Doğanın ruhu: Neodimyum

Galip Türkmen

Eski ETİ Maden Başmüfettişi

Anadolu Ajansı 18 Nisan 2023 tarihli haberinde, Eti Maden İşletmeleri Genel Müdürlüğü tarafından Eskişehir Beylikova’da Nadir Toprak Elementleri (NTE) pilot üretim tesisinin açılışının yapılacağını duyuruyor ve İşletme Müdürü’nün: "Cevherin işleneceği pilot tesisin montaj çalışmaları bitti. Devreye alma çalışmalarına başladık. Pilot tesiste kullanacağımız yaklaşık 600 ton cevher sahada hazır durumda. Madenciliği yapıldı. Pilot tesisimiz yıllık 1200 ton cevher işleme kapasitesine sahip. Çıkarttığımız cevherimizde bulunan florit, barit, nadir toprak elementleri ki biz de ağırlıklı olarak lantan, seryum, praseodimyum, samaryum, gadolinyum, evropiyum, neodimyum var. Bunlar üretilebilir düzeylerde. Ayrıca diğer 17 nadir toprak elementi de belli oranlarda mevcut. Bunun yanı sıra toryum da bu tesiste işlenecek. Bu tesiste cevheri işleyerek elde edeceğimiz elementler yüksek teknoloji ürünlerde kullanılan yeşil enerji dönüşümünde, savunma sanayisinde, lazer, güdüm sistemlerinde, her türlü elektronikte kullanılan malzemeler ki bunların en önemli özelliği de bunların ikamesi yok" şeklindeki açıklamasına yer veriyordu. Açıklamada geçen lantan, seryum, praseodimyum, samaryum, gadolinyum, evropiyum, neodimyum gibi elementler pek de bilinen minerallerden değil. Bunlardan Neodimyum hakkında bilgi vermek istiyorum.

Neodimyum nedir ki!

Neodimyum, sembolü Nd ve atom numarası 60 olan kimyasal bir elementtir. Teknik özellikleri ile yormadan NTE’lerden biri olduğunu belirtmek yeterli olacaktır. 1885 yılında keşfedildi. Neodimyum adı Neo (yeni) ve Didyma (ikiz) kelimelerinin birleşimi ile türetildi. Cam boyası olarak kullanılmaya başlandı ve bu alanda popülaritesini halen devam ettirmektedir. Ancak bu yazıya konu olması göz alıcı boya özelliği değil. Neodimyum alaşımlarının, yüksek mukavemetli, güçlü kalıcı neodimyum mıknatıslar yapmak için kullanılmaya başlanması son zamanların önemli bir teknolojik buluşu olmuş ve bu mıknatısların bir takım yeni nesil teknolojik ürünlerin alternatifsiz girdisi olması neodimyumu peşine düşülen element haline getirmiştir.

Bizim Magnesia Mıknatıs olmuş

Mıknatıs bize yabancı değildir. Yolu Aydın’a düşenler Söke’ye giderken sağda Magnesia tabelasını görürler. Mıknatıs adını bu antik yerleşim yerinden alır. İyon/Yunan (Greklerle karıştırılmasın lütfen) şehri Miletoslu Bilge Thales (MÖ 624 – 545) mıknatıs taşlarının demir tozlarını çektiğini bulmuş ve mıknatısı Doğa’nın Ruhu olarak nitelemiştir. M.Ö. II. yy’da Çinliler mıknatısın sürekli kuzeyi gösterme özelliğinden hareketle pusulayı icat ettiler. Pusula denizcilikte uzun yıllar vazgeçilmez bir alet olarak kullanıldı.

Mıknatıs hakkında biraz bilgiden zarar gelmez.

Sabit mıknatıslar, mıknatıs taşı gibi doğada mıknatıslanmış halde bulunan maddeler olabileceği gibi, Alnico, NdFeB, Sm-Co,Sm-Fe mıknatıslar gibi yapay olarak hazırlanmış alaşımlar şeklinde de olabilir. Yapay mıknatıslar genelde elektrik motoru, hoparlörler gibi elektrik enerjisini hareket enerjisine veya hareket enerjisini elektrik enerjisine çeviren aletlerde kullanılır.

Elektromıknatıslar sarmal şekil verilmiş bir telin iki ucuna gerilim uygulanarak elde edilir. Sarmalın ortasına ferromanyetik bir cisim koyularak mıknatıslık özelliği yüzlerce kat arttırılabilir. Elektromıknatıslar, mıknatıslık özelliğini sadece telden akım geçtiği sürece korur.

