Elektrikli araç devriminde lityum engeli

Gero Rueter

Bir elektrikli otomobilin aslında çok fazla lityuma ihtiyacı yok. Orta büyüklükteki bir e-otomobilin 300 kilogramlık bataryasında (50 kWh) yaklaşık sekiz kilo lityum bulunuyor.

Asıl sorun, küresel lityum kıtlığı. E-mobilite, tüm dünyada tahmin edilenden çok daha güçlü ve hızlı bir şekilde gelişiyor. Dolayısıyla bataryalar için bu gümüşi beyaz renkli hafif metale olan talep de aynı hızla artıyor.

Ancak lityum çıkarma projelerinin geliştirilmesi birkaç yıl alıyor. Doğal su kaynaklarını tehdit etmesi ve tabiata zarar vermesi nedeniyle lityum madenciliğine karşı tepki ve protestolar da söz konusu.

Alman Maden Kaynakları Ajansı'na (DERA) göre, 2016 yılında dünya çapında 43 bin ton lityum çıkarıldı. 2022 yılında ise bu miktar, 130 bin tona ulaşarak üç katına çıktı. DERA'ya göre, 2030 yılına gelindiğinde şimdikinin en az dört misli lityuma ihtiyaç olacak.

Lityum aslında yer kabuğunda bol miktarda mevcut. Ancak çok ince bir tabaka şekilde tüm yerküreye dağılmış vaziyette. Araştırmacılar, okyanuslardaki lityum miktarının yaklaşık 200 milyar ton olduğunu tahmin ediyor. Karadaki kayalar ve tuz göllerindeki lityum yataklarının miktarı ise 98 milyon tona yaklaşıyor. Bunun yaklaşık 26 milyon tonunun önümüzdeki on yıllarda çıkarılabileceği var sayılıyor.

2022 yılında küresel lityum talebinin yüzde 47'si Avustralya'daki madenlerden, yüzde 35'i Güney Amerika'daki tuz göllerinden, yüzde 15'i Çin'den ve her biri yüzde 1'in biraz altında olmak üzere Zimbabve, Portekiz ve Kuzey Amerika'dan karşılandı.

Tuz göllerinden elde edilen lityum

Dünyanın en büyük lityum yatakları Bolivya, Arjantin ve Şili'nin yeraltı tuz göllerinde bulunuyor. Buralardaki rezervin yaklaşık 42 milyon ton olduğu tahmin ediliyor. ABD Jeolojik Araştırmalar Kurumu'nun verilerine göre, 2022 yılında bölgede yaklaşık 45 bin ton lityum çıkarıldı.

Bu çıkarma yönteminden kaynaklanan karbondioksit emisyonları nispeten düşük seviyede kabul ediliyor. İsveç Çevre Araştırmaları Enstitüsü tarafından yapılan bir çalışmaya göre bu salınım miktarı, 50 kWh gücündeki bir e-otomobil bataryası için 50 ila 100 kg CO2'ye karşılık geliyor.

Tuz göllerinden lityum çıkarma yöntemi, temiz su kıtlığına neden olabiliyor. Zira bu esnada tuzlu suyun pompalanması, yeraltı su seviyesini düşürüyor, nehir yatakları ve sulak alanlar kuruyabiliyor ve bazı bölgelerde tarım arazileri için su sıkıntısı yaşanıyor.

Katı kayadan çıkarılan lityum

Halihazırda en büyük miktarda lityum, Avustralya'nın açık ocaklarında katı kaya (pegmatitler) madenciliği ile çıkarılıyor. 2022 yılında burada yaklaşık 61 bin ton lityum çıkarıldı. Avustralya'nın toplam lityum rezervlerinin 6,2 milyon ton olduğu tahmin ediliyor.

Kayalardaki lityum cevheri, delme ve patlatma yoluyla çıkarılıyor. Parçalar daha sonra bir kırma tesisinde kırılıyor, ardından çeşitli kimyasal ve metalürjik işlemlerle yabancı maddelerden ayrıştırılıyor.

ABD'deki Argonne Ulusal Laboratuvarı tarafından yapılan bir araştırmaya göre, cevherlerden lityum çıkarılması, tuz göllerinden çıkarılmasından yaklaşık altı kat daha fazla enerji gerektiriyor. Bu nedenle iklim ve çevre için daha zararlı bir yöntem. Ayrıca tuz göllerinden çıkarılma işlemine kıyasla yaklaşık iki kat daha fazla tatlı su kullanılıyor.

Jeotermal enerjiden lityum

İngiltere, Fransa ve Almanya'da termal sudan lityum elde etmeye yönelik projeler geliştiriliyor. Bu amaçla kurulan jeotermal tesisler, 5 bin metreye kadar derinliklerden 200 dereceye kadar sıcaklıklarda su pompalıyor ve bu yüksek ısıyı, elektrik üretmek ve şebekeleri ısıtmak için kullanıyor. Soğutulan su daha sonra yeraltına geri pompalanıyor.

Bu yöntemin en önemli avantajı, çevresel etkisinin nispeten düşük seviyede kalması. Çıkarma işleminde kullanılan enerji, derinlerdeki jeotermal kaynaktan geldiği için iklim açısından nötr kabul ediliyor. Ayrıca Avrupa'da çıkarılması nedeniyle lityumun nakliyatındaki yol ve zaman kaybı da asgariye iniyor.

Geri dönüşüm yoluyla lityum tasarrufu

Gelecekte, eski batarya ve pillerden lityum geri kazanımı daha da önemli hale gelecek. DERA'nın tahminlerine göre, geri dönüşüm 2030'larda lityum talebinin ciddi bir bölümünü karşılayacak seviyeye ulaşacak.

Ancak şu andaki batarya miktarı ve kalitesi, ekonomik ve teknik açıdan geri dönüşüm için pek yeterli değil. Bu nedenle e-otomobillerin eski lityum bataryaları, güneş parkları gibi büyük batarya depolama tesislerinde değerlendiriyor.

Yine de hammadde uzmanları ve çevre dernekleri, lityum ve bataryaların mümkün olan en verimli şekilde kullanılması için çağrıda bulunuyor.

Bu açıdan bakıldığında, büyük bataryalara sahip ağır e-araçlar üretmek kesinlikle sürdürülebilir değil. Bunun yerine küçük bataryalı ve daha hafif araçların üretilip geniş kitleler tarafından kullanılması gerekiyor.

Ayrıca özellikle büyük şehirlerde, araç paylaşım (car sharing) hizmetlerinin ve toplu taşımacılığın yaygınlaştırılması da elzem. Böylece daha az insan kendi e-otomobiline ihtiyaç duyacak ve "beyaz altın" diye de adlandırılan lityuma olan talep, kademeli şekilde azalacak.