Nadir Toprak Elementleri Gerçeği! (1)

Son günlerde Nadir Toprak Elementleri (NTE) konusu hem siyaseten hem de bilimsel olarak çok köpürtülüyor.

Konu maden olunca, yeraltı kaynakları olunca konu hakkında bir şeyler söyleme ihtiyacı doğdu!

Siyasi olan görüşlerden önce teknik anlamda halkın anlayacağı düzeyde NTE’nin Dünya’daki durumunu önce izah etmek gerekir.

Nadir toprak elementleri (NTE) nedir? Neden önemlidir?

Hepimiz ortaokulda, lisede ve üniversitede Kimya derslerinde doğada keşfedilmiş 118 elementin yer aldığı Periyodik Cetveli biliriz veya duymuşuzdur.

Bahsi konu olan bu elementler; Scandiyum (Sc) ve İtriyum (Y) elementleri olmak üzere, Lantanit grubu olarak ifade edilen Lantan (La), Seryum (Ce), Praseodim (Pr), Neodimyum (Nd), Prometyum (Pm), Samaryum (Sm), Evropiyum (Eu), Gadalinyum (Gd), Terbiyum (Tb), Disprozyum (Dy), Holmiyum (Ho), Erbiyum (Er), Tulyum (Tm), İterbiyum (Yb) ve Lutesyum (Lu) elementleri kast edilir.

Atomik elektron yapısı ve fizikokimyasal özelliklerdeki farklılıklara dayanarak, nadir toprak elementleri hafif (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm ve Eu) ve ağır (Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc ve Y) olarak sınıflandırılır.

Bu 17 adet element yer kabuğunda diğer birçok elemente kıyasla az bulunması sebebiyle “Nadir” olarak tanımlanmıştır.

Bilinenin aksine çoğu NTE, doğada nadir değildir!

En bol NTE olan Seryum (Ce), yer kabuğunda Bakır (Cu) veya Kurşun (Pb)’dan daha fazla bulunur.

Birçok NTE elementi Kalay (Sn) ve Molibden (Mo)’den daha yaygındır.

Prometyum (Pm) hariç tüm NTE elementleri Gümüş (Ag) veya Civa (Hg)’dan daha yaygın bulunur.

Nadir toprak elementlerinin (NTE) ilki olan İtriyum (Y) elementi 1788’de İsveç’te keşfedildi. Son olarak en nadir element olan Prometyum (Pm) 1947’e kadar tespit edilemedi ve saf Lutesyum (Lu) metali 1953’e kadar rafine edilemedi.

Nadir toprak elementlerinin (NTE) çoğu için ticari pazarlar yalnızca son 70 yılda ortaya çıktı.

NTE'ler 1985 yılına kadar çoğunlukla ABD’nin Kaliforniya eyaletinin Mountain Pass’taki plaser yataklardan üretilmiştir.

Plaser yataklar; dağ şeklindeki ana kayaçların kırılıp yamaçlardan aşağıya yuvarlanarak yeniden yoğunluklarına göre birikerek oluşmuş maden yataklarına denir.

Dünyanın birçok yerinde olduğu gibi Avustralya’da da 1990'ların başına kadar plaser ağır mineral kumlarından yan ürün olarak NTE’ler üretiliyordu.

2000’lerin başlarına kadar Rusya NTE’yi sert granit kayalardan üretiyordu.

1990'lardan sonra Çin tüm kaynaklarda olduğu gibi NTE hammaddelerinde de önemli bir üreticisi olarak ortaya çıkarken, Avustralya ve Amerika’nın NTE pazar payları önemli ölçüde azalmıştır.

Dünya’da NTE ekonomisi olarak gerçekçi değerine sahip az sayıda NTE madeni bulunmaktadır.

Üstelik, bunların çoğu dağınık ve son derece farklı kalitelere (tenör) sahiptir. Dolayısıyla, bugün Çin, Vietnam, Rusya, Brezilya, Hindistan, Avustralya, ABD ve Grönland’da ki maden sahaları ekonomik maden sahaları olarak kabul edilir.

Türkiye’deki MTA kurumuna benzeyen ve ABD’nin Jeoloji Araştırmaları Kurumu olan USGS (United State Geology Survey) tarafından 2022 yılındaki rezerv durumu ve üretim miktarına göre Çin NTE için Dünya’da lider olduğu gözükmektedir.

Çin, Vietnam, Rusya ve Brezilya'nın dünyadaki NTE’nin toplam rezervlerin %87'sini oluşturmaktadır. Ayrıca, Çin, ABD ve Avustralya, küresel NTE üretiminin %89'unu gerçekleştirmektedirler.