Mıknatıslar hakkında bu kadar genel bilgi yeter. Daha fazla bilgi elde etmek isteyenler internette kısa bir araştırma ile bunu sağlayabilir. Bizi ilgilendiren NdFeB Mıknatıslar. En yaygın kullanılan nadir toprak mıknatısı türü olan bir neodimyum mıknatısı (NdFeB, NIB veya Neo mıknatıs olarak da bilinir), neodimyum, demir ve bor alaşımından yapılmış kalıcı bir mıknatıstır. 1984 yılında General Motors ve Sumitomo tarafından birbirinden bağımsız olarak geliştirilen neodimyum mıknatıslar, piyasada bulunan en güçlü sabit mıknatıs türüdür. Akülü aletlerdeki motorlar, sabit disk sürücüleri ve manyetik bağlantı elemanları gibi güçlü sabit mıknatıslar gerektiren modern ürünlerdeki birçok uygulamadaki diğer mıknatıs türlerinin yerini almıştır.

Magnesia Mıknatıs olursa Didim de Neodimyum olur elbette

Neodimyum mıknatıslar kaderin bir cilvesi olarak tamamen Anadoluludur. Magnesia’da Miletoslu Thales tarafından mıknatıs keşfedilmiş, mıknatısın gücüne güç, ömrüne ömür katan Neodimyum ise Thales’in yaşadığı Miletos’un Oracle’nın yani bilim ve kehanet merkezinin bulunduğu Didyma’dan (şimdi Didim) adını almıştır. Neodimyum mıknatısların bir diğer bileşeni Bor madeni ise Magnesia’ya 200 km mesafededir.

Neodimyum kullanmadan bazı şeyler yapılamaz

Neodimyum giderek yaygınlaşan elektrikli araçlarda, yeşil enerjinin önemli bir kaynağı olan rüzgâr türbinlerinde, dronelarda, MR cihazları, otomobil lastikleri, robotlar, kulaklık ve lazer gibi diğer birçok ileri teknoloji ürünlerin elde edilmesinde ya alternatifsiz ya da en uygun girdidir.

Neodimyum ve Bor karada uçurur

Manyetik levitasyon ya da kısaca Maglev, iki mıknatıs kümesinin kullanıldığı demiryolu ulaşım sistemidir. Maglev sisteminde neodimyum mıknatıs kümelerinden biri treni raylardan yukarı doğru iterken diğer mıknatıs kümesi, sürtünme kuvvetinin olmamasından faydalanarak treni ileri doğru iter.  Maglev teknolojisi, büyük ölçüde geliştirilme aşamasında olduğu için henüz dünyada yaygın olarak kullanılmamaktadır. Şu anda Çin, Almanya, Fransa ve Japonya, Maglev treni kullanmakta ve teknolojisini geliştirmeye çalışmaktadır. Maglev trenlerin günlük yaşamdaki ilk örneği, Çin'in Şanghay kentinde ortaya çıktı. 30 kilometrelik bir hat üzerinde çalışan tren, bu mesafeyi 7 dakikada alabilmektedir.

Kim bilir! Dünyada ne kadar Neodimyum rezervi var

Neodimyum doğada diğer NTE bileşenleri ile birlikte bulunur. Net bir rezerv miktarı vermek doğru olmayacaktır. Öncelikle devletler ve firmalar tarafından açıklanan rezervlerin miktarı net bir bilgi sağlamadığı gibi bu rezervlerin içinde ne kadar neodimyum olduğu da net değildir. En büyük üretici Çin’de zengin rezerv olduğunu varsayabiliriz. Çin 44 milyon NTE rezervi açıkladı. Ülkemizde açıklanan 52 milyon ton NTE rezervinin neodimyum içerdiği de belirtilmektedir.

Çin tekel oluşturdu, pazar büyüyor, “Köpek Balıkları” hareketli.

Neodimyum üretimi en çok Çin’de yapılmaktadır. ABD’nin tek NTE madenini işleten MP Materials firması neodimyum üretimi de yapmaktadır. Brezilya, Hindistan, Sri Lanka ve Avustralya'da da üretimi mevcuttur. Çinli firmalar dışında Arafura Resources, Lynas Rare Earths Ltd, MP Materials, Peak Rare Earths ve Australian Strategic Materials neodimyum pazarında faaliyet gösteren önemli firmalardır.

