Ekolojik YaşamEnerjiManşet

Lityum piller temiz bir alternatif mi yoksa çevre için yeni bir tehdit mi? – Batuhan Sarıcan

İklim değişikliğinin yıkıcı etkilerini azaltmak için yeşil alternatifler üzerine yapılan bilimsel çalışmalar, artarak devam ediyor. Hatırlayacağımız üzere 2019 Nobel Kimya Ödülü de lityum iyon pillerin geliştirilmesine katkıda bulunan araştırmacılara layık görülmüş, ödül Texas Üniversitesi’nden John B. Goodenough, New York Eyalet Üniversitesi’nden M. Stanley Whittingham ve Meijo Üniversitesi’nden Akira Yoshino arasında paylaştırılmıştı. Bu ödülle birlikte gözler, bu hafif metalin sağlayabileceği olanaklara çevrildi. Ancak lityum, heyecan verici bir yeşil alternatif olmakla beraber ekolojik stresi de beraberinde getiriyor. Madalyonun iki yüzüne de kısa bir bakış atalım.

DESTEKLEYİCİ GÖRÜŞ: Lityum pillerin parlak geleceği

Şarj edilebilir lityum pillerin gelişimi, güneş ve rüzgâr gücünün sağladığı temiz enerjiyi depolamanın mümkünatını sağlaması açısından oldukça önemli. İklim değişikliğinin etkileri, dünyanın dört bir yanında derin bir şekilde hissedilirken fosil yakıtların yerine lityum pillerle çalışan taşıtların kullanımı da taşımacılığın yeşil geleceği olarak lanse ediliyor.

Diğer pillere göre daha hafif ve şarj edilebilir olan lityum piller, elektrikli araçlardan cep telefonlarına, dizüstü bilgisayarlardan yenilenebilir enerji depolama tesislerine kadar birçok alanda avantaj sağlıyor.

Deutsche Bank tarafından yapılan analizlere göre, 2018 yılında bu ürünler, küresel lityum talebinin neredeyse yarısına denk geliyordu. Cep telefonu ve dizüstü bilgisayar gibi tüketici elektroniği pilleri, bu talebin yüzde 25’ini, elektrikli araçlar ise geri kalan talebin çoğunu oluşturuyor.

Bugün 2 milyon olan elektrikli araç sayısının 2030’da 24 milyona çıkması bekleniyor. Bu artış, lityuma olan talebi de artırıyor.

Lityum talebinin yükselişi

2025 yılına kadar lityum talebinin yarısının elektrikli araç endüstrisinden geleceğine yönelik tahminler var. Bununla birlikte önümüzdeki 10 ila 15 yıl içinde elektrikli araç satışlarında beklenen dramatik artışla birlikte lityum için küresel talebin en az yüzde 300 artacağı tahmin ediliyor.

Şu anda dünya çapında yaklaşık 2 milyon elektrikli araç var; Sektör araştırma firması Bloomberg New Energy Finance’e göre, 2030 yılına gelindiğinde bu rakamın 24 milyonu geçeceği düşünülüyor. Bilindiği üzere elektrikli araç devi Tesla da Amerika Birleşik Devletleri, Meksika, Kanada ve Avustralya’daki madencilik firmalarından lityum tedariği arayışlarına devam ediyor.

Yükselen talebin doğal sonucu olarak küresel pazarlardaki lityum fiyatları, yeterli miktarda bulunamayacağı korkusuyla 2018’de keskin bir yükseliş yaşamıştı. Ancak ABD Jeolojik Araştırmalar Merkezi’nden jeolog Lisa Stillings, bu kıyamet senaryolarının biraz abartıldığı kanaatinde. Stillings, lityumun Dünya kabuğunun yüzde 0.002’sini oluşturduğu, ancak jeolojik olarak çok da nadir olmadığını, meselenin sadece nerede konsantre olarak bulunduğunu bilmek olduğunu söylüyor.

