NADİR TOPRAK ELEMENTLERİ İLE STRATEJİK SAVUNMA SANATI

Japonların “teknolojinin tohumları” Amerikalıların da “teknolojik metaller” olarak adlandırdığı nadir toprak elementleri (NTE) yüksek sıcaklık ve korozyona karşı dayanıklı olmaları sebebiyle birçok farklı alanda oksit, metal ve değişik kimyasal bileşikler halinde kullanılmaktadır.  NTE’ler lantanitlerle birlikte itriyum ve skandiyum elementlerinin yer aldığı 17 elementten oluşan bir grubu kapsarken, hafif ve ağır nadir toprak elementleri olarak iki grupta sınıflandırılır. Bu elementlere nadir denmesinin sebebi doğada az bulunmaları değil içinde bulunduğu mineralde düşük oranlarda bulunması ve elementlerin cevherden ayrı ayrı elde edilmesinin diğer elementlere göre daha karmaşık olmasıdır.  

Nadir toprak elementleri doğada 250’den fazla mineralin içinde bulunmakla birlikte ekonomik işlenebilirliği göz önünde bulundurulduğunda NTE’lerin ancak 10 farklı mineralde yer aldığını söyleyebiliriz. Dünyada NTE üretiminin  %95’i ise bu ekonomik işlenebilir minerallerin içinden bastnazit, monazit ve ksenotim denilen üç farklı mineralden sağlanmaktadır.

Nadir toprak elementleri, diğer elementlerle girdikleri etkileşim sonucu hiçbir elementin kendi başına sunamayacağı özelliklere sahip malzemeler oluşturabilmektedir. Neodimyum demir ve bor ile birleştirildiğinde manyetik gücü diğer mıknatıslara göre çok daha fazla olan NdFeB kalıcı mıknatıslar elde edilebilmektedir. Bu mıknatıslar hibrid otomobil ve elektrikli araçların motorlarında kullanılmaktadır. Mıknatıslı (PMSM) motorlar, indüksiyon motorlarına göre  % 15’e kadar daha verimli ve hafif oldukları için otomotiv sanayiinde yaygın olarak tercih edilmektedir. Son yıllarda ülkelerin petrole olan bağımlılığı, petrolün hızlı tüketimi ve küresel ısınma gibi çevre etkilerinin endişesiyle elektrikli ve hibrit araçlara olan talep büyümekte ve bununla beraber NTE’lerin otomotiv sektöründeki önemi daha da artmaktadır. Yeni elektrikli ve hibrit araçlarda tek bir araç için ortalama neodimyum kullanımı 0,75 kg, NdFeB mıknatıs kullanımı ise 3 kg civarındadır. Ayrıca elektrikli araçlara güç sağlayan bataryalarda, konvansiyonel araçlarda havayı kirleten emisyonların azaltılmasına yardımcı olan katalitik konvertörlerde ve rafinerilerde ham petrolün benzine daha etkin dönüştürülmesinde de NTE’lerin kullanımı kaçınılmazdır. Ayrıca, özellikle rüzgâr türbinleri ve güneş enerji santrallerinde kullanılmasından dolayı nadir toprak elementleri yenilenebilir enerjinin olmazsa olmazları arasındadır. Nadir toprak elementlerinin birçok yeşil enerji teknolojilerinde gerekli olmaları  “yeşil elementler” olarak adlandırılmalarına sebep olmaktadır. Disprosyum, neodimyum, terbiyum, evropiyum ve itriyum gibi nadir toprak elementleri yenilenebilir enerji donanım bileşenleri için kritik öneme sahiptirler.

Enerji sektöründe, dijital ürünlerin ekranlarında, akıllı telefonların hoparlörlerinde, kameralarında, titreşim teknolojilerinde, bilgisayarların sabit disklerinde ve elektronik devrelerde, enerji tasarruflu kompakt floresan lambalarda ve LED’lerde kullanıldığı gibi fiber optik kablolarda, cam endüstrisinde; cam parlatma, cama renk verme ve optik özellikler sağlama alanlarında da nadir toprak elementleri kullanılmaktadır. İtriyum, seryum, lantan, evropium ve terbiyum, katot ışını tüpü ve düz panel ekran ve bazı akkor, floresan ve ışık yayan diyot aydınlatmasında ayrı ayrı veya kombinasyon halinde kullanılmaktadır. NTE'ler için önemli potansiyel yeni kullanımlar arasında, nano filtreler ve bellek aygıtları, güç dönüştürücüler, optik saatler ve füzyon enerjisi kullanımı sayılabilir. Ayrıca çeşitli teşhis ve tedavi amaçlı alet ve ekipmanlarda, özellikle manyetik rezonans görüntüleme cihazlarında, görüntü kalitesini arttırması sebebiyle medikal sektöründe de nadir toprak elementleri tercih edilmektedir. Gelecekteki araştırmaların, NTE’ler için birçok yeni kullanım alanı bulacağı da tahmin edilmektedir.

