Katalog

www.iku.edu.tr BİLİM KÜLTÜR VE EĞİTİM Anahtar Enerji Teknolojileri ve Enerji Kritik Elementler1 Doç.Dr. Nihal SARIER (İstanbul Kültür Üni.) G iderek büyüyen enerji talebi ve iklim değişikliği ile ilgili artan kaygılar, araştırmacıları yeni enerji kaynaklarına yönelmeye, enerjinin depolanması, taşınması ve korunması için yeni keşifler yapmaya yöneltmektedir. Yirminci yüzyılda, özellikle nükleer enerji teknolojilerinin gelişmesi ile ortaya çıkan “anahtar enerji teknolojileri” tanımı ekonomik değer taşıyan ve hızla gelişen enerji teknolojilerini kapsamakta, bu tanım sürekli güncellenmektedir. Bu bağlamda, i) Yenilenebilir enerji teknolojileri (güneş pilleri, rüzgâr tribünleri vb.), ii) Enerji verimliliğini arttırmaya yönelik teknolojiler (melez ve elektrikli arabalar, LED aydınlatma, fiber optik kablolar, yakıt pilleri vb.), iii) Elektronik teknolojileri (mikroişlemciler, düz ekranlar, cep telefonları vb.), iv) Uçakuzay endüstrisinde kullanılmaya elverişli hafif alaşım teknolojileri günümüzün ve yakın geleceğin “anahtar enerji teknolojileri” olarak sınıflandırılmaktadır. Hızla gelişen “anahtar enerji teknolojileri” ni destekleyebilecek nitelikte olan hammadde kaynaklarını gözden geçirmek ve bunların dünya genelinde toplam rezervlerini belirlemek üzere, Amerikan Fizik Topluluğu (American Physical Society: APS) ile Malzeme Araştırma Topluluğu (Materials Research Society: MRS) 2009 yılında ortak bir komite oluşturdu. “Enerji kritik element”(EKE) terimi ilk kez bu komite tarafından enerji ile ilgili bir veya birden fazla yeni teknolojide kullanılan elementi tanımlamak üzere geliştirildi. APSMRS komitesi, Periyodik Tablo’da renklendirilerek işaretlenmiş yirmi dokuz elementi yenilenebilir enerji, enerji verimliliği, elektronik ve uçakuzay teknolojilerde kullanılmaya başlanan, yakın gelecekte de kullanımları hızla artacak olan “Enerji kritik elementler” olarak belirledi (bkz. Şekil 1). Bu rapor 2011 yılında yayınlandı. ENERJİ KRİTİK ELEMENTLER Şekil 1: Periyodik tabloda işaretlenmiş “günümüzün” Enerji Kritik Elementleri0 (APSMRS tarafından belirlenen EKE’ler 29 element, ABD Enerji Bakanlığı tarafından belirlenen EKE’ler 14 element) Kaynak: Energycritical elements for sustainable development, MRS Bulletin•VOLUME 37• April 2012• www.mrs.org/bulletin ENERJİ KRİTİK ELEMENTLERİN KULLANILDIĞI TEKNOLOJİLER “Enerji kritik elementler”den galyum (Ga), germanyum (Ge), indiyum (In), selenyum(Se), telluriyum (Te) ve gümüş (Ag) fotovoltaik güneş pillerinde, özellikle ince tabaka fotovoltaiklerde, yttriyum (Y) enerji etkin floresan aydınlatmada kullanılmaktadır. Lityum (Li) ve lantan (La) enerji verimi yüksek pil yapımında kullanılır (bkz. Şekil 2). Periyodik Tablo’da pembe renkle işaretlenmiş olan nadir toprak elementleri EKE’ler içinde önemli bir yere sahiptir. Örneğin, disprosiyum (Dy), neodmiyum (Nd), praseodmiyum (Pr), samariyum (Sm) ve gadoliniyum (Gd) üstün manyetik ve optik özellikleri olan nadir toprak metallerdir. Yerkürede bulunuşları isimlerinin çağrıştırdığı kadar “nadir” olmayan bu metallerden kalıcı mıknatıs yapılarak, rüzgâr tribünlerinin ve elektrikli melez taşıtların imalatında kullanılabilen yüksek güçte motor ve jeneratör üretilebilmektedir. Öte yandan, Periyodik Tablo’da mavi renkle işaretlenmiş olan platin (Pt), palladyum (Pd) ve diğer platin grubu elementlerin yakıt pillerinde katalizör olarak kullanılmaları sayesinde taşıtlarda petrol ve petrol türevlerine bağımlılığı ortadan kaldıracak ilerlemeler başlamıştır. Oda sıcaklığında gaz halde bulunan helyum (He) havadan hafif, kimyasal tepkimeye girmeyen bir elementtir. Sanayide havanın kademeli damıtılması ile elde edilen sıvı helyumun sıcaklığı 269oC’tur. Helyum anahtar enerji teknolojilerinde soğutucu sıvı olarak, özellikle süperiletken olarak tanınan malzemelerin süperiletken özelliklerini ortaya koyabilmeleri için gereken sıcaklığa erişilmesi amacıyla kullanılmaktadır. Şekil 2: Enerji kritik elementlerin kullanıldığı bazı anahtar enerji teknolojileri: Düz ekranlar, rüzgâr tribünleri ve LED aydınlatma Yazının devamı gelecek haftaya CBT 143113 /22 Ağustos 2014 Bazı enerji kritik elementlerin Avrupa’daki rezervleri ile ilgili yapılan çalışmalar Şekil 3’de özetlenmektedir. Bu rezerv çalışmasına göre antimon (Sb), berilyum (Be), fulorit minerali ve tungsten (W) ülkemizde rezervleri bulunan EKE’ler listesinde yer almaktadır. ENERJİ KRİTİK ELEMENTLERİN REZERV VE ÜRETİM DURUMU