Enerji Dönüşümü ve İklim Değişikliği: Madenlerin Kritik Rolü
Yazar: Haşim Çevik
Düzenleyen: Ümit Sözbilir
Özet: İklim değişikliği baskısıyla gerçekleşen enerji dönüşümü sürecinde, yeni santrallerin kurulması, elektriklendirme, elektrikli araçların ve batarya sistemleri için büyük ölçeklerde maden gereksinimi bulunmaktadır. Fakat bu madenlerin üretim ve işletilmesi süreçleri risk ve sorunlarla karşı karşıyadır.
Giriş
Son yıllardaiklim değişikliği ile mücadele kapsamında fosil yakıtlardan düşük ve sıfır karbonlu enerji kaynaklarına doğru bir süreç olan enerji dönüşümü küresel gündeme yerleşmiştir. 2015 yılında imzalanan Paris İklim Değişikliği Anlaşması ile devletler, ulusal karbon salımlarını düşüreceklerini taahhüt ederek var olan enerji sistemlerinin daha sürdürülebilir ve düşük karbonlu enerji sistemleri ile yer değiştirmek amacıyla politikalar oluşturmaya başladı [1]. Bu doğrultuda; güneş, rüzgâr ve jeotermal gibi yenilenebilir kaynaklar kullanılarak enerji santrallerinin kurulması, günlük hizmetlerin elektriklendirme ve ulaşım sektöründe dizel araçlardan elektrikli araçlara geçilecek ve yeni teknolojilerle desteklenecek (batarya sistemleri vb.) olan bu süreçte [2], teknoloji ve santrallerin üretiminde kullanılmak üzere materyallerin üretilmesi için de tesisler kurulacaktır. Bütün bu süreçler için çok büyük ölçeklerde maden gereksinimi olacaktır [3].
Özellikle sanayi devriminden beri kurulan sosyoteknik sistemler, madenlerden üretilen materyal (demir-çelik, bakır vb.) yoğunlukludur. Kullandığımız en temel enerji kaynaklarından kömür de dâhil olmak üzere günlük işlerimizde kullandığımız her teknolojik alet ve hizmet yer altından çıkarılan madenlerin işletilerek kullanılabilir hâle getirilmesine bağımlıdır. Bu altyapının bir kısmının devreden çıkarılması (kömür santrallerinin kapatılması, dizel araçların kullanımının sınırlandırılması vb.) ve yerine yenilerin kurulması yine bazı madenlerin kullanılması ile mümkün olacaktır. Fakat sanayi devriminden beri kurmakta olduğumuz sosyoteknik sistemin altyapısı uzun yıllara yayılarak gerçekleşti. Enerji dönüşümü ise hava kirliliği, çevresel bozulma, enerji krizleri ve özellikle iklim değişikliğinin baskılarıyla önümüzdeki birkaç 10 yıl içerisinde küresel bir ölçekte gerçekleşmek zorundadır [4].
Dünyanın çeşitli bölgelerinden ve farklı gelişmişlik seviyelerinde ülkeler dizel araçların satışını yasaklamak [5], kömürden elektrik üreten termik santralleri kapatmak [6] ve net sıfır CO2 salımına ulaşmak [7] için çeşitli miatlar belirledi. Bu belirlenen hedeflerin zamanında gerçekleşmesi için büyük ölçekli altyapı yatırımlarının çok hızlı bir şekilde gerçekleştirilmesi gerekmektedir.
Bu yazıda iklim değişikliği ile mücadele kapsamında belirlenen enerji dönüşümü ve CO2 salımlarının azaltılması hedefleri için gerekli madenlerin ve nadir toprak elementlerinin güncel durumuna, çıkarılma ve işleme süreçleri ile ilgili aşılması gereken sorunlara değineceğiz.
Kritik Madenler Enerji Dönüşümü için Neden Gerekli?
Günlük ihtiyaçlarımızı giderirken kullandığımız, kurduğumuz sosyoteknik sistemlerin işlemelerini sağlayan hemen hemen her teknoloji -çoğunlukla yer altında bulunan- doğal kaynakların ve madenlerin işletilip kullanılır hâle getirilmesi ile ortaya konulmaktadır. Örneğin, telefonlarımızın bataryaları çoğunlukla lityum, elektrik hatları bakır, mutfak gereçlerimiz demir-çelik ve alüminyum gibi çeşitli madenlerden ve doğal kaynaklardan yapılmaktayken nükleer santraller uranyum, tıbbi radyasyon cihazları sezyum, ısınma sistemleri kömür ve doğal gaz gibi madenlerin kullanılması sayesinde işlevlerini yerine getirebilmektedir.
