Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı (DOE) tarafından nadir toprak metallerinin ve diğer malzemelerin temiz enerji ekonomisindeki rolünü incelemek amacıyla bir araştırma yapılmıştır. 2011 Kritik Malzeme Stratejisi adı verilen bu araştırma, kritik malzeme bir başka deyişle nadir toprak metallerin temin zorluklarını gidermek için güncellenmiş kritiklik değerlendirmeleri, piyasa analizleri ve teknoloji analizlerini içerir.
Bu rapor, bazı malzemelerin rüzgar türbinleri, elektrikli araçlar (EV’ler), fotovoltaik (PV) ince filmler ve enerji tasarruflu aydınlatmaların önemini vurgulayan 2010 Kritik Malzeme Stratejisinin bir güncellemesidir.
Nadir toprak metallerin kritik durumu hakkında raporun öne çıkan özellikleri:
• Rüzgar türbinleri, EV’ler, PV ince filmler ve flüoresan aydınlatmalar da dahil olmak üzere birçok temiz enerji teknolojisi, kısa vadede tedarik kesintileri riski taşıyan nadir toprak metallerini, malzemeleri kullanmaktadır. Bu riskler genellikle orta ve uzun vadede azalacaktır.
• Beş nadir toprak metalinin (disprosyum, neodim, terbiyum, europium ve itriyum) tedarik zorlukları, önümüzdeki yıllarda temiz enerji teknolojisi dağıtımını etkileyebilir.
• Bu zorlukların üstesinden gelmek için çalışmalar arttırıldı. Nadir toprak metallerin belirlenebilmesi amacıyla öncelikli araştırmalar için yeni fonlar oluşturulması, DOE’nin ilk kritik materyal araştırma planının geliştirilmesi, önde gelen uzmanları bir araya getiren uluslararası atölye çalışmaların yapılması ve bu konularda çalışan federal kurumlar arasında ki koordinasyonlar sayılabilir.
• Eğitim ve öğretim yoluyla işgücü yeteneklerinin geliştirilmesi; kırılganlıkların giderilmesine ve kritik malzemelerle ilgili fırsatların gerçekleştirilmesine yardımcı olacaktır.
• Önümüzdeki yıllarda çok daha fazla çalışmaya ihtiyaç olacaktır.
Bu rapor, gelecek yıllarda yüksek büyüme göstermesi beklenen birçok temiz enerji teknolojisine odaklanmaktadır. Sunulan senaryolar geleceğin öngörüleri değildir.
Gelecekteki malzemelere yönelik arz ve talep, çığır açan teknolojiler; malzeme kıtlığına ve piyasadaki diğer faktörlere verilen piyasa cevabı nedeniyle bu senaryolardan farklı olabilir. Bu analiz politika yapıcıları ve halkı bilgilendirmeye yardımcı olmak içindir.
Kritiklik Değerlendirmesi
On altı element rüzgar türbinleri, EV’ler, PV hücreleri ve flüoresan aydınlatmasında kritiklik açısından değerlendirildi.
Kullanılan metodoloji Ulusal Bilimler Akademisi tarafından geliştirilen metodolojiden uyarlanmıştır.
Kritiklik değerlendirmesi iki boyutta incelendi:
•temiz enerji
•arz riski.
Beş nadir toprak elementinin (Rare Earth Elements)
•disprosyum,
•terbiyum,
•europium,
•neodim
•itriyum
kısa vadede kritik olduğu bulundu ( 2015).
Bu beş nadir toprak elementi (REE-Rare Earth Elements) enerji verimli aydınlatmada;
•rüzgar türbinleri ve elektrikli araçlar veya
•fosforlar için mıknatıslarda kullanılır.
Diğer elementlerin;
•seryum,
•indiyum,
•lantan
•tellür)
kritik olduğu tespit edildi.
Pazar Dinamikleri
• Son yıllarda, incelenen malzemelerin neredeyse tümüne yönelik talep, çelik gibi emtia metallerine olan talepten daha hızlı artmıştır. İncelenen malzemelere olan talebin artması, temiz enerji teknolojilerinin yanı sıra cep telefonları, bilgisayarlar ve düz panel televizyonlar gibi tüketici ürünlerinden gelmektedir.
