Geleceğimizi Kritik Mineraller mi Şekillendirecek?

…Baba George Jetgil sabah işe giderken evinin asansörüne biner ve “aşağıya” diye bir komut verir hızla uzay arabasına biner ve uzay trafiğinde işine gider. Akşam uzay plazasındaki mesaisi bitince alışveriş yaptıktan sonra ellerindeki paketleri eve getirerek yorgun düşen Bayan Jane Jetgil eve geldiğinde kocası ve kızı Jody Jetgil’e artık toplu taşımaya binmekten bıktığını ve kendisine araba almak istediğini söyler. Baba George Jetgil bunun nasıl olacağını araba kullanmayı bilmediğini söylediğinde Bayan jetgil kızı ve kocasına dönerek Aero uzay sürücü kursuna yazıldığını söyler…. Çocukluğumuzun ünlü çizgi filmi “Jetgiller”’i anımsadığımızda yakın gelecekte burada görülen yaşam şeklinin gerçekleşeceğini tıpkı Jules Verne’nin “Denizler altında 20 000 fersah” adlı ünlü romanın da olduğu gibi söyleyebiliriz. Nitekim, çağımıza adını veren ve kilometre taşı sayılan internetin gelişmesiyle ve Covid-19 salgını yüzünden evlerimize kapanma zorunluğuyla karşı karşıya kalmamız bizi ister istemez uzaktan alışveriş, uzaktan eğitim, uzaktan egzersiz gibi pek çok günlük işimizi ve alışkanlıklarımızı değiştirmemize sebep oldu ve “Yeni normal” kavramı ortaya çıktı.

Gelecekte nasıl çalışacağımız, nasıl seyahat edeceğimiz ve birbirimizle nasıl iletişim kuracağımız, insanlar, iş ve genel ekonomi için önemli fırsatlar sunan başta yapay zekâ, blok zincir ve kuantum hesaplama olmak üzere “emerging technology” denilen gelişmekte olan teknolojilerin ilerlemesine bağlı olacağı tahmin edilmektedir. Örneğin insan rehberliği olmadan problemleri çözebilen ve tanımlanmış amaçlara ulaşmak için gerekli işleri yapabilen teknolojiler diye tarif edilen yapay zeka uygulamalarına ait Apple Siri ve Amazon Alexa gibi örnekleri, Tesla otopilot gibi ana dil prosesi, Google harita gibi bilgisayar vizyonu ve makine öğrenme gibi optimizasyon ve karar desteği veren temel uygulamalara çoktan aşina olduk, bu örnekler hızla çoğalıyor. Günlük yaşantımızda başta tarım, üretim, madencilik, turizm, ulaşım, bilim gibi pek çok önemli alanda dijital teknolojilerin geliştirilmesi ve kullanılması ekonomi ve topluma önemli faydalar sunmaktadır. Örneğin, GPS tabanlı traktörler, uydu teknolojileri ve dronların ekim, gübreleme, ilaçlama ve sulamada kullanımı, robot ve yapay zekâ, ileri modelleme, 3 boyutlu yazdırma, bulut tabanlı uygulamalar ve sensör teknolojileri ile otonom araçların ulaşım ve madencilikte kullanılmaya başlanması insansız veya uzaktan çalışmayı dolayısıyla iş güvenliğini artırmaktadır.

Bilim insanlarının küresel iklim değişikliğinin çoktan etkilerini göstermeye başladığını deniz seviyesinin yükselmesi, sıcaklık dalgaları, buzulların kaybı, mercan resiflerin yok olmaya başlaması gibi örneklerle bildirdiklerini her gün haberlerde duymaktayız. Seller, kasırgalar ve depremler gibi afetler, çevre kirlilikleri, Covid-19 gibi küresel salgınlar ve küresel ısınma ve aşırı CO₂ emisyonları etkisiyle oluşan iklim değişiklikleri bize içinde yaşadığımız dünyamızı hunharca tükettiğimizi ve bunu önlemek için çaba sarf etmemiz gerektiğini gösteriyor. 

