Yeşil Nikel: Temiz Enerji Geleceğini Güçlendiriyor

Dünya şu anda bir yeşil enerji geçişi yaşıyor ve piller bu yolculukta kilit bir rol oynuyor. Çeşitli modern teknolojilerin hayati bileşenleri olan şarj edilebilir piller, akıllı telefonlardan dizüstü bilgisayarlara, elektrikli araçlara (EV'ler) ve enerji depolama sistemlerine kadar her şeyi güçlendiriyor.

Pil türleri arasında, lityum-iyon piller en popüler ve en yaygın kullanılanlardır. Bu pillerin temel bileşeni, gezegenimizde beşinci en yaygın element olan nikel (Ni)’dir.

Nikel sadece Dünya'nın kabuğu ve çekirdeğinde yaygın olarak bulunmakla kalmaz, aynı zamanda demirle birlikte meteorlarda da yaygın bir elementtir. Toprak ve suda doğal olarak bulunur ve bitkiler için temel bir besin maddesidir.

Nikel, yüz binlerce üründe vazgeçilmez olmasını sağlayan birçok üstün fiziksel ve kimyasal özelliğe sahiptir. Bunlar arasında 1453°C yüksek erime noktası, korozyon ve oksidasyona karşı direnç, yüksek dövülebilirlik, geri dönüştürülebilirlik ve oda sıcaklığında manyetik özellikler bulunur.

Ayrıca özellikle krom ve diğer metallerle kolayca alaşım oluşturur ve paslanmaz ve ısıya dayanıklı çelikler üretir.

Yılda 1,97 milyon ton paslanmaz çelik ve 210 kiloton ferrok olmayan alaşımda kullanılan nikel, son derece stratejik ve yerine geçmesi zor bir element haline gelmiştir. Bu uygulamalar sırasıyla ürün ömrünü ve motor verimliliğini artırarak sürdürülebilirliğe katkıda bulunur.

Paslanmaz çelik, nikel kullanımının en büyük kısmını (%65) oluştururken, piller ikinci en büyük kullanım alanı olarak %16'lık bir paya sahiptir.

Nikel, pillerde daha yüksek enerji yoğunluğu ve daha büyük depolama kapasitesi sağlamak için daha düşük maliyetle kullanılır. EV üretimi ve benimsenmesinin artması ve enerji depolama sistemlerinin enerji talebi ve arzını dengelemek için her zamankinden daha kritik hale gelmesiyle, nikel talebi yükseliş eğilimindedir.

Sayısal olarak, nikelin mevcut küresel yıllık üretiminin %70'i, yani 3 milyon ton, paslanmaz çelik sektörüne yönlendirilecek, 2040 yılına kadar ise sadece batarya üretimi için ek 3 milyon ton nikel gerekecek. Bu ek nikel, EV'lerde Ni bazlı batarya elektrotlarının kullanılmasıyla ulaşım sektörünün karbonsuzlaştırılmasından sağlanacak.

Bunun sonucunda, küresel nikel talebi yılda 6 milyon tona ikiye katlanacak.

Miktarda Zengin, Kalitede Karmaşık Nikel Depozitleri

Göreceli olarak bol bir metal olan nikel, çevrede her yerde bulunur. Ancak sadece iz miktarlarda. Toprakta her zaman mevcut olan nikel, oksitler, sülfürler ve silikatlar dahil olmak üzere çeşitli mineral cevherlerde daha yüksek konsantrasyonlarda bulunabilir.

Küresel olarak, nikel kaynaklarının yaklaşık 350 milyon ton olduğu tahmin ediliyor ve başlıca nikel yatakları Avustralya, Endonezya, Güney Afrika, Rusya ve Kanada'da bulunuyor. Bu beş ülke birlikte dünyanın nikel kaynaklarının %50'den fazlasına sahiptir.

Madencilikte çıkarılan nikelin neredeyse %80'i son otuz yılda gerçekleşmiş olsa da, elementin rezervleri hâlâ artmaktadır. Bunun nedeni, madencilik şirketlerinin artan keşif çalışmaları, uzak bölgelerdeki yeni yataklar hakkında daha iyi bilgi ve özellikle düşük kaliteli nikel cevherlerinin işlenmesini sağlayan gelişmiş teknolojilerdir.

