyokömür bitkinin savunma sistemini doğrudan mı uyarıyor?

Derlemenin önemli vurgularından biri, bunun doğrudan bir etki olarak yorumlanmaması gerektiğidir. Biyokömürün ağır metalleri immobilize etmesi, rizosfer kimyasını ve besin dengesini değiştirmesi sonucunda bitkinin maruz kaldığı metal yükü azalabilir. Böylece reaktif oksijen türleri (ROS), lipid peroksidasyonu ve membran hasarı gibi stres göstergeleri düşebilir.

Sayfa 13'teki Şekil 6 bu zinciri açık biçimde göstermektedir: biyokömür önce toprak fizikokimyasal özelliklerini ve ağır metal biyoyararlanabilirliğini değiştirir; daha düşük metal alımı daha düşük toksisite ve oksidatif stresle ilişkilendirilir; bunun sonucunda fotosentez, zar bütünlüğü, besin alımı ve antioksidan savunma daha iyi korunabilir.

Kaynak özellikle bu etkinin “biyokömür doğrudan bitki savunma genlerini çalıştırıyor” biçiminde yorumlanmaması gerektiğini vurgulamaktadır. Antioksidan enzimlerdeki değişimler esas olarak daha düşük metal toksisitesi, değişen besin mevcudiyeti ve rizosfer-mikrop etkileşimlerinin dolaylı sonucudur.

Biyokömür döngüsel ekonomide nerede yer alıyor?

Derleme, tarımsal artıkların ve organik atıkların biyokömüre dönüştürülmesini yalnız atık yönetimi değil, atık → enerji → biyokömür → toprak döngüsünün bir parçası olarak değerlendiriyor. Piroliz sırasında katı biyokömürün yanı sıra biyo-yağ ve sentez gazı üretilebilmesi enerji geri kazanımına olanak sağlayabilir.

Kaynakta sentezlenen çalışmalara göre küçük ölçekli sistemlerde 1 ton biyokütlenin yaklaşık 200–400 kWh termal veya elektrik enerjisi sağlayabildiği; bazı değerlendirmelerde ürün veriminde %5–30 artış, toprak organik karbon stoklarında yılda 0,5–1,5 t C ha⁻¹ artış ve uygulanan biyokömür tonu başına 0,2–0,5 t CO₂-eşdeğeri net sera gazı azalması raporlandığı aktarılmaktadır.

Tekno-ekonomik değerlendirmeler küçük ölçekli bazı biyokömür sistemleri için 2–4 yıllık geri ödeme süresi ve %12–25 iç verim oranı bildirmektedir. Yaşam döngüsü değerlendirmelerinde ise geleneksel artık yönetimine kıyasla net sera gazı emisyonunda %30–60 azalmalar aktarılmıştır.

Bu değerler tek bir tesisin garantili ekonomik sonucu değildir. Hammadde bulunabilirliği, taşıma maliyeti, enerji geri kazanımı, biyokömür verimi, çiftçi kabulü, proses ölçeği ve yerel politika koşulları ekonomik sonucu değiştirebilir. Derlemenin kendisi de döngüsel ekonomi yararlarının otomatik olmadığını ve bağlama özgü sistem tasarımı gerektirdiğini vurgulamaktadır.

En önemli uzun dönem risk: immobilizasyon kalıcı uzaklaştırma değildir

Çalışmanın en kritik uyarılarından biri ağır metal immobilizasyonunun “metal artık sistemde yok” anlamına gelmemesidir. Biyokömür metalin kimyasal biçimini, hareketliliğini veya biyoyararlanabilirliğini değiştirebilir; fakat metal toprakta kalmaya devam edebilir.

Zaman içerisinde mikrobiyal bozunma, kök faaliyetleri, toprak faunası, pH ve redoks değişimleri, tuzluluk, sıcaklık, organik madde dönüşümü, gübreleme, toprak işleme, asit yağışı veya taşkın gibi süreçler biyokömürün yüzey kimyasını değiştirebilir. Daha önce immobilize olmuş metalin yeniden çözünmesi veya desorpsiyonu bu nedenle uzun dönem risk değerlendirmesinin merkezindedir.

