ENERJİ DÖNÜŞÜMÜNÜN MALİYETLERİ VE BU SÜRECİN ÜLKELERİN BÜYÜME HEDEFLERİNE ETKİLERİ
01/04/2022
EAST MED GAS SUPPLY PROJECTIONS UP TO 2050
27/05/2022

Nadir toprak elementleri: Temiz enerjiye geçişi nasıl sınırlanır?

        Fatih ERTÜRK

Fikri Oğuzhan ŞENGÜL

Mevlüd Erhan ALTIN

Yeni enerji teknolojilerini desteklemek için nadir toprak metallerine olan talep hızla artarken; dünya, sürdürülebilir bir şekilde sürdürülebilir enerjiye nasıl geçebilir?

Nadir toprak elementleri (NTE) veya metalleri; aydınlatma, tıbbi radyograflar ve katalitik konvertörlerde optik ve manyetik özellikleri için yaygın olarak kullanılan 17 metalden (Lantan, seryum, praseodim, neodimyum, prometyum, samaryum, evropiyum, gadolinyum, terbiyum, disprozyum, holmiyum, erbiyum, tulyum, iterbiyum, lutesyum, itriyum, skandiyum) oluşan bir gruptur.

Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi (BMİDÇS) kapsamında, iklim değişikliğinin azaltılması, adaptasyonu ve finansmanı hakkında 2015 yılında imzalanan, 2016 yılında yürürlüğe giren Paris Anlaşması’nın hedeflerine ulaşmak için; Avrupa Komisyonu’nun gündeme aldığı yenilenebilir enerji kaynakları hidro, jeotermal, güneş, rüzgar, gel-git ve dalga olarak kabul edilmektedir. Daha temiz, yenilenebilir enerjiyi üretmek için bir dizi teknolojide nadir toprak elementleri kullanılmaktadır. Bu noktada nadir toprak metalleri, metalleri içeren kalıcı mıknatıslar aracılığıyla rüzgar enerjisi üretimi ve elektrikli araçlar gibi sürdürülebilir enerji uygulamalarında giderek daha da fazla kullanılmaktadır.

Çevresel ve Sosyal Konular

Nadir toprak elementlerini kullanan nihai ürünler, daha temiz enerji üretimi ve kullanımı yoluyla sera gazı emisyonlarının azaltılmasına yardımcı olurken, diğer madencilik operasyonları gibi arazi kullanımı, çevresel zarar ve ekolojik yük içerir. Nadir toprak elementleri madenciliği aşırı emek ve yoğun enerji isterken aynı zamanda atmosfere karbon, toprağa toksinler saçar. Cıva, baryum, kurşun, krom ve kadmiyum içeren bu metallerin çoğu, insanlar da dahil olmak üzere birçok ekosistemin sağlığına son derece zararlıdır. Birçok nadir toprak cevheri yatağı, radyoaktif elementler içerir. Bu da çıkarma ve işlemeyi toprağa, suya ve insan sağlığına zararlı hale getirir. Ayrıca, nadir toprak metallerini topraktan çıkarmak için madenlerde gerekli kimyasallar hava kirliliğine neden olur ve yeraltı sularına sızabilir. Birleşmiş Milletler Üniversitesi (UNU) ve Dünya Sağlık Örgütü (WHO) tarafından elektronik atıkların çocuk sağlığı üzerindeki etkisi üzerine yapılan bir araştırma; kimyasal yanıklar, kanser ve bodur büyüme ile ilgili endişeleri gözler önüne sermektedir. Bu maddelerin yok edilmesi zor ve maliyetlidir. Bu nedenle, yeniden kullanım veya yenilenme bahanesiyle büyük çoğunluğu Kuzey Amerika, Çin ve Nijerya’ya ihraç edilmektedir. Teknoloji ve diğer ürünlerden gelen zehirli atıkların sanayileşmiş ülkelerden gelişmekte olan ülkelere ihracatıyla mücadele etmek için kurulan Basel Eylem Ağı (BAN)’na göre, elektronik atıklar işlenmekte ve Çin’in Guangdong eyaletindeki konutların yakınındaki nehirlere dökülmektedir.

Çin’in Nadir Topraklar Üzerindeki Hakimiyeti

Nadir toprak metallerinin açık ara önde gelen üreticisi Çin’dir ve ikinci sırada olan Avustralya’dan dört kat daha fazla üretim yapmaktadır.

