Bu yazı 14 Mart 2024 tarihinde Galip TÜRKMEN ve Ümit Ragıp ÜNCÜ'nün 'Kırmızılar'da yayınlanan 'Nadir Toprak Elementleri(Yeni Teknolojilerin Gizemli Cevheri)' başlıklı yazısından alıntılanmıştır.
NADİR TOPRAK ELEMENTİ NEDİR
Nadir Toprak Elementleri (NTE) yer kabuğunda bulunan ve birçok yeni teknoloji için yaşamsal önemde olan periyodik tablodaki bir dizi elementtir. NTE: yüksek sıcaklığa, aşınmaya, korozyona karşı dirençli ileri teknolojik malzeme üretiminde çok farklı sektörlerde kullanılmaları nedeniyle stratejik elementler olarak değerlendirilmektedir. Benzer kimyasal özelliğe sahip 15 adet Lantanit grubu elementlerinden ve bunlara ilave olarak Skandiyum ve İtriyumu içeren toplam 17 elementten oluşmaktadır.
NTE genel olarak üç kaynaktan elde edilir:
(1) birincil çıkarma veya doğrudan topraktan madencilik;
(2) ömrünü tamamlamış elektronikler gibi ikincil kaynaklardan kurtarma;
(3) kömür külü gibi endüstriyel atıklar ve madenlerden kaynaklanan atık ürünler elde etme.
NADİR TOPRAK ELEMENTLERİ KULLANIM ALANLARI
NTE; elektrikli-elektronik cihazlar (cep telefonu, bilgisayar, TV gibi), şarj edilebilir piller (NiMH piller), modern tıp cihazları (MR cihazı gibi), katalitik dönüştürücüler, motorlar (uçak, hibrit araçlar, rüzgar türbinleri), cam ve seramik sanayi, petrol rafineri, güneş panelleri, NdFeB mıknatıslar, renkli televizyon, yakıt hücreleri ve floresan lambaların üretiminde yaygın bir şekilde kullanılmaktadırlar.
NTE diğer elementlerle girdikleri etkileşim sonucu hiçbir elementin kendi başına sunamayacağı özelliklere sahip malzemeler oluşturabilmektedir. Neodimyum demir ve bor ile birleştirildiğinde manyetik gücü diğer mıknatıslara göre çok daha fazla olan NdFeB kalıcı mıknatıslar elde edilebilmektedir. Bu mıknatıslar hibrid otomobil ve elektrikli araçların motorlarında kullanılmaktadır.
Ayrıca elektrikli araçlara güç sağlayan bataryalarda, konvansiyonel araçlarda havayı kirleten emisyonların azaltılmasına yardımcı olan katalitik konvertörlerde ve rafinerilerde ham petrolün benzine daha etkin dönüştürülmesinde de NTE’lerin kullanımı kaçınılmazdır. Ayrıca, özellikle rüzgâr türbinleri ve güneş enerji santrallerinde kullanılmasından dolayı NTE yenilenebilir enerjinin olmazsa olmazları arasındadır. NTE’nin birçok yeşil enerji teknolojilerinde gerekli olmaları “yeşil elementler” olarak adlandırılmalarına sebep olmaktadır. Disprosyum, neodimyum, terbiyum, evropiyum ve itriyum gibi NTE yenilenebilir enerji donanım bileşenleri için kritik öneme sahiptirler.
Enerji sektöründe, dijital ürünlerin ekranlarında, akıllı telefonların hoparlörlerinde, kameralarında, titreşim teknolojilerinde, bilgisayarların sabit disklerinde ve elektronik devrelerde, enerji tasarruflu kompakt floresan lambalarda ve LED’lerde kullanıldığı gibi fiber optik kablolarda, cam endüstrisinde; cam parlatma, cama renk verme ve optik özellikler sağlama alanlarında da NTE kullanılmaktadır. İtriyum, Seryum, Lantan, Evropium ve Terbiyum; katot ışını tüpü ve düz panel ekran ve bazı akkor, floresan ve ışık yayan diyot aydınlatmasında ayrı ayrı veya kombinasyon halinde kullanılmaktadır. NTE’ler için önemli potansiyel yeni kullanımlar arasında, nano filtreler ve bellek aygıtları, güç dönüştürücüler, optik saatler ve füzyon enerjisi kullanımı sayılabilir. Ayrıca çeşitli teşhis ve tedavi amaçlı alet ve ekipmanlarda, özellikle manyetik rezonans görüntüleme cihazlarında, görüntü kalitesini arttırması sebebiyle medikal sektöründe de NTE tercih edilmektedir. Gelecekteki araştırmaların NTE’ler için birçok yeni kullanım alanı bulacağı da tahmin edilmektedir.
