Sürdürülebilirlik
Lityum Geri Dönüşümü vs. Politika: Ölçeklendirilmesi Neyi Engelleyen?
Lityum Kaynakları: Madencilik vs. Geri Dönüşüm (Hangisi Daha Hızlı Ölçeklenebilir?)
Elektrifikasyon trendiyle birlikte, lityum hızla önemli bir küresel emtia haline geldi ve büyük ölçüde EV benimsemesi tarafından yönlendirildi.
Kaynak: Statista
Diğer pil kimyaları gibi sodyum-iyon pil kimyası da seri üretime yönelik olarak dikkate alınırken, lityum hala mükemmel elektriksel özelliklerine teşekkür ederek pil kimyasallarının kralı olmaya devam ediyor.
Son birkaç yılda, lityum talebi neredeyse patlayarak arttı ve 2020 ile 2025 arasında neredeyse dört katına çıktı.
Şimdilik, lityumun çoğu, konsantre cevherlerden üretilmiştir, ya mineralli sulardan (brinler) ya da spodumen olarak adlandırılan mineral yataklarından.
Lityumun yeni bir kaynağı, eski pillerin geri dönüşümü olabilir. Ancak bu, uygun teknolojik altyapının geliştirilmesini, uygun altyapının kurulmasını ve katı bir yasal ve düzenleyici çerçevenin oluşturulmasını gerektirecektir.
Lityum geri dönüşümünün gelecekte lityum üretimini nasıl etkileyeceği, Avustralya Edith Cowan Üniversitesi ve Batı Avustralya Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından, Journal of Environmental Management’de “Lityum-iyon pillerden ve spodumenden lityumun geri kazanımı üzerine kapsamlı bir inceleme” başlıklı bir makalede ayrıntılı olarak tartışıldı.
Lityum Kaynakları
Brinler ve Spodumenden Pil Kalitesindeki Lityuma
Yakın gelecekte, lityum üretimi en büyük artışın Avustralya ve zengin spodumen kaynaklarından geleceği beklenmektedir. Paralel olarak, Şili ve Arjantin’de ve kısmen Çin’de brinlerden yapılan ekstraksiyon da büyümektedir, ancak daha yavaş bir tempoda.
Piller yaşlandıkça, artan olarak kolayca erişilebilen yer üstü lityumunun büyük bir kaynağı haline geliyorlar, özellikle de çoğu EV pilleri ilk maksimum şarjının %70-80’ine düştüğünde emekliye ayrılacaklar.
2023 yılında, küresel pil üretimi ~2,5 TWh’ye ulaştı; 2023’te eklenen kapasite, 2022’ye göre %25’ten fazla arttı. Paralel olarak, lityum talebi %30’a yakın arttı.
Karşılaştırıldığında, küresel geri dönüşüm kapasitesi 2023 yılında yıllık 300 GWh’yi aştı, bunun %80’den fazlası Çin’de bulunuyordu. Buna karşılık, Avrupa ve ABD, küresel geri dönüşüm kapasitesinin her biri %2’sinden daha azını oluşturuyor. Böylece, mevcut geri dönüşüm kapasitesi, mevcut pil üretiminin yalnızca %12’sini kapsıyor, bu da hala her 2-3 yılda bir ikiye katlanıyor.
EV Pil Atığı: Ölçek, Riskler ve Yangın Tehlikeleri
2021’den 2030’a kadar, yaklaşık 12,85 milyon ton EV lityum-iyon pilinin küresel olarak emekliye ayrılacağı tahmin ediliyor. Bu, önemli bir kirlilik ve çevresel risklere neden olabilir, çünkü lityum pilleri kompleks bir kimyasal karışımı içerir, bunlar arasında ağır metaller de bulunur.
Geri dönüştürülmeyen piller ayrıca çöp yangınlarına neden olabilir, bu da, çöpün metan üretimi ile birleştiğinde, felaketler olabilir.
