İklim değişikliğine yönelik yeşil çözümler aranırken yenilenebilir enerjinin depolanmasına olanak tanıyan bir hafif metal, işin rengini değiştirecek gibi. Fosil yakıtların yerine lityum pillerle çalışan taşıtlar, taşımacılığın geleceği olarak anılıyor. Fakat başka bir tartışma daha var: Temiz bir alternatif mi, yoksa çevre için yeni bir tehdit mi?
Hatırlayacağımız üzere 2019 Nobel Kimya Ödülü, lityum iyon pillerin geliştirilmesine katkı yapan araştırmacılara verilmişti. Ödül Texas Üniversitesi’nden John B. Goodenough, New York Eyalet Üniversitesi’nden M. Stanley Whittingham ve Meijo Üniversitesinden Akira Yoshino arasında paylaştırılmıştı. Bu ödülle birlikte bilim dünyasında gözler, bu hafif metalin sağlayabileceği olanaklara çevrildi. Lityum, heyecan verici olduğu kadar tehlikeleri de beraberinde getiriyor.
İklim değişikliğinin etkileri, dünyanın dört bir yanında hissedilirken fosil yakıtların yerine lityum pillerle çalışan taşıtlar, taşımacılığın geleceği olarak anılıyor. Şarj edilebilir lityum pillerin gelişimi, güneş ve rüzgâr gücünün ürettiği enerjiyle temiz enerji kaynaklarını depolamayı mümkün kılması açısından hayli önemli.
Daha hafif ve şarj edilebilir olan lityum piller, elektrikli araçlardan cep telefonlarına, dizüstü bilgisayarlardan yenilenebilir enerji depolama tesislerine kadar birçok avantaj sağlıyor. Deutsche Bank tarafından yapılan analizlere göre, 2018 yılında bu ürünler, küresel lityum talebinin neredeyse yarısına denk geliyor. Cep telefonu ve dizüstü bilgisayar gibi tüketici elektroniği pilleri bu talebin %25'ini, elektrikli araçlar ise geri kalan talebin çoğunu oluşturuyor.
Lityum talebinin yükselişi
2025 yılına kadar lityum talebinin yarısının elektrikli araç endüstrisinden geleceğine yönelik tahminler var. Bununla birlikte önümüzdeki 10 ila 15 yıl içinde elektrikli araç satışlarındaki çarpıcı artışla birlikte lityum için küresel talebin en az %300 artması bekleniyor.
Şu anda dünya çapında yaklaşık 2 milyon elektrikli araç var; Bloomberg New Energy Finance'a göre, 2030 yılında bu rakamın 24 milyonu geçecek. Elektrikli araç devi Tesla’nın ABD, Meksika, Kanada ve Avustralya'daki madencilik firmalarından lityum tedariği arayışlarını sürdürdüğü biliniyor.
Yükselen talebin doğal sonucu olarak, son birkaç yılda küresel pazarlardaki lityum fiyatları, yeterli miktarda bulunamayacağı korkusuyla 2018'deki keskin bir yükseliş yaşamıştı. Ancak ABD Jeolojik Araştırmalar Merkezi’nden jeolog Lisa Stilling, bu kıyamet senaryolarının biraz abartıldığı kanaatinde. Stilling, lityumun Dünya kabuğunun %0.002’sini oluşturduğu, ancak jeolojik olarak çok da nadir olmadığını, sadece nerede konsantre olarak bulunduğunu bilmenin mesele olduğunu söylüyor.
Araştırmacılar, bu soruyu cevaplamak için bu metalin zengin tortularının, rüzgâr gücü, su, ısı ve zamanla nasıl ve nerede birleştiklerini inceliyor. Bu yerler arasında Şili, Arjantin ve Bolivya’yı içeren Lityum Üçgeni’nin bulunduğu düz çöl havzalarının yanı sıra, Avustralya, Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'da pegmatit denilen volkanik kayalar ve kil oluşum bölgeleri var. Bir “beyaz altın” avı sürüyor...
En ucuz nereden çıkarılır?
Aralık 2017'de, Beyaz Saray, lityum içeren cevherler de dahil olmak üzere bazı “kritik” minerallerin yeni kaynakları üzerinde araştırmaları artırmaya yönelik yeni bir emir çıkarmıştı. Çin başta olmak üzere Avrupa Birliği ülkeleri de yeni kaynak arayışı içinde. AB araştırma konsorsiyumu, lityum pazarında rekabet edebilmek için Avrupa Lityum Enstitüsü kurdu. Lityum araştırmaları, lityum bakımından zengin birikintilerin nerede olduğunu bulmak amacıyla yeraltı suyunun dolaşımını izlemek için hidroloji çalışmalarına hız verdi.