Araştırmacılar, bu soruyu cevaplamak için bu metalin zengin tortularının, rüzgâr gücü, su, ısı ve zamanla nasıl ve nerede birleştiklerini inceliyor. Bu yerler arasında Şili, Arjantin ve Bolivya’yı içeren Lityum Üçgeni’nin bulunduğu düz çöl havzalarının yanı sıra Avustralya, Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada’da pegmatit denilen volkanik kayalar ve kil oluşum bölgeleri bulunuyor.

Bu “beyaz altını” bulmak ve çıkarmak için süren arayış, aynı zamanda yeni temel jeoloji, jeokimya ve hidroloji araştırmalarını da kapsıyor. Stillings ve diğer bilim insanları, brin (tuzlu su) ve killerin nasıl oluştuğunu, aynı havzada meydana geldiklerinde lityumun iki tortu arasında nasıl hareket ettiğini ve lityum atomlarının, kilin kimyasal yapısı içinde nasıl konumlanma eğiliminde olduklarını inceliyor.

Lityum Üçgeni’nde bulunan Bolivya’daki lityum üretim havzalarından biri.

En ucuz nereden çıkarılır?

Bu araştırmalar sürerken Beyaz Saray, Aralık 2017’de lityum içeren cevherler de dahil olmak üzere bazı “kritik” minerallerin yeni kaynakları üzerinde araştırmaları artırmaya yönelik yeni bir emir çıkarmıştı. Ekonomik ve ulusal güvenlik gerekçeleriyle bu emir, bilim insanlarından maden tedarikçilerine kadar yetkili her birimi ABD içinde yeni keşiflere zorladı.

Ancak ABD lityum bulma çabalarında yalnız değil. Çin başta olmak üzere Avrupa Birliği ülkeleri de yeni kaynak arayışları içinde. Ocak ayında, bir AB araştırma konsorsiyumu, lityum pazarında rekabet edebilmek için Avrupa Lityum Enstitüsü adı verilen iki yıllık bir girişim başlattı. Lityum araştırmasında bu yeni aşamaya hız vermek için Stillings önderliğinde bir grup bilim insanı da Amerikan Jeofizik Birliği’nin (AGU) geçtiğimiz aralık ayında Washington’da düzenlenen bir sempozyuma ön ayak oldu.

Lityum araştırmaları, lityum bakımından zengin birikintilerin nerede olduğunu bulmak amacıyla yeraltı suyunun dolaşımını izlemek için hidroloji çalışmalarına da hız verdi. Bu çalışmalarda hidrojen, oksijen ve helyum izotopları, yeraltı suyunun yeraltından ne kadar süre geçtiğini ve suyun temas ettiği kaya türlerini izlemek için kullanılıyor. AGU sempozyumunda, Salar de Atacama olarak bilinen Şili tuz havzasında en yüksek lityum konsantrasyonlarının belirli fay hatlarının yakınında bulunduğunu gösteren veriler sunuldu.

KARŞIT GÖRÜŞ: Lityum madenciliğinin çevreye zararları

Ancak ortada çok büyük bir sorun var: Lityum madenciliği için göze çarpan en önemli sorun, “temiz enerji” olarak adlandırılan bu kaynağın tamamen temiz olmaması. Zira lityumun cevherinden çıkarılması ve lityum karbonat veya lityum hidroksit gibi ticari olarak kullanılabilir bir forma dönüştürülmesi, çevreye sızabilecek toksik atıklar üretebiliyor. Örneğin, Çin’in Tibet Platosu’ndaki bir lityum madeninin neden olduğu kimyasal sızıntılar, 2009’dan bu yana çevreye zarar vermeye devam ediyor ve yakınındaki bir nehirdeki balıkları ve diğer hayvanları öldürüyor.

Şili/ Salar de Atacama.