Şekil 1: 2021 yılı itibari ile nadir toprak elementleri üretiminin dünya çapında ülkelere göre dağılımı

Kaynak: Garside, M. (2022, January 1). Rare earths: Production share by country 2021. Statista. Retrieved May 3, 2022, from https://www.statista.com/statistics/270277/mining-of-rare-earths-by-country/

Çin’in aynı zamanda en önde gelen tüketici ve en büyük rezerv deposunun sahibi olması Avrupa Komisyonu’nun tedarik zinciri riskine en çok maruz kalan hammaddelerin bir listesini hazırlamasına neden oldu.

Şekil 2: Avrupa Komisyonu’nun hazırladığı malzeme akışları ve mevcut tedarik riskleri

Kaynak: Bobba, Silvia & Carrara, S & Huisman, Jaco (2020). Critical Raw Materials for Strategic Technologies and Sectors in the EU – A Foresight Study. 10.2873/58081. Erişim tarihi 3 Mayıs, 2022

 

Araştırmalar, Çin’deki nadir toprak metal madenciliğinin çevresel maliyetinin, özellikle yasadışı madencilik nedeniyle faydalarından daha ağır bastığını buldu. Buna karşılık yetkililer, yeni düzenlemeler dahil olmak üzere önlemler aldı. Çinli yetkililer artan akciğer ve beyin kanseri, solunum ve kalp hastalıkların sonucunda su, hava ve toprak kirliliğini ele almaya başladılar.

Yetkililer tarafından nadir toprak elementleri endüstrisi, şirketler ve tüketicilere temizleme maliyetini paylaşma çağrıları piyasa fiyatlarını artıran düzeltici önlemlerle sonuçlanabilir. Arz etkilenirse, Çin ile Japonya arasındaki bir anlaşmazlığın bazı unsurların fiyatının 30 kat arttığı 2011’de olduğu gibi önemli piyasa değişkenliğine yol açabilir. Bu arka plana karşı, bazı ülkeler Çin tedarikine olan bağımlılıklarını azaltmaya çalıştılar.

ABD, nadir toprak metalleri ithalatının %80’ini Çin’den gerçekleştirmektedir. Trump yönetimi füzeler gibi askeri teçhizat için gerekli olduklarından, yerli nadir toprak madenlerini ve işleme tesislerini destekleme planını devreye almıştı. 2019 Kasım ayında duyurulan bir anlaşmaya göre; ABD ve Avustralya, nadir toprak elementleri gibi “kritik mineral varlıkları” geliştirme yeteneklerini arttıracak. Bu teşvikler sayesinde Batı Teksas’ta keşfedilen bir maden sahası, ABD’ye 130 yıllık 17 nadir toprak elementinin 15’ini tedarik edebilir.

Arzının %58’ini Çin’den ithal eden Japonya, önemli rezervleri olan bir Avustralya madenine 20 milyon yen (182 milyon $) yatırım yaptı ve çok sayıda nadir toprak elementi kaynağı keşfetti. Ancak bu maden, su altında olması hasebiyle geleneksel yöntemlerle işlenmesi mümkün görünmemektedir. Derin deniz madenciliği, arzı çeşitlendirmenin başka bir yolu olarak araştırılıyor ancak; çevreciler, düşük etkili çıkarma yöntemlerinin bile onlarca yıl süren hasara neden olabileceğini iddia etmektedir.

Madenciliğin ötesinde Çin, mineral zenginleştirme ve kapasitede piyasanın yaklaşık %85’ini oluşturmaktadır. ABD’nin Ekim ayında Tayvan’a silah satmasından sonra Çin, Tayvan’ın nadir toprak elementleri ithalatını kısıtlamakla tehdit etti. Başka ülkelerde çıkarılan minerallerin zenginleştirilmesi amacıyla Çin’e gönderilmesi durumu Pekin’e bu alanda hakimiyet kazandırmaktadır.

Alternatif Arayışlar

Bu kritik minerallerden mahrum kalma korkusu hem hükümetler hem de şirketler tarafından paylaşılmakta ve bu durum alternatif arayışlara yol açmaktadır. Araştırmacılar, daha az zararlı kimyasalların yanı sıra, bakteri ve diğer kimyasal olmayan malzemeleri kullanan ekstraksiyon yöntemlerini hatta atık kömür külünden nadir toprak elementleri çıkarma yollarını araştırıyorlar.

