Yenilenebilir enerji madenciliği büyük zararlara yol açıyor: Bir çözüm var mı?

Soğuk, ücra ve çoğunlukla ıssız olan Grönland, normalde pek ilgi görmeyen bir yer. Ancak özerk Danimarka toprağı, bu yıl ABD Başkanı Donald Trump’ın burayı satın almaktan bahsetmesiyle manşetlere çıktı. Peki neden böylesine mütevazı bir yerle ilgileniyor? Belki de Ukrayna ile yaptığı son ekonomik anlaşmada ve Kanada’yı 51. eyalet yapma konuşmasında bir ipucu vardır. Bu ülkelerin hepsi, 21. yüzyılın en önemli doğal kaynakları olabilecek büyük miktarda metale sahip.

Dünya, gecikmeli de olsa fosil yakıtlardan uzaklaşıp yenilenebilir enerjiye doğru kayıyor. Bu, iklim için iyi bir haber, ancak bir sorun var. Yenilenebilir enerjiye dayalı bir gelecek için ihtiyaç duyduğumuz tüm rüzgar türbinlerinin, güneş panellerinin, pillerin ve elektrikli arabaların yanı sıra halihazırda bağımlı olduğumuz tüm dijital elektroniklerin üretimi için büyük miktarda lityum, kobalt, nikel, bakır, nadir toprak elementleri ve diğer minerallere ihtiyaç duyulacak. Sonuç olarak, genellikle “kritik mineraller” olarak adlandırılan bu mineral grubuna olan talep hızla artıyor.

Duyduklarınızın aksine, bu malzemelerden hiçbir eksiklik yok. Nevada eyalet jeoloğu Simon Jowitt, “Dünya ihtiyacımız olan her şeye sahip,” diyor. “Asıl zorluk, onları yer altından çıkarmak.” Ticari ölçekte yataklar bulup kârlı bir şekilde çıkarmak zordur ve çoğu zaman insanlara ve gezegene muazzam zararlar verir. Yine de bilim insanları bu zorluğun üstesinden geliyor. Kaynaklar üzerindeki jeopolitik çekişmelere yardımcı olamasalar da, yenilikçi teknolojiler ve çevreci bir bakış açısıyla, yeni Mineral Çağı’nı beslemek için ihtiyaç duyduğumuz metalleri elde etmenin daha temiz ve daha sürdürülebilir yollarını buluyorlar.

Artan talep ve mevcut kaynaklar

Power Metal adlı kitabım için araştırma yaparken keşfettiğim gibi, kritik mineraller pazarı devasa büyüklükte: 2040 yılına kadar yüz milyarlarca dolar değerinde bir pazar oluşacak. Örneğin, Uluslararası Enerji Ajansı, 2050 yılına kadar yalnızca elektrikli araç üreticilerinin kobalt talebinin neredeyse dört katına çıkacağını tahmin ediyor. Nikel talebi dokuz kat, lityum talebi ise neredeyse 12 kat artacak. Ya da bakırı ele alalım: İnsanların yüzyıllardır bu metali çıkardığı yüzyıllar boyunca, yer altından 700 milyon ton bakır çıkardık. Öngörülen talebi karşılamak için, önümüzdeki yirmi yıl içinde aynısını tekrar yapmamız gerekecek.

Günümüzde dünya, kullandığımız kritik minerallerin çoğunun kaynağı olan şaşırtıcı derecede az sayıda teknolojiye güveniyor. Şili, toplam arzın dörtte birini karşılayarak en büyük bakır üreticisidir. Ayrıca, elektrikli araçlar ve elektronik cihazların pillerinde önemli bir bileşen olan lityumun muhtemelen dünyanın en büyük yatağının üzerinde yer almaktadır. Endonezya, son yıllarda madenciliği hızla artırdı ve şu anda bir başka pil metali olan nikelin neredeyse %60’ını üretiyor. Pillerde kullanılan bir diğer metal olan dünya kobaltının yaklaşık dörtte üçü ise Kongo Demokratik Cumhuriyeti’nden geliyor.

Nadir toprak metalleri ve jeopolitik kontrol

Sonra nadir toprak elementleri var; elektrikli otomobil motorları, rüzgar türbinleri ve birçok tıbbi ve askeri teknolojide kullanılan 17 elementten oluşan bir set. Adlarına rağmen, hiç de nadir değiller. Dünyanın dört bir yanında diğer minerallerle düşük konsantrasyonlarda karışık halde bulunabilirler. Yine de, onları kazıp ayırmak zor ve pahalıdır. Nadir toprak elementlerinin madenciliğini mümkün kılacak kadar yoğun olduğu nispeten az yer vardır. Grönland bunlardan biri ve bugüne kadar orada çok az madencilik yapıldı. Çin de bir diğeri. Pekin’in kuzeybatısındaki Bayan Obo kompleksinde bulunan en büyük metal yatağı, bu doğal zenginlikten yararlanarak dünyanın en büyük nadir toprak madencisi haline geldi ve küresel arzın yaklaşık yüzde 70’ini çıkardı.