Ancak ortada çok büyük bir sorun var: Lityum madenciliği için göze çarpan en önemli sorun, “temiz” enerjinin bile tamamen temiz olmaması. Zira lityumun cevherinden çıkarılması ve lityum karbonat veya lityum hidroksit gibi ticari olarak kullanılabilir bir forma dönüştürülmesi, çevreye sızabilecek zehirli atıklar üretebiliyor. Örneğin, Çin’in Tibet Platosu’ndaki bir lityum madeninden çıkan kimyasal sızıntılar, 2009’dan bu yana çevreye zarar vermeye devam ediyor ve yakındaki bir nehirden gelen balıkları ve diğer hayvanları öldürüyor.
Lityum madenciliği suyu tüketiyor
Latin Amerika’nın en büyük sorunlarının başında su geliyor. Arjantin, Bolivya ve Şili’nin bazı kısımlarını kapsayan kıtanın Lityum Üçgeni, dünyadaki diğer tuz dairelerinin altındaki metal arzının yarısından fazlasını elinde tutuyor. Burası aynı zamanda dünyadaki en kurak yerlerden biri. Bu büyük bir mesele, çünkü lityum çıkarmak için madenciler tuz dairelerindeki operasyona, delik açtıkları yüzeye mineral bakımından zengin tuzlu su pompalayarak başlıyorlar. Burası daha sonra aylarca buharlaşmaya bırakıyor.
Nispeten ucuz ve etkili bir süreç ancak çok fazla su tüketiliyor; ton lityum başına yaklaşık yaklaşık 2.000 ton sudan bahsediyoruz. Şili’deki Salar de Atacama’da, maden faaliyetleri bölgenin suyunun yüzde 65’ini tüketiyor. Bu tüketim, bazı toplulukların zaten su sıkıntısı yaşadığı bir alanda, kinoa ve lama yetiştiren yerel çiftçiler üzerinde de büyük bir etkiye sahip.
Lityum üretim süreçlerinde çevredeki doğal yaşam da ekolojik stres yaşıyor. Nesli tükenme tehdidi altında olan flamingolar da bu tehdidi yaşayan canlılardan yalnızca biri. Bu noktada lityumun pek de çevreci bir alternatif olmadığı sonucuna varılabilir. Nature’da yayımlanan bir makalede, Georgia Üniversitesi’nden malzeme mühendisi Gleb Yushin ve ortak yazarlar, pil üretmek için daha yaygın, daha ucuz ve çevre dostu malzemeler kullanan yeni pil teknolojisinin geliştirilmesi gerektiğini savunuyor. Araştırmacılar, daha yaygın ve daha az toksik malzemelerle kobalt ve lityumun yerini alan yeni pil kimyaları üzerinde çalışıyor.
Lityumun başka kullanım alanları
Bipolar bozukluk için duygudurum dengeleyici: Lityum, 19. yüzyılın ortasından beri guttan zihinsel bozukluklara kadar değişen durumlar için bir ilaç olarak kullanılıyor. Lityum karbonat veya lityum sitrat olarak alındığında lityum, 1970'lerden bu yana, bipolar bozukluğun bir yönü olan akut maniyi tedavi etmek için yaygın olarak kullanılıyor.
Kozmetikler: Lityum stearat, emülsiyonlaştırıcı olarak işlev görüyor; yağların ve sıvıların temelinde, allık, göz farı ve ruj gibi kozmetik ürünlerinde ayrılmayı önlüyor. Yüz kremlerine eklendiğinde, hektorit adı verilen yumuşak ve yağlı, lityum içeren bir mineral, ürünü pürüzsüz ve yayılabilir tutuyor.
Askeri, endüstriyel, otomotiv, uçak ve denizcilik uygulamaları: Petrolün içine eklendiğinde, lityum stearat su geçirmiyor ve yüksek ve düşük sıcaklıklara toleranslı kalın bir yağlama gresi oluşturuyor.
Darbelere dayanıklı pişirme kabı ve alüminyum folyo: Diğer alkali metallerle karşılaştırıldığında, lityum atomları özellikle şarj durumlarında küçüktür. Lityum iyonları ısındıkça nispeten az büyürler, bu nedenle cama veya seramiklere bir miktar lityum karbonat ilave etmek, bu ürünleri sıcakken daha güçlü ve daha az kırılgan hale getirebiliyor.
Batuhan Sarıcan / batusarican@gmail.com
Kaynaklar:
https://www.sciencenews.org/article/search-new-geologic-sources-lithium-could-power-clean-future
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2019/press-release/
https://www.sciencenews.org/article/periodic-table-elements-chemistry-fun-facts-history
https://www.nature.com/articles/d41586-018-05752-3
https://www.wired.co.uk/article/lithium-batteries-environment-impact