NTE’lerin dünya ticaretindeki yerinin, ülkelerin yüksek teknolojik ürünler üretebilme kapasitelerine göre biçimleneceği öngörülmektedir. Bunun sonucu olarak, günümüzde yaklaşık 5 milyar ABD$ olan NTE pazarının gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler için öneminin giderek artacağı tahmin edilmektedir. Yapılan projeksiyonlar orta ve uzun vadede özellikle savunma sanayii ihtiyaçları; rüzgâr tribünlerinin, hibrid ve elektrik araçların yaygınlaşmasına ek olarak katalitik konvertörlere olan ihtiyacın da artmasıyla birlikte nadir toprak elementlerine olan talebin giderek artacağına ve üretimin arttırılmasına yönelik yatırımlar yapılmaması durumunda arz sıkıntısının yaşanabileceğine işaret etmektedir.

“Son rakamlara göre dünyada 124 milyon ton NTE rezervi bulunmaktadır.”

 Bu rezervin yaklaşık 44 milyon tonu (%36) Çin Halk Cumhuriyeti'nde, 22 milyon tonu (%18) Brezilya'da, 22 milyon tonu (%18) Vietnam'da ve yaklaşık 18 milyon tonu (%15) ise Rusya'da bulunmaktadır. Son yıllarda ortalama yıllık 200 bin ton NTE üretimi yapılmaktadır. Bu üretimin %80'inden fazlası Çin Halk Cumhuriyeti’nde gerçekleşmektedir. NTE kullanımında yine Çin Halk Cumhuriyeti başı çekmekte olup onu Japonya, Amerika Birleşik Devletleri, Almanya ve Fransa takip etmektedir. Fransa ve Japonya hiçbir NTE rezervine ve hammaddesine sahip olmamakla birlikte işlenmiş NTE ürünlerinin önde gelen üreticilerindendir. Dünya genelinde 2018 yılında toplam NTE üretimi 189.250 ton, 2019 yılında ise 213.000 ton olarak gerçekleşmiştir. 2018 yılında NTE’lerin dünya çapında kullanımları göz önüne alındığında % 21’lik kısmının kalıcı mıknatıslarda, % 20’lik kısmı ise katalizörlerde kullanıldığı görülmektedir. 2028 yılında ise NTE’lerin dünya çapında kullanımının % 68’lik kısmının kalıcı mıknatıslar % 4’lük kısmının ise katalizörler olacağı öngörülmektedir.

Ülkemizde de Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü tarafından yapılan aramalar sonucunda Eskişehir-Beylikova, Malatya-Kuluncak, Sivas ve Burdur'da NTE rezervi tespit edilmiştir. Şimdiye kadar Eskişehir-Beylikova'daki %3,14 tenörlü rezervin yaklaşık 52 milyon ton olduğu bilinirken, Haziran ayı içerisinde Sayın Cumhurbaşkanımız ve Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanımız yaptığı açıklamalarla çok daha fazla tonajda bir rezervimiz olduğu müjdesini vermiştir. Ülkemizin en büyük nadir toprak elementleri sahası olarak bilinen söz konusu sahada pilot ölçekli zenginleştirme tesisi kurma çalışmaları devam etmektedir. Bunların yanında, Isparta, Sofular ve Kayseri İncesu bölgelerinde de potansiyel NTE rezervleri tespit edilmiş ve bu alanlarda rezerv geliştirme çalışmaları devam etmektedir. Dolayısıyla ülkemizde gelişen sanayimizin ihtiyaç duyduğu nadir toprak elementlerini üretecek rezervlerimiz olduğu aşikardır. NTE’lerin kömür rezervlerinden ve küllerinden, cevher hazırlama tesislerinden çıkan atıklar ile elektronik atıklar gibi ikincil kaynaklardan elde edilmesi de mümkündür. İhtiyaç duyulan nadir toprak elementlerinin yerli kaynaklarımızdan ve atıklardan elde edilmesi, sanayimizin hammaddede dışa bağımlılığını azaltarak tedarik zinciri sürekliliğini sağlayacaktır. İleri teknolojik malzemelerin üretiminde kullanılması da ülkemizin dünya pazarındaki rekabet gücünü arttıracaktır.