Gelişmiş neodimyum mıknatısların hibrit–elektrikli araçların kullanılmasıyla birlikte nikel metal hibrit bataryalara olan talep arttı. Tesla CEO’su Elon Musk, şubat ayında “lityum iyon hücre üretimini ölçeklendirmek için en büyük endişemiz nikeldir” şeklinde bir tweet paylaştı ve ABD’deki nikel üretiminin “nesnel olarak çok yetersiz” olduğunu da ekledi. Elektrikli araç üreticileri, mıknatısları bakır sargılarla değiştirerek veya mıknatıs gerektirmeyen motorlar kullanarak, nadir toprak elementlerinin kullanımını azaltmak veya ortadan kaldırmak istiyorlar.

Nadir toprak metallerinin değiştirilmesi, azaltılması veya geri dönüştürülmesi, bu elementlerin kullanımının etkisini azaltabilir. Rüzgar endüstrisinde süper iletken jeneratörler gibi alternatifler mevcuttur. Bunlar, yaygın olarak kullanılan kalıcı mıknatıs (PM) türbinlerinde nadir toprak elementinin bir kısmını kullanır. Bu elementleri mevcut alaşımlardan ayırmanın zorluğu göz önüne alındığında, nadir toprak elementlerinin %1’den azı şu anda geri dönüştürülmektedir. Tedarik kaynaklarının çeşitlendirilmesi, sosyal ve yönetişim kaygılarının üstesinden gelinmesine yardımcı olabilir.

Çözüm Önerileri

Çevresel olarak riskli ve büyük ölçekli sanayi operasyonlarını düzenlemek için en güçlü ve verimli araçlardan biri, bir kirlilik fiyatlandırma planının veya verginin uygulanmasıdır. Bu uygulama neticesinde karbon emisyonları tartışılıyorken buna benzer bir sistem, nadir toprak elementleri madencilik operasyonlarından kaynaklanan atık sulara da uygulanmalıdır. Ayrıca maden atıkları, çevresel/toplumsal hassasiyete ve potansiyel olarak etkilenen bölgedeki değere göre vergilendirmelidir. Madencilik operasyonlarının temel kirleticileri için katı kirlilik ücretleri uygulamak, kaynak üreticilerinin kirliliklerini sınırlamak için ek adımlar atması ve bölgesel düzenleyici çabalar için finansman kaynağı sağlaması için bir pazar teşviki sağlayabilir. Coğrafyaya özgü fiyatlandırmaya sahip olmak aynı zamanda madenciliği daha düşük çevresel ve topluluk riski olan alanlarda yer almaya teşvik eder.

Maden sektörünün nadir toprak elementlerini ulaşılabilir kılmak ve çevresel ve toplumsal etkilerini azaltmak için kullanabilecekleri birkaç yenilikçi yöntem vardır. Bir olasılık, nadir toprak elementlerinin geleneksel olmayan rezervlerini kullanmaktır. Bu, derin okyanus birikintileri, cüruf veya demir cevheri atıklarından kaynaklanan atık akışlarıdır. Bazı çalışmalarda, demir cevheri atıklarının nispeten yüksek NTE konsantrasyonlarına sahip olduğu bulunmuştur (Peelman 2018). 68 ila 404 ppm nadir toprak elementi içerebilen kömür külü, Çin’de hâlihazırda çıkarılmış olan killere benzer bir NTE içeriğine sahiptir (Cook 2016). Ancak, bu seçenekle ilgili hala bir takım çevresel endişeler vardır. NTE madenciliğinin çevresel etkisini azaltmaya yönelik diğer olasılık, sürdürülen madencilik faaliyetlerinden NTE’nin geri kazanımını en üst düzeye çıkarmanın yollarını bulmak da dahil olmak üzere, mevcut madencilik çabalarında kullanılan teknoloji ve süreçlerin iyileştirilmesini içerir. NTE atıklarının geri kazanım yollarını iyileştirmek ve atık arıtma, gölet veya baraj güvenliğini iyileştirmek (daha iyi izleme, altyapı vb. gibi) (Xiang 2016) yalnızca NTE madenciliğinden gelen radyoaktif atıkların bir kısmını ortadan kaldırmakla kalmaz; aynı zamanda temiz enerjiye geçişinin bir parçası olarak toryum için güvenilir bir pazar ortaya çıkarsa maliyetleri de dengeleyebilir.