Yüzey ve yeraltı yangınları, dioksinler, furan, uçucu organik bileşikler (VOC’ler), poliklorlu bifeniller, organoklorlu pestisitler (Nair et al., 2019/01), polisiklik aromatik hidrokarbonlar (PAH’ler), karbon monoksit, kükürt dioksit ve hidrojen sülfür (IEAa) gibi zehirli gazların üretimine neden olabilir.
Pil Geri Dönüşümü: Hidrometalurji vs. Pirometalurji vs. Doğrudan Geri Kazanım
Şu anda, harcanmış lityum pillerini geri dönüştürmek için üç ana yöntem vardır: pirometalurji, hidrometalurji ve doğrudan geri kazanım.
Kaynak: ResearchGate
Genel olarak, bu yöntemler, ham doğal kaynaklardan lityum üretiminden biraz daha az enerji yoğundur, ancak çevresel etkiye büyük ölçüde azaltır.
Örneğin, lityum pillerini geri dönüştürmek, CO2 emisyonlarını azaltır, büyük ölçüde SO2 (kükürt) emisyonlarını azaltır ve pirometalurjik yöntemlerde su tüketimini yarıya kadar azaltabilir.
Hem pirometalurji hem de hidrometalurji, “siyah kütle” veya ezilmiş pil olarak adlandırılan bir karışımı kullanır, bu da kompleks bir metal ve kimyasal karışımı içerir.
Bu yöntemlerden, pirometalurji, istenmeyen zehirli gazlar açısından en çok kirlilik yaratanıdır. Buna karşılık, hidrometalurji daha az toksiktir, ancak daha fazla su kaynağına ihtiyaç duyar (ancak ham lityum cevherlerinden çok daha az).
Her iki tür geri dönüşüm de kendi türünün kirliliğini üretir ve her biri kendi başına bir sorun oluşturur.
| Yöntem | Neyi Yapar | Avantajlar | Dezavantajlar | En Uygun |
|---|---|---|---|---|
| Hidrometalurji | Siyah kütlelerden metalleri su kimyası kullanarak çözer | Yüksek geri kazanım; pirometalurjiye göre daha az hava kirleticisi; birçok kimyaya ölçeklenebilir | Daha fazla su kullanımı; reaktif yönetimi gerekli | NMC/NCA, karma kimya akışları |
| Pirometalurji | Siyah kütleleri alaşıma eritir; diğer malzemeleri cüruflaştırır | Besleme değişkenliğine karşı dayanıklı; hızlı üretim hızı | Daha yüksek enerji ve hava emisyonları; grafitten ve lityumdan ek adımlar olmadan kayıp | Yüksek kobalt akışları (eski telefonlar/LCO), ön işleme |
| Doğrudan (katotdan katoda) | Katot mikro yapısını yeniden kullanmak için geri kazanır | Potansiyel olarak en düşük enerji/kimyasal kullanım; değeri korur | Kimya spesifik; tedarik zinciri entegrasyonu gerekli | Standartlaştırılmış EV kimyasalları ile OYM ortaklıkları |
Düzenleyici Açıklar Lityum Geri Dönüşümünü Engelleyen
Şu anda, çoğu pil geri dönüştürülmüyor, kısmen kapasite eksikliğinden, kısmen de yetersiz düzenlemeden dolayı.
Mevcut pillerin toplanması ve uygun şekilde geri dönüştürülmesi için daha katı bir çerçeve gerekli. Bu, sadece potansiyel olarak zararlı atıkların toplanmasını artırmakla kalmayacak, aynı zamanda endüstriye malzemelerin öngörülebilir bir hacmini sağlayarak, geri dönüşüm altyapısının doğru şekilde boyutlandırılmasına yardımcı olacaktır.
Bilimsel araştırmacılar, geri dönüşümün maliyetini incelediler ve toplama, taşıma, pil sökme ve ön işlemenin (ezme veya eritme) toplam maliyetin büyük bir kısmını oluşturduğunu keşfettiler.