Rio Tinto ve BHP Billiton gibi dev maden şirketleri NTE arama, geliştirme, şirket satınalma gibi yollarla pazara girmeye başladılar. Daha önce işlettikleri madenlerin atıklarında NTE aramasına yoğunlaştılar. 2022 yılında küresel neodimyum pazarı 5,52 milyar dolar iken 2023’de 7,91 milyar dolara ulaşınca kan kokusunu alan köpek balıkları NTE pazarına hücum ettiler. Tek başına neodimyum mıknatıs pazarı 2022 yılında 2,3 milyar dolara ulaşmıştı.

Çin kendi ihtiyacını karşıladıktan sonra dünya neodimyum pazarında yüzde 87 ile en büyük paya da sahiptir. Fiyatı Çin belirlemektedir ve 2023 sonunda NTE bilgi ve teknoloji transferini yasaklamıştır. Çin ve ABD’nin yanında Almanya, Fransa, İngiltere, Güney Kore tüketici ülkeler olarak ön plana çıkmaktadır.

Tekel varsa fiyat sorulmazmış.

2018 – 2020 yıllarında tonu ortalama 65 bin dolar olan Neodimyum Oksit (%99) fiyatı piyasada tekel oluşturan Çin’in artan talebi bahane ederek saldırgan bir fiyat politikası uygulaması nedeniyle Ocak 2021’de 109 bin dolar/ton, Ocak 2022’de 220 bin dolar/ton, Ocak 2023’de 210 bin dolar/ton seviyesine çıkmıştır. Fiyatların aşırı yüksekliğine karşı Elon Musk elektrikli araçlarının motorlarında NTE’siz mıknatıs kullanmak için çalışma başlattığı açıklamasında bulunmuş, bundan sonra fiyatlar düşmeye başlamıştır. 2024 Şubat ayında 100 bin dolar/ton seviyesine inmiştir. Neodimyum mıknatıslara talep giderek yükselirken Çin’in dizginlenmesi için çabalar da artmaktadır.

ABD endişeli

MP Materials sektörde yerini tarif ederken, “sürdürülebilir endüstri için sürdürülebilir ürünler sunmada Amerika'nın lideri olurken aynı zamanda ABD'nin ekonomik ve ulusal güvenliğindeki kritik bir açığı da kapatıyor” ifadesini kullanmaktadır. ABD Savunma Bakanlığı NTE ürünlerini stratejik ürün olarak değerlendirmekte, Çin’e bağımlılıktan kurtulmak için MP Materials (30 milyon dolar) ve Lynas (258 milyon dolar) firmalarını doğrudan desteklemektedir.

Neodimyum kâşifi General Motors sağlam kaynak arayışında.

Neodimyum tüketen firmaları incelediğimizde elektrikli araçlar üreten otomotiv sektörü öne çıkmaktadır. Neodimyum mıknatısların keşfini yapan ABD kökenli General Motors (GM) firması en çok neodimyum tüketen firmalardan biridir de aynı zamanda. “Toplum ve paydaşlarımız için ortak değer yaratıyoruz ve tamamen elektrikli araçlara odaklanıyoruz” mottosu ile hareket eden GM, paydaşlarından olan NTE üreticileri ile ilişkilerini güçlendirmeye ve sağlam kaynaklar oluşturma yoğunlaşmıştır.

 Reuters 9 Aralık 2021 tarihinde abonelerine geçtiği haberle, GM’nin, iki ayrı anlaşma kapsamında gelecekteki elektrikli araçları için neodimyum mıknatıslarını ABD merkezli yeni üretim tesislerinden tedarik etmeyi planladığını, MP Materials ve Vacuumschmelze firmaları ile anlaşmalar yaptığını duyuruyordu. 2025 yılına kadar yılda 1 milyondan fazla elektrikli araç satmayı hedefleyen GM, Kaliforniya'daki bir lityum projesiyle de tedarik anlaşması imzaladı.

İki General gelecekte var olmak için güç birliği yaparlar.

General Electric (GE) ve GM 6 Ekim 2021 tarihinde, ağır ve hafif nadir toprak malzemelerinin tedarikini iyileştirme fırsatlarını değerlendirmek için mutabakat zaptı imzaladıklarını duyurdular. İşbirliğinin ilk odağı, her iki şirketin de gelecekte kullanacağı, Kuzey Amerika ve Avrupa merkezli mıknatıs üretimi tedarik zinciri oluşturmak şeklinde açıklandı. NTE temini için güçlerini birleştirme kararı aldılar.

