Altın Üretimi Zehirlidir. LED’ler Bu Bağımlılığımızı Sonlandırabilir mi?

Aydınlatma ve ekran teknolojileri dünyasında, ışık yayan diyotlar ya da LED’ler, enerji verimliliği, uzun ömürleri ve canlı renkler üretebilme yetenekleri sayesinde piyasayı domine ediyor.

Yarı iletkenlerden yapılan bir diyot, akımı bir yönde akmasına izin verirken diğer yönde engeller. Işık yayan diyot (LED) ise akım geçtiğinde ışık üreten basit bir yarı iletken cihazdır.

LED’lerin yükselişi, ışığı elektrolüminesans yoluyla yayarak ışık kullanımını dönüştürdü ve ekran teknolojilerini devrim niteliğinde değiştirdi.

LED’ler arasında, perovskit ışık yayan diyotlar (PeLED’ler), düşük maliyetli üretim, yüksek verimlilik ve ayarlanabilir ışık yayılımı sayesinde ekran ve aydınlatma uygulamaları için umut vaat eden bir teknoloji olarak öne çıkmıştır.

Perovskit LED’ler ayrıca esnek olmaları, hafif tasarımları ve geniş renk gamı sunmaları nedeniyle büyük ilgi gördü. Ayrıca PeLED’ler, yerel olarak bol bulunan malzemeler ve düşük enerji teknikleri kullanılarak üretiliyor. Bu LED’ler kırmızı, yeşil ve mavi (RGB) renklerde yüksek verimlilik elde etti.

Son yıllarda, PeLED’lerin kararlılığı da belirgin şekilde iyileşti ve bu da ticarileşme potansiyellerinin umut verici olduğunu gösteriyor.

Yenilikçi teknolojiyi geniş ölçekte herkesin kullanımına sunarken, teknik, ekonomik ve çevresel faktörler kritik rol oynar ve sürdürülebilir potansiyellerinin değerlendirilmesine yardımcı olur. Ancak PeLED’ler hakkında bu bilgiler eksiktir.

Birçok çalışma, ortaya çıkan perovskit güneş hücrelerinin yaşam döngüsü etkilerini değerlendirmiştir, ancak bu bulgular PeLED’lere doğrudan uygulanamaz. Bunun nedeni, enerji dönüşüm mekanizmalarındaki temel farktır. 

LED’ler elektriği ışığa dönüştürürken, güneş hücreleri ışığı elektriğe dönüştürür. Ayrıca PeLED’lerin birden fazla dalga boyunda çalışması, farklı renklerdeki cihazlar için çeşitli fonksiyonel katman malzemeleri ve farklı analizler gerektirir.

Bu nedenle, PeLED’lerin sürdürülebilir ticarileşmesine yönelik etkili yolları belirlemek için tüm aşamaları kapsayan kapsamlı bir yaşam döngüsü değerlendirmesi (LCA) gereklidir.

Yeni bir çalışma tam da bunu yaptı ve nesil LED’lerin aslında ucuz ve sürdürülebilir olduğunu ortaya koydu.

Perovskit LED’lerin Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi

Nature Sustainability dergisinde¹ yayınlanan bu çalışmada, Linköping Üniversitesi araştırmacıları, PeLED teknolojisini yaşam döngüsü perspektifinden, ticarileşme odaklı sürdürülebilirliğe vurgu yaparak incelediler.

“Perovskit LED’ler geleneksel LED’lere göre daha ucuz ve üretimi daha kolay; ayrıca ekranlarda kullanıldıklarında canlı ve yoğun renkler üretebilirler. Bence bu, LED teknolojisinin bir sonraki nesili.”

– Feng Gao, Linköping Üniversitesi optoelektronik profesörü

Gao’nun araştırma grubu, Yönetim ve Mühendislik (IEI) ve Çevre Teknolojisi ve Yönetimi (MILJÖ) bölümlerinden Prof. Olof Hjelm ve LiU’da yardımcı doçent olan John Laurence Esguerra ile birlikte, piyasada mevcut LED’lerin perovskit tabanlı LED’lerle nasıl değiştirilebileceğini daha iyi anlamak için çalıştı.

Perovskit malzemeler, benzersiz optoelektronik özelliklere sahip bir malzeme sınıfıdır. Yüksek absorpsiyon katsayıları, yüksek elektron ve delik mobiliteleri ve ayarlanabilir bant aralığına sahiptir; ayrıca maliyet açısından da avantajlıdır.