Artan talep göz önüne alındığında, bu metallerden daha fazlasını bulmak için dünya çapında bir mücadelenin sürmesi şaşırtıcı değil. Hatta bazı insanlar gezegenimizin ötesine bile bakıyor. Yıldızlara inanan girişimciler, bazıları metallerle dolu olan, Güneş’in yörüngesindeki milyonlarca asteroitin peşinde. Google’ın kurucu ortağı Larry Page ve Avatar film yapımcısı James Cameron 2010’larda birkaç asteroit madenciliği girişimine yatırım yaptı, ancak ikisi de başarısız oldu. Şimdi ise, bir avuç yeni girişim bu işe girişiyor.

Asteroit ve derin deniz madenciliği arayışları

Bu alanda başı çeken, bu yılın başlarında mürettebatsız bir asteroit keşif aracı fırlatan Kaliforniya merkezli AstroForge. Ancak araç, hedefine ulaşmadan önce boşluğa karıştı. Bu durum, projenin ne kadar zorlu olduğunu gözler önüne seriyor. Bir aracı uzaya milyonlarca kilometre göndermeniz, bir asteroide indirmeniz, metalleri çıkarmasını sağlamanız ve sonra geri getirmeniz gerekiyor; tüm bunlar, bu metalleri satarak elde edebileceğinizden çok daha düşük bir maliyetle. Yine de bu tamamen bir hayal değil. Japon ve ABD uzay ajansları son yıllarda asteroitlerden malzeme çıkarmayı başardı. SpaceX gibi özel uzay şirketlerindeki artış, bir iniş aracı fırlatmayı her zamankinden daha kolay ve ucuz hale getirdi. Yeni araştırmalar ise biraz daha olası bir olasılığı öne sürüyor: Ay’da metalik asteroit çarpmalarının oluşturduğu kraterlerden ticari miktarda platin elde edilebilir.

Biraz daha yakınımızda başka bir potansiyel karasal olmayan kaynak daha var: okyanus tabanı. Deniz tabanının bazı kısımları, polimetalik nodüller olarak bilinen yumruk büyüklüğündeki kayalarla kaplıdır. Yüzlerce milyar dolar değerinde nikel, kobalt, manganez ve diğer kritik mineralleri içerebilir. Şirketler ve hükümetler uzun zamandır bunları çıkarmak istiyordu. Buradaki sorun teknoloji değil; son yıllarda, su altı nodül madenciliği robotları Pasifik Okyanusu’nun tabanında başarıyla denendi. Asıl engel, uluslararası hukuk uyarınca, ticari ölçekli herhangi bir deniz madenciliğinin BM’ye bağlı Uluslararası Deniz Tabanı Otoritesi’nden (ISA) izin gerektirmesidir. ISA, büyük ölçüde çevresel zarar korkusu nedeniyle şimdiye kadar tüm katılımcılara hayır dedi. Bu korkular en az 33 ülke tarafından paylaşılıyor. Yüzlerce bilim insanı, şirket ve kuruluşun yanı sıra deniz madenciliğinin yasaklanması veya tamamen yasaklanması çağrısında bulunuldu.

Çevresel ve sosyal maliyetler

Ancak işler çok yakında değişebilir. ABD, ISA’yı kuran anlaşmayı hiçbir zaman imzalamadı ve Trump, ABD’nin derin deniz madenciliği kapasitesi geliştirmesini talep etti. Bu yılın başlarında, The Metals Company, ISA’yı adeta bir kenara bırakarak ABD hükümetine endüstriyel ölçekli madencilik faaliyetlerine başlamak için lisans başvurusunda bulundu. Başvuru şu anda inceleme aşamasında, ancak bu hamle tepkilere yol açtı. “Önerdikleri şey için uluslararası hukukta herhangi bir hüküm yok,” diyor. Derin Deniz Koruma Koalisyonu’nda hukuk danışmanı olan Duncan Currie, “ABD sadece ‘İstediğimizi yapacağız’ diyor.” dedi.