GE ile neodimyum üreticisi Arafura, 22 Temmuz 2022 tarihinde açık deniz rüzgar türbinleri için enerji aktarımının anahtarı olan NTE ürünleri tedarikine yönelik mutabakat zaptı imzaladılar. GE rüzgar tribünlerinin en büyük üreticilerinden biridir. GE daha az NTE kullanacak nanokompozit mıknatıslar üzerinde çalışmaktadır. Bu arayışlar endüstriyel ihtiyaç ya da maliyetleri düşürme arayışından daha çok Çin’e olan bağımlılığı bitirmek içindir.

Tesla ve diğerleri

Elektrikli araçların lider firmalarından biri olan Tesla da neodimyum mıknatıs olmadan motor üretmek peşinde ama şimdiye kadar mesafe alamadı. Sumitomo, -ki kendisi neodimyumu GM ile eş zamanlı keşfetmişti- MP Materials ile birlikte çalışmaya karar verdi. Japonya NTE ürünlerinde Çin’e bağlı olmamak için arayış içerisinde ve NTE’yi stratejik ürün ilan etti. Yakın zamanda Suudi Arabistan ile anlaşma imzaladı.

İngiltere Temmuz 2022‘de “Gelecek için Dayanıklılık: Birleşik Krallık’ın Kritik Maden Strateji” belgesini kabul etti. Bu strateji belgesi ile NTE kritik mineraller arasına alındı. Mart 2023’te NTE tedarik zincirini güçlendirmek için 18,6 milyon dolarlık fon ayırdı.

Avrupa Birliği (AB), elektrikli otomobil motorları ve rüzgar türbinleri gibi ürünlerde küresel üretim lideri olmasına rağmen, kendisi herhangi bir NTE üretmiyor. Neodimyum mıknatısı ihtiyacının yüzde 98'ini Çin’den karşılıyor. NTE ve neodimyum mıknatısını stratejik kabul ediyor ve tedarikini güvence altına almayı amaçlıyor. Avrupa Komisyonu 2020 yılında kritik hammadde tedarikindeki  zorlukları ele almak için  Avrupa Hammadde İttifakını başlattı. Ele aldıkları ilk başlık ise NTE teminiydi.

İki General (GM ve GE) başta olmak üzere, Çin hariç, tüm dünya; giderek daha bağımlı hale geldiği NTE’nin peşine düşmüş, nerede kaynak var, nasıl kontrol altına alırım hesabı yapmakta, buna göre adımlar atmaktadır.

Küresel ısınma yeşil enerjiye dönüşümü zorlarken teknoloji de kendi yolunu arıyor ve yolların kesişim noktasında, zengin NTE, bor, lityum ve toryum kaynaklarının varlığı ile Türkiye bulunuyor.

Ben söylemiyorum…

ABD, Avrupa Birliği, Japonya, İngiltere ve Çin söylüyor.

Diyorlar ki, nadir toprak elementleri stratejiktir.

Dünyadaki en büyük NTE rezervlerinden biri Türkiye’de olduğuna göre;

Bizim nadir toprak elementleri de stratejiktir.

Peki! ne yapmalıyız?

Türkiye’nin mevcut potansiyeli göz önüne alındığında, kapsamlı bir strateji ve çok yönlü bir çalışma ile stratejik ve kritik madenler konusunda ulusal güvenlik gereklerine uygun bir politikanın belirlenmesi ve uygulanması gerekmektedir. Ülkemizde bulunan stratejik ve kritik yeraltı kaynakları Türkiye coğrafyasının ayrılmaz birer parçasıdır ve coğrafyanın kader olduğu bu bölgede, çok boyutlu ve uzun soluklu bir biçimde uygulamaya koyulacak politikalar, ülkemizin geleceğinin şekillenmesinde ve uluslararası alandaki konumunun belirlenmesinde başat rol oynayacaktır.

Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı’na bağlı NTE Araştırma Enstitüsü’nün (NATEN) ve MTA tarafından NTE ülke potansiyeli ortaya çıkarılmalıdır. Çin tekeline karşı Türkiye’nin rezervleri harekete geçirilmelidir. Bunu Çin haricinde herkes isteyecektir. Üretimin ilk aşaması (neodimyum ve diğer ürünler) kesinlikle Eti Maden tarafından gerçekleştirilmelidir. NTE üretimi için gerekli teknoloji transferi konusunda ABD ve Avustralya firmaları ile görüşülebilir. Mıknatıs gibi ikinci aşamada elde edilecek ürünlerin Türkiye’de üretimi teşvik edilmelidir.