NADİR TOPRAK ELEMENTLERİ REZERVLERİ
Dünyada açıklanmış (muhtemelen eksik açıklanmış) NTE rezervleri Türkiye dâhil dokuz ülkede yoğunlaşmış olup 170-190 milyon ton civarındadır. Bu rezervin yaklaşık 44 milyon tonu Çin’de, 22 milyon tonu Brezilya’da, 22 milyon tonu Vietnam’da ve 18 milyon tonu ise Rusya’da bulunmaktadır. Ülkemizde Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü (MTA) tarafından yapılan aramalar sonucunda Eskişehir-Beylikova, Malatya-Kuluncak, Sivas ve Burdur’da toplam 52 milyon ton NTE rezervi tespit edilmiştir. Buna göre dünyadaki en büyük NTE rezervi ülkemizde bulunmaktadır.
NADİR TOPRAK ELEMENTLERİ ÜRETİMİ VE PAZARI
NTE üretiminde Çin %85’lik pay ile başı çekmektedir. Küresel ölçekte madencilik yapan Rio Tinto, BHP Billiton, Glencore gibi madencilik firmalarının yanısıra yine büyük teknoloji firmaları General Electric (GE), Nippon, LG, SAMSUNG, General Motors (GM) gibi devler NTE kaynaklarına güvenli ulaşmanın yollarını aramaya, sektöre yatırım yapmaya başlamışlardır. Japonya NTE’lere güvenli ulaşım için Suudi Arabistan ile anlaşma imzalamış, ABD Savunma Bakanlığı, Çin’e olan bağımlılıktan kurtulmak amacıyla (Çin son aylarda NTE üretim teknolojisinin yurt dışına transferini yasaklamıştır) sektörde faaliyet gösteren firmalara önemli miktarda kaynak ayırmıştır. Avrupa Birliği (AB) sürekli ve güvenli kaynak temini için arayışlarını devam ettirmektedir.
NTE üreten firmalar; üretimin yüzde 85’ini gerçekleştiren Çinli firmalardan başka birçok irili ufaklı firma sektörde yer edinmeye çalışmaktadır. En büyükleri Avustralya kökenli Lynas Rare Earth firmasıdır. Arura Resources, Minmetals. Iluka Resources Limited ve diğerleri gelişen pazarda payını büyütmeye çalışmaktadır.
ABD, Japonya, Almanya ve Fransa tüketimde Çin’den sonra büyük tüketici ülkelerdir. ABD, Japonya ve Avrupa Birliği ülkelerinde yeterli kaynak olmaması, mevcutların da üretim maliyetleri açısından Çin ile rekabet edememeleri nedeniyle NTE bakımından Çin’e bağımlıdır. Ayrıca üretile NTE’lerin işlenmek için Çin’e gönderilmek zorunda olması handikap oluşturmaktadır. Bu nedenle ülkeler geri dönüşüm ile Ar-Ge çalışmalarına önem verip NTE’lerin yerini alabilecek yeni kaynak ve maddelerin arayışlarına girdikleri gibi dünyada Çin’in dışında başka büyük rezervleri de aramaktadırlar. NTE’lerin yerini alabilecek malzemeye yönelik günümüze değin yapılmış Ar-Ge çalışmalarından olumlu bir sonuç alınamamıştır.
