Kritik Metallerin Geri Dönüşüm Sürecini Hızlandırmak, Kıtlıkları ve Çevresel Yükleri Hafifletebilir

Metallerin Geri Dönüşümünün Önemi

Mineral kaynaklar doğası gereği sınırlıdır ve çıkarımları enerji yoğun ve çevreye zarar vericidir. Madencilik sektörü taze suyun büyük bir tüketicisi, sera gazı emisyonu yapan bir sektördür ve ormansızlaşma ile kirliliğe neden olur; bu etkiler on yıllar, hatta yüzyıllar sürebilir.

Teoride, metaller en geri dönüştürülebilir malzemeler olmalıdır, çünkü saf elementlerden oluşurlar; bu, plastik gibi karmaşık organik moleküllerin aksine bir durumdur.

Pratikte ise durum çok farklıdır; metal geri dönüşümü genellikle kusurlu ya da çok enerji tüketicidir. Bu durum özellikle elektronik bileşenlerde geçerlidir; burada atom seviyesinde nadir metaller, kadmiyum, titanyum, tungsten gibi egzotik elementlerin karmaşık karışımları bulunur.

Rice Üniversitesi (ABD) ve Tsinghua Üniversitesi (Çin) araştırmacılarının güçlü elektrik akımlarıyla metal geri kazanımı için yeni bir yöntem geliştirmesi bu nedenle önemli. Çalışma Nature Chemical Engineering dergisinde 25 Eylül ²⁰²⁴ tarihinde “Elektrotermal klorlama yoluyla metallerin hızlı ayrıştırılması” başlığıyla yayımlandı.

Metal Geri Dönüşüm Yöntemleri

Mevcut Metal Geri Dönüşümü

Günümüzde metal geri dönüşümünde yaygın yöntemlerden biri hidrometalurjidir. Bu yaklaşımda metaller uygun sulu kimyasal çözeltilerde çözündürülür ve ayrıştırılır. Ancak önemli miktarda su ve kimyasal tüketebilir, ayrıca işlenmesi gereken ikincil atık akışları oluşturabilir.

Kaynak: MEAB

Bir başka seçenek pirometalurji, yani yüksek sıcaklıkta metal işleme yöntemleridir. Eritme ve sonraki ayrıştırma aşamalarıyla metaller geri kazanılır. Yöntemlerin seçiciliği ve yüksek enerji gereksinimi sınırlayıcı olabilir; elde edilen karışımlar ek saflaştırma gerektirebilir.

Flaş Joule Isıtması (FJH)

Flaş Joule ısıtması, araştırma ekibinin lideri James M. Tour tarafından daha önce grafen sentezi ve atık işleme çalışmalarında da kullanılan bir yöntemdir.

Kaynak: India Education Diary

Flaş Joule ısıtmasında malzemeden elektrik akımı geçirilerek çok kısa sürede son derece yüksek sıcaklıklara ulaşılır. Hızlı ısıtma, uygun reaksiyon koşullarında malzemenin dönüşmesini sağlar.

Araştırmacılar bu yaklaşımı metal geri kazanımına uyguladı. İncelenen elektronik atık örneklerinde şu metaller ayrıştırılabildi:

• Kondansatörlerden tantal.
• LED’lerden galyum.
• Kullanılmış güneş filmlerinden indiyum.

Yöntem, deneylerde su, asit veya başka çözücüler kullanılmadan bu sonuçları sağladı; bu da söz konusu işlem adımındaki sıvı atıkları azaltabilir. Reaksiyon koşullarının kontrolüyle yaklaşık %95 saflık ve %85 geri kazanım verimi bildirildi. Saflık ile verim aynı ölçüt değildir.

Metalin tamamı geri kazanılmasa da yöntem, ek hidro- veya pirometalurjik işlem gerektiren atık miktarını azaltma potansiyeli taşır.

Flaş Joule Isıtmasının Geleceği

Evrensel Elektronik Geri Dönüşümü

Çalışma yalnızca belirli elektronik atık türlerini inceledi. Bataryalar gibi daha verimli ve çevresel etkileri daha düşük geri dönüşüm seçeneklerine ihtiyaç duyan başka ürünlerde uygulanabilirliğin değerlendirilmesi için ek araştırma gerekiyor.

“Bu yöntemi atık akışlarından diğer kritik metallerin geri kazanımı için uyarlamaya çalışıyoruz.”

Dr. Bing Deng — Tsinghua Üniversitesi öğretim üyesi ve çalışmanın eş birinci yazarı.

Yöntem daha da geliştirilebilir. Örneğin az miktarda asitle birlikte kullanılması, toplam geri kazanım verimini artırıp artırmadığını araştırmak için denenebilir; bu henüz gösterilmiş bir sonuç olarak görülmemelidir.

