EkolojiManşet

Lityum pil bağımlılığımızın giderek artan çevresel maliyeti

Bu soğuk, uzak bölge, yaklaşık 100 Çinli elektrikli otomobil üreticisinin resimde görülen Çin / Sloven ortak girişimi APG Elaphe gibi prototipleri test ettiği yerdir. Küresel yıllık elektrikli araç satışları 2017'de ilk kez bir milyonu aştı ve bunun yarıdan fazlası Çin'de.

Yazan: Amit Katwala

Yeşil Gazete için çeviren: Ali Serdar Gültekin

İşte tamamen modern bir bilmece: Akıllı telefonunuzdaki pili Tibet nehrinde yüzen ölü bir yakla ilişkilendiren nedir? Cevap lityum: Telefonlarımıza, tabletlerimize, dizüstü bilgisayarlarımıza ve elektrikli arabalarımıza güç veren reaktif alkali metal.

Mayıs 2016’da, yüzlerce protestocu Tibet platosunun doğu kenarındaki bir kasaba olan Tagong sokaklarına ölü balıklar attı. Balıkları Ganzizhou Rongda Lityum Madeni‘nin zehirli kimyasal sızıntılarının yerel ekosisteme zarar verdiği Liqi nehrinin sularından çıkarmışlardı.

Derenin yüzeyinde ölü balık sürülerinin resimleri arşivlerdeki yerini aldı. Bazı görgü tanıkları,  ineklerin ve yakların, nehir aşağıya akan kontamine su içmekten öldüğünü söyledi. Bu, akıllı telefonlar ve elektrikli otomobiller için dünyanın en büyük lityum iyon pil tedarikçisi BYD tarafından yürütülen operasyonlar da dahil olmak üzere madencilik faaliyetlerinde büyük bir artış görülen alanda, yedi yıl içinde gerçekleşen üçüncü olaydı. İkinci olaydan sonra, 2013 yılında yetkililer madeni kapatmıştı, ancak Nisan 2016’da yeniden açıldığında balıklar tekrar ölmeye başladı.

Salar de Uyuni, Bolivya. İşçiler, dünyanın en büyük tuz düzlüğünün kabuğunda ağır ekipmanlarla sondaj yapıyorlar. Lityum zengin noktalar bulma umuduyla magnezyum ve potasyum alanlarının altındaki tuzlu suyu hedefliyorlar. 2000’li yıllardan bu yana, spodumen, petalite ve lepidolite gibi mineral cevherleri kullanmak yerine, lityumunun çoğu bu şekilde çıkarılmıştır.

Lityum-iyon piller, gezegeni temizleme çabalarının önemli bir bileşenidir. Tesla Model S‘nin bataryasında yaklaşık 12 kilogram lityum bulunurken, yenilenebilir enerjinin dengelenmesine yardımcı olacak grid depolama çözümlerinin çok daha fazlasına ihtiyacı olacak.

Talep katlanarak artıyor ve 2016 ile 2018 arasında fiyatı iki katına çıktı. Danışmanlık şirketi Cairn Energy Research Advisors‘a göre, lityum iyon endüstrisinin 2017 yılındaki 100 gigawatt saatt (GWh) yıllık üretiminin 2027’de yaklaşık 800 GWh’ye çıkması bekleniyor.

Metal Bulletin araştırma başkanı William Adams, mevcut talep artışının izinin Çin hükümetinin 13. Beş Yıllık Planı’nda elektrikli araçlara yönelik büyük eğilimini ilan ettiği 2015 yılına kadar sürülebileceğini belirtiyor: “Bu, lityum çıkarmak üzere hazırlanan proje sayısında büyük bir artışa yol açtı ve arkadan gelmekte olan yüzlercesi daha var.”

Ama bir sorun var. Dünya fosil yakıtları temiz enerjiyle değiştirmeye çalışırken, bu dönüşümü sağlamak için gereken tüm lityumun bulunmasının çevresel etkisi kendi başına ciddi bir sorun haline gelebilir. Elsevier analisti Christina Valimaki şunları söylüyor: “En yeni ve en akıllı cihazlara olan sonsuz açlığımızın neden olduğu en büyük çevresel sorunlardan biri, özellikle pillerimizi yapmak için ihtiyaçla birlikte büyüyen bir mineral krizidir”

Tahua, Bolivya. Tuz madencileri bir kamyona, lityum bakımından zengin tuz yüklüyor. Bolivya’nın tuz düzlüklerinin altındaki zeminin dünyanın en büyük metal rezervlerini içerdiği düşünülüyor. (Bolivya And Dağları gezegenin lityumunun yüzde 70’ini içerebilir.) Birçok analist, lityumun tuzlu sudan çıkarılmasının kayadan daha çevre dostu olduğunu savunuyor. Ancak talep arttıkça, şirketler daha fazla enerji yoğun olan, lityumun tuzlu sudan ısıtılarak çıkarılmasına başvurabilirler.