Yazarlar bu noktada birkaç yıllık veya daha uzun saha çalışmaları, periyodik örnekleme, bitki alımı ve gıda zincirine geçişin izlenmesi, güvenli uygulama eşiklerinin belirlenmesi ve biyokömürün yaşam döngüsü boyunca değerlendirilmesi gerektiğini savunmaktadır.

Çalışmanın desteklediği sonuçlar

• Biyokömür, organik ve inorganik kirleticilerin tutulmasında birden fazla fiziksel ve kimyasal mekanizmaya sahip çok işlevli bir malzemedir.
• Hammadde ve üretim koşulları biyokömürün yüzey alanını, gözenek yapısını, fonksiyonel gruplarını, mineral içeriğini ve dolayısıyla kirletici giderim davranışını önemli ölçüde değiştirir.
• Ağır metal immobilizasyonunda fiziksel sorpsiyon, elektrostatik çekim, kompleksleşme, iyon değişimi ve çökelme birlikte rol oynayabilir.
• Toprak pH'sı, CEC, mineral yapı ve organik karbon değişiklikleri biyokömürün dolaylı iyileştirme etkilerinin önemli parçalarıdır.
• Biyokömür, ağır metal biyoyararlanabilirliğini azaltarak bitkilerdeki stres yanıtlarını dolaylı biçimde hafifletebilir.
• Tarımsal ve organik atıkların biyokömüre dönüştürülmesi enerji geri kazanımı, atık değerlendirme ve toprağa karbon dönüşü açısından döngüsel ekonomiyle ilişkilendirilebilir.
• Uzun dönem saha performansı ve immobilize kirleticilerin yeniden hareketlenmesi, uygulamanın güvenilirliği açısından temel araştırma boşluklarıdır.

Çalışmanın kanıtlamadığı sonuçlar

• Her biyokömür bütün ağır metalleri veya bütün organik kirleticileri aynı verimle gidermez.
• Laboratuvar ortamında yüksek adsorpsiyon, gerçek atıksuda veya tarla toprağında aynı performansın oluşacağını kanıtlamaz.
• Ağır metal immobilizasyonu metalin topraktan fiziksel olarak tamamen kaldırıldığı anlamına gelmez.
• Biyokömür uygulamasının bütün topraklarda ürün verimini artıracağı sonucu çıkarılamaz.
• Yüksek biyokömür dozu otomatik olarak daha yüksek arıtma veya tarımsal performans anlamına gelmez.
• Döngüsel ekonomi ve ekonomik geri dönüş değerleri bütün bölgeler ve tesis ölçekleri için genellenemez.
• Bitki savunmasındaki iyileşmeler biyokömürün bitki metabolizmasını doğrudan uyarmasının kanıtı değildir.
• Mevcut kanıtlar uzun vadede immobilize ağır metallerin hiçbir zaman yeniden hareketlenmeyeceğini göstermemektedir.

Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları

Derleme nasıl oluşturuldu?

Yazarlar PubMed, Web of Science, Scopus, Google Scholar, Wiley Online Library ve Springer Link veri kaynaklarını kullanarak Ocak 2000–Ağustos 2024 dönemini taramıştır. Aramada “biochar”, “heavy metals”, “wastewater treatment”, “soil amendment”, “plant growth”, “plant defense”, “adsorption mechanisms” ve “circular economy” gibi terimlerin Boolean kombinasyonları kullanılmıştır.

İngilizce yayımlanmış, derlemenin konularıyla doğrudan ilişkili hakemli makaleler, derlemeler, kitaplar ve konferans bildirileri değerlendirmeye alınmış; İngilizce olmayan çalışmalar, yöntemsel açıklığı yetersiz kaynaklar ve biyokömür–metal etkileşimleri veya çevresel iyileştirmeyle ilgisiz yayınlar dışlanmıştır.

Derlemenin bilimsel kapsamı

Öne çıkan nicel bulgular nasıl yorumlanmalı?

Bu değerlerin tamamı aynı deneyden veya tek bir biyokömür türünden gelmemektedir. Derleme farklı araştırmaların sonuçlarını bir araya getirdiği için sayılar “biyokömürün standart performansı” şeklinde değerlendirilmemelidir.