“Bu atılım, kritik metal kıtlıkları ve olumsuz çevresel etkiler sorununu ele alırken, daha verimli bir geri kazanım süreciyle küresel ölçekte geri dönüşüm endüstrilerini ekonomik olarak teşvik ediyor.”

Dr. Shichen Xu — Rice Üniversitesi doktora sonrası araştırmacısı ve çalışmanın eş birinci yazarı.

Mineral Çıkarımı

Metal geri dönüşümü ile doğal cevherden metal çıkarılması bazı temel ayrıştırma sorunlarını paylaşır. Her ikisinde de metal başka maddelerle birlikte bulunur ve sanayide kullanılabilmesi için ayrıştırılıp saflaştırılması gerekir.

Madencilikte de işleme süreçleri büyük ölçekli su ve asit kullanımını veya yüksek sıcaklıkları içerebilir. Bu süreçlerin çevresel etkileri, madencilikle ilgili tartışmaların önemli bir bölümünü oluşturur.

Dr. Shichen Xu, yöntemin lityum ve nadir toprak elementlerinin çıkarılmasında da potansiyel taşıdığını belirtiyor. Bunun uygulanabilirliği ayrıca sınanmalıdır.

Metal Geri Dönüşümüne Yatırım

Çelik ve alüminyum gibi bazı malzemeler yaygın biçimde geri dönüştürülürken elektronik atıkların büyük bölümü hâlâ geri kazanılmıyor veya düşük gelirli ülkelerde sağlık ve çevre açısından sakıncalı koşullarda işleniyor.

Elektrikli araçlar, güneş panelleri, bataryalar, ısı pompaları ve küçük elektronik cihazların üretimi arttıkça, kullanım ömrünün sonunda geri dönüştürülmesi gereken malzeme miktarı da büyüyor.

Geri dönüşüm şirketlerine birçok aracı kurum üzerinden yatırım yapılabilir. securities.io üzerinde ABD, Kanada, Avustralya, Birleşik Krallık, ve başka birçok ülke için aracı kurum incelemelerimizi bulabilirsiniz.

Tek tek şirket seçmek istemeyenler Mast Global Battery Recycling & Production ETF (EV), VanEck Circular Economy UCITS ETF (REUS) veya WisdomTree Recycling Decarbonisation UCITS ETF – USD Acc (WRCY) (WT ) gibi ETF’leri de inceleyebilir. Bunlar ilgili sektörlere daha çeşitli bir yatırım olanağı sağlayabilir; portföyleri, ücretleri ve geri dönüşüm sektörüne gerçek ağırlıkları ayrıca değerlendirilmelidir.

Metal Geri Dönüşüm Şirketleri

1. Li-Cycle Holdings Corp 

Elektronik atıklar arasında bataryalar özel işlem gerektiren önemli bir gruptur.

Bataryalar farklı kimyasal ve metal bileşenleri içeren karmaşık ürünlerdir. Özellikle şarjlı hücreler hasar gördüğünde yangın veya patlama riski oluşabilir. Normal kullanımdaki güvenlik ile parçalama ve geri dönüşüm sırasındaki güvenlik koşulları aynı değildir; uygun önlemler gerekir.

Şirketin öngörüsüne göre yalnızca Kuzey Amerika’da geri dönüşüm gerektiren batarya miktarı 2030’a kadar altı katına çıkabilir. Bu bir tahmindir.

Kaynak: Li-Cycle

Li-Cycle’ın belirttiği önemli avantajlardan biri, kendi işlem sistemi içinde bazı tam şarjlı batarya paketlerinin önceden sökülmeden veya boşaltılmadan işlenebilmesidir. Bu, bataryaların herhangi bir tesiste güvenle parçalanabileceği anlamına gelmez.

Şirket, sürecinin farklı lityum iyon batarya biçimleri ve kimyalarıyla çalışabildiğini belirtiyor. Tasarımların ve teknolojilerin hızla değiştiği bir sektörde bu esneklik, geri dönüşüm işletmesinin uzun vadeli kullanılabilirliği açısından önemlidir.

Şirket, entegre geri kazanım yaklaşımı için %95’e varan geri kazanım oranı ve batarya kalitesinde lityum karbonat gibi ürünler elde etme hedefi bildiriyor. Bunlar Rochester tesisinin o tarihte tam kapasitede çalıştığı anlamına gelmez.

Kaynak: Li-Cycle

2023 ve 2024’ün başında şirket, Rochester, New York’taki önemli işleme tesisinin yapımında büyük maliyet artışlarıyla karşılaştı. Bu sorun, şirketin Kuzey Amerika ve Avrupa’daki tesisleri ile daha geniş uluslararası büyüme planlarının ardından geldi.

Tamamlanıp tasarlanan kapasitede çalışırsa Rochester Hub, yılda 35.000 tona kadar siyah kütle, yani batarya parçalama ve ön işleme sonrasında elde edilen metal içeren malzeme işleyebilir.

