Bor Mineralinin Kritikliğinin Dinamik Değerlendirilmesi

Although natural resources management is at the forefront of environmental problems, it is seen as a study area where less studies are conducted than other subjects and current studies are insufficient to direct the management. Sustainability of natural resources has many important economic, social, political, technological and environmental dimensions, including environmental pollution, market dynamics, supply-demand balance, mining stock, national resource management policies, technology trends, mineral exploration and exploration. The accumulation of available knowledge, the inadequacy of simulation models and tools, and the inability to integrate all these dimensions correctly due to the need for integration make it difficult to predict the future state of natural resources. Boron mineral sustainability is a controversial mineral like many other natural sources. At the base of this discussion; different estimates on the adequacy of reserves made by different institutions, changing market conditions and R & D studies have made it more uncertain how the consumption curve will evolve due to the creation of new areas for boron minerals. It is important to understand the dynamics of the boron market in order to ensure effective use of the boron reserves and maximum benefit. Determining which of the parameters affecting this dynamic is more important can facilitate the solution of this otherwise complicated problem. For this purpose, it is necessary to develop a model that will best describe the sub-systems of the boron mineral and mining industry that constitute the whole system that affect the sustainability of the boron mineral and describe the system in the best way. Within the scope of this thesis, it has been investigated how boron mineral, which is a strategic resource for our country, can change the usage amounts of boron-containing products in the world scale in the future and how long the boron reserves can be used to meet community needs. For this purpose, a boron mineral sustainability projection model was developed by using the population, marketing efficiency, global gross national product, diffusion of boron on the market dynamics based system dynamics approach and the change in the price of boron mineral with time and the depletion time of the boron reservoir were calculated. The projection model, which was constructed over a period of 100 years, was run in 3 different diffusion speed scenarios. Reserves were quantitatively estimated to be consumed in 2061 in the fast diffusion scenario and in 2051 in the very fast diffusion scenario, while reservoirs in the slow diffusion scenario showed a decrease of about 93% in the unused but unknown reserves over a 100 year period. STELLA was used as the system dynamics software for model development. Whether a source is "critical" is based on the economic risk and and supply risk in a region. By integrating dynamics into the criticality study, it is examined how the change of the most important parameters affecting the sustainability of the borrowing will affect the depletion time. Simulation results show that the reserve does not run out in the slow diffusion scenario of the boron mineral for the next 100 years projection and the annual consumption is increased from 1,755 kilotons of B2O3 in 2017 to 12,192 kilotons of B2O3 in 2117 and 458,998 kilotons of B2O3 in 2117. In the scenario of slow diffusion, the price of boron will be 1,620 dollars / ton B2O3 in 2017, while boron prices will decrease by one third in the distant future. This is because the known reserves are in a rising trend until 2078 and effective that it is able to meet consumption. Scenario 2, which is a scenario of fast diffusion scenario, shows that the reserves will be consumed in 2061 and the prices will rise to 17,432 dollars / ton B2O3 level and then decrease trend after this point. It has been observed that when appropriate market conditions occur, it shifts from non-critical element position to high criticality