Trump yönetiminin 2020 sonlarında giderayak çıkardığı kararname ile Savunma Bakanlığını, NTE üretiminde “Stratejik Koordinatör” yapması kararına Biden yönetimi de sadık kaldı. Bu kapsamda savunma bakanlığı koordinatörlüğünde, NTE üretiminde dünyada söz sahibi Avustralyalı Lynas firması ile bir anlaşma imzalandı. Bu anlaşma gereği; Lynas firmasının Avustralya ve Malezya’da çıkardığı NTE’leri Çin yerine, ABD’nin Texas Eyaleti’nde inşa edilen Rio Hondo’daki işleme tesislerine getirmesi karara bağlandı. Çin de NTE’ler konusundaki hâkimiyetini yitirmemek için ülke içi üretim ve dış tedarike yönelik olarak yeni düzenlemeleri hayata geçirdi. Çin yarı resmî yayın organlarında; bu düzenlemeler sonrasında ülkenin NTE liderliğinin on yıl daha garantiye alındığı iddia edildi. Çin bu arada Tayvan’a silah satan ABD silah şirketlerine NTE satışını kesebileceğini de duyurdu. Bundan sonra gayretlerini artıran ABD Enerji Bakanlığı, teknolojik araştırmalara verdiği maddi desteği yükseltirken, sektöre girecek şirketlere vergi kolaylığı sağladı.
ABD ile Çin arasında rekabet farklı zeminlerde sürerken, artan fiyatlar ve tedarik sıkıntısından Avrupa fazlasıyla etkilendi. Topraklarında zengin NTE rezervleri olmayan ve dışarıya bağımlılığı aşamayan Avrupa ülkeleri küresel rekabetin çifte ateşi arasında kalarak ciddi yara aldı. Çevre hassasiyeti nedeniyle hibrit ve elektrikli otomobil üretimine geçiş yapmaya başlayan Avrupalı üretici firmalar, çatışma arasında kalmanın şokuyla sürünerek aradan çıkmaya çalıştı. ABD’nin NTE hakimiyetini koz olarak kullanan Çin’e karşı çip sektöründeki Batı üstünlüğünü dengeleyici enstrüman olarak kullanması Çin’i sert adımlar atmaktan alıkoyarken, Avrupa hem çip hem de NTE fiyatlarının yükselmesi karşısında şaşkınlığa uğradı. Kaynak tedarikinde sorun yaşayan Avrupa ülkeleri, kısa vadeli geçici çözümler konusunda proje arayışlarına hız verdi.
NTE’lerin dünya ticaretindeki yerinin, ülkelerin yüksek teknolojik ürünler üretebilme kapasitelerine göre biçimleneceği öngörülmektedir. Bunun sonucu olarak, günümüzde 7 milyar doların üzerinde olan NTE pazarının gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler için öneminin giderek artacağı tahmin edilmektedir. Yapılan projeksiyonlar orta ve uzun vadede özellikle savunma sanayii ihtiyaçları; rüzgâr tribünlerinin, hibrid ve elektrik araçların yaygınlaşmasına ek olarak katalitik konvertörlere olan ihtiyacın da artmasıyla birlikte NTE’ne olan talebin giderek artacağına ve üretimin arttırılmasına yönelik yatırımlar yapılmaması durumunda arz sıkıntısının yaşanabileceğine işaret etmektedir.
2022’de 6,58 milyar dolar olan Küresel NTE Pazarı Hacmi, %10,8’lik Bileşik Yıllık Büyüme Oranıyla (CAGR) 2023’te 7,29 milyar dolara yükseldi. 2030’da 15 milyar dolarlık bir pazara ulaşması beklenmektedir.
Nadir Toprak Elementleri Piyasasını Etkileyen Faktörler:
Olağanüstü Özellikler: NTE’nin olağanüstü manyetik özellikleri ve çok yönlülüğü, onları çeşitli endüstrilerde vazgeçilmez bileşenler olarak konumlandırmıştır.
Teknolojik Gelişmeler: Sürekli teknolojik yenilikler, NTE’nin uygulamalarını genişleterek talebi daha da artırmaktadır.
Yeşil ve Çevre Dostu Enerji: Yeşil ve çevre dostu enerji kaynaklarına olan küresel talebin artması, NTE’nin özellikle rüzgar türbinleri ve elektrikli araçlarda kullanımını artırmıştır.
