Ticarette Yeni Silah: Nadir Toprak Elementleri

COP28 İklim Zirvesi sonuçlandı. Her ne kadar alınan aksiyonların yetersiz olduğu tartışılsa da zirve sonunda varılan anlaşmada 2030’a kadar yenilenebilir enerji kapasitesinin üçe katlanması gibi önemli kararlar alındı.

Uluslararası Enerji Ajansı’na göre ilk defa bu yıl güneş enerjisine yapılan yatırımlar, fosil yakıtlara yapılan yatırımları geçmiş. Yani enerji dönüşümü hızlanıyor ve eğer iklim krizini önlemek istiyorsak bu dönüşümü desteklememiz gerek.

Bu dönüşümde nadir toprak elementleri ise hayati bir rol oynuyor. Rüzgâr tribünlerinden elektrikli araçlara, yeşil dönüşümün önemli bir bileşeni nadir toprak elementleri. Üstelik sadece yeşil dönüşümde de değil, savunma sanayiinden MR görüntüleme cihazlarına, bilgisayarlara, LED ekranlara kadar çok yaygın bir kullanım alanı var.

Bu kadar yaygın kullanılan ve öneminin önümüzdeki yıllarda daha da artması beklenen bu elementlerde ise Çin’in bariz bir üstünlüğü var. Bu elementlerin çıkarılmasındaki payı %70, iken mıknatıs üretimindeki payı %94’ü buluyor. Deng Xiapoing’in 1992’de söylediği bir söz manidar, “Ortadoğu’nun petrolü varsa, bizim de nadir toprak elementlerimiz var.” Bugün baktığımızda oldukça vizyoner bir görüş.

Şekil.1 Çin’in Nadir Toprak Elementleri Üretim Süreçlerindeki Payı

Nadir Toprak Elementleri neden önemli?

Aslında bu elementlerden biri olan İtriyumun keşfedilmesi 18. yy olarak bilinse de lantanitlerin ayrıştırılması, o meşhur Manhattan Projesine dayandırılıyor. Uranyum saflaştırılırken bu elementler de ayrıştırılmış. 1940’lardan sonra ise kullanımları yaygınlaştı.

17 tane nadir toprak elementi var. 15 tanesi lantanit. İtriyum ve skandiyum ise yapısal olarak benzedikleri için bu elementlerle birlikte ele alınıyorlar. Bu elementlerin çeşitli optik, mıknatıs ve de iletkenlik özellikleri var. Neodimyum kullanılarak bugüne kadar yapılmış en güçlü mıknatıs yapılabiliyor. Bu mıknatısların kullanım alanlarından biri rüzgâr tribünleri. Bir rüzgâr tribününde 600 kg nadir toprak elementi var. Bir bataryada ise ortalama 1 kg nadir element kullanılıyor.

Nadir toprak elementleri gerçekten “nadir” mi?

Aslında adındaki gibi nadir de değiller. Asya ülkeleri yoğunlukta olmak üzere rezerv var. Ancak buradaki temel nokta bu elementler doğada başka elementlerle birlikte bulunuyor ve bunların ayrıştırılması gerekiyor. Temel sorun da burada başlıyor. Bu üretim zinciri oldukça meşakkatli ve de üstelik çevresel etkileri çok. Çoğunlukla uranyum gibi radyoaktif elementlerle birlikte bulunuyorlar. Bu elementlerin ayrıştırılması maliyetli. Kg başına 15-20 dolar arasında bir ayrıştırma maliyeti var. Üstelik bu tesisin kurulması 1 milyar dolara mal oluyor. Pazarın şu anda 9 milyarın az biraz üstünde olduğunu düşünürsek ticari açıdan pek bir karşılığı yok.

Uluslararası Enerji Ajansı bu konuda uyarıyor ve sürdürülebilir kalkınma senaryosuna göre bu elementlere talebin 2040’a kadar 15 kat artabileceğine vurgu yapıyor. Yani aslında ileride bir talep artışı olacak ve şu anda üretim tesisini kuran avantajlı konuma geçebilecek.

Her ne kadar şu an üretim ve işlemede Çin hâkim konumda olsa da 1940’ların sonlarında Kaliforniya’da Mountain Pass’te üretim yapılıyordu ve bu üretim 1960’larda zirve noktasına ulaşmıştı. Ancak üretim sürecinin çevresel etkileri nedeniyle getirilen regülasyonlar ve Çin’in ucuz işgücü gibi avantajlar sunması; üretimin ABD’den Çin’e kaymasına neden oldu. Çin hükümetinin de verdiği teşvikler üretim maliyetlerinin iyice düşmesine yol açtı. Sonuç; Çin 1990’ların sonlarında küresel arzın %95’ini karşılıyordu.

Çin güvenilmez bir partner

Çin her zaman ekonomik gücünü politik bir silah olarak kullanmaktan çekinmiyor. Bunun ilk işaretleri ise 2010 yılında geldi. 2010 yılında Çin balıkçı teknesi ve Japon devriye gemisinin çarpışması iki ülke arasında diplomatik bir krize yol açtı. Çin ise nadir toprak elementleri silahını çekti ve ihracatı kısıtladı. O dönem nadir toprak elementlerinin fiyatı bu belirsizlikle birlikte %500 arttı.