Derin deniz madenciliğinin savunucuları, bunun karasal versiyondan daha az zararlı olacağını savunuyor. Bu tartışmalı olsa da, karada madenciliği ve metal işlemenin genellikle büyük tahribata yol açtığı inkâr edilemez. Madenler doğayı tahrip ediyor, kaynakları tüketiyor ve muazzam ölçekte atık üretiyor. Tek bir iPhone üretmek için gereken metalleri elde etmek için yerden yaklaşık 35 kilogram cevher çıkarılması gerekiyor. Endonezya’nın Sulawesi adasının sadece bir bölgesinde, 2000 yılından bu yana nikel madenleri ve ilgili altyapılar için 85 kilometrekareden fazla yağmur ormanı (12.000 futbol sahası büyüklüğünde) yok edildi. Şili’nin kurak kuzeyinde, bakır ve lityum madenciliği su kaynaklarını zorluyor, nadir hayvanları ve binlerce yıllık yerli toplulukları tehlikeye atıyor. Madenlerden ve rafinerilerden çıkan kimyasal sızıntılar ve zehirli atıklar genellikle yakınlardaki havayı ve suyu kirletiyor. ABD’nin batısındaki nehirlerin neredeyse yarısı bu şekilde kirlenmiş durumda ve Endonezya’daki bu nikel madenleri, bazı bölgelerde içme suyuna sızan kanserojen bir toksin yayıyor.

Çin’de nadir toprak elementleri madenciliği ve rafineri, Bayan Obo çevresini dünyanın en kirli yerlerinden biri haline getirdi. Bölgenin ana şehri Baotou, eskiden karpuz, patlıcan ve domates tarlalarıyla çevriliydi. Şimdi ise işler çok farklı. Michigan Üniversitesi’nde hukuk profesörü olan Aaron Perzanowski, “Onarım Hakkı” adlı kitabında, “Bugünlerde toprak artık ekin yetiştiremiyor, hayvanlar telef oldu,” diye yazıyor. Perzanowski ayrıca, yerel halkın madencilikle bağlantılı görünen bir dizi hastalıktan muzdarip olduğunu da belirtiyor.

Zorla çalıştırma ve çocuk işçiliği

Bazı bölgelerde dünyada madencilik köleleştirilmiş insanlar ve çocuklar tarafından yürütülüyor. ABD Çalışma Bakanlığı raporuna göre, Endonezya nikeli ve Çin alüminyum ve silikonunun tedarik zincirlerinde zorla çalıştırmanın yanı sıra Güney Kore indiyumunun tedarik zincirinde de çocuk işçiliği yapıldığına dair kanıtlar mevcut. Kongo Demokratik Cumhuriyeti’nde binlerce çocuk, genellikle acımasız koşullar altında kobalt madenlerinde çalışıyor. Bolivya’da gençler, güneş panellerinin temel bir bileşeni olan gümüşü kazıyor. “13 yaşındaki çocuklar bile, ağır cevher yüklerini taşıdıkları madenlerde, dar tünellerde çalışıyorlar.” Raporda, “çökme riski taşıyan, patlayıcı maddelere yakın mesafede bulunan, zehirli duman ve toz soluyan ve genel olarak koruyucu ekipmandan yoksun olan kişiler” ifadelerine yer verildi.

Çin’in hâkimiyeti

Tek bir kelimeyle özetlenebilecek büyük bir jeopolitik endişe daha var: Çin. Kendi devasa rezervlerini yağmalayarak ve dünya çapında madencilik faaliyetlerine agresif bir şekilde yatırım yaparak, ülke kritik minerallerin tedarik zincirine hakim hale geldi. Mineraller nereden çıkarılırsa çıkarılsın, çoğu rafine edilmek ve işlenmek üzere Çin’e gönderilecek. Ülke, lityum, kobalt ve grafit (bir başka pil türü) için dünya rafinasyon kapasitesinin yarısından fazlasına sahip. Nadir toprak elementleri için ise bu oran yaklaşık %90 civarında seyrediyor. Tüm bunlar Çin’e yalnızca ekonomik açıdan güçlü bir konum sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda kullanmaktan çekinmediği güçlü bir siyasi nüfuz da sağlıyor. Örneğin Çin, bu yılın başlarında Trump’ın ticaret tarifelerine yanıt olarak nadir toprak elementleri ve diğer metallerin ihracatını kısıtladı.

Bilim, uluslararası ilişkiler veya ticaret görüşmelerine pek yardımcı olamasa da araştırmacılar teknik ve çevresel konuları ele almada iyi ilerleme kaydediyor.

