Japonlar; nadir toprak elementlerini(NTE) “teknolojinin tohumu”, ABD ise “teknolojik metal” olarak adlandırır. Nadir toprak elementleri, az miktarda kullanıldığında bile ürünün kalitesini önemli ölçüde artırır. Yüksek teknoloji ürünlerinde de kullanım miktarı azdır ancak birim performansa etkisi kritiktir. Örneğin bir cep telefonunda sekiz adet nadir toprak element kullanılmaktadır. Renkli ekranlarda, mikrofonlarda cep telefonu devreleri ve ünitelerinin küçük ve fonksiyonel olmasında önemlidir. Bir telefonda kullanılan nadir toprak element miktarı azdır ancak kullanıcı sayısı hızla artmaktadır. Bu da önemini artırmaktadır.
NTE’ler, periyodik tabloda altta bulunan lantanitler grubunu ve benzer kimyasal özelliklere sahip, doğada genellikle bunlarla bulunan Skandiyum ile İtriyum elementlerini kapsar.
NTE’ler genelde yumuşak, kolay şekillendirilme ve tepkimeye girebilme karakteristiği gösterir. Ayrıca, kendilerine has manyetik ve optik özelliklere sahiptir. Skandiyum ve 57-64 atom numaralı elementler hafif NTE olarak sınıflandırılmaktadır. 65-71 atom numaralı elementler ve İtriyum ise ağır NTE olarak sınıflandırılmaktadır.
Kullanım Alanları
NTE’ler, içeriğinde bulundukları malzemeleri hafifletirken yüksek sıcaklığa, aşınmaya ve korozyona karşı dirençli kılmaktadır. İleri teknoloji ürünlerinde sıklıkla tercih edilirler. Bu yüzden, çağımızın vazgeçilmez stratejik elementlerindendir. Sağlık hizmetlerinden savunma sanayiine, temiz enerjiden telekomünikasyon sistemlerine teknolojinin pek çok alanında kullanılırlar. Bugün hayatımızın olmazsa olmazları arasında yer alan cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar, televizyon ekranları, modern tıp cihazları, bataryalar, kamera lensleri, ampuller, X-ray makineleri, fiber optik kablolar ve bataryaların yanı sıra hibrit araçlar, uçak motorları, füze kontrol sistemleri, lazerler, seramik ve cam üretimi, rüzgar türbinleri, güneş enerjisi ve petrol arıtma işlemleri gibi birçok sahada tercih edilen elementlerdir.
Aşağıdaki tabloda nadir toprak elementlerinin kullanım alanlarını görebilirsiniz:
Neden Nadir?
Nadir toprak elementleri halitler, karbonatlar, oksit ve fosfat dahil birçok mineral içinde yer alır. Nadir adlandırmasına rağmen çok geniş bir alana yayılmış olarak 160’dan fazla minerali vardır. Ancak, kaynakların çoğu Bastnazit, Monazit ve Ksenotim minerallerinden oluşur. Bastnasit ve Monazit, başlıca Ce(Seryum), La(Lantanyum) ve Nd (Neodimyum) olan hafif nadir yer elementlerinin temel kaynaklarıdır. Monazit daha az La, daha çok Nd ve radyoaktif toryum elementi içerir. Ksenotim ise daha ağır NTE’ler Y (İtriyum), Dy (Disprosyum), Er(Erbiyum), Yb(İterbiyum) ve Ho(Holmiyum) içerir. Genellikle oksit bileşenler olduklarından gruplandırılamamış, oksitlerin metale indirgenmesinin zorluğundan ve sık karşılaşılmamasından dolayı “nadir” adını almışlardır.
Nadir metallerin önemli bir bölümünün 2030 yılına kadar tükeneceği tahmin edilmektedir. Örneğin 2006 yılında güneş panellerinin yapımında kullanılan galyumun yüzde 83’ü Çin’de kullanılmıştır. 2006 yılında dünya genelinde 152 ton galyum üretilmiştir. Talebin 2030 yılında 603 tona çıkacağı tahmin edilmektedir.