Bu tabii bir şok etkisi yarattı. Tüm ülkeler Çin’e bağımlıydı. Her ne kadar Dünya Ticaret Örgütü’ne şikâyette bulunsalar da nihayetinde Çin başka şekilde vergi koyarak üstesinden gelebiliyordu. Bu tarihten sonra ABD başta olmak üzere gelişmiş ülkeler nadir toprak elementi üretimini teşvik etmeye başladılar. Mountain Pass tesisi yeniden açıldı. Şimdi üretimin %14’ünü bu tesis gerçekleştiriyor. ABD, rezervi çok olan Avustralya ile anlaştı, diğer ülkelerde yatırımlar yapıyor. 2015 -2022 arasında Çin dışındaki üretim 90 bin ton arttı.

Şekil.2 Dünya Nadir Toprak Elementleri Üretiminde Ülkelerin Payı (%)

Ancak nadir elementlerin çıkarılması, işlenmesi, rafine edilmesi ve de mıknatıs haline getirilmesi çok uzun bir süreç. Neredeyse 1500 adımdan oluşuyor. Şu anda bu süreçlerin hepsini tek başına yapabilen tek ülke Çin.

ABD ve Avusturalya madeni çıkartıyorlar ama işleme sürecine hâkim değiller. Malezya cevher haline getirebiliyor ama mıknatıs yapamıyor. Japonya mıknatıs yapabiliyor ama rezervi yok. Neticede bu ülkeler ancak ortak bir tedarik zinciri kurmaları halinde Çin’e olan bağımlılıklarını azaltabilirler. Bu da yıllar sürebilir.

ABD ve AB ise bu konuyu oldukça ciddiye almaya başladılar. Çin ile “ayrışma” sürerken bu alanda bağımlılıkları önemli bir sorun. Üstelik AB’nin yeşil dönüşüm hedefi de ortada duruyorken. 2030’a kadar AB’nin nadir toprak elementi talebinin 5 kat artması bekleniyor. Bu nedenle Birlik, 2023 baharında “Kritik Hammadde” Tüzüğünü açıkladı. 30 kritik hammadde belirledi, tabi içinde bu elementler de var. Bu kritik hammadde tüketiminin en az %10’unun Birlik içindeki madencilik faaliyetinden karşılanması, %40’ının birlik içinde işlenmesi ve %15’inin birlik içindeki ger dönüşüm faaliyetinden elde edilmesi hedefleniyor.

Ne yazık ki, bu elementlerde geri dönüşüm hiç kolay değil. Şu anda geri dönüşüm oranı sadece %1. ABD ise “Enflasyonla Mücadele Yasası” kapsamında elektrikli araçlara destek veriyor. Bu desteğe bir şart olarak batarya üretimindeki kritik elementlerin en az %40’ının müttefik ülkelerden temin ediliyor olmasını şart koşmuş. Müttefik, Çin dışındaki ülkeler diye okunabilir. Bu oran 2027’de %80’e çıkacak.

Çin de boş durmuyor tabii ki. Grönland’da yatırım yapıyor. Ayrıca mıknatıs yapma teknolojisinde de fikri mülkiyete yasak getirmeyi planlıyor.

Türkiye alternatif üretim üssü olabilir mi?

2022’de Eskişehir’de 694 milyon tonluk bir rezerv bulunduğu açıklandı. Bu Çin’den sonra ikinci büyük rezerv olduğu anlamına geliyor. Açıklamalara göre 17 nadir toprak elementinden 10’u Türkiye’de üretilebiliyor. Her ne kadar böyle bir açıklama olsa da kamuoyunda çok tartışılmıyor. Bu da bu elementlerin kullanılabilir kapasitesinin ne kadar olabileceği konusunda da soru işareti bırakıyor.

Gerçekten tahmin ettiğimiz ölçüde büyük bir rezervimiz olsa da bu elementleri işleyecek kapasiteye sahip miyiz? Ne yazık ki hayır. Üstelik bu üretim sürecinin ciddi çevresel etkileri var. Bunları dikkate aldığınızda üretim maliyetleriniz bir hayli artıyor. Çin’in zayıf standartları ve ucuz üretimi ile rekabet etmek güçleşiyor. Tahminen böyle bir üretimin ticari olabilmesi için %50’nin üzerinde bir devlet desteği gerekiyor. Bu konuda ABD ve AB ile de ortaklık kurulabilir. Hem ABD hem de AB, Çin’in monopolünü kırmaya çalışıyor ve diğer ülkelerle anlaşmalar yapıyorlar. Bu bizim istediğimiz bir yabancı yatırım şekli aynı zamanda.

Eğer bu rezervin ekonomik olarak bir anlamı varsa hemen harekete geçmekte fayda var. Dünyadaki bu ayrışma bize önemli bir fırsat sunabilir.

Doç. Dr. Derya HEKİM