Nikel üretiminde %60'ı %1,5–4 wt% Ni içeriğine sahip yüksek kaliteli sülfür cevherlerine dayanır. Geri kalan kısmı, ortalama %1,5 Ni içeriğine sahip laterit gibi düşük kaliteli cevher çeşitlerinden sağlanır. Bu lateritler iki türe ayrılır: saprolit ve limonit.

İlginç bir şekilde, karasal nikel rezervleri ters bir dağılıma sahiptir; yani doğada bulunan toplam nikelin %60'ı lateritlerde bulunur. Sadece %40'ı sülfür cevher yataklarında bulunur ve burada esas olarak NiS, Ni2FeS4 ve (Co,Ni)3S4 gibi ikili ve üçlü nikel zengini mineraller şeklinde bulunur.

What makes sulfide minerals a preferable option is their chemical simplicity. This enables efficient separation of gangue (commercially worthless material surrounding or closely mixed with the desirable mineral) impurities from nickel-bearing compounds using traditional methods like froth flotation.

Elbette sorun, Ni sülfür rezervlerinin sınırlı ve azalan olmasıdır; bu da hızlı artan küresel nikel talebini karşılayamaz. Bu durum, düşük kaliteli ancak bol bulunan lateritlerden sürdürülebilir nikel üretme ihtiyacını doğurur.

Bu yataklarda nikel ayrı mineraller olarak bulunmaz; bunun yerine karmaşık magnezyum silikatları veya demir oksitleri içinde çözünmüş olarak bulunur. Bu, (Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4 ve (Mg,Fe,Ni)3Si4O10(OH)2·4H2O gibi magnezyum (Mg)-silikatları (özellikle saprolitler) içerir. Ayrıca limonitte, örneğin goetit (Fe,Ni)OOH gibi, demiri (Fe) kısmen yer değiştirir.

Düşük kaliteli nikel cevherlerinin kimyasal ve mineral açıdan karmaşıklığı, aşağı akıştaki yeşil teknolojiler için nikelin verimli ve sürdürülebilir çıkarılmasını sınırlar.

Bu temel sorunu aşmak için, Max Planck Sürdürülebilir Malzemeler Enstitüsü (MPI-SusMat) araştırmacıları, paslanmaz çelik, piller ve manyetikler için nikel çıkarmak amacıyla karbon içermeyen ve enerji tasarrufu sağlayan yeni bir teknik geliştirdi.

Geleneksel Nikel Üretiminin Çevresel Maliyetleri

Nikel, batarya üretiminde kritik bir rol oynasa da, bu elementin üretimi çoğu metal çıkarma ve işleme sürecinde olduğu gibi çevre dostu değildir.

Nikel durumunda, çevre üzerindeki olumsuz etkileri arasında hava kirliliği, su kirliliği, toprak erozyonu, arazi bozulması, ormansızlaşma, toksik atık, biyolojik çeşitlilik kaybı ve daha fazlası bulunur. Nikel üretimi aynı zamanda enerji yoğun bir süreçtir ve sera gazı (GHG) emisyonlarına katkıda bulunur.

Geleneksel nikel üretimi, ton nikel başına yaklaşık 20 ton CO2 yayar. 2019 yılında, nikel madenciliği dünya çapında yaklaşık 120 milyon metrik ton karbondioksit eşdeğeri (CO2e) sorumluydu.

MPI-SusMat’tan yapılan çalışmaya göre, endüstrinin genel ayak izi ton nikel başına yaklaşık 20-27 ton CO2e'dir; bu, çelikte ton başına 2,3 ton CO2e' olan değerin 10 katından fazladır. Bu nedenle, nikel madenciliği son derece çevreye zararlı bir metaldir.

CO2 emisyonları iklim değişikliğinin başlıca itici gücüdür ve nikel üretim endüstrisi iklim nötr olmayı hedefliyorsa, karbon emisyonlarını büyük ölçüde azaltması gerekir.

İlginç bir şekilde, karbon emisyonlarını azaltma çabaları, fosil yakıt kullanımının elektrikle değiştirilmesi trendi olan elektrifikasyonu içeriyor. Ancak bu geçiş, nikel üzerine büyük ölçüde bağımlıdır; bu da girişimlerin etkisini önemli ölçüde azaltıyor ve metallurjiye çevresel yükün aktarılması konusunda endişelere yol açıyor.

“Nikel üretimine geleneksel şekilde devam eder ve bunu elektrifikasyon için kullanırsak, sorunu çözmek yerine sadece sorunu başka bir yere taşıyoruz.”