Tüketici Elektroniği Patlaması: Akıllı telefonlar, hoparlör sistemleri ve sabit disk sürücüleri de dahil olmak üzere elektronik cihazların çoğalması, güç-boyut oranı nedeniyle Nadir Toprak Metallerine olan talebin artmasına neden olmaktadır.
Harcanabilir Gelir Artışı: Artan harcanabilir gelirler, tüketicinin teknolojik yeniliklere ve cihazlara olan talebini artırmakta ve dolaylı olarak NTE pazarını büyütmektedir.
NADİR TOPRAK ELEMENTLERİ NEDEN STRATEJİKTİR
Çağımızın stratejik hammaddeleri olan Nadir Toprak Elementleri günümüz teknolojisinin vazgeçilemez temel girdilerindendir. Bu ham maddeler olmadan ileri teknoloji ürünü olan araç ve vasıtaları üretmek mümkün değildir. Bu elementleri değerli kılan husus; aşırı sıcaklığa, aşınmaya, korozyona karşı dayanıklı parçaların üretiminde vazgeçilemez olmalarından kaynaklanmaktadır. İletişim teknolojisinden elektrikli araçlara, savunma sanayisinden nükleer teknolojiye, yüksek teknolojiye ihtiyaç duyulan vasıtaların üretiminde bu metallere ihtiyaç duyulmaktadır. Metalurji, teknolojik cam (optik) ve teknolojik seramik üretimi, petrokimya sanayi, nükleer teknoloji, elektrik-elektronik teknolojisi, cryogenik soğutma (füze ve uzay teknolojisinde gerekli), tekstil sanayi, güneş enerjisi teknolojisi, mücevher işleme teknolojisi gibi pek çok alanda ileri teknolojik üretim bu minerallerin katkısıyla yapılan parça-araç-vasıtalar olmadan sağlanamamaktadır.
Fosil yakıtları terk etmek ve daha düşük karbonlu teknolojileri benimsemek, giderek artan iklim değişikliği tehdidini savuşturmak için en iyi seçeneklerdir. Bu teknolojilerin çoğunun temel bileşenleri olan NTE’ne erişim, hangi ülkelerin emisyonları azaltma veya fosil yakıt dışı kaynaklardan üretilen elektriğin oranını artırma hedeflerine ulaşacağını kısmen belirleyecektir. Ancak ABD de dâhil olmak üzere bazı ülkeler, bu unsurların arzının istikrarlı kalıp kalmayacağı konusunda giderek daha fazla endişe duymaktadır.
Uluslararası Enerji Ajansı’na göre, NTE’ne olan talebin 2040 yılına kadar mevcut seviyelerin üç ila yedi katına ulaşması bekleniyor. Lityum gibi diğer kritik minerallere olan talep 40 kat artabilir. İmzacı ülkelerin küresel sıcaklık artışını sınırlamak için emisyonları azaltma yükümlülüğünü getiren 2016 Paris Anlaşması’nın hayata geçirilmesi, küresel maden arzının aynı zaman dilimi içinde dört katına çıkmasını gerektirecek.
2024 yılı başı itibariyle sadece Çin rezerv, çıkarma-işleme ve NTE tüketen sanayiler bakımında kendine yeterli gözükmektedir. AB ülkeleri, Japonya ve ABD açısından Çin’e bağımlılık bir handikap oluşturmaktadır.
ABD’de birincil NTE çıkarımı sınırlıdır; Yalnızca bir aktif maden, Kaliforniya’daki Mountain Pass Tesisi NTE üretiyor. Savunma Bakanlığı bu işletmeye finansman desteği vermektedir. Ayrıca hükümet Lynas Rare Earth firmasına Ağustos 2023 ayında 258 milyon dolar destek açıklamıştır. Bilim adamları ve firmalar, ikincil veya geleneksel olmayan kaynakları keşfederek erişimi artırma ve sürdürülebilirliği iyileştirme niyetindedir. Bu bağlamda ABD eski kömür madenleri ve kömür tüketen tesislerdeki kömür külünden NTE elde etmenin yolunu aramaktadır.