Ekonomik büyüme, şehirleşme ve artan nüfus, yeni kentsel altyapı, teknoloji ve modern konforu körüklediğinden küresel ısınma ve iklim değişikliği büyük oranda enerji kullanımına bağlı olarak sera gazı emisyonları yüzünden olduğu iyi bilinmektedir². 2010 yılında İklim değişikliği Panelinde her yıl insan faaliyetleriyle 50 Gt’a eşdeğer CO₂ emisyonu olduğu ve bunun %15’inin toplu taşıma faaliyetleriyle olduğunu ve bu oranın da %75’inin ise araba ve otobüsler yüzünden olduğu bildirilmiştir. Bir başka ifadeyle araba ve otobüs kullanımı global CO₂ eşdeğer emisyonunun %12’isine tekabül etmektedir. Modern dünyanın en büyük sorununun iklim değişikliğini çözmek olduğunu ve bunun birinci nedeninin ise otomobil endüstrisinin elektrikli sisteme geçmesi gerektiğini söylememiz yanlış olmaz.

Küresel ısınma ve iklim değişikliğini geriye döndürmek ve sonraki jenerasyonlarımızı düşünerek çevreyi korumak için yaşam ve çalışma şeklimizi değiştirmek ve yeniden düzenlemek zorundayız. Covid-19 yüzünden kapanan dünya ilk yılında ozon tabakasında iyileşmelerin gözlenmesi bunun en iyi ispatıdır. Her kriz bir fırsattır sözünden ders çıkararak “net-sıfır-karbon dünya” kavramını özümsemek ve enerji tasarrufu, temiz enerji kaynaklarını tercih etmemiz gerekmektedir.

Bir taraftan evrende başka yaşam alternatifi gezegenlerin varlığını araştırmaya, Ay ve Mars’a yolculuklara ve orada istasyon kurma çalışmalarına diğer taraftan da küresel ısınmanın nedeni olan katı fosil yakıtların yerine temiz enerji alternatiflerinin araştırılması ve yaygınlaştırılması çabalarına hız vermiş bulunuyoruz. Dolayısıyla günümüzde global enerji sistemi özellikle kömür ve petrol gibi sera gazı emisyonları yayan fosil yakıt kaynakları yerine rüzgâr, güneş ve biokütle gibi temiz ve yenilenebilir enerji kaynaklarına geçişin ortasındadır. Geçen hafta Glasgow’da yapılan COP26 İklim değişikliği konferansı global ısınmayla nasıl baş edeceğimiz üzerinde tartıştı enerji sistemlerinin dekarbonizasyonu ve 2050 yılına kadar net sıfıra erişmek için temiz enerji teknolojilerini yaygınlaştırmamız gerektiğinizi bir kez daha vurguladı.

Ülkelerin ve şirketlerin sera gazı emisyonlarını net sıfır düzeyine düşürmeleri esasen “kritik minerallere” dayanan geniş yelpazede temiz enerji teknolojileriyle mümkündür. Enerji verimliliğine, yeşil teknolojiye ve düşük karbon geleceğine doğru geçiş için kritik minerallere olan talebin 2050’de iki katına çıkacağı ve ülkelerin bu minerallere güvenli ve sürdürülebilir bir şekilde erişmesi çok önemli olduğu bildirilmektedir. Global sıcaklık artışının 2C’ın altında iklim stabilizasyonunu hedefleyen Paris antlaşmasına göre 2050 yılına kadar global olarak net-sıfıra hızla geçişi için 2040’da bu minerallerin girdisinin şimdikinden 6 kat fazlası gerektiği bildirilmektedir.

Peki nedir bu kritik mineraller? 

Ülkenin savunma ve ekonomisini tehdit eden tedariği güvenli olmayan minerallere önemi ve bulunabilirliği açısından kritik mineraller denilir³. Kritik mineraller gelişmiş ülkelerin ekonomik güvenliği, düşük-karbon ekonomisine geçişi ve sürdürülebilirliği için gerekli olan hammaddelerdir. Lityum iyon batarya teknolojisi, katı yakıt hücreleri, rüzgâr enerjisi, elektrikli çekiş motorları, foto-voltaik teknoloji, robotlar, dronlar, 3B yazdırma, katkılı üretim, dijital teknolojiler gibi 9 anahtar teknoloji başta yenilenebilir enerji, e-mobilite, savunma ve uzay gibi stratejik sektörlerde kullanılmaktadır⁵. Güneş enerji panelleri, rüzgâr türbinleri ve elektrikli arabalar gibi temiz enerji geçişleri giderek artmakta ve bu anahtar minerallerin hızla büyüyen pazarı fiyat volatilitesi, jeopolitik etki ve arz kopukluğu gibi etkilere maruzdur⁴.