So, with their new way to produce nickel, researchers are offering a sustainable pathway to remove the metal from ores where hydrogen plasma is replacing carbon, hence making the process CO2-free, which also saves energy and time. Özellikle, karmaşıklıkları nedeniyle göz ardı edilen düşük kaliteli nikel cevherlerini kullanıyor.

Şu anda, bu tür cevherlerin, yani Ni-lateritlerin, endüstriyel işlenmesi, Ni barındıran fazların kristalografik yapısı ve cevherdeki Ni ve Fe içeriği tarafından belirlenir.

Düşük Ni ve MgO içeriğine (<4 wt% Mg) sahip limonit cevherleri, mevcut olduğunda Ni ve kobalt (Co) geri kazanmak için genellikle yüksek basınçlı asit lekesi (HPAL) ile işlenir. Bunun enerji talebi oldukça yüksektir; ton nikel başına 230‑570 GJ arasında değişir ve bu, çelik için gereken 22 GJ/tonun çok üzerindedir.

Bu endişe verici ortamda, çalışmanın yaklaşımı geleneksel endüstriyel tekniklerden umut verici bir ayrılma vaat ediyor. Karbon (C) ve kükürt (S) bazlı indirgeme ajanlarını hidrojenle değiştirerek, çalışma doğrudan CO2 ve sülfür dioksit (SO2) emisyonlarını en aza indiriyor.

Ayrıca HPAL'de sülfürik asit (H2SO4) gibi zararlı asitlerin kullanımını atlayarak maliyetli ön ve son işlem gereksinimlerini ortadan kaldırıyor.

Tek Adımlı Hidrojen Güçlü Nikel İşleme Devrimi

Avrupa Araştırma Konseyi’nin Advanced Grant’i tarafından desteklenen araştırma, Nature dergisinde yayımlandı. Nikel çıkarımı için yeni süreci detaylandırıyor.

Tamamen farklı yaklaşımları, hidrojen plazması kullanarak tek bir metalurjik adımda tamamen kurutulmuş bir cevher yükünün eritme indirgeme sürecidir.

Bu süreç, kalkinasyon, eritme ve rafinajı tek bir adımda bütünleştirir. Tüm bu işlemler aynı anda ve tek bir fırında gerçekleşir. Bu, ekibi kurutulmuş cevher yükünden tek adımda demir ve nikelden oluşan, alaşım ajanı olarak kullanılan yüksek kaliteli ferronikel elde etmeye olanak tanıdı.

‘Tek adım’ ifadesiyle araştırmacılar, RKEF yoluna kıyasla kurutulmuş cevher beslemesinden rafine ferronikel üretimini tek bir metalurjik süreç olarak tanımlıyor. RKEF, yani Döner Fırın-Elektrik Fırını, laterit nikel cevherlerinden ferronikel üretmenin bir yoludur. Bu, üç aşamayı içerir: kurutulmuş cevherin kalkinasyonu, ardından bir elektrik ark fırınında (EAF) eritilmesi ve son olarak safsızlıkların kabul edilebilir seviyelere düşürülmesi için rafinaj.

Buna karşılık, Hidrojen Plazma Eritme İndirgeme (HPSR) süreci tüm bunları tek bir adımda kapsar.

Yaklaşımlarıyla araştırmacılar, hızlı indirgeme kinetiğiyle yüksek kaliteli, rafine ferronikel alaşımları ürettiler. Alaşım, fırının atmosferinin termodinamik kontrolü sayesinde çok az safsızlık içerir; bu da nikelin seçici olarak indirgenmesini sağladı. Silikon (Si) %0,08'in altında, kalsiyum (Ca) %0,09'un altında ve fosfor (P) neredeyse %0,00 olması, ek rafinajın kaldırılmasına izin verdi.

“Hidrojen plazması kullanarak ve elektrik ark fırınının içindeki termodinamik süreçleri kontrol ederek, düşük kaliteli nikel cevherlerindeki minerallerin karmaşık yapısını daha basit iyonik türlere ayırabiliyoruz – hatta katalizör kullanmadan bile.”

– İletişim yazarı Profesör Isnaldi Souza Filho, MPI-SusMat'ta “Sürdürülebilir Malzeme Sentezi” grubunun başkanı

Tamamen yenilenebilir enerjiyle çalışabilen yeni süreç, karbon bazlı yakıt ve indirgeme ajanlarını yenilenebilir elektrik ve hidrojenle değiştiriyor. Bu sayede %18'e kadar enerji tasarrufu ve %84'e kadar CO2 emisyonunda azalma sağlıyor.