Vietnam, Rusya ve Brezilya’nın yüksek NTE rezervleri olmasına rağmen düşük üretimleri, mevcut kaynak rezervlerini yetersiz kullandıklarını göstermektedir.

Bunun sebeplerinin başında üretim maliyetlerinin Çin’den ithal edilen NTE ürünlerinden çok daha pahalı olması ve üretim için yüksek teknoloji yatırımına ihtiyaçtan kaynaklanmaktadır.

Çin 1998’den bu yana, NTE üretiminin çoğunu Rus jeologlar tarafından 1927 yılında keşfedilen İç Moğolistan'daki Bayan Obo yatağından sağlamaktadır.

Bu yataklardaki NTE’lerin (özellikle La, Ce ve Nd) bağlı olduğu mineraller bastnazit (CO₃F) ve NTE’ler ile birlikte nükleer element olan Toryum elementini içeren kırmızı renkli fosfatlı mineral olan monazit ([Lantanitler-Thoryum]PO₄) tir.

NTE’lerin önemi özellikle son 30-40 yıldır yeni gelişen teknolojiye bağlı olarak kullanıldığı alanlardan ileri gelmektedir.

NTE'ler çok sayıda uygulama alanına sahip olmakla birlikte,

daha çok yüksek sıcaklığa dayanıklı süper iletken malzemelerde (fiber optik kablolar),

enerji tasarruflu lambalarda,

düz ekran monitör ve televizyonlarda (LCD, LED teknolojisi),

optik camlarda (Yüksek çözünürlüklü kamera lensleri),

başta elektrikli araçlar olmak üzere şarj edilebilir tüm pillerde,

çok güçlü sabit (kalıcı) mıknatıslarda (rüzgâr türbinlerinde, ve sabit disk sürücülerinde),

hava ve deniz araçlarının (Savaş gemisi, denizaltı, uçak, İHA ve füze vs.) alaşımlarında,

endüstriyel robot ve tıbbi MR uygulamaları gibi birçok yüksek teknolojik ürünlerde kullanılır.

20 y.y.’dan sonra hayatımızda olmazsa olmaz, modern ve yeşil teknoloji ürünlerinde kullanılıyor olması, gelecekte de NTE’lerin kullanımı artacaktır.

Özellikle başta elektrikli otomobiller olmak üzere birçok teknolojik aletlerdeki şarj edilebilir piller (aküler), yenilenebilir enerji araçları, endüstriyel robotlar ve savunma sanayi olmak üzere Ce, La, ve Nd gibi nadir elementleri kullanıldığı sektörler düşünüldüğünde NTE’lere gittikçe talebin artmasını beklemek yanlış olmaz.

Tüm NTE ürünleri, modern teknolojilerin gelişimi düşünüldüğünde 10 yıl sonrası ekonomik büyüklüğün yaklaşık 10 milyar dolara ulaşacağı tahmin edilmektedir.

NTE üretimi ve satışında Dünya’da önemli oyuncular arasında, Iluka Resources (Avustralya), Lynas Rare Earths Ltd. (Malezya), Jiangsu Huahong Technology Co., Ltd. (Çin), Solvay (Belçika), Hitachi Metals Ltd. (Japonya), Geomega Resources Inc. (Kanada), Shenghe Resources Holdings Co., Ltd. (Çin), GanZhou QianDong Rare Earth Group Co., Ltd. (Çin) ve Sigma-Aldrich (ABD) yer almaktadır.

Dünya’da NTE ürünlerinin element veya oksit formlarının kg başına fiyat değişimi 2009 krizi sonrasında ani artış göstermiş olsa da, 2000 yılından 2020 yılları arasında genelde sabit gittiğini söyleyebiliriz.

NTE’lerin özellikle savunma sanayinde (Radar, Uçak, İHA, SİHA, Tank ve Füze v.b.) önemli miktarda kullanım alanı buluyor olması ve günümüzde ATATÜRK gibi “Dünya’da Barış, Yurtta Barış” ilkesine sahip olmayan liderlerin olduğu bir Dünya’da artan savaş senaryoları NTE fiyatlarının artacağını varsayabiliriz.

Nitekim, Rusya’nın 2022 yılında Ukrayna’ya saldırması, İsrail’in Flistin’e 2024 yılında başlatmış olduğu katliam gibi Dünya’nın birçok yerinde meydana gelen ve adeta adı konmamış bir 3. Dünya Savaşının yürüyor olması NTE fiyatlarını tekrar zirveye çıkarmaya başladı (devam edecek).