Şahin COŞKUN

 Elektrikli arabaların ve enerji depolama sistemlerinin yükselişi bazı metallerin temininde dar boğazların yaşanmasına sebep olabilir.

Hem elektrikli arabalarının üretiminin hem de yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik depolayabilen pil sistemlerinin üretiminin hızlı yükselişi akıllara şu soruyu getirmektedir: Şarj edilebilir pil piyasasının yegane üyesi lityum iyon pillerin bu artan üretim miktarını karşılayabilecek miktarda ham madde mevcut mudur ?.

Batarya üretimi için gerekli bileşenlerin ithalatı yeşil, ihracatı kırmızı renkle gösterilmiştir.

Massachusetts Yüksek Teknoloji Enstitüsü’nden araştırmacıların yaptığı araştırmaya göre yakın gelecekte kritik metaller sebebiyle batarya üretiminde bir sınırlama ihtimali görülmemektedir. Ancak planlamalar iyi yapılmazsa, özellikle lityum ve kobalt gibi metallerin tedarikinde kısa süreli dar boğazlar olabilir. Bu sebeple de lityum pil üretiminde kısa süreli yavaşlamalar gerçekleşebilir.  .

Massachusetts Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü’nden Prof.Dr. Elsa Olivetti ve doktora öğrencisi Xinkai Fu,  Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley’den Gerbrand Ceder ve Rochester Teknoloji Enstitüsü’nden Gabrielle Gaustad tarafından yapılan araştırma yakın bir tarihte Joule dergisinde yayınlanmıştır.

Bu yeni derginin editörü, Atlantik Richfield Enerji Araştırmaları’nda  görev yapan Prof.Dr. Olivetti’den pil üretiminin global olarak artmasıyla gerçekleşebilecek olası kaynak sınırlamaları konusunda araştırma yapmasını istedi. Bu amaçla Olivetti ve diğer araştırmacılar, günümüzün lityum-iyon pillerini üretmek için gerekli en önemli beş katkı maddesi üzerinde yoğunlaştılar. Bu malzemeleri lityum, kobalt, manganez, nikel ve grafit şeklinde tanımlayabiliriz. Bakır, alüminyum ve membran olarak kullanılan bazı polimerlerin ise diğer önemli bileşenler gibi sınırlayıcı bir faktör olma ihtimali olmadığı belirtilmiştir.

Bu beş malzeme arasında bulunan nikel ve manganezin diğer endüstrilerde daha yaygın şekilde kullanıldığı düşünüldüğünde, Olivetti, pil üretimi önemli derecede artsa bile, “pastanın önemli bir parçası değil” olmayacak diye belirtti ve bu nedenle nikel ve manganez gibi metallerin teminin de bir sorun yaşanmayacak gibi görünmektedir. Karbon temelli grafitin de gezegenimizde bolca bulunduğu düşünüldüğünde geriye tedarik zincirlerinin sınırlı kalabileceği en önemli malzemelerin lityum ve kobalt olduğunu ortaya çıkmaktadır.

Bu iki metal için araştırma ekibi, coğrafi dağılım, üretim tesisleri ve diğer değişkenler açısından arz seçeneklerinin çeşitliliğine incelemiştir. Lityum üretimi için iki ana yol vardır: madencilik ve lityum salamuralarının işlenmesidir. Olivetti, yeni bir yeraltı madeninde lityum eldesinden kıyasla, lityum salamuralarından lityum üretiminin ihtiyaç halinde 6-8 ay gibi kısa bir sürede gerçekleştirilebileceğini belirtmektedir. Lityumun arzında hala aksamalar olmasına rağmen, pil üretimini ciddi şekilde bozma ihtimalinin düşük olduğu belirtilmektedir.

Kobalt içi durumun biraz daha karışık olduğunu söyleyebiliriz. Kobalt elementi büyük ölçüde, uzunca bir süredir şiddetli çalışmaların ve yolsuzlukların yaşandığı Demokratik Kongo Cumhuriyeti’nden temin edilmektedir. Kobalt, tipik olarak diğer madencilik faaliyetlerinin bir yan ürünü olarak üretilir. Genellikle bir madende üretilen ana metal nikeldir ve kobalt ikinci bir üründür.

Fakat metallerin yeni elde edilmesinde gecikmelere neden olan başlıca muhtemel sebep, coğrafi dağılım değil, madenlerin ekstraksiyon altyapısından kaynaklanmaktadır. Gecikmenin yeni maden açabilmenin zorluklarından kaynaklandığını söyleyen Olivetti, tüm bu denklemde metalin türü ortadan kalkmakta ve fiyatı ön plana çıkmaktadır diye eklemektedir. Bu sebeple araştırmacılar lityum-iyon pillerin katot bileşenlerinde daha az kobalt içeren elektrot malzemeleri geliştirmeye çalışarak kobalt tedarikinde olası aksamalara karşı koruma sağlamayı amaçlamaktadır.

Çalışma, önümüzdeki 15 yıl için hazırladığı çerçeve planda, tedarik zincirinde potansiyel olarak bazı darboğazlar olduğunu, ancak artan talebin karşılanmasında ciddi engellerin bulunmadığını belirtmektedir. Olivetti, yine de, “paydaşların darboğazlardan haberdar olması önemlidir” diyor ve bazı şirketlerin beklenmedik tedarik kesintileriyle yüz yüze kalması muhtemeldir diye ekliyor.

Hangi malzemelerin en çok kesintiye uğrama ihtimali oldukları düşünüldüğünde, araştırmaların yönlendirilmesinde daha doğru kararlar verilebileceği görülmektedir. Bu amaçla daha az kobalt içeren katot malzemelerinin geliştirilmeye çalışılması bu yolda mantıklı bir adım olarak görülmektedir.

Genel olarak, kritik metallerin çoğu durumda makul bir şekilde temin edilebileceği görülmektedir ancak pil şirketlerinin konuya biraz daha dikkatli yaklaşması gerektiği aşikârdır.

Bu çalışma NSF tarafından desteklenmiştir.

Referans : David L. Chandler  http://news.mit.edu/2017/will-metal-supplies-limit-battery-expansion-1011#.WhClpJPX03I.twitter