En önemli araştırma boşlukları

Derlemenin geleceğe dönük mesajı, yeni laboratuvar adsorpsiyon deneylerinden daha geniş bir değerlendirmeye ihtiyaç duyulduğudur. Özellikle çok yıllı saha deneyleri; biyokömürün yaşlanması; metallerin yeniden çözünmesi; bitki tarafından alım; gıda zincirine geçiş; farklı sulama suları; biyokömür–mikrobiyom etkileşimleri; modifiye ve manyetik biyokömürlerin çevresel güvenliği; rejenerasyon; ikincil atık yönetimi ve gerçek ölçekli ekonomik fizibilite araştırılması gereken alanlar olarak öne çıkmaktadır.

Bu nedenle çalışma, biyokömürü “tek işlevli bir adsorban” olmaktan çıkarıp malzeme bilimi, toprak kimyası, bitki fizyolojisi, mikrobiyoloji, atıksu mühendisliği ve döngüsel ekonomi arasında konumlanan sistem düzeyinde bir çözüm olarak değerlendirmeyi önermektedir.

Kaynak ve Yöntem Notu

Tam özgün çalışma adı: Biochar for soil and wastewater remediation: Heavy metals, organic–inorganic contaminants, and circular economy–driven sustainable agriculture

Yazarlar, özgün sıralamayla: Khuram Shehzad Khan; Tajwar Alam; Abdul Waheed; Rizwan Azim; Muhammad Ahsan Asghar; Jairo A. Palta; Lingling Li; Taqi Raza; Muhammad Farhan Qadir; Rabia Manzoor.

Eş katkı/eş birinci yazar: Kaynakta eş birinci yazar beyanı bulunmamaktadır.

Sorumlu yazarlar: Khuram Shehzad Khan, Tajwar Alam ve Lingling Li.

Kurumlar: State Key Laboratory of Aridland Crop Science, Gansu Agricultural University; College of Agronomy, Gansu Agricultural University; College of Resources and Environmental Sciences, National Academy of Agriculture Green Development, China Agricultural University; Institute of Soil & Environmental Sciences, University of Agriculture Faisalabad; Institute of Hydroponic Agriculture, Pir Mehr Ali Shah Arid Agriculture University; College of Grassland Science, Gansu Agricultural University; Department of Biological Resources, Agricultural Institute, Centre for Agricultural Research, ELKH; The University of Western Australia, Institute of Agriculture & School of Agriculture and Environment; Biosystems Engineering & Soil Science, University of Tennessee; College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University; Institute of Soil and Environmental Sciences, PMAS Arid Agriculture University.

Kaynak türü: Yapılandırılmış literatür taraması içeren kapsamlı derleme makalesi.

Dergi: Farming System.

Cilt / sayı / makale numarası: Cilt 4, Sayı 3, 100214.

DOI: 10.1016/j.farsys.2026.100214

Gönderim tarihi: 22 Eylül 2025.

Revize sürüm tarihi: 26 Ocak 2026.

Kabul tarihi: 26 Ocak 2026.

Çevrimiçi erişim tarihi: 27 Ocak 2026.

Sayı tarihi: Temmuz 2026.

Hakemlik durumu: Hakemli bilimsel dergide yayımlanmış derleme makalesidir.

Yayıncı: Elsevier B.V., China Agricultural University adına yayımlamaktadır.

Resmî yayın bağlantısı:ScienceDirect – resmî makale sayfası

DOI bağlantısı:https://doi.org/10.1016/j.farsys.2026.100214

Açık erişim ve lisans: Makale Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY 4.0) lisansı altında açık erişim yayımlanmıştır.

Finansman: Çalışma Gansu Provincial Department of Human Resources and Social Security Postdoctoral Starting Fund tarafından GSAU-BH-2023-12 numarasıyla desteklenmiştir.

Veri erişilebilirliği: Yazarlar çalışma sırasında oluşturulan veya analiz edilen bütün verilerin makalenin içinde bulunduğunu beyan etmektedir.