Şimdi, ticarileşmelerini değerlendirmek için araştırma ekibi, RGB, beyaz ve yakın kızılötesi (NIR) dalga boylarını kapsayan 18 gelişmiş perovskit LED’in detaylı bir yaşam döngüsü envanteri (LCI) analizini kullandı. Seçilen cihazlar yüksek teknik performans sergiliyor ve geniş çapta tanınıyor.

Bu veriler ışığında, araştırmacılar PeLED’lerin çevresel etkisini ve ekonomik maliyetini analiz ettiler.

Böyle bir analiz, neyin dahil edildiğini net bir şekilde tanımlamayı gerektirir; bu, maliyet ve çevresel etkiyle ilgili değildir.

Bu çerçeve, ürünün yaratıldığı andan incelenemez hâle gelene kadar neler olduğunu araştırır. Dolayısıyla bir ürünün yaşam döngüsü beş aşamadan oluşur — hammadde üretimi, imalat, dağıtım, kullanım ve söküm.

Temelde, beşikten mezara kadar, ancak “Mezarı önlemek istiyoruz,” dedi Prof. Hjelm. Geri dönüşümü eklediğimizde, işlerin daha karmaşık hâle geldiğini belirtti. Hjelm ekledi:

“Ancak burada organik çözücülerin yeniden kullanımı ve hammadde üretim süreçlerinin, özellikle nadir malzemeler söz konusu olduğunda, nasıl gerçekleştiği üzerine düşünmenin en önemli olduğunu gösteriyoruz.”

Bu yaşam döngüsü analizinin özellikle yön verdiği bir alan, PeLED’lerde bulunan az miktardaki toksik kurşundur. Perovskitlerin etkili olabilmesi için bu önemlidir, ancak odak sadece kurşuna değil, LED’lerde bulunan diğer birçok maddeye de olmalıdır.

Değerli metal altın da bir örnek ve kendi zorlukları var. Hjelm’e göre:

“Altın üretimi son derece zehirlidir. Cıva ve siyanür gibi yan ürünler ortaya çıkar. Ayrıca çok enerji tüketir.”

Zehirli ve Enerji Yoğun Altın Üretim Süreci

Altın (Au), antik çağlardan beri insan toplumlarının hayranlığını ve ilgisini çeken bir emtiadır.

Bu parlak sarı metal bir zamanlar evrensel bir ödeme aracı olarak kabul edilirdi. Bir dönem, ABD para sistemi altın standardına dayanıyordu. Aynı zamanda yatırım seçeneği olarak çok popülerdir ve enflasyona karşı korunma amacıyla kullanılır.

Bu nedenle altının değeri son zamanlarda yeni bir tüm zamanların en yüksek seviyesine (ATH) ulaştı; XAUUSD ons başına 3.000 doları aştı. Altın fiyatları 2025’te %15’in üzerinde artış gösterdi ve Ekim 2023’ten bu yana güçlü bir yükseliş yaşadı; o dönemde ons başına yaklaşık 1.800 dolardı.

Değer saklama işlevinin yanı sıra, altın takı, tıp, elektronik, uzay ve diğer endüstrilerde çok sayıda çekici özelliği sayesinde kullanılmaktadır.

Bu parlak sarı metal yumuşaktır ve dayanıklılık kazanması için diğer metallere ihtiyaç duyar. Ancak çok şekillendirilebilir; yani şekli kuvvetle kontrol edilebilir. İnce levhalara dövülmesinin yanı sıra tel hâline de getirilebilir.

Sadece korozyona karşı yüksek dirençli olmasıyla değil, aynı zamanda mükemmel bir ısı ve elektrik iletkenidir.

Altın, yaklaşık 19,3 g/cm³ yoğunluğa sahip en yoğun metallerdendir. Erime noktası 1064,18°C, kaynama noktası ise 2836°C’dir. Ayrıca çoğu aside karşı dayanıklıdır, çoğu maddeyle kolayca reaksiyona girmez ve manyetik değildir.

Bu özelliklerin birleşimi, altını akıllı telefonlar, bilgisayarlar, diğer tüketici elektroniği, radyasyon koruması, baskılı devreler ve yarı iletken sistemlerde çok çekici kılar.

Altın genellikle kuvars damarlarında bulunur ve yer kabuğundan büyük ölçekli endüstriyel operasyonlar ve küçük ölçekli madencilik yoluyla çıkarılır.