Lityumun çevre üzerinde olumsuz etkileri bununla da sınırlı değil. Latin Amerika’daki sorun su temini; Salar de Atacama’yı içine alan Lityum Üçgeni, dünyadaki en kurak yerlerden biri olmakla beraber buradaki madencilik çok fazla su tüketiyor. Bu da olayların endişe verici bir şekilde karmaşıklaşmasına neden oluyor. Sözgelişi, Salar de Atacama’daki tuz dairelerinin hemen kıyısında flamingo yuvalanma habitatı bulunuyor.

ABD Jeoloji Araştırmaları Kurumu’ndan (USGS) Scott Hynek, “Bu madencilik faaliyetine karşı en büyük itirazlardan biri, potansiyel olarak flamingo popülasyonları üzerindeki etkisi” diyor. Andlar’daki yeraltı lityum tuzlu su rezervuarını besleyen aynı su kaynağı, nihayetinde lagünleri dolduruyor.

Hal böyle olunca da yerli toplulukların yanı sıra hem Şili hem de Arjantinli yetkililer, alarm halinde. Hynek, Şilili yetkililerin, madencilerin lagün su seviyelerini düşürecek kadar pompalama yapacaklarından endişe duyduklarının altını çiziyor. Nitekim yetkili makamlar da şubat ayında Salar de Atacama’da faaliyet gösteren madencilerin su kullanım haklarına ilişkin yeni kısıtlamalar getirdiğini duyurmuştu.

Beyaz altın

Dünyanın lityum kaynaklarının çoğu Avustralya (turuncu) ve Çin‘deki pegmatit madenleri ve Şili ve Arjantin’deki tuzlu su madenleridir. Ancak planlanan madencilik girişimleri (mavi), lityum madenciliğinin yakında ABD, Kanada ve Meksika’ya yayılacağını gösteriyor.

Lityum madenciliği suyu tüketiyor

Latin Amerika’nın en büyük sorunlarının başında su geldiği biliniyor. Arjantin, Bolivya ve Şili’nin bazı kısımlarını kapsayan Lityum Üçgeni, dünyadaki diğer tuz dairelerinin altındaki metal arzının yarısından fazlasını elinde tutuyor.

Yukarıda bahsettiğimiz gibi bu bölge aynı zamanda dünyadaki en kurak yerlerden biri. Bu büyük bir mesele, çünkü lityum çıkarmak için madenciler tuz dairelerindeki operasyona, delik açtıkları yüzeye mineral bakımından zengin tuzlu su pompalayarak başlıyorlar. Burası daha sonra aylarca buharlaşmaya bırakılıyor. İlk önce manganez, potasyum, boraks ve lityum tuzlarının bir karışımı oluşuyor; ardından filtreleniyor ve başka bir buharlaştırma havuzuna yerleştiriliyor. 12 ila 18 ay sonra bu karışım, lityum karbonat elde edilebilecek kadar filtrelenmiş oluyor.

Nispeten ucuz ve etkili bir süreç olarak nitelendirilse de çok fazla su tüketiliyor; ton lityum başına yaklaşık 500.000 galon (yaklaşık 2.000 ton) sudan bahsediyoruz. Bir örnek: Şili’deki Salar de Atacama’da, maden faaliyetleri bölgenin suyunun yüzde 65’ini tüketiyor. Bu tüketim, bazı toplulukların zaten su sıkıntısı yaşadığı bir bölgede, kinoa ve lama yetiştiren yerel çiftçiler üzerinde de büyük bir baskı yaratıyor.

Lityum üretim süreçlerinde çevredeki doğal yaşam da ekolojik stres yaşıyor. Nesli tükenme tehdidi altında olan flamingolar da bu tehdidi yaşayan canlılardan yalnızca biri.

Canlı yaşamı üzerinde ekolojik stres oluşturuyor

Lityum madenciliği aynı zamanda -Tibet’te olduğu gibi- toksik kimyasalların buharlaşma havuzlarından yeraltı ve üstü su kaynaklarına sızma riski taşıyor. Bunlar, lityumun işlenmesinde kullanılan bir formdaki hidroklorik asit de dahil olmak üzere kimyasalların yanı sıra her aşamada tuzlu sudan süzülen atık ürünleri içeriyor.