Örneğin, elektrikli arabada (disprosiyum, neodimyum, lityum, kobalt, nikel, karbon, bakır, demir, manganez, vanadyum, molibden, alüminyum, magnezyum ve seryum), elektrikli araçlarda kullanılan Lityum iyon bataryalarda(bakır, grafit, silikon, titanyum, alüminyum , niobiyum, kobalt, lityum, manganez ve nikel),  katı yakıtlarda (bakır, grafit, paladyum, platinyum, stronsiyum, titanyum, kobalt ve nikel), rüzgar türbinlerinde (demir, krom, manganez, molibden, nikel, niobyum, alüminyum, bakır, kurşun, bor, diprosiyum, neodiyum, prasedimum), çekiş kontrol sistemlerinde (bor, disprosiyum, neodiyum, prasedimum, demir, silikon, alüminyum, bakır, krom ve molibden),  güneş enerji panellerinde (alüminyum , demir, kurşun, nikel, çinko, bor, germanyum, silikon, gümüş, kadmiyum, bakır, galyum, indiyum, molibden, selenyum, kalay ve telluryum), robotlarda (berilyum, galyum, indiyum, alüminyum, krom, bakır, manganez, molibden, nikel, niobyum, titanyum, demir, bor, disprosiyum, neodiyum ve prasedimum),  dron teknolojisinde (berilyum, bakır, galyum, germanyum, indiyum, alüminyum , hafniyum, demir, magnezyum, nikel, niobyum, skandiyum ve titanyum), 3 boyutlu yazıcılarda (alüminyum, demir, nikel, titanyum, magnezyum, krom, kobalt, bakır, hafniyum, manganez, molibden, niobyum, skandiyum, silikon, tungsten, vanadyum ve zirkon), dijital teknolojilerde (bor, kobalt, galyum, germanyum, silikon, lityum, manganez, bakır, altın, gümüş, PGM, krom, grafit, indiyum, magnezyum, nikel, toprak alkali elementler ve tungsten) ve akıllı telefonlarda (altın, bakır, gümüş, tantal, tunsten, neodimyum, bor, nikel, prasdeodim, alüminyum, lityum, kobalt, silikon, kalay, potasyum, indiyum ve galyum) bu kritik mineraller kullanılmaktadır⁵.

Yukarıda saydığımız bu temiz enerji teknolojilerinin hepsi mineralleri içeren cevherlerin boyut küçültmeyle serbestleşmesi sonucunda zenginleştirmeleriyle üretilen metal ve alaşımlara gereksinim duymaktadır. Daha sonra bu metal ve alaşımlar uç-ürün uygulamalarında kullanılmaktadır⁴.

Birçok enerji geçiş minerallerinin üretiminin petrol ve doğal gazdan daha fazla coğrafik olarak yoğunlaşması yüzünden ABD, AB, Avustralya ve Kanada gibi gelişmiş ülkeler kendi “kritik hammaddeler listelerini”  oluşturdular^{6, 3, 7, 5, 8}  ve gelecek politikalarını yapmak için bu listeyi baz aldılar, bir başka ifadeyle gelişen teknolojiler üretmek için gerekli olan bu kritik minerallerin birincil kaynaklardan üretimini daha az enerji harcayacak ve daha az sera gazı emisyonu oluşturacak yeni teknolojiler ile yapmak için araştırma çalışmalarını hızlandırdılar. Bununla birlikte bu hammaddelerin geri dönüşümü ve yeniden kullanımı için ikincil kaynaklardan elde edilmesine yönelik çalışmalar içinde bulunmaktadırlar.

Şekil 1’den görüldüğü üzere tüm gelişmiş devletlerin ortak olarak kritik saydığı mineraller antimon, bizmut, kobalt, galyum, germanyum, hafniyum, indiyum, lityum, skandiyum, tantal, tungsten ve vanadyum gelmektedir.