Altın, yüzeyden ya da yer altından çıkarılır; işleme madencilik sahasında gerçekleşir. İşleme, kırma ile başlar, ardından cevher kimyasallar ile işlenerek altın elde edilir; bu süreçte eritme gibi adımlar izlenir ve altın külçesi elde edilir. Külçe, saf altın üretmek üzere bir rafineriye taşınır.

Metalin yüksek değeri ve üstün uygulamaları, altın madenciliğini büyük ve küresel bir endüstri haline getirmiştir. Bu yaygın süreç, özellikle Afrika ve Güney Amerika’daki bazı ülkelerde popülerdir; burada madencilik, balıkçılık, tarım ve ormancılıktan beş kat daha fazla gelir sağlayabilir.

Ancak altın madenciliği temiz bir süreç değildir; toksik ve kaynak yoğun bir faaliyet olup çevre ve sağlık açısından ciddi riskler taşır.

Altın üretimi, CO₂ emisyonlarına ek olarak toprak kirliliği, arazi bozulması, su ve hava kirliliği ve habitat tahribatı gibi diğer çevresel riskleri de beraberinde getirir.

Burada söz konusu toksik atık, kurşun, cıva, siyanür, arsenik, asitler ve petrol yan ürünleri dahil olmak üzere üç düzine kadar tehlikeli kimyasal içerir.

Madencilik şirketlerinin toksik atıkları okyanuslara, göllere, nehir ve akarsulara dökmeleriyle ortaya çıkan ve “asitli maden drenajı” (AMD) olarak adlandırılan kirli suyun etkileri çok yönlüdür; bu atıklardan kurtulmak son derece zordur.

Altın madenciliğinin gezegen ve insan sağlığı üzerindeki bu zararlı etkileri göz önüne alındığında, LED’lerde bu değerli metalin alüminyum, nikel veya bakır gibi alternatiflerle değiştirilmesi büyük çevresel fayda sağlayacaktır, yeni çalışma bunu savunmaktadır. Bu arada, LED’in optimum çalışması için az miktarda kurşun korunabilir.

Ucuz ve Sürdürülebilir Nesil LED’ler

Çalışmaya göre perovskit LED’ler, karlı bir pazar sunumu haline getirilebilir. Araştırma, PeLED’lerin uzun vadede ticarileşme açısından büyük potansiyele sahip olduğunu sonucuna varmıştır. Çalışmadan bir alıntı:

“Büyük ölçekli üretimle geliştirilen gelecek PeLED’ler, çevresel ve ekonomik açıdan çeşitli aydınlatma teknolojileri arasında rekabetçi bir konuma ulaşma konusunda büyük vaatler taşıyor.”

Çalışmaya göre sürdürülebilir ticarileşme yolu üç kritik sütun üzerine kuruludur — çevresel, ekonomik ve teknik faktörler. Bu faktörler, kilit paydaşların çıkarlarıyla örtüşür: kâr ve yatırım getirisi arayan üreticiler, hükümet düzenlemeleri ve politikaları kapsayan koordinatör, ve ürünü satın alan müşteriler.

Çalışmanın yaşam döngüsü değerlendirme sonuçları, perovskit LED’lerin çevresel etkilerinin büyük ölçüde üretim sırasında kullanılan maddeler ve elektrik girdilerinden kaynaklandığını gösteriyor. Dağıtım aşaması, yani taşıma, toplam etkilerin %5’inden daha azını oluşturuyor ve optimizasyonu endüstriyel kaynaklara bağlı.

Toksisite kaynakları konusunda çalışma, ham madde üretiminde ortaya çıkan ağır metalllerin PeLED’lerin yaşam döngüsü boyunca ana katkıcılar olduğunu belirtiyor. Bulgular ayrıca, kurşunsuz (Pb) perovskitlerin kullanılması, çevresel etkileri otomatik olarak azaltmadığını gösteriyor.

Bunun nedeni, ışık yayan katmanın sadece ondalık nanometreler kadar ince olmasıdır; bu yüzden perovskit LED’lerde Pb’nin toplam çevresel etkiye katkısı çok küçüktür. 

Araştırma, altını güçlü bir katkı sağlayıcı olarak işaret etti ve NIR PeLED’lerde altın (Au) katotların, altın kullanılmayan cihazlara göre 100 kat daha yüksek çevresel etki yarattığını vurguladı. Bu fark, altın madenciliğinin yüksek kirlilik ve enerji tüketiminden kaynaklanıyordu. Ayrıca Au’nun yoğunluğu, alüminyumun (Al) yedi katı olması da bu etkiyi artırıyordu.