Güney Amerika‘da ise en büyük sorun su. Kıtanın, Arjantin, Bolivya ve Şili’nin bazı bölümlerini kapsayan Lityum Üçgeni, tuz düzlükleri altında dünya metal arzının yarıdan fazlasını barındırıyor. Aynı zamanda dünyanın en kuru yerlerinden biri. Bu ciddi bir sorun, çünkü lityum çıkarmak için madenciler, tuzlu dairelerde bir delik açıp yüzeye tuzlu, mineral bakımından zengin tuzlu su pompalayarak işe başlarlar.

Daha sonra aylarca buharlaşmaya bırakılır, önce manganez, potasyum, boraks ve lityum tuzlarının bir karışımını oluştururlar, ardından filtrelenir ve başka bir buharlaşma havuzuna yerleştirilir ve böyle devam eder. 12 ila 18 ay sonra, karışım lityum karbonat – beyaz altın – süzülerek çıkarılır.

Nispeten ucuz ve etkili bir işlemdir, ancak çok fazla su kullanır: Bir ton lityum başına yaklaşık 1,9 milyon litre. Şili’nin Salar de Atacama bölgesinde, madencilik faaliyetleri bölgedeki suyun yüzde 65’ini tüketiyor. Bu, zaten başka yerlerden su taşımak zorunda kalan bazı toplulukların, kinoa ve lama yetiştiren yerel çiftçilerin üzerinde büyük bir olumsuz etkide bulunuyor.

Ayrıca, Tibet’te olduğu gibi zehirli kimyasalların buharlaşma havuzlarından su kaynağına sızma potansiyeli de var. Bunlar, lityumun satılabilecek bir formda işlenmesinde kullanılan hidroklorik asit dahil kimyasalların yanı sıra her aşamada tuzlu sudan filtrelenen atık ürünler.  Avustralya ve Kuzey Amerika‘da, lityum daha geleneksel yöntemler kullanılarak kayadan çıkarılır, ancak yine de yararlı bir şekilde ekstrak etmek için kimyasalların kullanılmasını gerektirir. Nitekim, Nevada‘daki araştırmalarda, lityum işleme operasyonunun yapıldığı yerin yaklaşık 240 kilometre aşağısında balıkların etkilendiğini tespit edildi. 

Rio Grande, Bolivya. Tuz dairelerinin kenarındaki Rio Grande deltası boyunca uzanan mineral oluşumlarının havadan görünümü. Delta, yapay sığ tuzlaları ya da minerali geride bırakacak şekilde aylarca güneşte kurutma işlemi yüzünden ve suya bağımlı olan lityum madenciliğinden ötürü olarak çoğunlukla kurudur. Deltanın kuruması, yüzeyin hem üstünde hem de altında su seviyelerinde stabilite eksikliğine yol açmıştır. Nehir, birçoğu Amazon havzasından gelen çok çeşitli tatlı su balıklarına ev sahipliği yapıyor

Friends of the Earth‘ün raporuna göre, lityum ekstraksiyonu kaçınılmaz olarak toprağa zarar veriyor ve hava kirliliğine neden oluyor. Arjantin’in Salar de Hombre Muerto’sunda yerel halk, lityum işlemlerinin insanlar, çiftlik hayvanları ve ekin sulama için kullanılan akarsuları kirlettiğini iddia ediyor. Şili‘de, lityum madenciliğinin geride dağlarca atılmış tuz ve doğal olmayan maviye boyanmış suyla dolu kanallar bıraktığını söyleyen yerel topluluklar ve madencilik şirketleri arasında çatışmalar yaşanıyor.

Şili Üniversitesi’nden lityum pil uzmanı Guillermo Gonzalez, 2009’daki röportajında, “Herhangi bir madencilik süreci gibi istilacı, yüzeye kalıcı hasar veriyor, su tabakasını yok ediyor ve toprağı ve yerel kuyuları kirletiyor” demişti: “Bu yeşil bir çözüm değil – bu bir çözüm bile değil.”

Ancak lityum, modern şarj edilebilir pillerin en sorunlu bileşeni olmayabilir. Nispeten boldur ve teorik olarak çok zorlu bir süreç olsa da gelecekte deniz suyundan üretilebilir.

