Dünya temiz enerjiye geçiş sürecinde Çin'in nadir toprak elementleri üzerindeki egemenliğini kırmaya çalışıyor

Dünyanın Çin dışındaki en büyük iki nadir toprak elementleri şirketi MP Materials ve Lynas; Apple'ın iPhone'larından Tesla'nın Model 3 otomobillerine ve Lockheed Martin'in F-35 savaş uçaklarına kadar küresel ekonomide birçok alanda kullanılan mıknatısların temel yapı taşlarını oluşturan elementleri elde etmede zorluklarla karşı karşıya.

Batılı ülkelerin kritik önem taşıyan mineralleri bağımsız kaynaklardan elde etme girişimleri, Pekin hükümetinin geçen ay galyum ve germanyum metallarına ihracat kontrolü uygulama kararı sonrasında hız kazandı.

MP Materials ve Lynas'ın kendi nadir toprak elementlerini rafine etmede karşılaştığı zorluklar, Çin'in temiz enerjiye geçiş sürecinde ihtiyaç duyulan 17 kilit metal üzerindeki egemenliğini kırmanın zorluklarını da gözler önüne seriyor.

Teknik karmaşıklıklar, ortaklıklar üzerindeki gerginlikler ve çevre kirliliği kaygıları, bu şirketlerin Çin'in nadir toprak elementleri piyasasındaki payını azaltma becerisine sekte vuruyor.

Uluslararası Enerji Dairesi'ne göre Çin, küresel nadir toprak elementleri kapasitesinin yüzde 87'sini elinde bulunduruyor.

Bu şirketlerin nadir toprak elementi elde etme projelerinde sorun yaşamaya devam etmesi durumunda Pekin'in katkısı olmadan bazı ekonomilerin iklim değişikliğinin etkilerini en aza indirgemek amacıyla 2050 yılına kadar karbon emisyonlarını sıfıra düşürme hedefi karşılanamayacak.

Avustralyalı firma Lynas'ın Teksas eyaletinden bir ortakla Amerika'da bir rafineri kurma planı, iki kaynağa göre artık gündemde değil. Firma, Avustralya'nın batısındaki nadir toprak elementi rafinerisinin inşaatını bitirmeye çalıştığını ve Teksas'ta bir başka rafineri inşa ettiğini kaydetti.

MP Materials'ın kendi metallerini rafine etme planıysa 2020'de COVID-19 pandemisi ve teknik zorluklar nedeniyle rafa kaldırılmıştı.

Arizona Üniversitesi Madencilik ve Jeoloji Mühendisliği Bölümü Başkanı Kray Luxbacker, “Nadir toprak elementlerini işlemek titizlik gerektiren zor bir iştir. Çok fazla karmaşık aşaması vardır” diyor.

Nadir toprak elementlerinden elde edilen ve gücü harekete çeviren mıknatıslar, elektrikli otomobil motorlarının hayati parçalarından biri. Özgün kimyasal nitelikleri nedeniyle geleneksel mıknatıslardan daha hafif olan nadir toprak elementleri mıknatısları, aynı zamanda çok daha yüksek sıcaklıklara da dayanıklı olma özelliğine sahip.

Nadir toprak elementi rafinerileri, 17 farklı metal işliyor. Ancak bu metallerin neredeyse aynı atom ağırlığına sahip olmaları, ayrıştırma sürecini karmaşık hale getiriyor.

Örneğin; MP Materials firması, elektrikli otomobillerin mıknatıslarında kullanılan neodimyum ve praseodimyum elementlerini elde etmek için öncelikle daha az talep gören ve şirketin California'daki madenindeki jeolojinin yüzde 83'ünü oluşturan lantanum ve seryum elementlerini ayrıştırması gerekiyor. Bu işlem için madenin jeolojisine uygun şekilde hazırlanan, asit, baz ve diğer kimyasallardan oluşan hassas bir kokteyl kullanılıyor.

Birmingham Üniversitesi'nden metalürji profesörü Allan Walton, “Çin uzun yıllar boyunca madenlerdeki nadir toprak elementlerini mıknatısa çevirmek için gereken işlemlere akıllıca ve büyük yatırımlar yaptı” diyor.