Şirket 2024’ün ikinci çeyreğinde 1.394 ton siyah kütle üretti. Bu üretim miktarı ile gelecekteki Rochester işleme kapasitesi farklı ölçütlerdir; doğrudan aynı kapasiteyi ifade etmezler.

Kaynak: Li-Cycle

Rochester’ın tamamlanmasını finanse etmek için Li-Cycle, Mart 2024’te madencilik devi Glencore’dan 75 milyon dolar yatırım güvence altına aldı. Şirket ayrıca ABD’nin temiz enerji ve sanayi politikaları kapsamında hükümetten 375 milyon dolarlık kredi sağlamaya çalışıyordu.

Makalenin yazıldığı tarihte şirket, Enerji Bakanlığı kredi sürecinde toplam altı aşamanın beşincisine ulaşıldığını bildiriyordu. Kredi onayı ve diğer koşullar sağlanırsa Rochester inşaatının yeniden başlaması bekleniyordu.

Kaynak: Li-Cycle

Düşük hammadde fiyatları da lityum üreticileri dâhil tedarik zincirinin genelinde baskı yarattı. Şirket buna karşılık çalışan sayısını azalttı ve maliyetleri düşürmeye çalıştı.

Şirket, Rochester Hub başarılı olursa üçüncü nesil tesislerini Alabama, Arizona ve Almanya’da genişletmeyi hedeflediğini belirtiyordu. Rochester ikinci nesil olarak tanımlanıyordu. Bu planlar tamamlanmış tesisler olarak yorumlanmamalıdır.

Kaynak: Li-Cycle

2. Enviri

Daha önce Harsco adıyla bilinen Enviri, metal içeren endüstriyel ve madencilik atıkları dâhil çeşitli atıkların işlenmesinde faaliyet gösterir. Makale, metal bağlantılı faaliyetlerin toplam satışların yaklaşık %40’ını oluşturduğunu belirtiyor.

Şirketin üç ana faaliyet alanı bulunuyor:

• Harsco Environmental: Yılda 20 milyon ton cürufu işleyerek asfalt, kaldırım blokları, aşındırıcılar, çatı shingle’ları ve gübreler üretir.
• Clean Earth: Tehlikeli atık yönetiminde uzmanlaşır. Makale, yıllık 5,6 milyon lamba, 5,3 milyon pound batarya, 5.000 ton elektronik atık ve 71 milyon galon atık su gibi işleme miktarları veriyor. Kirlenmiş toprak için belirtilen 3,4 milyon rakamının birimi kaynakta açıklığa kavuşturulmalıdır.
• Rail: Demiryolu bakım ve yapım çözümleri sunar.

Kaynak: Enviri

Geri dönüşüm ve çevresel hizmetler işin çoğunluğunu oluşturuyor; toplam gelirlerin %62’si Kuzey Amerika’dan geliyor. Clean Earth’ün payı, makalede verilen karşılaştırmaya göre 2019’da birkaç yüzde puanından 2024’te yaklaşık üçte bire yükseldi.

Kaynak: Enviri

Şirket, PFAS’ın (per- ve polifloroalkil maddeler) işlenmesini önemli bir büyüme fırsatı olarak görüyor. Kalıcı kimyasallar olarak da adlandırılan bu maddeler çevrede uzun süre kalabilir. Makale, Clean Earth’ün hizmet verebileceği bertaraf pazarının 3–5 milyara ulaşabileceğini belirtiyor; ancak para birimi ve tahmin dönemi burada açıkça verilmediğinden rakam temkinle değerlendirilmelidir.

Şirket, PFAS’ı çöplüğe atmak veya derin kuyu enjeksiyon yöntemleri yerine yok edebilecek ek yöntemleri belirlemeye odaklanmaya devam etmektedir.

Uzun vadeli riskleri ve sorumlulukları azaltmak için yok etmenin üstün bir teknoloji olduğuna inanıyoruz.

Elizabeth Peterson — Clean Earth ticari işler yöneticisi

PFAS gibi kalıcı kirleticileri ele alan düzenlemelerin artması, Enviri benzeri şirketlerin hizmetlerine talebi artırabilir. Ancak bu, şirketin gelirinin veya yatırım getirisinin kesin olarak artacağı anlamına gelmez. Yeşil çelik ve karbon negatif asfalt da şirketin değerlendirdiği diğer alanlardır.

Şirket, sanayi grubundan çevresel hizmetler ağırlıklı bir yapıya dönüşüm kapsamında demiryolu varlıklarını satmayı düşünüyordu. Ancak düzenlemeler ve Avrupa’daki uzun vadeli sözleşmelere ilişkin riskler makalenin yazıldığı tarihte satış sürecinin durmasına neden olmuştu.