class.Sayfa ÖZET I ABSTRACT IV TEŞEKKÜRLER VII İÇİNDEKİLER VIII ÇİZELGELER XI ŞEKİLLER XII TEZDE KULLANILAN TERİM TANIMLARI XIV SİMGELER VE KISALTMALAR XV 1. GİRİŞ 1 1.1. Yapılan Çalışmanın Amacı 3 2. GENEL BİLGİLER 5 2.1. Bor 5 2.1.1. Bor Minerali Terminolojisi 6 2.1.2. Bor ve Sağlık Etkileri 8 2.1.3 Bor Madenciliği 9 2.2 Bor Endüstrisi ve Tedarik Zinciri 12 2.2.1 Cam Sektöründe Bor 15 2.2.2 Seramik Sektöründe Bor 17 2.2.3 Tarım Sektöründe Bor 18 2.2.4 Deterjan ve Sabun Sektöründe Bor 19 2.2.5 Bor Sektöründe Fiyatlandırma ve Piyasa Yapısı 19 2.3. Karmaşık Sistemler Teorisi ve Terminolojisi 20 2.3.1 Kesikli Olay Simülasyonu 21 2.3.2 Sistem Dinamiği 23 2.3.3 Etmen Tabanlı Modelleme 26 2.4. STELLA / iTHINK Yazılımı 27 2.4.1. Birikimler (Stocks) 28 2.4.2. Akışlar (Flows) 30 2.4.3. Dönüştürücüler (Converters) 31 2.4.4. Bağlayıcılar (Connectors) 31 2.4.5. Karar Süreci Elmasları (Decision Process Diamonds) 32 2.4.6. Pekiştirici Süreçler (Reinforcing Loops) 32 2.4.7. Dengeleyici Süreçler (Balancing Loops) 33 2.5. Difüzyon Modelleri 34 2.5.1 Rogers Yeniliklerin Yayılması Modeli 34 2.5.2 Bass Difüzyon Modeli 35 2.5.3 Difüzyon Modellemesinde Yeni Yaklaşımlar 41 2.6. Minerallerin Sürdürülebilirliği Mevcut Geleneksel Değerlendirme Çerçevesi: Kritiklik Analizi ve Kullanıldığı Durum Değerlendirmeleri 42 3. MATERYAL VE METOD 52 3.1. Bor Piyasasının Modelde Reprezentasyonu 52 3.2. Sektörel Verilerin Derlenmesi 53 3.3. Bass Difüzyon Modelinin Uyarlanması 56 3.4. Nedensel Döngü Diyagramının Oluşturulması 60 3.5. STELLA Yazılımında Modelin Kurulumu 62 3.6. Duyarlılık Analizi 64 4. SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRME 65 4.1. Senaryo 1: Yavaş Difüzyon 65 4.1.1. Pazar Hacim Değişimleri 65 4.1.2. Sektörel Bor Kullanımları 66 4.1.3. GSH ve Kişi Başı Düşen Bor Miktarı Değişimi 67 4.1.4. Rezerv Değişimleri 68 4.1.5. Bor Fiyatı Değişimi 69 4.1.6. Senaryo 1 Genel Değerlendirmesi 70 4.2. Senaryo 2: Hızlı Difüzyon 71 4.2.1. Pazar Hacim Değişimleri 71 4.2.2. Sektörel Bor Kullanımları 72 4.2.3. GSH ve Kişi Başı Düşen Bor Miktarı Değişimi 73 4.2.4. Rezerv Değişimleri 74 4.2.5. Bor Fiyatı Değişimi 75 4.2.6. Senaryo 2 Genel Değerlendirmesi 76 4.3. Senaryo 3: Çok Hızlı Difüzyon 76 4.3.1. Pazar Hacim Değişimleri 76 4.3.2. Sektörel Bor Kullanımları 77 5.3.3. GSH ve Kişi Başı Düşen Bor Miktarı Değişimi 78 4.3.4. Rezerv Değişimleri 79 4.3.5. Bor Fiyatı Değişimi 80 4.3.6. Senaryo 3 Genel Değerlendirmesi 81 4.4. Duyarlılık Analizi Sonuçları 82 5. GENEL SONUÇLAR VE ÖNERİLER 88 KAYNAKLAR 92 ÖZGEÇMİŞ 98Doğal kaynak yönetimi çevre sorunlarının başında gelmesine rağmen diğer konulara göre daha az çalışmalar yapılan ve mevcut çalışmaların doğru yönetime yönlendirmekte yetersiz kaldığı bir çalışma alanı olarak göze çarpmaktadır. Doğal kaynakların sürdürülebilirliği kaynağın başta çevre kirliliği, piyasa dinamikleri, arz-talep dengesi, maden borsası, ulusal kaynak yönetimi politikaları, teknoloji dalgalarının seyri, maden tetkik ve arama olmak üzere birçok önemli ekonomik, sosyal, politik, teknolojik ve çevresel boyutlara sahiptir. Mevcut bilgi birikimi, simülasyon modellerinin ve araçlarının yetersizliği ve entegrasyon ihtiyacı nedeniyle tüm bu boyutların doğru bir şekilde bir arada değerlendirilememesi doğal kaynakların gelecekteki durumunun tahminini zorlaştırmaktadır. Bor minerali diğer birçok doğal kaynak gibi sürdürülebilirliği tartışmalı bir mineraldir. Bu tartışmanın temelinde; farklı kurumlarca yapılan rezervlerin yeterliliği üzerine farklı tahminler, değişen piyasa şartları ve Ar-Ge çalışmaları sonucunda bor minerali için yeni kullanım alanlarının oluşmasıyla tüketim eğrisinin nasıl gelişeceğinin daha fazla belirsizlik kazanması bulunmaktadır. Bor rezervlerinin etkin şekilde kullanılabilmesi ve maksimum fayda sağlanabilmesi için bor piyasasının dinamiklerini iyi anlamak önem arz etmektedir. Bu dinamikliği etkileyen parametreler arasından hangilerinin daha önemli olduğunun tespiti diğer türlü karmaşık olan bu problemin çözümünü kolaylaştırabilir. Bu amaçla, bor mineralinin sürdürülebilirliğini etkileyen sistemler