Ekonomik kontrol

Uzmanlar, Çin'in yabancı rekabeti bertaraf etmek için nadir toprak elementlerini işlem zincirinin farklı aşamalarında farklı şekilde fiyatlandırdığını kaydediyor. Çin, kullanıma hazır ürünleri de ucuza satıyor.

Metal ve mineral kullanımına ilişkin danışmanlık hizmetleri sunan Adamas Intelligence firmasından Ryan Castilloux, Çin'in mıknatıs kullanan sektörlere stratejik olarak odaklanarak kendi elektrikli araç sanayisini hızlandırdığını kaydediyor. Uzman, Çin'in mıknatıs yapımında kullanılan nadir toprak elementlerini kasten kar marjı düşük şekilde işlediğinin altını çiziyor.

Çin'de arzın artması nedeniyle nadir toprak elementlerinin fiyatı son üç yılın en düşük seviyesine geriledi. Çin ayrıca Çin'de üretilen materyalleri kullanan mıknatıs imalatçılarına yüzde 13 oranında ihracat indirimi yaparak piyasadaki egemenliğini pekiştiriyor.

Pekin uzun yıllardır hafif işlemden geçirilmiş maden cevherlerinin rafine edilmesi için ithaline izin veriyor. Böylelikle diğer ülkeler yeni madenler kazıyor, ancak radyoaktif atık da üretebilen yeni rafineriler kurmuyor. Bu taktik, Çin'in fiyatları kontrol etmesini sağlıyor.

Çin'in elektrikli araçlarda kullanılan mıknatısların üretiminde kilit rol oynayan neodimyum ve praseodimyum rafinerisinin yüzde 89'unu gerçekleştirdiği, bu oranın 2028'e kadar yüzde 75'e gerileyeceği tahmin ediliyor.

2023'de yüksek sıcaklıklarda mıknatıs özelliklerinin korunmasını sağlayan disprosiyum metalinin rafinerisinin küresel çapta yüzde 99'una egemen olan Çin'in piyasadaki bu payının 2028'de yüzde 94'e düşmesi bekleniyor.

Daha temiz teknoloji

Çin'in nadir toprak elementleri sektöründeki egemenliğini kırmak için teknolojide yeniliklere ihtiyaç var. Sektör uzmanları, çevre kalitesine zarar vermeden inovasyon yapılması gerektiğini, ancak mevcut maden işleme tekniklerinin oluşturduğu zehirli atıklarını projeleri engellediğini kaydediyor.

Kanadalı hammadde firması Leading Edge Materials'ın İsveç'teki Norra Karr nadir toprak elementi madenini işleme planları, zehirli kimyasalların içme suyuna karışabileceği kaygılarıyla 2016'da askıya alınmıştı. Ancak firma, planlarını gözden geçirerek bu yıl madeni işlemek için yeni bir başvuru yaptı.

Elektrikli otomobil sektörünün öncüsü Tesla ise Mayıs ayında, elektrik motorunda kullanılan mıknatısları nadir toprak elementleri olmadan imal etme planını açıkladı. Tesla, mevcut maden işleme yöntemlerinin “çevre ve sağlık riskleri” barındırdığını belirtti.

Amerika'da nadir toprak elementleri projeleri geliştiren American Rare Earths firması başkanı Melissa Sanderson, “Çin yıllar önce nadir toprak elementleri işleme becerilerini geliştirme kararı aldığında o dönemde mevcut olan teknolojinin doğuracağı çevresel etkileri gözardı etti” dedi.

American Rare Earths firması, California'da bilim ve teknolojinin ulusal güvenlike yönelik uygulamaları üzerinde araştırmalar yapan ve ABD hükümeti fonlarıyla işleyen Ulusal Lawrence Livermore Laboratuvarı'nda Amerikan hükümeti uzmanlarıyla nadir toprak elementlerinin işlenmesinde kullanılmak üzere bakteri geliştiriyor. İki özel firma, Locus Madencilik ve Aether Bio da rafine işlemlerinde biyolojik yüzey aktif maddeleri (biyosürfaktanlar) ve nanoteknoloji kullanımı üzerinde araştırmalar yapıyor.

Ancak nadir toprak elementlerinin işlenmesinde daha temiz teknolojiler üretmek ve bunları devreye sokmak için daha uzun yıllar var.