Sonuç olarak, bu süreçlerin, uygun politika, merkezi atık toplama ve geri dönüşüm sitelerinin optimizasyonu yoluyla optimize edilmesi, lityum pil geri dönüşümünün kârlılığını büyük ölçüde artırabilir. Ve daha iyi teknoloji, diğer adımlar için maliyetleri azaltabilir, ancak bu erken maliyetler daha çok bir politika sorunudur.
Daha düşük enerji tüketimi ve kirlilik nedeniyle, hidrometalurji, politika yapıcılar tarafından teşvik edilmelidir ve siteler, yerel kaynakları germemek için ideal olarak hem enerji hem de su zengini olmalıdır.
| Politika Öğesi | 2031 (en az geri dönüştürülmüş içerik) | 2036 (en az geri dönüştürülmüş içerik) | Malzeme Geri Kazanım Hedefleri (2027/2031’e kadar) | Notlar |
|---|---|---|---|---|
| Kobalt | 16% | 26% | 90% / 95% | Endüstriyel/EV/SLI piller kapsamında |
| Lityum | 6% | 12% | 50% / 80% | Geri kazanım hedefleri, geri dönüşüm tesislerine uygulanır |
| Nikel | 6% | 15% | 90% / 95% | AB Regülasyonu (AB) 2023/1542 |
| Kurşun | 85% | 85% | — | Kurşun eşiği sabit kalır |
Araştırma ayrıca, geri dönüştürülen pil türünün geri dönüşümün kârlılığını büyük ölçüde etkilediğini keşfetti.
“LCO (Lityum Kobalt Oksit) pillerinin geri dönüşümünden elde edilen gelir, LFP (Lityum Ferrum Fosfat) pillerinkine göre 7 kat, LMO (Lityum Manganez Oksit) pillerinkine göre 10 kat daha fazlaydı.”
LFP pilleri, kobalt maliyetini ve Kongo’dan kobalt tedarik bağımlılığını azaltma çabasıyla daha yaygın hale geldikçe, bu, geri dönüşümle ilgili politikalar dikkate alınmalıdır.
Sonuç: Politika, Geri Dönüşümün Hızını Belirleyecek
Lityum geri dönüşüm teknolojisi artık olgunlaşmakta, hidrometalurji, hava kirliliği (zehirli gazlar) ve enerji tüketimi açısından pirometalurjiye karşı açık bir kazanan olarak ortaya çıkmaktadır.
Ancak, geri dönüşüm şirketleri, kendileri tarafından çözülemeyecek beberapa sorunla karşı karşıya kalıyorlar ve bunun yerine yasama organlarının hızlı bir hareketini gerektiriyorlar.
İlk adım, kullanılmış pillerin çok daha verimli bir şekilde toplanmasını organize etmek olacaktır, bu da pil ve EV üreticilerinin daha önce halka sattıkları ürünlerin geri kazanımını izlemek ve kanıtlamak için güçlü bir zorunluluğa ihtiyaç duyacaktır.
Bu bağlamda, 2031 yılına kadar tüm pillerin %6’sinin geri dönüştürülmüş lityum içermesi ve 2036’ya kadar %12’sinin geri dönüştürülmüş lityum içermesi gerektiğini öngören AB planları muhtemelen yeterli olmayacaktır.
İkinci adım, geri dönüşüm tesislerinde hidrometalurjinin benimsenmesini doğru şekilde teşvik etmek ve çevresel kontroller açısından uygun teşvikleri sunmaktır.
Son olarak, geri dönüşüm tesisleri inşa etmek çok sermaye yoğun bir faaliyettir ve hükümetin hibe, sübvansiyon ve düşük faizli krediler sağlayarak inşaatı hızlandırması mümkün olabilir. Küresel geri dönüşüm kapasitesi, zaten mevcut pil üretim hacmine göre çok geride kalırken, pil üretim hacmi de patlama yaşamaktadır, bu nedenle hızlı eylemler gereklidir.