• Genel olarak, küresel malzeme arzı, mevcut sermaye eksikliği, uzun sağlama süreleri, ticaret politikaları ve diğer faktörler nedeniyle son yıllarda talep artışına cevap vermede yavaşlama olmuştur. Birçok anahtar malzeme için, pazar tepkisi, çoğaltma ve yan üretimin karmaşıklığı gibi sebepler nedeniyle işler daha da karmaşıklaşmaktadır. Ek olarak, bazı kilit malzemeler için pazarın şeffaf olmaması ve dar hacmi verimli çalışabilme yeteneğini etkileyebilir.
• Bazı üniversiteler ve diğer kurumlar; gelecekteki fen ve mühendislik işgücünü kurslar, araştırma fırsatları ve stajlar yoluyla hazırlıyorlar.
Araştırma için önemli konular;
• Tedarik zincirinin çeşitli aşamalarındaki işletmeler pazar dinamiklerine uyum sağlıyor. Bazıları kendilerini fiyat dalgalanmalarından ve maddi kıtlıktan korumak için savunma önlemleri alıyor, bazıları ise ek tedarik kaynakları veya potansiyel ikame kaynakları sunarak piyasa fırsatlarına proaktif bir şekilde cevap veriyor.
• Birçok hükümet, hammaddelerin ekonomik rekabet edebilirliğe artan önemini kabul etmekte ve tedarik risklerini azaltmada aktif rol oynamaktadır.
Teknoloji Analizleri
2010 Kritik Malzeme Stratejisini temel alan bu raporda, aşağıdaki sonuçlarla birlikte üç derinlemesine teknoloji analizi sunulmaktadır:
Nadir toprak metalleri /elementleri, petrolün rafine edilmesinde önemli bir rol oynamaktadır, ancak sektörün nadir toprak arzı bozulmalarına karşı kırılganlığı sınırlıdır.
Lantan, petrol rafine işleminin önemli bir parçası olan sıvı katalitik çatlamada (FCC) kullanılır. Ancak lantan tedariki diğer nadir topraklardan daha az kritiktir ve rafineriler girdi miktarlarını ayarlama konusunda bazı yeteneklere sahiptir.
Rüzgar enerjisi ve elektrikli araç teknolojileri üreticileri olası nadir toprak kıtlıklarına cevap vermek için stratejiler izliyorlar.
Neodim ve disprosyum içeren kalıcı mıknatıslar (PM), rüzgar türbini jeneratörlerinde ve elektrikli taşıt (EV) motorlarında kullanılmaktadır.
Bu nadir toprak elementleri REE’ler çok değerli manyetik ve termal özelliklere sahiptir. Her iki teknolojinin de üreticileri şu anda gelecekteki sistem tasarımı konusunda kararlar alıyor, neodim ve disprosiyumun performans avantajlarını potansiyel arz kıtlığına karşı kırılganlığa karşı alıp satıyorlar.
Örneğin, rüzgar türbini üreticileri, farklı seviyelerde nadir toprak içeriğine sahip dişli tahrikli, hibrit ve doğrudan tahrikli sistemler arasında karar veriyorlar. Bazı EV üreticileri, PM motorlarına alternatif olarak nadir topraksız endüksiyon motorları veya anahtarlamalı relüktans motorları takip ediyorlar.
Aydınlatma enerji verimliliği standartları dünya genelinde uygulandığı için, aydınlatma fosforlarında kullanılan ağır nadir topraklar yetersiz kalabilir. Amerika Birleşik Devletleri’nde, 2012’de yürürlüğe giren iki aydınlatma enerji verimliliği standardı seti, europium, terbium ve itriyumla yapılan fosfor içeren flüoresan lambalara olan talebi artıracaktır.
İlk standartlar genel servis ampulleri için geçerlidir. İkinci standart set, doğrusal flüoresan lambalara (LFL’ler) uygulanır. ABD’deki CFL’lere olan talep ve etkin LFL’lerde öngörülen artış, küresel CFL’deki talebin tahmin edilen bir artışa tekabül etmektedir.
Europium,Terbium ve İtriyumun yetersiz arzda olacağı ve nadir yer fosforları için yukarı yönlü fiyat baskısı olacağı tahmin edilmektedir.
Gelecekte, ışık yayan diyotların (oldukça verimli ve çok az nadir toprak içeriğine sahip olan), nadir toprak kaynakları üzerindeki baskıyı azaltarak pazarda büyüyen bir rol oynaması bekleniyor.
Kaynak: D.O.E.