Salar de Uyuni, Bolivya. Madencilik şirketi Comibol için potasyum çıkarma şefi Lino Fita, fabrikasına bakıyor. Bu bölgedeki tuzlu su, potasyum ve magnezyum açısından zengindir, bu da lityumun çıkarılmasını daha zor ve pahalı hale getirir. Tuzlu su, fazla suyu buharlaştırmak ve tuzlarını ayırmak için aylarca büyük havuzlara konur. Kalan bileşik daha sonra saflaştırılır ve işlenir. Ülke çapında personel sıkıntısı olduğu için fabrikada çok az lityum işleme uzmanı çalışıyor. Geçmişte, fabrikanın tüm üretim hattını üç kişi çalıştırırdı.

Diğer iki önemli bileşen; kobalt ve nikel, dünya elektrikli araçlara doğru ilerlerken ve potansiyel olarak büyük bir çevre maliyetiyle, bir dar boğaz oluşturma tehlikesi yaratıyor. Kobalt, Demokratik Kongo Cumhuriyeti ve Orta Afrika‘da bolca mevcut ve hemen hemen başka hiçbir yerde yok. Fiyatı da son iki yılda dört katına çıktı.

Akü malzemeleri şirketi Sila Nanotechnologies‘in kurucusu Gleb Yushin‘e göre, zeminden metal cevherleri olarak çekildiklerinde toksik olmayan çoğu metalin aksine kobalt, “benzersiz şekilde korkunç”.

“Kobaltla ilgili en büyük zorluklardan biri, bir ülkede bulunmasıdır” diye ekliyor Yushin:”Kelimenin tam anlamıyla araziyi kazıp kobalt bulabilirsiniz, bu yüzden bunu yaparken güvensiz ve etik olmayan davranışlar için çok fazla motivasyon oluşturuyor.” Kongo, kobaltın genellikle çocuk işçiliği kullanarak, koruyucu ekipman olmadan, elle çıkarıldığı ‘zanaat madenlerine’ ev sahipliği yapıyor.

Salar de Uyuni, Bolivya. Tuzlu su, yakındaki bir gölden bir dizi buharlaşma havuzuna pompalanır ve 12 ila 18 ay boyunca bırakılır. Çözelti daha konsantre hale geldikçe çeşitli tuzlar farklı zamanlarda kristalleşir. Magnezyum izlerini gidermek için kireç ile de işlenir. Mineraller işlenmeye hazır olduğunda, pillere konulacak iyonları üretmek için yakındaki Planta Li lityum fabrikasına götürülür. 2017 yılında fabrika 20 ton lityum karbonat üretti.

Dikkate alınması gereken politik bir bakış açısı daha var: Bolivya lityum kaynaklarını 2010’da kullanmaya başladığında, büyük mineral zenginliğinin bu yoksul ülkeye Ortadoğu‘nun petrol zengini uluslarının ekonomik ve politik hükümranlığını sağlayabileceği öne sürülmüştü. Elektrikli otomobil akü üretiminin çevresel ayak izi hakkında geçen yıl bir rapor hazırlayan IVL İsveç Çevre Enstitüsü’nden Lisbeth Dahllöf, “Yeni bir OPEC’e ödeme yapmak istemiyorlar” diyor.

Nature‘da yakın zamanda yayımlanan bir makalede Yushin ve eş yazarları, pil yapmak için daha yaygın ve çevre dostu malzemeler kullanan yeni pil teknolojisinin geliştirilmesi gerektiğini savundu. Araştırmacılar, daha yaygın ve daha az toksik maddelerle, kobalt ve lityumun yerini alan yeni pil kimyaları üzerinde çalışıyorlar.

Ancak, yeni piller lityumdan daha az yoğun veya daha pahalıysa, genel olarak çevre üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabilirler. “Çevre maliyetini değerlendirmek ve azaltmak başlangıçta göründüğünden daha karmaşık bir konudur” diyor Valimaki: “Örneğin, daha az dayanıklı, ancak daha sürdürülebilir bir cihaz, nakliye faktörünüz ve gerekli ekstra ambalajlamadan sonra daha büyük bir karbon ayak izine neden olabilir.”

Salar de Uyuni, Bolivya. Bunun gibi mezarlar tuz düzlüklerinde yaygın bir manzaradır. Bölge, son iki yılda yerel kinoa çiftçilerinin hayatlarını etkileyecek şekilde çok az yağış aldı. Çok miktarda su kullanan lityum tesislerinin yarattığı sıkıntı daha da arttı: Pastos Chicas gibi yerlerde ve Arjantin / Şili sınırına yakın bölgelerde, talebi karşılamak için başka yerlerden ilave su getirilmesi gerekti.