 

Referanslar

Bobba, Silvia & Carrara, S & Huisman, Jaco (2020).
Critical Raw Materials for Strategic Technologies and Sectors in the EU – A Foresight Study. 10.2873/58081. Erişim tarihi 3 Mayıs, 2022

Cohen, A. (2021, March 12). America trails in Global Race for Rare Earth Elements. Forbes. Retrieved May 3, 2022, from https://www.forbes.com/sites/arielcohen/2021/03/11/america-trails-in-global-race-for-rare-earth-elements/?sh=50b979cb1845

Church, C., & Crawford, A. (2018). Green Conflict Minerals. International institute for sustainable development

Garside, M. (2022, January 1). Rare earths: Production share by country 2021. Statista. Retrieved May 3, 2022, from https://www.statista.com/statistics/270277/mining-of-rare-earths-by-country/

Global trade alert. Intervention 63275: Japan: JOGMEC investment in Japan Australia Rare Earths BV. (2011, July 2). Retrieved May 3, 2022, from https://www.globaltradealert.org/intervention/63275/capital-injection-and-equity-stakes-including-bailouts/japan-jogmec-investment-in-japan-australia-rare-earths-b-v#:~:text=On%20June%202nd%2C%202011%2C%20Japan,Corporation%20owns%20the%20remaining%204%25.

“Nadir Toprak Elementleri Çalışma Grubu Raporu” (PDF). T.C. Başbakanlık Devlet Planlama Teşkilatı Müsteşarlığı Madencilik Özel İhtisas Komisyonu. Ağustos 1995. 24 Ocak 2013 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Mayis 2022.

Neu, W. (1997). About Ban. About us BAN. Erişim tarihi 3 Mayıs, 2022, https://www.ban.org/about-us

Özkaya, S. Y. (2004). Uluslararası Ekonomik Sorunlar Dergisi . Yenilenebilir Enerji Kaynakları. Erişim tarihi 3 Mayıs, 2022,
https://www.mfa.gov.tr/yenilenebilir-enerji-kaynaklari.tr.mfa

Rose, Edward Roderick (February 4, 1960). “Rare Earths of the Grenville Sub-Province, Ontario and Quebec” (PDF) (Paper 60–9). Ottawa: Geological Survey of Canada. Erişim tarihi 3 Mayıs, 2022.

Salgado, P. R., Di Giorgio, L., Musso, Y. S., & Mauri, A. N. (2021). Recent developments in smart food packaging focused on biobased and biodegradable polymers. Frontiers in Sustainable Food Systems, 5, 125.

Tingting Zhang, Pengfei Zhang, Kun Peng, Kuishuang Feng, Pei Fang, Weiqiang Chen, Ning Zhang, Peng Wang, Jiashuo Li,Allocating environmental costs of China’s rare earth production to global consumption,Science of The Total Environment,Volume 831,2022,154934,ISSN 0048-9697/ Erişim tarihi 3 Mayıs, 2022

UNU and WHO release findings from first ever global survey on E-waste’s impact on Child health. Institute for Environment and Human Security. (2014). Erişim tarihi 3 Mayıs, 2022, https://ehs.unu.edu/news/news/unu-and-who-release-findings-from-first-ever-global-survey-on-e-wastes-impact-on-child-health.html

USA Rare Earth LLC. (2021, August 2). USA Rare Earth reports significant progress at its Round top mountain heavy rare earth / lithium / critical minerals project in Texas and at its Critical Minerals Processing Facility in Colorado. GlobeNewswire News Room. Retrieved May 3, 2022, from https://www.globenewswire.com/news-release/2021/08/02/2272647/0/en/USA-Rare-Earth-Reports-Significant-Progress-at-Its-Round-Top-Mountain-Heavy-Rare-Earth-Lithium-Critical-Minerals-Project-in-Texas-and-at-Its-Critical-Minerals-Processing-Facility-i.html#:~:text=Round%20Top%20Mountain%2C%20located%20in,revolution%20and%20other%20advanced%20technologies

 

 

 

 

 

 

Bir cevap yazın