Başak Nur GÖKÇAM
Dünya ekonomisi, karbonsuzlaşma hedefleri doğrultusunda tarihinin en büyük endüstriyel dönüşümlerinden birini yaşıyor. Küresel temiz enerji yatırımlarının 1,8 trilyon dolar seviyesine ulaşması, elektrikli araçlardan rüzgâr türbinlerine kadar pek çok kritik teknolojide kullanılan hammaddelere olan talebi eşi benzeri görülmemiş bir hızla artırdı.
Ancak yeşil teknolojilerin bel kemiğini oluşturan nadir toprak elementleri (REE) ve bu elementlerden üretilen yüksek performanslı mıknatıslar, bugün sürdürülebilirliğin en büyük çelişkilerinden birini barındırıyor. Bir yanda küresel karbon emisyonlarını azaltma vaadi dururken, diğer yanda bu metallerin çıkarılması ve işlenmesi sırasında ortaya çıkan devasa çevresel tahribat bulunuyor.
Geleneksel madencilik yöntemleri, tek bir hedef metalin elde edilmesi uğruna tonlarca mineral kaynağının ve toprağın heba edilmesine yol açıyor. Nadir toprak elementlerinin cevherden ayrıştırılması ve yüksek saflıkta mıknatıslara dönüştürülmesi süreci son derece ağır kimyasal reaktifler, asit banyoları ve yüksek enerji tüketimi gerektiriyor.
Üstelik bu elementlerin yer aldığı jeolojik oluşumlarda sıklıkla uranyum ve toryum gibi radyoaktif maddelerin bulunması, üretim süreçlerini çevre ve insan sağlığı açısından ciddi bir tehdit haline getiriyor. Küresel nadir toprak mıknatısı üretiminin büyük ölçüde Çin’de gerçekleşmesi ve buradaki çevresel kurallar ile endüstriyel standartların İsveç ve Avrupa standartlarından farklı olması ise küresel riskleri daha da büyütüyor.
Tedarikte jeopolitik kriz
Kritik hammaddeler, günümüzde sadece birer sanayi girdisi olmaktan çıkıp küresel güç rekabetinin en keskin jeopolitik enstrümanlarından birine dönüştü. Konuyla ilgili değerlendirmede bulunan Uppsala Üniversitesi Malzeme Kimyası Bölümü’nden Prof. Dr. Martin Sahlberg, küresel tedarik zincirindeki bu kırılganlığa dikkat çekerek, “Bu jeopolitik bir sorun” dedi.
Çin’in uluslararası ticaretteki hamlelerini ve küresel pazardaki baskınlığını hatırlatan Prof. Dr. Martin Sahlberg, “Geçtiğimiz yıl ticaret savaşı ve ABD gümrük vergileriyle birlikte Çin’in nadir toprak elementleri ihracatını durdurduğunu gördük. Ayrıca Trump’ın Grönland’a yönelik hamlesini ve Ukrayna-ABD Maden Kaynakları Anlaşmasını da jeopolitik çatışmaların diğer örnekleri olarak gösterebiliriz” ifadelerinde bulundu.
Söz konusu kırılganlık, Avrupa Birliği başta olmak üzere gelişmiş ekonomileri hammadde güvenliği konusunda acil önlemler almaya zorluyor. Temiz teknoloji üretiminde dışa bağımlılığın getirdiği riskler, alternatif ve sürdürülebilir çözümleri zorunlu kılıyor. Mevcut üretim ekosisteminin doğaya verdiği zararı net bir dille vurgulayan Sahlberg, “Bugün bu iş oldukça kirli bir iş” diyerek mevcut endüstriyel standartların acilen dönüştürülmesi gerektiğinin altını çizdi.