Günümüzde kullandığımız teknolojilerin bir kısmının geliştirilmesi (batarya sistemleri vb.), bazılarının tamamen devreden çıkarılması (kömür santralleri vb.) ve yeni teknolojilerin (karbon yakalama/filtreleme ve hidrojen bazlı teknolojiler vb.) uygulamaya alınması ile gerçekleştirilecek olan enerji dönüşümü için madenlere olan ihtiyaç artmaktadır. Zira dünya nüfusu artıp ulusal ekonomiler büyürken enerjiye olan talep artmaya devam edecektir. Böyle bir durumda enerji dönüşümü gerçekleşmiyor olsa bile enerji altyapıları ve teknolojilerine yapılan yatırım madenlere olan ihtiyacı arttıracaktır. Bunun yanı sıra enerji dönüşümü için gerekli olan yenilenebilir enerji santrallerinin kurulması ve elektrikli arabaların üretilmesi fosil yakıt bazlı santrallerden veya dizel araçlardan daha fazla madene ihtiyaç duymaktadır.
Yukarıdaki grafikten de anlaşılacağı üzere bir elektrikli aracın üretimi için sıradan bir dizel aracın üretiminde kullanılanın 6 katı kadar materyal gereksinimi bulunmaktadır. Karada kurulmuş bir rüzgâr santrali aynı kapasiteye sahip bir doğal gaz santralinden 9 kat kadar daha fazla madene ihtiyaç duyar. 2010 yılından beri yenilenebilir enerji kaynaklarının paylarının artmasıyla madenlere olan talep %50 arttı [8]. Bir yandan iklim değişikliği ile mücadele için bu artışın devam etmesi gerekirken bu taleplerin zamanında ve yeterli bir şekilde karşılanması da önem arz etmektedir. Nitekim yenilenebilir kaynaklara olan yatırımların artmakta olduğu göz önünde bulundurulduğunda kritik madenlere ve nadir toprak elementlerine olan talebin de hızla artacağı öngörülmektedir.
Uluslararası Enerji Ajansı tarafından kritik madenlerin günümüzdeki üretimleri baz alınarak yapılan bir tahmine göre; Paris İklim Değişikliği Anlaşması çerçevesinde belirlenen hedeflere ulaşılması için 2040 yılına kadar madenlere olan ihtiyacın en az 6 katına çıkması beklenmektedir [8]. Bu madenlerden lityuma olan talep elektrikli araç ve batarya teknolojilerinin gereksinimleri öncülüğünde yaklaşık %90 artarken kobalt ve bakıra olan talep ise %60’a kadar artabilmektedir [8]. Bu artışların önemli bir kısmı yeni rüzgâr ve güneş santrallerinin kurulması, batarya teknolojilerinin ve elektrikli araçların üretimindeki artıştan kaynaklanacaktır. Sıfır karbonlu diğer enerji kaynaklarından hidroelektrik ve nükleer santraller bu artışlara önemli bir katkıda bulunmazken, henüz yaygınlaşmamış hidrojen teknolojilerinde kullanılan elektrolizler için nikel ve zirkonyum talebi hızla yükselebilir.
Bu nedenle zaten uzun bir süredir kullanmaya başladığımız yeraltı kaynaklarının küresel bir enerji dönüşümü için yeterli olsa bile zamanında çıkarılıp işlenerek artan talebi karşılayıp karşılamayacağı gibi daha cevaplanması gereken sorular bulunmaktadır.
Potansiyel ve Aşılması Gereken Güncel Sorunlar
Enerji dönüşümünün sade teknik bir konu değil, toplumsal, ekonomik ve siyasi yönlerinin çok önemli olduğunu önceki yazılarımızda belirtmiştik. Enerji dönüşümü için gerekli yer altı kaynaklarının da var olup olmaması ve yeterli bir şekilde çıkarılıp çıkarılamayacağı sadece teknik bir sorun değil, çok ciddi toplumsal, ekonomik ve siyasal yönleri bulunmaktadır. Aşağıda sadece en genel sorunlara kısaca değinilmektedir. Fakat her sorun başlı başına araştırma alanları olabilmekte ve daha ciddi çalışmaların yapılmasını gerektirmektedir.
Adalet
Maden arama ve çıkarma hâlâ elle yapılan, insanların yeraltını kazarak çok zor şartlar altında gerçekleştirdikleri bir iş koludur. Özellikle gelişmemiş ve gelişmekte olan ülkelerde maden işçileri güvencesiz, zor şartlarda ve çok az ücretler karşılığında çalışmaktadırlar. Örneğin dünyanın en büyük kobalt madenlerine sahip ülkesi Kongo’da aralarında oldukça fazla sayıda çocuk işçinin de bulunduğu maden işçileri, günlük birkaç Amerikan Doları [9] kazanarak ve hayatlarını tehlikeye atan can güvenliği için yeterli tedbirlerin alınmadığı madenlerde çalışmaya devam etmektedirler. Elektrikli araçların en çok satıldığı ülkelerin oldukça gelişmiş ve zengin olduğu da göz önünde bulundurulunca bu araçların üretilmesi için hayati önem arz eden madenlerin çıkarılması fakir ve gelişmemiş ülkelerde çok büyük bedeller karşılığında yapılması cevapların çözülmesi gereken önemli etik sorunlara ve adaletsizliklere sebep olmaktadır [10].