Bu, kurşunsuz teknolojilerin her zaman ekotoksisiteyi azaltmadığını gösterir.

Dolayısıyla araştırmacılar, Pb’nin perovskit LED’lerde toksikliğin ana kaynağı olduğu genel algısının sadece yanlış değil, aynı zamanda diğer kritik kirleticilere dikkat çekmeyi engellediğini belirtti.

Maliyet açısından, teknik-ekonomik değerlendirme, gelecekteki PeLED’lerin maliyetinin yaklaşık 100 USD/m² olacağını, ticari organik LED (OLED) panellerinin maliyetiyle benzer seviyede olduğunu gösteriyor.

Dolayısıyla, PeLED’lerin daha düşük maliyetleri ve daha az çevresel etkisi, mevcut LED’lerin yerini almasını bile mümkün kılabilir. Ancak sorun, ömürleriyle ilgili. Bu büyük sorun, perovskit LED’lerin hızlandırılmış geliştirilmesiyle ele alınıyor ve bu sayede ömürleri uzuyor.

Araştırmacılar, sürdürülebilirliği sağlamak için gereken ömrü nicelendirerek yeni bir parametre olan göreli etki azaltma süresi (RIMT) önerdiler. Çalışma şöyle diyor:

“RIMT, iç ve dış göreli etkileri aynı anda göz önünde bulundurarak, etkilerin azaltılması için gereken minimum süredir.”

Araştırmaya göre, perovskit LED’lerin olumlu bir çevresel etki yaratabilmesi için yaşam sürelerinin yaklaşık 10.000 saat olması gerekir. Araştırmacılar bunun ulaşılabilir olduğunu belirtiyor. Şu anki en iyi PeLED’ler ise yüzlerce saat dayanabiliyor.

Bu değerlendirme ile araştırmacılar, LED araştırma alanında hâlâ teknik performansın artırılmasına odaklanıldığını, ancak bu perspektifin genişletilmesi gerektiğini vurguluyor.

“Geliştirdiklerimizin gerçek dünyada kullanılmasını istiyoruz. Ancak araştırmacılar olarak bakış açımızı genişletmemiz gerekiyor. Bir ürün yüksek teknik performansa sahip ama pahalı ve çevresel olarak sürdürülebilir değilse, pazarda rekabetçi olmayabilir. Bu düşünce giderek araştırmalarımızı yönlendirecek.”

– Muyi Zhang, LiU Fizik, Kimya ve Biyoloji Bölümü doktora öğrencisi

Çalışma ayrıca, ışık verimliliğinin gelecekteki PeLED ürünlerinin enerji verimliliğini artırmak için daha fazla araştırma gerektirdiğini belirtti.

Yenilikçi şirket

Universal Display Corp

Perovskit LED’ler aydınlatma ve görsel ekranların geleceğini şekillendirirken, pazar şu anda sıvı kristal ekranlar (LCD) ve organik ışık yayan diyotlar (OLED) tarafından domine edilmektedir.

OLED alanında, Universal Display (OLED ) Corp (UDC), OLED teknolojileri ve malzemeleri için araştırma, geliştirme ve lisanslama yapan önde gelen bir isimdir.

1994 yılında kurulan UDC, kendi geliştirdiği UniversalPHOLED fosforlu OLED teknolojisiyle OLED inovasyonunun öncüsü olmuştur. Ayrıca yüksek performanslı PHOLED malzemeleri geliştirir ve satar; FOLED’ler (Esnek OLED’ler) tabletlerde ve katlanabilir akıllı telefonlarda, TOLED’ler (Şeffaf OLED’ler) pencerelerde ve ekranlarda, WOLED’ler (Beyaz OLED’ler) aydınlatma uygulamalarında kullanılmaktadır. Şirket ayrıca OVJP Organik Buhar Jet Baskı teknolojisini de geliştirmekte ve sunmaktadır.

7,1 milyar dolarlık piyasa değerine sahip OLED hisseleri şu anda $149.90 seviyesinde işlem görmekte, YTD %2.84 artış göstermektedir. EPS (TTM) 4.66, P/E (TTM) oranı ise 32.24’tür. Temettü getirisi %1.20’dir.