Hükümetin batarya araştırması için Birmingham Üniversitesi‘nde gerçekleştirilen ve Faraday Challenge tarafından 246 milyon £ tutarında finanse edilen araştırma, lityum iyonu geri dönüştürmenin yeni yollarını bulmaya çalışıyor. Avustralya’daki araştırmalar, ülkenin 3.300 ton lityum iyon atığının sadece yüzde ikisinin geri dönüştürüldüğünü tespit etti. İstenmeyen MP3 çalarlar ve dizüstü bilgisayarların sonu çöplük olduğunda,  bunların elektrotları ve elektrolitten iyonlaşmış sıvılar çevreye sızabilirler.

Birmingham Enerji Enstitüsü liderliğindeki bir araştırmacılar konsorsiyumu, potansiyel olarak patlayıcı lityum iyon hücrelerini, elektrikli araçlardan güvenli şekilde çıkarmak ve sökmek için nükleer güç santralleri için geliştirilmiş bir robot teknolojisi kullanıyor. Geri dönüşüm tesislerinde, lityum iyon pillerin yanlış saklandığı veya kurşun-asit pillerle karıştırılıp bir kırıcıya yerleştirildikleri için yangınlar çıkmıştı.

Xiangtan, Çin. Doğu Çin’de büyük bir lityum iyon pil şirketi olan Soundon New Energy’deki üretim hattında çalışanlar. Günümüzde kullanılan çoğu elektrikli araç henüz döngülerinin sonuna ulaşmadı. Lityum iyon pillerle çalışan ilk tamamen elektrikli otomobil Tesla Roadster, 2008 yılında piyasaya sürüldü. Bu, ilk nesil elektrikli araç akülerinin geri dönüşüm aşamasına henüz ulaşmadığı anlamına geliyor.

Lityum katotları zamanla bozulduğundan, yeni pillere yerleştirilemezler. (Enerji yoğunluğunun daha az kritik olduğu enerji depolama uygulamaları için eski araç akülerini kullanmak üzere bazı çabalar devam etmektedir) ZapGo’nun CEO’su ve kurucusu Stephen Voller, “Elektrokimyaya sahip herhangi bir pil türünün geri dönüştürülmesindeki sorun budur: Ömrünün hangi aşamasında olduğunu tam olarak bilmiyorsunuz” diyor. “Bu yüzden çoğu cep telefonunun geri dönüşümü uygun maliyetli değildir.”

Faraday Enstitüsü’nün lityum geri dönüşüm projesinden Dr.Gavin Harper‘ın ifadesine göre bir başka engel de üreticilerin pillerine gerçekten neyin girdiği konusunda anlaşılır bir şekilde ketum olmaları ve bunun da düzgün bir şekilde geri dönüştürülmelerini zorlaştırması. Şu aşamada geri kazanılan hücreler genellikle parçalanıyor, daha sonra pirometalurjik teknikler – yanma kullanılarak ayrılabilen bir metal karışımı oluşturuluyor.  Ancak, bu yöntem lityumun çoğunu boşa harcıyor.

Linyi İlçesi, Çin. Elektrikli otomobil şirketi ZD’nin bir üretim hattı. Şirketin küçük, kentsel, çift koltuklu elektrikli araçları, ZD’nin ortak olduğu Milano’daki araba paylaşım şirketi Share’ngo’nun bulunduğu İtalyan pazarı için üretildi. Çin, dünyanın en büyük elektrikli otomobil üreticisi ve son birkaç yıldır ihracat yaptığı ülke sayısını artırmak istiyor.

Birleşik Krallık‘tan araştırmacılar, bakterilerin malzemeleri işlemek için kullanıldığı biyolojik geri dönüşüm ve alternatif olarak kimyasal çözeltilerin tuzlu sudan başlayarak lityumun ilk ekstraktına benzer şekilde kullanıldığı hidrometalurjik teknikleri içeren alternatif yöntemler araştırıyorlar.

Harper’a göre, bütün olay tüm yaşam döngüleri boyunca lityum iyon pillere güvenli bir şekilde kılavuzluk etmek ve gereksiz yere fazla çıkarmadığımızdan emin olmak ya da eski pillerdeki kimyasalların zarar vermesine izin vermemekle ilgili: “Bu pillerdeki tüm malzemelerin çıkarılmasında zaten çevresel ve sosyal etkiler gerçekleştiği düşünüldüğünde, onları iyi denetlemeliyiz.”

Lüks bir otelde, Hollandalı varlık yöneticisi APG için çalışan Çinli bir madencilik sektörü yöneticisi. Çin’deki devlet destekli şirketler agresif bir şekilde yeni lityum karbonat yatakları arıyor. Yalnız değiller: Japonya, Almanya, İsveç, Fransa, İsviçre, Güney Kore ve Kanada’dan şirketler de artan talebi karşılama umuduyla lityum madenleri alıyor.

Makalenin İngilizce Orijinali

Kategori: Ekoloji