Çin, elektrikli otomobiller için kritik mineralleri stokluyor

Dünyanın küresel iletişiminin dayandığı metaller var. Açıkça söylemek gerekirse: Onlar olmasaydı internet de olmazdı. Sadece bu bile onları stratejik ülkeler olarak değerlendirmeye yeter; ancak denkleme uluslararası ticaret gerginlikleri ve küresel çapta baskın bir madencilik sektörü de eklendiğinde, uluslararası çatışmanın reçetesi hazır demektir.

Çin ile ABD'nin karşı karşıya gelerek yüzde 145'e varan gümrük vergileri uygulamasının ardından Pekin, kabul edilen 17 nadir toprak elementinin yanı sıra yedi minerali de kontrollü ihracat listesine ekledi. Bu, onaylanması aylar sürebilecek yeni bir sınıflandırma gerektirecek ve o zamana kadar uluslararası ticaretlerini asgari düzeye indirecek.

Aynı durum, teknoloji sektörünün, özellikle de yarı iletken sektörünün temel elementleri olan galyum, germanyum ve antimon için geçen yılın sonunda da yaşandı.

Çin'in sınıflandırdığı son elementler samaryum, gadolinyum, terbiyum, disprozyum, lutesyum, skandriyum ve itriyumdur. Son ikisi hariç, bunlar periyodik tabloda 57 ile 71 arasındaki atom numaralarına sahip lantanit ailesine aittir ve paravan, tıbbi ve savunma ekipmanlarının yanı sıra elektrikli araba motorları ve rüzgar jeneratörlerinin temelini oluşturan güçlü mıknatısların yapımında kritik uygulamalara sahiptir. Günümüzde her yıl yaklaşık 400 bin ton nadir toprak elementi çıkarılıyor ve Çin, küresel pazarda yüzde 69'luk payla hakim durumda.

Pekin, bu minerallerin "çift kullanımlı" olduğunu, yani sivil amaçlı kullanımları olmasına rağmen askeri amaçlarla da kullanılabileceğini ve bu nedenle kontrol edilmesi gerektiğini iddia etti. Kısıtlanan yedi mineralden, güçlü mıknatıslar yapmakta kullanılan neodim ve praseodim göze çarpacak şekilde yok. Ancak analistler bunların en yaygın olanlardan ikisi olduğunu ve Çin'in dünya toplamının %89'unu oluşturarak bu dağılımı domine etmeye devam ettiğini söylüyor. Malezya %8,1 ile ikinci, ABD ise %1,7 ile üçüncü sırada yer alıyor.

Nadir toprak elementleri olarak adlandırılmalarına rağmen lantanitleri Dünya kabuğunda bulmak çok da zor değildir. Ancak bunların rafine edilmesi kolay değildir, çünkü bunlar genellikle konsantre halde bulunmazlar, dağılmış halde bulunurlar ve rafine edilmeleri için karmaşık işlemler gerekir.

Nadir toprak elementlerini ilginç kılan şey, çekirdeklerinin etrafında, diğer elementlerin yörüngesinde bulunanlardan daha fazla elektrona sahip olmalarıdır. Örneğin neodimyumun aynı yönde dönen dört tane 'serbest' olanı vardır. Bu sayede pozitif ve negatif kutuplar oluşur ve pratik olarak kalıcı manyetik alanlar oluşur ve bu kuvvet elektrik uygulamalarında kullanılabilir. Neodimyum buna çok güzel bir örnektir çünkü enerjiyi harekete veya tam tersi şekilde hareketi enerjiye dönüştürebilir; bu yüzden sıfır emisyonlu araçlarda ve rüzgar jeneratörlerinde kullanılır.

Bu özelliklerine rağmen neodimyumun, nadir toprak elementlerinin bir diğer erdemi olan, güçlü alaşımlar oluşturmak için başka metallerle karıştırılması gerekir. Neodimyumun en saf halinde, manyetik kuvvetleri 80°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda bozulmaya başlar (bir elektrik motoru bu sıcaklığı kolayca aşar) ve ayrıca paslanmaya ve çatlamaya eğilimlidir.

Elektrikli bir aracın gerekli hız ve sıcaklıklarda çalışabilmesi için neodimyum sıklıkla disprozyumla birleştirilir. Mühendisleri yüksek performanslı elektrik motorları üretme konusunda bir iki şey bilen Porsche, "Hiçbir alternatif nadir toprak kalıcı mıknatıslı senkron motorların güç yoğunluğuna ve performansına ulaşamaz. Neodimyum, disprozyum ve terbiyumun, özellikle spor otomobillerde, kısa vadede yerini başka bir şeye bırakması pek olası değil." diyor.

Bir elektrikli otomobil yaklaşık 500 gram nadir toprak elementleri içeriyor. Bu elementler yanma modellerinde neredeyse hiç bulunmuyor; elektronik ve aydınlatmada kullanılan küçük miktarlar hariç.

Karbonsuzlaştırmanın gelecekte en hızlı büyüyen segment olması öngörüldüğünden (sadece ulaşımda değil enerjide de) nadir toprak elementlerine olan talebin 2040 yılına kadar 20 kat artacağı tahmin ediliyor.

Elektrikli otomobiller için nadir toprak elementlerinin yanı sıra bakır, nikel, manganez, kobalt, grafit ve lityum da olmazsa olmazdır. Her bir aracın yaklaşık 207 kilo bu elementlerden içerdiği tahmin ediliyor ki bu, içten yanmalı bir motordan neredeyse altı kat daha fazla.

Çin, bu hammaddelerin dağıtımı ve çıkarılması için yapılan madencilik faaliyetlerinin büyük kısmını kontrol etse de, bunların birçoğu ülke sınırları dışında bulunuyor. Örneğin pillerin kimyasal temeli olan lityumun rezervleri ağırlıklı olarak Güney Amerika'da, Şili, Bolivya, Arjantin ve Brezilya'da bulunuyor. İkinci ülkenin hükümeti, stratejik mineraller ve nadir toprak elementleriyle ilgili projelerin geliştirilmesini teşvik etmek amacıyla 815 milyon avroluk bir teşvik planı başlattı. Ancak bu, yalnızca ülkelerin, olağanüstü büyüme ve kâr vaat eden bir pazardaki konumlarını koruma isteğinden kaynaklanmıyor; Şirketler ayrıca Kanada gibi stratejik lokasyonlarda ortak girişimler ve rafineriler kurmak için de acele ediyor. Kanada, kendi maden rezervlerine sahip olmasına rağmen temiz enerji üretim merkezi Çin'e yakın Laos gibi bölgelere yatırım yapmaya başladı.

Uluslararası Enerji Ajansı'na (IEA) göre, lityuma olan talep 2040 yılına kadar neredeyse iki katına çıkacak (bugün otomotiv endüstrisi, bu elementin en büyük alıcısı olarak tüketici elektroniğini geride bırakmış durumda), bakır talebi %40, nikel ve kobalt talebi ise %70 artacak. Pekin'in karşı karşıya olduğu sorun, nispeten az miktardaki yataklarının onu, maden çıkarma konusunda yerel yönetimlerle anlaşmazlığa düşürebilecek olmasıdır. Bu nedenle madencilik şirketleri Güney Amerika operasyonlarını satın aldılar.