Son rakamlara göre dünyada 121 milyon ton NTE rezervi bulunmaktadır. Bu rezervin yaklaşık 44 milyon tonu (%36) Çin Halk Cumhuriyeti’ndedir. Son yıllarda ortalama yıllık 170 bin ton üretim yapılmaktadır. Bu üretimin %80’inden fazlası Çin Halk Cumhuriyeti’nde üretilmektedir. Görüldüğü gibi Çin’in bu pazardaki egemenliğinin kırılması gerekmektedir. Bunun için güvenli ve sürekli yeni kaynak alanları bulunmalıdır.
Dünyada NTE Kullanımı
Dünya ülkelerinin Nadir toprak elementi tüketimi, sanayisinin gelişmesiyle doğru orantılıdır. Teknolojik gelişim ve küresel rekabet gücü için katma değeri yüksek yeni teknolojiler geliştirilmelidir. Dünyanın iki küresel gücü ABD ve Çin hammadde, üretim ve nihai ürün olarak ilk başı çekmektedir. Öyle ki, üretimin çoğuna sahip olmak bu Çin’in elindeki en önemli kozdur. Eğer Çin, Madenciliği ve ayrıştırma işlemi çok zahmetli olan NTE üretimini ya da ihracatını durdurursa sadece ABD’de değil tüm dünyada ileri teknolojilerin üretimine dair ciddi bir sorun baş gösterir.
Ülkemiz kritik hammaddelerin aranması, üretilmesi ve ileri teknolojik ürünlerde kullanılmasına yönelik çalışmalara öncelik vermelidir. MTA, uluslararası işbirlikleri ve Eti madenle ortak çalışarak, aramalarda önemli oranda ilerleme kaydetmiştir. Ayrıca, TENMAK ( Türkiye Enerji, Nükleer ve Maden Araştırma kurumu) ‘a bağlı NATEN (Nadir toprak elementleri araştırma enstitüsü) bu konuda çalışmaktadır. NATEN, Nadir toprak elementlerinin eldesi, ürün ve teknolojilerin geliştirilmesi ve gelişmiş teknolojik ürünlerde geniş bir şekilde kullanımının sağlanması amacıyla araştırmalar yürüten ve destekleyen bir araştırma enstitüsüdür.
Kaynakça
[1]https://naten.tenmak.gov.tr/tr/nte-hakkinda/nadir-toprak-elementleri.html
[2] https://naten.tenmak.gov.tr/tr/nte-hakkinda/dunyada-ve-turkiye-de-nte.html
[3] https://naten.tenmak.gov.tr/tr/nte-hakkinda/kullanim-alanlari.html
[4] https://www.mta.gov.tr/v3.0/bilgi-merkezi/nadir-toprak-elementi
[5] https://www.21yyte.org/tr/merkezler/islevsel-arastirma-merkezleri/enerji-ve-enerji-guvenligi-arastirmalari-merkezi/temiz-enerji-ve-ileri-teknoloji-uretiminde-nadir-toprak-elementlerin-nte-onemi-ve-kuresel-guclerin-gizli-mucadelesi
[6] Celep, Oktay, vd. “Nadir toprak elementlerinin birincil ve ikincil kaynaklardan üretimi”. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Aralık 2020. DOI.org (Crossref), https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.765981.
[7] Cahit DÖNMEZ / MTA, Nadir Toprak Elementleri (NTE) Çalıştayı (20-21 Haziran 2019) https://www.youtube.com/watch?v=ppUFmsLIEHI
[8] MTA Dünyada ve Türkiye’de Nadir Toprak Elementleri, Maden Serisi:5, Eylül 2017
[9] https://www.gazeteduvar.com.tr/yazarlar/2019/06/05/abd-cin-savasini-nadir-elementler-mi-durdurdu
[10] https://naten.tenmak.gov.tr/tr/kurumsal/hakkimizda.html