Çıkar çatışması: Yazarlar bilinen bir çıkar çatışmaları olmadığını beyan etmektedir.

Yazar katkıları

Khuram Shehzad Khan; özgün taslak, görselleştirme, doğrulama, yazılım, kaynaklar, proje yönetimi, yöntem, araştırma, biçimsel analiz, veri düzenleme ve kavramsallaştırmaya katkı sağlamıştır. Tajwar Alam; özgün taslak, görselleştirme, doğrulama, yazılım, kaynaklar, yöntem, biçimsel analiz ve kavramsallaştırmada görev almıştır. Abdul Waheed ve Rizwan Azim ağırlıklı olarak gözden geçirme/düzenleme, görselleştirme, doğrulama/yazılım ve kaynak katkıları sağlamıştır. Muhammad Ahsan Asghar gözden geçirme/düzenleme, doğrulama ve yazılım; Jairo A. Palta gözden geçirme/düzenleme ve görselleştirme; Lingling Li gözden geçirme/düzenleme, görselleştirme, danışmanlık, yazılım ve kavramsallaştırma; Taqi Raza, Muhammad Farhan Qadir ve Rabia Manzoor ise gözden geçirme ve düzenleme katkısı bildirmiştir.

Kaynak içi tutarsızlıklar

Kaynakta gazlaştırma sıcaklığı metin ve tablo arasında farklı verilmektedir: Bölüm 3.3'te 800–1200 °C, Tablo 1'de 700–1500 °C. Bu nedenle Verianla metninde iki değer tek bir kesin aralığa dönüştürülmemiştir.

Bölüm 5.2'de florür bir noktada “ana toksik metallerden biri” biçiminde adlandırılmakta, aynı bölümde ise F⁻ biçiminde inorganik anyon olarak ele alınmaktadır. Bu terminolojik uyumsuzluk kaynak metinde bulunmaktadır.

Kaynakça ile Tablo 2 arasında bazı atıf uyumsuzlukları da görülmektedir. Örneğin Tablo 2'de “Jian et al., 2020” pirinç samanı ile Pb²⁺ giderimine bağlanırken makalenin kaynakça bölümündeki Jian et al. (2020) kaydı örtü bitkilerinin küresel tarım toprağı karbonu üzerindeki etkisine ilişkin bir meta-analizdir. Tablo 2'de PFOA satırında verilen Gao et al. (2023) kaydı da kaynakçada bisfenol S giderimine ilişkin başka bir çalışma olarak listelenmiştir. Bu nedenle söz konusu tablo içindeki tekil sayısal değerler bibliyografik kaydı bağımsız olarak kontrol edilmeden kesin karşılaştırmalı kanıt gibi kullanılmamalıdır.

Temel yöntemsel ve bilimsel sınırlar

Bu çalışma yeni bir biyokömür deneyi, saha denemesi veya atıksu arıtma pilotu yürütmemektedir; önceki çalışmaların bulgularını sentezleyen bir derlemedir. Dolayısıyla verilen giderim yüzdeleri, adsorpsiyon kapasiteleri, ürün verimi değişimleri ve ekonomik göstergeler farklı hammaddeler, topraklar, kirleticiler, dozlar ve deneysel koşullardan gelmektedir.

Derlemenin ana bilimsel uyarısı özellikle önemlidir: biyokömürle ağır metal immobilizasyonu metalin çevreden tamamen uzaklaştırılması değildir. Uzun dönem yaşlanma, pH/redoks değişiklikleri, su rejimi, biyolojik faaliyetler veya tarımsal işlemler daha önce immobilize olmuş metallerin yeniden hareketlenmesine yol açabilir. Bu nedenle laboratuvar sonuçlarının gerçek tarla veya tam ölçekli atıksu sistemlerine aktarılması uzun dönem saha doğrulaması gerektirir.

Bu Verianla içeriğindeki bilimsel mekanizmalar, değerler ve sonuçlar incelenen çalışmaya dayanmaktadır. Dış kaynaklardan yeni deneysel sonuç veya mekanizma eklenmemiş; dış doğrulama yalnız yayın kimliği, dergi ve hakemlik bilgilerinin kontrolü için kullanılmıştır.