SONUÇ

Nasıl ki sanayi devrimini yeraltı kaynaklarını iyi değerlendiren ülkeler gerçekleştirdi, yeni ve modern dünyaya geçişimizi hazırladı, içinde bulunduğumuz ve istemeden hazırlıksız yakalandığımız Covid-19 salgını da yeni bir Çağa geçişimize sebep olacak ve yeraltı kaynaklarını ve politikalarını iyi yöneten ve gelişmiş teknolojiyi üreten ve kullanan ülkeler avantajlı duruma geçerek ileri gidecektir.

Sürdürülebilir bir dünya için minimum enerji ve su kullanımı ile birlikte sıfır sera gazı emisyonu üretme mecburiyetinde olduğumuz için rüzgâr, güneş enerjisi, elektrikli araçlar gibi “karbon-serbest enerji” kullanmak zorundayız. Temiz enerji geçişinin bir parçası olarak düşük karbon teknolojilerinin hızla yaygınlaşması ve dolayısıyla madenciliğin öneminin artması kritik minerallerin talebini de önemli ölçüde artırmaktadır. 

Dekarbonizasyon hedefine ulaşmak için sürdürülebilir madencilikte üretilen konsantrenin uç üründe kullanımı sonrasında ömrü tükenen ürünün toplanıp geri dönüşümü yapılarak çevresel ekonomiye kazandırılması sağlanmaktadır. Bu sebepten sadece birincil cevher kaynaklarından metal ve mineral üretimi sürdürülebilirlik, ekonomi, çevresel kaygılar ve enerji tasarrufu açısından yeterli değildir düşük tenörlü değerlendirilemeyen cevherler, proses artıkları, atıklar, bitmiş piller, cüruflar gibi ikincil kaynakların⁹ da düşünülmesi gerekir. Örneğin ileri madenciliğin yapıldığı ülkelerde madencilik atıklarından bor, kobalt, lityum gibi kritik minerallerin kazanılması araştırılmakta ve uygulanmaktadır. Bir başka ifadeyle, ikincil kaynakların araştırılması, değerli içeriklerin çıkarılması ve satılabilir ürünler üretmek için gerekli malzemelerin işlenmesi ile ikincil hammaddelerin ekonomiye kazandırılması anlamına gelen “kentsel madencilik” de artık dünyada konuşulmaya başlandı. Bununla birlikte, evsel ve sanayi artıklarındaki cam, kâğıt, plastik, metal gibi değerli malzemelerin düzenli olarak ayrıştırılıp, toplanıp, geri dönüştürülmesi ve yeniden kullanıma sunulması elzemdir.

KAYNAKLAR

1. https://www.industry.gov.au/data-and-publications/australias-tech-future/introduction/understanding-emerging-technologies.
2. Huang, Y.-H., Chang, Y.-L., T. Fleiter, 2016. A critical analysis of energy efficiency improvement potentials in Taiwan’s cement industry, Energy Policy, 96, 14–26.
3. Fortier, S.M. Hammarstrom, J.H. Ryker, S.J. Day W.C. and R.R. Seal, 2019. U.S. Geological Survey, USGS critical minerals review, Mining Engineering, May.
4. IEA, 2021, The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions, World Energy Outlook Special Report, May, www.iea.org.
5. Commonwealth of Australia, 2020, Australian Critical Minerals Prospectus 2020.
6. European Commission, 2020, European Commission, Study on the EU’s list of Critical Raw Materials, Factsheets on Critical Raw Materials.
7. U.S. Geological Survey, USGS critical minerals review, Mining Engineering, May 2019; 
8. https://www.nrcan.gc.ca/our-natural-resources/minerals-mining/critical-minerals/23414.
9. Ulusoy, U.,2019, Chapter 5. Review of the Recovery of Cobalt from Secondary Resources, “Critical and Rare Earth Elements: from Secondary Resources”,9780367086473,1st Edition, Abhilash Pillai, Ata Akcil, November 25,Editors: CRC Press/Taylor and Francis Group,New York, pp. 115-153. ISBN 978-0-367-08647-3 – CAT# K406790, DOI:10.1201/9780429023545-5, eBook ISBN:9780429023545.