2050 yılına kadar net sıfır hedefine ulaşmak için AB’nin büyük olasılıkla 7-26 kat daha fazla NTE’ne ihtiyacı olacaktır. ABD-Çin NTE gerilimi devam ederse veya AB daha fazla NTE temin edemezse, AB’nin yeşil hedefleri tehlikeye girecektir.
Çin yakın zamanda NTE üretim teknolojisi ile ilgili bilgi transferini yasaklamıştır. ABD başta F35 üretiminde kullanılan NTE ürünlerindeki Çin bağımlılığı olmak üzere gelişen yeni teknolojilerin NTE ihtiyacını güvenilir kaynaklardan temin etme konusunda ciddi endişe duymaktadır.
Yeni teknolojilerin alternatifsiz girdisi olması NTE’ne stratejiklik özelliği kazandırmaktadır.
ÖNERİLER
Ülkemiz fosil yakıtlar sonrası enerji kaynakları ve enerji üretiminde kullanılacak mineral ve madenler yani Bor, Lityum, Toryum ve NTE bakımından oldukça zengindir. Bor madeni doğru bir tercihle bir bütün halinde kamu eliyle işletilmektedir. Bor bünyesinde ve atıklarında bulunan Lityum üretimi için Devlet Kuruluşu olan ETİ MADEN Genel Müdürlüğünce yeni yeni adımlar atılmaya başlanmıştır. Toryum reaktörleri henüz geliştirme aşamasında olduğundan elde edilecek TORYUM’un kritik rezerv olarak elde tutulması gerekir.
NTE ile ilgili olarak Maden Tetkik Arama Enstitüsü arama çalışmalarını, ETİ MADEN İşletmeleri Genel Müdürlüğü pilot tesisi tamamlamış olup üretim tesisi fizibilite çalışmalarını devam ettirmektedir. Ayrıca, NTE alanında yapılan araştırmaları izlemek ve teşvik etmek amacıyla NTE Araştırma Enstitüsü (NATEN) kurulmuştur. 28 Mart 2020 tarihli Resmî Gazete ‘de yayımlanan 57 sayılı Cumhurbaşkanlığı Kararnamesine göre NATEN, yeni kurulan Türkiye Enerji, Nükleer ve Maden Araştırma Kurumu (TENMAK) bünyesinde faaliyetlerini sürdürecektir.
12. Kalkınma Planı hedefleri doğrultusunda Eti Maden İşletmeleri Genel Müdürlüğü’nün NTE üretimini pilot tesis boyutundan çıkararak işletme boyutuna taşıması önem arz etmektedir. Tek başına hammadde üretimi yeterli olmayacaktır. NATEN, TÜBİTAK, Üniversiteler ve özel sektörü de içine alacak, madenden son kullanım ürününe kadar üretimi kapsayacak genel bir politika belirlenmesi ülke yararına olacaktır. NTE üretimine ve işlenmesine yönelik araştırma ve geliştirmeye için yeterli kaynak ayrılmalıdır.
NTE’nin bir bütün olarak kamu eliyle işletilmesi gerekmektedir. Böylece değişik yerlerde bulunan rezervlerin ekonomik işletilmesi mümkün olacaktır. NTE’nin üretilmesi bor madeni gibi ETİ MADEN tekeline bırakılmalıdır.
Son zamanlarda Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı yetkililerince ETİ MADEN’in yeniden yapılandırılıp Altın, Çinko gibi metalik madenciliğine yönlendirileceği ifade edilmektedir. Ülkemizde metalik madencilik alanında faaliyet gösteren yeteri sayıda ve nitelikte özel sektör firması bulunmakta olup kamunun bu alanlarda işletmeci olarak tekrar yer alması doğru bir politika olmayacaktır. Ayrıca son 20 yılda ETİ MADEN yanlış özelleştirme politikası nedeniyle metalik maden üreten tesislerini ve bu konudaki bilgi ve tecrübesinin yanı sıra elemanlarını da kaybetmiştir. Bor madenlerine ilave olarak, ETİ MADEN’in; özel sektörün bulunmadığı ve özel sektör eliyle işletmecilik yapılması mümkün olmayan Lityum, Toryum, Uranyum ve NTE alanlarında uzmanlaşması ülke yararına olacaktır.