bütününü oluşturan bor minerali madenciliği ve endüstrisine ait alt sistemleri iyi tanımlamak ve sistemi en iyi şekilde tanımlayacak bir model geliştirilmesi gereklidir. Bu tez çalışması kapsamında ülkemiz için stratejik bir kaynak olan bor mineralinin gelecekte Dünya ölçeğinde içeriğinde bor bulunan ürünlerin kullanım miktarlarının nasıl değişebileceği ve bu doğrultuda bor rezervlerinin ne kadar süre toplum ihtiyaçlarını karşılamak amaçlı kullanılabileceği araştırılmıştır. Bu amaçla, nüfus, pazarlama etkinliği, küresel gayrisafi milli hasıla, bor mineralinin piyasadaki difüzyonu, pazardaki rekabet parametrelerine dayalı sistem dinamikleri yaklaşımıyla oluşturulan bir bor minerali sürdürülebilirlik projeksiyon modeli geliştirilerek bor minerali fiyatındaki zamanla değişim ve bor rezervinin tükenme süresi hesaplanmıştır. 100 yılı kapsayacak şekilde oluşturulan projeksiyon modeli 3 farklı difüzyon hızı senaryosunda çalıştırılmıştır. Yavaş difüzyon senaryosunda rezervler 100 yıllık süreçte tükenmemiş ancak bilinmeyen rezervler yaklaşık %93’lük bir azalma gösterirken, rezervler hızlı difüzyon senaryosunda 2061 yılında ve çok hızlı difüzyon senaryosunda 2051 yılında tükeneceği nicel olarak belirlenmiştir. Modelin geliştirilmesi için sistem dinamiği yazılımı olarak STELLA kullanılmıştır. Bir kaynağın “kritik” olup olmadığı o kaynağın bir bölgedeki ekonomik önemi ve arz riski temel alınmaktadır. Dinamikliğin kritiklik çalışmasına entegre edilmesiyle borun sürdürülebilirliğini etkileyen en önemli parametrelerin değişiminin tükenme süresini nasıl etkileyeceği irdelenmiştir. Simülasyon sonuçları bor mineralinin gelecek 100 yıllık projeksiyonuna ait yavaş difüzyon senaryosunda rezervin tükenmediği, yıllık tüketim 2017 yılında 1.755 kiloton B2O3 seviyesinden 2117 yılında 12.192 kiloton B2O3 seviyesine çıkarken, bilinen rezervin 2117 yılında 458.998 kiloton B2O3 seviyesine çıktığı gözlenmiştir. Yavaş difüzyon senaryosunda 2017 yılında bor fiyatı 1620 dolar/ton B2O3 iken uzak gelecekte bor fiyatların üçte bir oranında azalma olacağı görülmüştür. Bunda bilinen rezervlerin 2078 yılına kadar artış trendinde olması ve tüketimi karşılayabilecek güçte olması etkilidir. Hızlı difüzyon senaryosunun gerçekleştiği senaryo 2 rezervlerin 2061 yılında tükeneceğini ve fiyatların 17.432 dolar/ton B2O3 seviyesine kadar yükselerek bu noktadan sonra düşüş trendine gireceğini ortaya koymuştur. Uygun piyasa şartları oluştuğunda kritik olmayan element konumundan yüksek kritiklik sınıfına geçeceği gözlenmiştir

Experimental and computational investigation of graphene/SAMs/n-Si Schottky diodes

We have investigated the effect of two different self-assembled monolayers (SAMs) on electrical characteristics of bilayer graphene (BLG)/n-Si Schottky diodes. Novel 4″bis(diphenylamino)-1, 1′:3″-terphenyl-5′ carboxylic acids (TPA) and 4,4-di-9H-carbazol-9-yl-1,1′:3′1′-terphenyl-5′ carboxylic acid (CAR) aromatic SAMs have been used to modify n-Si surfaces. Cyclic voltammetry (CV) and Kelvin probe force microscopy (KPFM) results have been evaluated to verify the modification of n-Si surface. The current–voltage (I–V) characteristics of bare and SAMs modified devices show rectification behaviour verifying a Schottky junction at the interface. The ideality factors (n) from ln(I)–V dependences were determined as 2.13, 1.96 and 2.07 for BLG/n-Si, BLG/TPA/n-Si and BLG/CAR/n-Si Schottky diodes, respectively. In addition, Schottky barrier height (SBH) and series resistance (R s ) of SAMs modified diodes were decreased compared to bare diode due to the formation of a compatible interface between graphene and Si as well as π–π interaction between aromatic SAMs and graphene. The CAR-based device exhibits better diode characteristic compared to the TPA-based device. Computational simulations show that the BLG/CAR system exhibits smaller energy-level-differences than the BLG/TPA, which supports the experimental findings of a lower Schottky barrier and series resistance in BLG/CAR diode.The Scientific and Technical Research Council of Turkey (112T946