Fiyat İstikrarsızlığı ve Arz Zincirleri
Bir teknoloji her ne kadar yararlı olursa olsun ekonomik olmadığı takdirde kullanılması ve yaygınlaşması çok zor olabilmektedir. Bu nedenle, yenilenebilir enerji teknolojilerinin çeşitli düzeyde politikalarla desteklenmesi ve maliyetlerinin fosil yakıt teknolojilerinden daha ucuz hâle getirilmesi sağlanmalıdır.
Yakın zamanda yenilenebilir enerji santrallerinin maliyetleri ekonomik bir hâle gelmiş olsa da bu [11] santrallerin yapılması için gerekli bileşenlerin ücretlerinde olası bir artış santral maliyetini arttırabilir. Bu bağlamda COVID-19 pandemisi [12], küresel ekonomik kriz, Rusya-Ukrayna savaşı [13] gibi birden fazla küresel şok ile karşı karşıya kalan arz zincirleri kesintiye uğramış, maden işleme ve üretim tesislerinin kapasitelerinde düşüş yaşanmış, lojistik ve taşımacılık sektörlerinde ücretler artarak kritik madenlerin fiyatlarında da büyük bir artışa neden olmuştur. Ayrıca enerji dönüşümü için bu madenlere ve elementlere olan talep artarak arz üzerinde bir baskı oluşturmuş fiyatlarda dalgalanmaya sebep olmuştur.
Enerji dönüşümü hedefleri tutturulmak isteniyorsa yenilenebilir enerji teknolojilerinin önemli bileşenleri olan kritik madenlerin fiyatlarındaki dalgalanmaların yatıştırılması ve ekonomik olarak kabul edilebilir düzeylerde tutulması önem arz etmektedir [14]. Fakat bu aşağıda detayları verilen nedenlerden dolayı da oldukça zordur.
Coğrafi Yoğunlaşma
Enerji dönüşümü için gerekli olan maden rezervleri dünyanın coğrafik olarak çok az bir bölümünde bulunmaktadır. Petrol ve doğal gaz gibi fosil yakıt üreticisi ülkelerin bile sayısının az olmasından dolayı yaşanan enerji krizleri ve bağımlılığı, bu yakıtlardan bile daha küçük bir bölgede toplanmış olan maden rezervlerinin [8] önemli sorunlara sebep olma riski taşıdığı göz önünde bulundurulmalıdır. Örneğin, sadece 3 ülke, kobalt, lityum ve nadir elementlerin küresel üretimin %75’inden fazlasını kontrol etmektedir [8]. Bu bağımlılık ve yoğunlaşma maden ve elementlerin işletim süreçlerinde de görülmektedir. Örneğin, Çin tek başına nadir toprak elementlerinin işletim süreçlerinin %90’ını, lityumun yarısını ve kobaltın da %70’ini elinde bulundurmaktadır [8]. Bu bağımlılık ve yoğunlaşma olası siyasi krizlerin doğrudan enerji dönüşümünü sekteye uğratma ve fiyatlarda istikrarsızlığa neden olmasına neden olabilmektedir.
Yukarıda açıklanan sorunların yanı sıra rezerv kalitesinin düşmesi, iklim değişikliği nedeniyle maden arama ve çıkarma süreçlerinin zarar görmesi ve bulunan rezervlerin çıkarılıp işletilmesi süreçlerinin uzaması yönetilmesi gereken sorunlar ve riskler olarak politika yapıcılarının önünde bulunmaktadır [8].
Sonuç
Günümüze kadar kurulan sosyoteknik sistem ve altyapı doğada ham bir şekilde bulunan madenler ve nadir toprak elementleri yoğunlukludur. Küresel enerji dönüşümü ve iklim değişikliği hedeflerini tutturmak için kullanılacak bir dizi yeni teknoloji ve inşa edilecek altyapı kritik madenlere ve nadir toprak elementlerine olan talebi arttırmaktadır. Nitekim yeni teknolojiler ve altyapı aynı potansiyele ve kapasiteye sahip geleneksel olarak kullanılanlardan daha yüksek yoğunlukta maden ve toprak elementi gerektirmektedir. Bu nedenle kritik madenlere ve nadir toprak elementlerine olan artan talebin zamanında ve uygun bir şekilde karşılanması önemlidir.
Madenlerin belli coğrafik bölgelerde yoğunlaşmış olması, maden çıkarma işlemlerindeki insani faktörlerin göz önünde bulundurulması, maden ve elementlerin işlenme süreçlerinin çok büyük bir kısmının sadece birkaç ülkede toplanması, arz zincirinin korunması ve fiyat istikrarının sağlanması gibi bir dizi sorunun zamanında ve düzgün yapılmış politikalarla çözülmesi gerekmektedir. Aksi hâlde dünyada maden ve element kapasitesinde büyük bir sorun olmasa da bu tür diğer teknik, sosyal, siyasi ve ekonomik sorun enerji dönüşümünü sekteye uğratarak iklim değişikliği ile mücadele hedeflerine ulaşılmamasına neden olabilir.