Savunma Sanayii Başkanlığı (SSB) tarafından desteklenen proje çerçevesinde, Türkiye’nin ilk askeri turbofan motoru olan TF6000 başarıyla çalıştırıldı. MMU-KAAN Uçağımızın motoru olarak kullanılması planlanan TF 35000 motorunun da ülkemizde yapılması hedeflenmiştir. Ayrıca lazer, güdüm sistemlerinde ve her türlü elektronikte kullanılan malzemelerden olan NTE’lerin en önemli özelliği de ikamelerinin olmamasıdır. Bu çerçevede bu uçak ve motoru için NTE’lere çok fazla ihtiyaç duyulacaktır. Bunun yurt dışından temin edilip edilemeyeceği belli değildir, kendi kaynaklarınız var iken bu kaynakları heba etmeniz düşünülemez. Bu manada, Türkiye’nin mevcut potansiyeli göz önüne alındığında, kapsamlı bir strateji ve çok yönlü bir çalışma ile stratejik ve kritik madenler konusunda ulusal güvenlik gereklerine uygun bir politikanın uygulanması gerekmektedir. Ülkemizde bulunan stratejik ve kritik yeraltı kaynakları Türkiye coğrafyasının ayrılmaz birer parçasıdır ve coğrafyanın kader olduğu bu bölgede Türkiye’nin çok boyutlu ve uzun soluklu bir biçimde uygulamaya koyacağı politikalar ülkemizin geleceğinin şekillenmesinde ve uluslararası alandaki konumunun belirlenmesinde başat rol oynayacaktır. Önceki yüzyılı nasıl ki demir-çelik ve petrole dayalı teknolojiler belirlemişse gelecek yüzyılı Bor, Lityum, Toryum ve NTE’ne dayalı teknolojiler belirleyecektir.
KAYNAKÇA
https://enerji.gov.tr/bilgimerkezi-tabiikaynaklar-nadirtoprakelementleri
https://www.etimaden.gov.tr/nte-ve-toryum-calistay-2019
https://www.mta.gov.tr/v3.0/bilgi-merkezi/nadir-toprak-elementi
https://www.sbb.gov.tr/wp-content/uploads/2023/12/On-Ikinci-Kalkinma-Plani_2024-2028_11122023.pdf
https://www.cnnturk.com/video/turkiye/enerji-bakani-alparslan-bayraktar-acikladi-elektrik-ve-dogalgaza-zam-var-mi
https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/1192199
https://www.sanayi.gov.tr/assets/pdf/plan-program/NadirToprakElementleriSektorRaporu.pdf
https://tasam.org/tr-TR/Icerik/70084/kuresel_ticaret_savaslarindaki_stratejik_hammaddeler_nadir_toprak_elementleri
https://tr.euronews.com/2022/07/16/turkiyenin-694-milyon-tonluk-nadir-toprak-elementleri-rezervi-icin-yabanci-uzmanlar-ne-diy
https://finance.yahoo.com/news/rare-earth-metals-market-size-141500812.html
https://www.stratviewresearch.com/155/rare-earth-metals-market.html
https://www-miningmagazine-com.translate.goog/operations/news/1457014/us-government-doubles-funding-lynas-rare-earths?_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=tr&_x_tr_hl=tr&_x_tr_pto=sc
https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2024/mcs2024-rare-earths.pdf
https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/rare-earth-metals-market-121495310.html?gad_source=1&gclid=CjwKCAjw17qvBhBrEiwA1rU9wwoYStr2kY3c_YvD11kv7EcvOb7mdvwMk9bEAeFkajSOAyvptbyb8BoCKa8QAvD_BwE
*Ümit Ragıp ÜNCÜ (E. Genel Müdür, Maden Mühendisi)
Galip TÜRKMEN (Emekli Eti Maden Başmüfettişi)