Sürdürülebilir çözüm arayışları

Bazıları madenciliği temizlemenin yollarını arıyor. Örneğin, bir ABD ekibi, karbondioksitin derinlerdeki kayalara pompalanmasının, yeraltı, nikel ve kobalt salınımına neden olduğunu ve bu da ekstraksiyonu karbon negatif hale getirme potansiyeline sahip olduğunu buldu. Çin’deki bir başka grup, nadir toprak elementlerini topraktan ayırmak için elektrik akımları kullanan ve toksik kimyasallara olan ihtiyacı azaltan elektrokinetik madencilik adı verilen bir yaklaşım geliştiriyor. Ayrıca, birkaç araştırma grubu, lityumu doğrudan yeraltı tuzlu sularından çıkarmak için teknikler deniyor ve bu sayede şu anda kullanılan muazzam miktardaki su azaltılıyor. Üretim sürecinin en çok sera gazı üreten aşaması olan kritik minerallerin rafine edilmesinde de gelişmeler yaşanıyor.

Peki bu yeniliklerden daha büyük bir etki yaratabilecek olan ne olabilir? Azaltma, yeniden kullanma ve geri dönüştürme konusunda büyüyen bir hareket. Dünyanın dört bir yanındaki yüz milyarlarca tonluk maden atığında saklı muazzam miktarda kritik mineral bulunuyor; bunlar, ilk madenler faaliyetteyken talep görmeyen veya o zamanın teknolojisiyle çıkarılması çok zor olan elementlerdi. Şimdi araştırmacılar, bu çöplerden kaynak elde etmenin yollarını arıyor. Kanada’daki British Columbia Üniversitesi’nde maden mühendisliği profesörü olan Scott Dunbar, “Sorunun yarısı zaten çözüldü: Metaller yer üstünde,” diyor.

Bir yaklaşım şudur: Kökleri aracılığıyla küçük metal parçacıklarını emen ve özsu, gövde veya yapraklarında yoğunlaştıran hiperakümülatör adı verilen bitkileri kullanmak. İngiltere, Avustralya ve Arnavutluk’taki araştırmacılar, bu bitkilerden bir dizi deney yaparak, maden atıklarından veya kirli topraklardan metalleri çekmeyi başarıyorlar. Fitominasyon olarak bilinen bitki bazlı metal hasadı büyük ölçekte uygulanabilirse, bu çifte kazanç sağlayabilir: zehirli toprağı temizlerken aynı zamanda yeni kritik mineral kaynakları sağlayabilir.

Missouri Üniversitesi’ndeki bilim insanları tarafından geliştirilen bir teknik de benzer faydalar vaat ediyor. Öğütülmüş karides kabuklarından yapılan bir bileşiği kullanarak demir madeni atıklarından neodimyum (en çok talep gören nadir toprak elementlerinden biri) elde etmenin bir yolunu buldular. Bu arada, Batı Virginia’da araştırmacılar, suyun asitliğini düşürerek kömür madeni akıntılarından nadir toprak elementleri çıkarabileceklerini keşfettiler. Madencilik devi Freeport-McMoRan, Arizona’daki madenlerinden birinde atık kayalardan bakır çıkarmaya çalışıyor. Avrupa’da ise birçok şirket, eski madenlerdeki atıklardan (artık malzemeler) manganez ve nadir toprak elementleri çıkarıyor.

Atık elektronik cihazlarımız da geri dönüştürülebilir atıklarla doludur. Metaller, ancak insanların her yıl attığı 62 milyon tonun dörtte birinden azı uygun şekilde geri dönüştürülüyor. Bu, muazzam bir enerji israfı ve daha fazla sera gazı üretimine yol açıyor, çünkü metallerin geri dönüştürülmesi, yeni metallerin çıkarılmasından çok daha düşük bir sera gazı maliyetine neden oluyor. Aynı zamanda, bu ürünler 62 milyar dolardan fazla metal içerdiğinden para israfı da oluyor. Çok az eski elektronik cihazın geri dönüştürülmesinin bir nedeni, tüm bileşen metallerini ve diğer malzemelerini ayırıp ayırmanın zor ve maliyetli olmasıdır. X-ışını floresan ayırma gibi teknolojilerdeki gelişmeler, e-atıklardaki elementleri tespit edebilen yapay zeka destekli ayırma sistemleri de yardımcı olabilir. Ayrıca, lityum çıkarmak için mikrodalgalar, seçici yıkama ve plazma ark geri dönüşümü gibi tekniklerin kullanıldığı kullanılmış pillerden metalleri geri kazanmanın daha verimli yöntemleri de yardımcı olabilir.

Kritik minerallerden üretilen ürünlerin tasarımındaki gelişmeler de büyük etkilere sahip olabilir. Örneğin, bugün kullanılan elektrikli araç akülerinin çoğu kobalt ve nikelden üretiliyor, ancak LFP aküler bu metallerin yerini çok daha bol bulunan ve tedarik zincirleri daha az sorunlu olan demir ve fosfatla değiştiriyor. LFP aküler, özellikle de Çin’de.

Fotoğraf: Freezer