Avustralya ve Kuzey Amerika’da, lityum daha geleneksel yöntemler kullanılarak kayadan çıkarılıyor olsa da etkili bir şekilde elde etmek için kimyasalların kullanılmasını gerektiriyor. Nevada’da yapılan araştırmalar, bir lityum işleme operasyonunun ardından 240 km uzaklıktaki balıkların etkilediğini ortaya çıkarmıştı. 

Kimin suçlanacağı konusunda her kafadan bir ses geliyor. Hynek, “Flamingolar ve yerli topluluklar kelimenin tam anlamıyla ortada kalmış durumda” diye ekliyor. Bu denli büyük çevresel kaygılar, bölgedeki lityum madenciliğinin potansiyelini engelleyebilir.

Massachusetts Amherst Üniversitesi’nden hidrolog David Boutt da biyolojik çeşitlilik açısından büyük önem taşıyan habitatlarda yapılan çalışmalar konusunda uyarıyor. Boutt, Lityum Üçgeni gibi çok düşük yağış oranlarının söz konusu olduğu kurak bölgelerde suyun yeraltı yüzeyinde nasıl hareket ettiği konusunda çok az araştırma yapıldığını ve bu sistemlerin yanıt vermesinin çok uzun zaman alabileceğinin altını çiziyor. Bu çalışmaların etkilerinin belki de on yıllarca hissedilmeyebileceği konusunda uyarıyor.

Bu noktada lityumun pek de çevreci bir alternatif olmadığı sonucuna varılabilir. Nature’da yayımlanan bir makalede, Georgia Üniversitesi’nden malzeme mühendisi Gleb Yushin ve çalışmanın ortak yazarları, pil üretmek için daha yaygın, daha ucuz ve çevre dostu malzemeler kullanan yeni pil teknolojisinin geliştirilmesi gerektiğini savunuyor. Araştırmacılar, daha yaygın ve daha az toksik malzemelerle kobalt ve lityumun yerini alan yeni pil kaynakları üzerine üzerinde çalışıyor.

Lityumun kullanım alanları

Lityum, geniş bir kullanım alanına sahip. Aşağıda, lityum bazlı yaygın ürünler ve içerdikleri lityum bileşikleri sıralanıyor.

Bipolar bozukluk için duygudurum dengeleyici: Lityum, 19. yüzyılın ortasından beri guttan zihinsel bozukluklara kadar değişen durumlar için bir ilaç olarak kullanılıyor. Lityum karbonat veya lityum sitrat olarak alındığında, 1970’lerden bu yana, bipolar bozukluğun bir yönü olan akut maniyi tedavi etmek için yaygın olarak kullanılıyor.

Kozmetikler: Lityum stearat, emülsiyonlaştırıcı olarak işlev görüyor; allık, göz farı ve ruj gibi kozmetik ürünlerinde dağılmayı önlüyor. Yüz kremlerine eklendiğinde, hektorit adı verilen yumuşak ve yağlı, lityum içeren bir mineral, ürünü pürüzsüz ve yayılabilir tutuyor.

Askeri, endüstriyel, otomotiv, uçak ve denizcilik uygulamaları: Petrolün içine eklendiğinde, lityum stearat su geçirmiyor; yüksek ve düşük sıcaklıklara toleranslı kalın bir yağlama gresi oluşturuyor.

Darbelere dayanıklı pişirme kabı ve alüminyum folyo: Diğer alkali metallerle karşılaştırıldığında, lityum atomları özellikle şarj durumlarında küçüktür. Lityum iyonları ısındıkça nispeten az büyürler, bu nedenle cama veya seramiklere bir miktar lityum karbonat ilave etmek, bu ürünleri sıcakken daha güçlü ve daha az kırılgan hale getirebiliyor.

*

Kaynaklar: 

Kategori: Ekolojik Yaşam