Doğal kombinasyon hamlesi
İsveç’te yürütülen çığır açıcı araştırmalar, nadir toprak elementleri ve güçlü mıknatıs üretiminde köklü bir zihniyet değişimini temsil ediyor. Araştırmacılar, maden yataklarından tek bir hedef metal çıkarmak yerine, İsveç mineral rezervlerinde bulunan tüm unsurları eksiksiz bir şekilde katalogluyor. Strateji, doğada halihazırda bir arada bulunan bu doğal mineral kombinasyonlarını doğrudan kullanarak mıknatıslar geliştirmek üzerine kuruluyor. Böylece metalleri ayrıştırmak için gereken ağır kimyasal süreçler, zehirli atıklar ve yüksek enerji kullanımı en aza indiriliyor. Bu yöntemle hem çevresel kirliliğin hem de Çin’e olan stratejik bağımlılığın azaltılması hedefleniyor.
Sürdürülebilir malzemeler ve malzeme akışları odağında çalışmalarını sürdüren araştırmacılar, ülkenin zengin kaynaklarının daha temiz bir üretimi nasıl destekleyebileceğini ayrıntılarıyla inceliyor. Uppsala Üniversitesi Malzeme Kimyası Bölümü’nden Prof. Dr. Martin Sahlberg, İsveç yataklarının daha sürdürülebilir bir mıknatıs endüstrisinin temeli olup olamayacağını araştırdıklarını belirtiyor. İsveç’in potansiyeline değinen Prof. Dr. Martin Sahlberg, “İsveç’te nadir toprak elementleri çıkarma olanaklarımız, uluslararası standartlarla karşılaştırıldığında bile, nispeten iyi” diye konuştu.
Zengin rezerv potansiyeli
Nadir toprak elementleri, daha sürdürülebilir bir topluma geçişte kilit rol oynan ekranlar, mıknatıslar ve diğer fonksiyonel malzemeler için vazgeçilmez nitelikte. Ancak isimlerine rağmen bu elementlerin kendileri doğada sanıldığı kadar kıt bulunmuyor. Asıl endüstriyel zorluk, çıkarımını ekonomik ve çevresel olarak uygulanabilir kılacak kadar yüksek konsantrasyondaki yatakları bulmaktan geçiyor.
İsveç bu açıdan önemli bir avantaja sahip. Ülkede Kiruna, Bergslagen ve Gränna yakınlarındaki Norra Kärr’de zengin nadir toprak mineral yatakları bulunuyor. Prof. Dr. Martin Sahlberg’in yürüttüğü çalışma, bu kaynakları yurt içinde çıkarmak için gerekli bilimsel temeli oluşturmayı ve aynı zamanda yeni işlevsel mıknatıslar geliştirmeyi amaçlıyor.
İsveç’in maden mirası
İsveç, Avrupa Birliği’nin en büyük demir cevheri üreticisi olmasının yanı sıra kıtanın en önemli nadir toprak potansiyeline de ev sahipliği yapıyor. Özellikle Gränna yakınlarında bulunan Norra Kärr yatağı, Avrupa’nın en büyük ağır nadir toprak elementi (HREE) rezervlerinden biri olarak kabul ediliyor. Bu bölgedeki cevher yapısı, neodimyum ve disprosiyum gibi yüksek değerli elementler açısından son derece zengin olurken, AB’nin Kritik Hammaddeler Yasası hedeflerine ulaşmasında kilit bir role sahip.
Yeşil teknolojinin gizli mimarı: REE
Nadir toprak elementleri (REE), periyodik tabloda yer alan 17 kimyasal elementten oluşan bir grup. Neodimyum, disprosiyum ve samaryum gibi elementler, rüzgâr türbinlerinin jeneratörlerinde, elektrikli araç motorlarında, tıbbi görüntüleme cihazlarında ve akıllı telefonlarda kullanılan yüksek performanslı kalıcı mıknatısların yapımında kritik rol oynuyor. Tipik bir 3 MW rüzgâr türbini yaklaşık 2 ton nadir toprak mıknatısı gerektirirken, bir elektrikli otomobil motorunda yaklaşık 1 ila 2 kilogram REE kullanılıyor.