Çalışmadan elde edilen deneysel kanıtlar, tek adımlı HPSR'nin oksitler ve silikatlardan metal üretimi için sürdürülebilir bir alternatif olduğunu destekliyor; düşük maliyetli, düşük kaliteli minerallere hammadde seçeneklerini genişletiyor.

Genel olarak, bu sürdürülebilir yaklaşım, nikelin sürdürülebilir enerji teknolojilerinde faydalı kullanımını mümkün kılarak üretiminin yol açtığı çevresel zararı azaltıyor. Aynı süreç, bir diğer önemli batarya elementi olan kobalt için de uygulanabilir.

Özellikle, sürecin endüstriyel uygulamalar için ölçeklendirilmesi mümkündür ve bu ekip için bir sonraki adımdır. Bunun için yüksek akımlı kısa arkların uygulanması, gaz enjeksiyonu kullanılması veya fırının altına dış bir elektromanyetik karıştırma cihazının entegre edilmesi gerekecek. Bu, indirgenmemiş eriyik sürekli olarak reaksiyon arayüzüne ulaşmasını sağlayacak; çünkü nikel cevherlerinin daha basit iyonik türlere indirgenmesi yalnız burada gerçekleşir.

Bu, yeni yöntemin mevcut süreçlere entegre edilmesini sağlayan köklü endüstriyel yöntemlerle yapılabilir.

Yeşil Nikel'e Yatırım

Tesla (TSLA ) daha temiz nikel temini için baskı yapan önemli isimlerden biridir. Elektrikli araçlar nikel açısından zengin bataryalara büyük ölçüde bağlı olduğundan, şirket düşük emisyon ve daha iyi madencilik standartlarına odaklanan üreticilerden, örneğin Avustralya'daki BHP (BHP ) operasyonlarından tedarik sağlamaya başladı.

And when Tesla chooses greener nickel, it influences how the rest of the industry thinks about sourcing, which is why it plays such a central role in this space.

Tesla (TSLA ) 

Şirketin 2020 Q2 Kazanç Çağrısı sırasında, Musk, EV üretimindeki artışa hazırlık olarak madencilere “yüksek hacimde çevre dostu nikel madenciliğine” yatırım yapmalarını istedi.

2022'de, Minnesota'daki yüksek kaliteli Tamarack Projesi'nden nikel temini için metal şirketi Talon (TSX:TLO) ile bir anlaşma yaptı. O dönemde Talon CEO'su Henri van Rooyen, ortaklığın “madenden batarya katotuna doğrudan sorumlu batarya malzemeleri üretimi” için olduğunu ve şirketin “sektördeki en düşük gömülü CO2 ayak izine” sahip olduğunu belirtti.

Bu arada, Tesla, karbonu kalıcı olarak depolayan ve yeni malzeme çıkarımlarını araştıran Talon'un batarya malzemelerinin keşfi, geliştirilmesi ve üretimine yönelik yenilikçi yaklaşımını övdü.

Aynı yıl, Tesla, Kanada operasyonlarından düşük karbonlu nikel temini için Vale ile uzun vadeli bir sözleşme imzaladı.

Bunlardan önce bile, Tesla, EV'ler için düşük karbonlu nikel üretiminde yer alan, $127,7 milyar piyasa değerine sahip Avustralya merkezli BHP Group ile iş birliği yaparak batarya tedarik zinciri dayanıklılığını artırmayı ve karbon emisyonlarını azaltmayı hedefledi.

Geçen yılın sonlarında, BHP, Nickel West Mount Kit ve Leinster operasyonlarını enerjiyle beslemek için şebekeden bağımsız madencilik güneş ve batarya enerji depolama sistemlerinin inşasına başladı; bu sistemler elementi Tesla'ya tedarik edecek.

Proje, “BHP'nin küresel operasyonlarımızda ilk şebekeden bağımsız büyük ölçekli yenilenebilir enerji projesi ve önemli bir şekilde, her yıl yola 23.000 içten yanmalı motorlu arabanın eşdeğerini çıkaracak, sera gazı azaltma hedeflerimizi destekleyecek” şeklinde BHP Nickel West Varlık Başkanı Jessica Farrell tarafından açıklanmıştır.

