Dünyada ‘Nadir metaller’ savaşı

Erdal Musoğlu Y
Dünyada ‘Nadir metaller’ savaşı

Bu yılın ilk aylarında Fransız gazeteci Guillaume Pitron yazımızın başlığını taşıyan ve çok ilgi çeken bir kitap yayınladı. Altı yıllık bir araştırmanın ürünü olan kitap, nadir metalleri ve özellikle nadir toprak elementlerini (Rare Earth Elements - REE) ele alıyor.

Araştırma, fosil enerjilerden kurtulma amacı ile yürütülen temiz enerji dönüşümünün yeni bir soruna, nadir toprak elementleri bağımlılığına yol açtığı sonucuna varıyor. Yazarın iddiasına göre, yenilenebilir enerjilerin gelişmesi ve sayısal cihazların yapımı için vazgeçilmez olan nadir toprak elementlerinin çevresel, ekonomik ve politik bedeli, fosil yakıtlarınınkinden bile yüksek!

Nadir toprak elementleri nerelerde kullanılır?


Nadir toprak elementleri yer kabuğunda bulunan ve birçok modern teknoloji için yaşamsal önemde olan bir dizi kimyevi elementtir. Söz konusu teknolojiler, tüketim elektroniği, bilişim, iletişim, internet ve ağlar, temiz enerji, elektrikli, hidrojenli ve hibrit araçlar, sağlık sistemleri, çevre koruma, savunma ve güvenlik sistemleri teknolojilerini içerirler.

“Endüstrinin Vitaminleri” adı da verilen bu elementler, kendilerine özgü manyetik, ışıma ve elektrokimyasal özellikleri nedeni ile birçok teknolojinin daha az ağırlık, düşük salınım ve düşük enerji tüketimi ile çalışmasını sağlamakta. Nadir toprak elementleri ayrıca bu teknolojilere daha yüksek verim ve performans, minyatürleştirme, hız, dayanıklılık ve ısıl kararlılık vermekteler.

Elementlerin periyodik tablosunda lantanit (Lanthnides) olarak adlandırılan 15 elemente ek olarak Scandium ve Yttirium’dan oluşan bu 17 element arasında en çok kullanılanlar:

Neodymium: Sağladığı çok güçlü magnetik alan nedeni ile hoparlörler ve sabit disklerin mıknatıslarında, hibrit araçların motorları ile rüzgar jeneratörlerinde, ayrıca sabit mıknatıslı (açık) magnetik rezonans (MR) cihazlarında,

Lanthanum: Kamera ve teleskop merceklerinde, stüdyo ışıklandırma ve film projeksiyonunda,

Cerium: Araçların salınımlarını azaltan katalitik konvertörlerinde ve petrolün rafine edilmesinde,

Yttirium, Terbium, Europium: Tüm renkli LED ekranlarda, Europium ayrıca nükleer reaktörlerin kontrol çubuklarında,

Gadolinium: X ışınlı ve MR tıbbı görüntüleme sistemlerinde, TV ekranlarında, kullanılırlar.

Hangi ülkeler, nasıl, ne kadar üretiyor?

Nadir toprak elementleri aslında hiç de nadir değildirler, yerkürede birçok yerde yaygın olarak bulunurlar. Ama, periyodik tabloda ardışıl olarak sıralanmaları nedeni ile birbirlerine ve (bazıları radyoaktif olan) birçok başka minerale karışmış halde ve az miktarlarda bulunduklarından, çıkarılmaları çok zahmetlidir ve çok fazla zararlı atık üretmektedir.

Nadir toprak elementi üreten ilk beş ülkenin 2017 yılındaki üretimleri şöyledir: Çin: 105.000 ton, Avustralya: 20.000 ton, Rusya: 3.000 ton, Brezilya: 2.000 ton, Tayland: 1.600 ton.

Öte yandan söz konusu miktarlar çıkarılan diğer madenlerle karşılaştırıldığında komik derecede küçük kalmakta. Örneğin yılda 105 bin ton ile bu dalda tartışmasız dünya lideri Çin’in yıllık demir madeni üretimi 2 milyar ton! Ama yukarıda örneklediğimiz gibi nadir toprak elementleri çok az miktarlarda kullanıldıklarında bile etkileri çok büyük oluyor.

Sorunlar neler?

Bu durumda, beklenir ki, bu kadar az miktarlarda çıkarılan bu elementlerin çıkarma, ayrıştırılması ve saflaştırılmasının çevresel etkileri de o oranda az olsun. Ne yazık ki gerçekte durum bundan çok farklı. Bu işlemler çok fazla enerji, kimyasal ve su gerektirmekte.

Çin’de sülfürik ve kloridrik asitler madenlerin civarındaki sulara karışıyorlar ve diğer atıklar koca tepeler oluşturuyorlar. Birçok madende radroaktif atıklar da toprağa ve sulara karışıyorlar. Civarda yaşayanlarda, başta kanserler, birçok hastalıklarda büyük artış gözleniyor. Çin’de, tüm ülkeye yayılmış on bin kadar maden olduğu düşünülüyor. Ayrıca nadir toprak elementlerinin dünyada geri dönüşüm yoluyla kazanımı (recycling) üretimin %1’ini ancak buluyor.

Batı kirli işi Çin’e devretmişti

1980'li yılların ortalarına kadar Çin’de nadir toprak elementi çıkarılmıyordu. Dünyada üretim, başta ABD, diğer bazı ülkelerde yapılıyordu. Ama, Batı, bu zahmetli, tehlikeli ve müthiş çevre kirletici endüstriyi daha o yıllarda Çin’e devretmeyi seçti. Böylece nadir toprak elementleri üretimine 1980’li yılların ortasında başlayan Çin, 2010’lara gelindiğinde toplam dünya üretiminin %95 ini sağlamakta idi. 2012’de ise bu daldaki çevresel maliyetin devasa boyutları ve kendi yüksek teknoloji gereksinimlerinin artışı nedenleri ile Çin hem üretimini hem de ihracatını sınırladı. Tabii fiyatlar da o oranda arttı.

Günümüzde hem olumsuz çevresel etkilerin en aza indirilmesi, fiyatların bu alandaki önlem ve sistemleri de içererek artırılması ve üretimin birçok ülke arasında paylaşılması konularında yoğun çalışmalar sürmekte. İleri teknolojilerin vazgeçilmezi nadir toprak elementlerinin ülkemizde de yakından tanınması, kullanımı ve yeni uygulama alanlarının bulunması sanayimize büyük getiri sağlayacaktır.

Erdal Musoğlu / emusoglu@gmail.com

Kaynaklar:
https://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/articles/metaux-rares-pitron-50663/ 
https://www.newsecuritybeat.org/2017/03/china-begins-adjusting-true-cost-rare-earths-decarbonization/
https://www.theguardian.com/sustainable-business/rare-earth-mining-china-social-environmental-costs

Bu yazı HBT'nin 114. sayısında yayınlanmıştır.

Erdal Musoğlu