Özellikle Batı yasama organları, ülkelerinin zaten geri dönüşümde Çin’in çok gerisinde olduğunu dikkate almalıdır, bu da uzun vadede, yeni bir pil metal kaynağı ile birlikte birçok yeni yeşil enerji işinin Çin içinde kilitlenmesine neden olabilir.
Bu eğilimi gösteren, pil devi CATL (Contemporary Amperex Technology Co., Limited – 3750.HK) already, yeni pillerinin %50’sinin 20 yıl içinde madencilikten elde edilmeyen mineraller kullanacağını öngörüyor ve bu, yalnızca daha eski pillerin talebinin daha hızlı büyümesinden kaynaklanmaktadır.
CATL ayrıca kendi pil toplama ağını, Brunp Recycling, 240’dan fazla toplama deposu, %99,6’lık bir nikel, kobalt ve manganez geri kazanım oranı ve 10.000’den fazla çalışanı ile inşa ediyor.
(CATL hakkında daha fazla bilgi için şirketle ilgili özel raporumuza bakabilirsiniz)
Lityum Üretimi ve Geri Dönüşümüne Yatırım Yapmak
Albemarle
(ALB )
Albemarle, dünyanın en büyük lityum üreticilerinden biridir, yalnızca dünyanın en büyük madencilik şirketlerinden biri olan Rio Tinto (RIO ) tarafından, lityum üçgeni üreticisi SQM (SQM ) ve Çinli Ganfeng Lityum (GNENY) tarafından geride bırakılmaktadır.
Albemarle, Güney Amerika, Avustralya ve ABD’de madencilik operasyonlarına ve ABD, Çin ve Almanya’da rafinerilere sahiptir.
Kaynak: Albemarle
Ham madde, ya Çin’e (sert kaya kaynakları) ya da Şili’nin La Negra’sına (brinler) gönderilir.
Kaynak: Albemarle
Tarihsel olarak lityum madenciliğine odaklanan Albemarle, ayrıca geri dönüşüme de yönelmektedir. Geri dönüşümde kullanılan birçok adım, ham cevherin rafine edilmesinde kullanılanlarla aynı veya benzerdir, bu da Albemarle’ye değerli bir uzmanlık sağlar.
“Uzun vadede, (siyah kütle) muhtemelen başka bir kaynak olacak.
Geri dönüşümden elde edilen siyah kütle genellikle, dönüştürme varlıklarımızda üretilen konsantreye çok benzer. Dolayısıyla bu, bizim için bir fırsat.”
Meredith Bandy – Albemarle’de yatırımcı ilişkileri ve sürdürülebilirlik başkan yardımcısı
Albemarle, bu on yılın ilerleyen döneminde, lityum işleme ve geri dönüşüm tesisi kurmak için ABD Güneydoğu’sunda bir tesis inşa etmeyi amaçlıyor.
Bu, Albemarle için, brin ve spodumenden gelen mevcut üretiminin yerini alabilecek yeni bir lityum kaynağından geri kalmaması için önemli bir adımdır.
Güçlü likidite ve düşük sabit faiz oranında tutulan borç ile Albemarle, son birkaç yılın düşük lityum fiyatları bağlamında, daha küçük, daha az sermayeli rakiplerine karşı pazar payını artırarak iyi bir konumda.
(Albemarle’nin tarihini ve işini şirketle ilgili raporumuza daha fazla bilgi için bakabilirsiniz. Lityum pazarı perspektifinin kapsamlı analizi de “Investing In Lithium: The Core Metal For A Green Future”de bulunabilir)
Referans Çalışma
1. Asad Ali, Sadia Afrin, Abdul Hannan Asif, Yasir Arafat, Muhammad Rizwan Azhar. Lityum-iyon pillerden ve spodumenden lityumun geri kazanımı üzerine kapsamlı bir inceleme. Çevre Yönetimi Dergisi. Cilt 391, Eylül 2025, 126512.