İleri teknoloji için vazgeçilmez olan NTE’lerin kritik öneme sahip olması tarihte ve günümüzde zaman zaman ABD ve Çin ticaret savaşları ile de gündeme gelmiş, Çin nadir toprak elementleri satışını kısıtlayabileceği yönünde açıklamalarda bulunmuştur. Bu keskin açıklamalar sonucunda da bazı nadir toprak oksitlerinin 10 $/kg civarında olan birim fiyatı 2011 yılında Çin’in ihracata kota koyması sebebiyle 240 $/kg seviyelerine kadar çıkmış,  Dünya Ticaret Örgütünün de girişimiyle daha sonraki yıllarda tekrar makul seviyelere inmiştir. Nadir toprak elementleri, 2011, 2013, 2017 ve 2020 yılında yayımlanan Avrupa Birliği Kritik Hammaddeler Raporunda temin riski değerlendirmesinde en üst sıralarda yer almaktadır. Bu nedenle AB ülkeleri, ABD ve Japonya gibi ülkeler sürdürülebilir, ekonomik ve çevreci NTE tedarik zinciri sağlama yönünde önlemler almaktadır. ABD NTE’ler konusunda Çin’e olan bağımlılığını azaltmak için yeni stratejiler belirlemiş ve 2018 yılında hazırladığı strateji belgesiyle özellikle savunma sanayinde kullanılacak NTE’lerin üretim teknolojilerinin geliştirilmesi ile ilgili sınırsız yetkiler vermiştir. AB, Ufuk 2020 Programı ve sonrası kapsamında NTE’lerin de içinde bulunduğu malzemelerin geri dönüşümünü kapsayan alanda yaklaşık 100 milyon € teşvik dağıtmayı planlamaktadır. Ayrıca dünya piyasasında NTE’lerin tedarik zincirindeki risklerin ve NTE fiyatlarındaki volatilitenin azaltılması amacıyla Çin dışındaki ilk NTE ticaret örgütü olarak Haziran 2019’da Brüksel’de REIA (Nadir Toprak Sanayi Birliği) kurulmuştur.

Benzer şekilde ülkemizde de gelişen enerji sektörünün ve sanayimizin hammaddede dışa bağımlılığının azaltılması için ihtiyaç duyulan nadir toprak elementleri ve diğer elementlerin yerli kaynaklarımızdan elde edilmesi, savunma sanayi açısından tedarik zinciri sürekliliğinin sağlanması ve son yıllarda NTE’nin uluslararası arenada ticari savaşlarda enstrüman olarak kullanılması ülkemizde konunun üst düzeyde stratejik olarak ele alınması gerekliliğini göstermektedir. Bu nedenle üst politika belgelerinde NTE teknolojilerinin geliştirilmesi amacıyla hedefler belirlenmiş, Cumhurbaşkanlığı Kararnamesi ile NTE özelinde çalışmalar yapmak üzere Türkiye Enerji, Nükleer ve Maden Araştırma Kurumunda (TENMAK) faaliyetlerini yürüten Nadir Toprak Elementleri Araştırma Enstitüsü (NATEN) kurulmuştur. NATEN Ülkemizin NTE ve diğer kritik elementler konusunda kısa, orta ve uzun dönem politika ve stratejileri için gerekli bilgilerin oluşturulması, ülkemizin sahip olduğu bütün kaynaklardan NTE’lerin elde edilmesi, NTE’ler kullanılarak gelişen sektörlerimizin ihtiyaç duyacağı uç ürünlerin üretilmesi için teknolojiler geliştirilmesi yönünde ulusal/uluslararası çalışmalar yürütmektedir. Hâlihazırda mevcut NTE rezervlerimizden, kömür küllerinden, maden ocaklarımızın cevher zenginleştirme tesislerinin atıklarından ve elektronik atıklardan NTE’lerin elde edilmesi ve ayrıca NTE’lerle ilgili bazı uç ürünlerin elde edilmesine yönelik proje çalışmalarına başlanmıştır. Bu çalışmalardan bazıları; AB Ufuk 2020 projeleri kapsamında desteklenmekte ve ulusal/uluslararası üniversitelerle ve kurumlarla işbirliği içinde yürütülmektedir.

NTE’lerin cevherden ve atıklardan elde edilme teknolojilerinin geliştirilmesi hem yerli kaynak kullanımını artırarak ülkemiz için büyük bir ekonomik katma değer sağlayacak hem de savunma sanayi için kritik olan ileri teknolojik malzemelerin daha yüksek oranda yerli üretimi sağlanmış olacaktır. Savunma sanayii gibi ülkelerin stratejik yapılanmasının önemli olduğu alanlarda yerlilik özellikle büyük önem teşkil etmektedir. NTE’lerin ülkemizde üretilmesi için teknolojik çözümler geliştirilmesi ve yeni uç ürünlerin üretilmesini bu çalışmalar ışığında sağlanacaktır. Gelişen teknoloji ile birlikte talebi giderek artacağı öngörülen ve ticari savaşlarda bir argüman olarak kullanılabilecek kadar önemli ve kritik olan NTE’ler için Ar-Ge faaliyetlerinin yürütülmesi, gelecek stratejilerinin oluşturulması ülkemizin bu pazarda etkin bir rol almasını ve bu konuda dünyada söz sahibi olmasını sağlayacaktır.