Tesla'nın piyasa performansına gelince, hisseleri şu anda 340,20 $ seviyesinde işlem görüyor ve bu yıl hâlâ yaklaşık %14 düşüşte, geçen ayki 217,80 $ düşük seviyesinden bir toparlanma sonrası. Bu toparlanma, TSLA hisselerinin şimdi yavaşça Aralık 2024'te ulaştığı yaklaşık 484 $'lık tüm zamanların en yüksek seviyesine (ATH) doğru ilerlemesini sağlıyor.

Şimdi, Tesla'nin piyasa değeri nihayet 1 trilyon $'ın (tam olarak 1,2 trilyon $) üzerine çıktı ve EPS (TTM) 1,82, P/E (TTM) ise 191,36.

Bu arada, 2025'in ilk çeyreği finansal sonuçları, bir önceki yıla göre gelirin %9 düşerek 21,3 milyar $'a gerilediğini gösteriyor. Otomotiv gelirinde %20'luk büyük bir düşüşle 14 milyar $ kaydedildi, kredilerden elde edilen gelir %37,7 artarak 595 milyon $ oldu ve enerji üretimi ve depolama geliri %67 artarak 2,73 milyar $'a yükseldi.

Ayrıca net gelir 409 milyon $'a (hisse başına 12 cent) düşerken, işletme geliri 400 milyon $'a gerileyerek %2,1 işletme marjı ortaya çıktı.

Satış teşvikleri ve daha düşük ortalama satış fiyatlarının yanı sıra, düşüş, fabrikalarındaki hatları güncelleyerek Model Y SUV'nin yenilenmiş versiyonlarını üretmeye başlaması ihtiyacına bağlanıyor.

Bu dönemde Tesla, 362.000'den biraz fazla araç üretti ve 336.000'den biraz fazla araç teslim etti. Şirket, basın bülteninde, “Model Y hatlarının dört fabrikamızda değiştirilmesi, Q1'de birkaç haftalık üretim kaybına yol açsa da, Yeni Model Y'nin rampası iyi ilerliyor” şeklinde belirtti.

Tesla ayrıca Q1 2025'te 10,4 GWh enerji depolama ürünü devreye aldı. Şirket, AI altyapısındaki büyümenin bu segment için şebekeyi istikrara kavuşturmak adına “büyük bir fırsat yarattığını” belirtti.

Paydaş sunumunda, otomobil üreticisi, hızla değişen ticaret politikalarının kıyılar ve tedarik zinciri üzerinde olumsuz etkileri nedeniyle piyasalarda “belirsizlik” olduğuna yatırımcılara uyardı. Tesla, “dinamik” ve “değişen politik duyarlılıkların” yakın vadede ürünlerine talebi etkilemesini bekliyor.

Bunun ortasında, Tesla, Çin'in daha düşük maliyetli EV rakipleri ve Alphabet'in (GOOG ) Waymo'su ile robotaksi sektöründe rekabetle karşı karşıya.

Sonuç

Nikel, temiz enerji geçişinin temelini oluşturur, ancak geleneksel çıkarım yöntemleri çevreye zarar verir ve ulaşmaya çalıştığı hedefleri baltalar.

Bu ortamda, hidrojen plazması eritmesi gibi yenilikler, nikel üretimini karbonsuzlaştırmak için umut verici bir yol sunuyor. MPI-SusMat'tan gelen bu yeşil nikel üretim yaklaşımı, ulaşım sektörünün daha sürdürülebilir elektrifikasyonunun kapılarını da açıyor. Düşük kaliteli cevherden oluşturulan nikel alaşımının doğrudan paslanmaz çelik üretiminde ve daha fazla rafinaj sonrası bataryalarda elektrot malzemesi olarak kullanılabileceği de unutulmamalıdır. Süreç sırasında üretilen atık (cüruf) bile inşaat sektörüne değerli bir kaynak sağlayabilir.

Dolayısıyla, yeni sürdürülebilir nikel üretim süreci, EV'lerin ve şebeke depolamanın ölçeklendirilmesi ve ilerlemesi için önemli bir potansiyel sunuyor ve daha yeşil bir gelecek vaat ediyor!

En iyi batarya metalleri ve yenilenebilir enerji madencilik hisselerinin listesi için buraya tıklayın.

Referans Alınan Çalışmalar:

1. Manzoor, U., Mujica Roncery, L., Raabe, D., & Souza Filho, I. R. (2025). Hidrojen Tabanlı İndirgeme ile Sürdürülebilir Nikel. Nature, 641(8062), 365–373. https://doi.org/10.1038/s41586-025-08901-7