Şirket finansallarına gelince, Universal Display Corporation yakın zamanda 2024 Q4 sonuçlarını açıkladı. Bu dönemde şirket geliri 162,3 milyon dolar olarak gerçekleşti; bir önceki çeyrek 158,3 milyon dolar iken artış gösterdi. Bu gelir, emisyon malzemelerinin talebindeki artıştan kaynaklanan 93,3 milyon dolar malzeme satışları ve 64,4 milyon dolar royalty ve lisans ücretlerinden oluşmaktadır. Malzeme satış maliyeti ise bu sefer 34,2 milyon dolar olarak hafif artış gösterdi.

Net gelir 46 milyon dolar olup, geçen yıl kaydedilen 62 milyon dolardan düşüş göstermiştir; işletme geliri ise 52,5 milyon dolar, bir önceki çeyrekte 64,7 milyon dolar iken azalmıştır. Net gelir Q4’te 46,0 milyon dolar ya da hisse başına 0,96 dolar olarak gerçekleşti. Çeyrek temettü ise %12 artarak hisse başına 0,45 dolar oldu.

2024 tamamı için UDC, geliri 647,7 milyon dolar olarak raporladı; bu, bir önceki yıla göre %12 artış demektir. Net kar ise 222 milyon dolar olup, 2023’e göre %9 artış göstermiştir.

“2024’ün sağlam finansal performansıyla rekor kıran bir yıl olduğunu duyurmaktan mutluluk duyuyoruz. OLED endüstrisinde ürün yol haritaları genişliyor ve önde gelen panel üreticileri, özellikle yeni IT ve otomotiv pazarlarındaki artan talebi karşılamak için yeni fabrika yatırımlarına yöneliyor. Bu yeni sermaye harcama döngüsünün, anlamlı yeni OLED kapasitesi, yeni OLED ürünleri ve yeni OLED benimseyenler için yol açacağına inanıyoruz.”

– CFO Brian Millard

2025 için şirket, gelirinin $640 milyon ile $700 milyon arasında olmasını bekliyor. Böylece UDC, %8’e kadar büyüme ya da %1 azalış senaryosunu öngörüyor.

Mavi fosforlu (PHOLED) malzemelerinin ve ticarileşmesinin zaman çerçevesi hakkında, UDC, ticarileşmenin “OLED teknolojisinde önemli bir sıçrama” olduğunu ve mavi PHOLED’in sadece aylar içinde, yıllar değil, tanıtılacağını, ancak bu yıl anlamlı bir gelir getirmesini beklemediğini belirtti.

Fluoresan mavi yerine fosforlu maviye geçiş, OLED ekranlarda mavi ışık için içsel ışık verimliliğinde çeyrekten %100’e kadar büyük bir artış sağlayacak ve güç tüketimini azaltacaktır.

OVJP projesine gelince, şirket Kaliforniya’daki OVJP merkezini kapatmayı planlarken, Singapur’da Universal Vapor Jet Corporation adlı yeni bir yan kuruluş kurarak OVJP ticarileştirmesini yönetecek. UDC, OVJP’yi büyük alanlı ekran üretimi için keskin bir teknoloji olarak görüyor.

Latest on Universal Display Corporation

Sonuç

Perovskit LED’ler (PeLED’ler), yüksek verimlilik potansiyeli ve geniş uygulama yelpazesi sayesinde bir sonraki nesil ışık kaynağı olarak büyük önem kazanıyor; bu da onları ekran ve aydınlatma uygulamaları için umut vaat eder hâle getiriyor.

En yeni çalışma, daha düşük maliyet ve çevresel etkinin mevcut LED’lerin yerini alabileceklerini gösteriyor. Çevresel etki, kurşun yerine altına odaklanarak önemli ölçüde azaltılabilir. Altını alüminyum ya da nikel gibi daha sürdürülebilir malzemelerle değiştirmek, altın madenciliğinin getirdiği zorlukları ele alarak PeLED üretiminin ekolojik ayak izini büyük ölçüde düşürür.

Perovskit LED’ler büyük potansiyel gösterse de, ticarileşmeleri ömür ve ışık verimliliğinin iyileştirilmesine bağlıdır. Ömür sorunları, düşük maliyetli üretim, sürdürülebilir imalat ve canlı renk çıkışıyla birlikte ele alındığında, PeLED’ler LED ve ekran pazarını altüst edebilir ve yaygın benimsenmeyi sağlayabilir.

Referans Alınan Çalışmalar:

1. Zhang, M., Ma, X., Esguerra, J. L., et al. (2025). Towards sustainable perovskite light-emitting diodes. Nature Sustainability. https://doi.org/10.1038/s41893-024-01503-7