Son yıllarda elektrikli araçlar ve taşınabilir elektronik aygıtların yaygınlaşmasıyla süratle büyüyen lityum iyon pil atığı sorunu, etraf ve iktisat açısından yeni zorluklar doğuruyor.
Birleşmiş Milletler Kalkınma Programı (UNDP) tarafından paylaşılan raporlara nazaran, dünya genelinde 2025 yılı prestijiyle yaklaşık 900 bin ton lityum iyon pilin kullanım ömrünü tamamlayarak atık haline geldiği iddia ediliyor.
Raporlardaki öngörülere nazaran, 2030 yılında bu sayının dünya genelinde 11 milyon tona ulaşması beklenirken, pillerin oluşturacağı çevresel problemler birçok devlet için şimdiden çözülmesi gereken bir sorun olarak görülüyor.
YTÜ Kimya Metalurji Fakültesi Metalurji ve Gereç Mühendisliği Kısmı öğretim üyeleri Prof. Dr. Metin Gençten, Doç. Dr. Burak Birol ve Dr. Sezgin Yaşa, bu meseleye tahlil olarak, kullanım ömrünü tamamlamış lityum iyon pillerden başta kobalt sülfür olmak üzere pil üretiminde kullanılan unsurların geri kazanılmasını sağlayan yenilikçi bir formül geliştirdi.
Türk Patent ve Marka Kurumu tarafından tescillenen bu yenilikçi metot, sadece sorunu bertaraf etmek üzerine değil, yine üretime odaklanan bir tahlil sunuyor.
Kullanılmış pillerden elde edilen katot materyalinden, kimyasal süreçlerle kobalt sülfür başta olmak üzere başka unsurlar geri kazanılıyor. Elde edilen materyal, güç depolama sistemlerinden sensör teknolojilerine kadar geniş bir yelpazede kullanılabiliyor.
Araştırmacılar, geliştirdikleri metotla hem etrafa ziyan veren atık yükünü azaltmayı hem de sanayi için kıymetli bir hammadde üretmeyi hedefliyor. Bu yaklaşım, geri dönüşüm süreçlerini maliyet kalemi olmaktan çıkarıp ekonomik fırsata dönüştürüyor.
Yöntem, Türkiye’nin etraf teknolojileri ve sürdürülebilir üretim alanındaki potansiyelini ortaya koyarken, lityum iyon pil atıkları konusunda dünya genelinde artan problemlere da dikkati çeken bir tahlil modeli sunuyor.
HER YIL YAKLAŞIK 1 MİLYON TON CİVARI PİL ATIĞI ORTAYA ÇIKIYOR
Konuya ait AA muhabirine konuşan Prof. Dr. Metin Gençten, daha evvel çalışan sistemleri kaynak alarak kendi çalışma fikirlerinin ortaya çıktığını söyledi.
Gençten, kurşunun büyük oranda tekrar dönüştürülebildiğini, fakat lityum sistemlerinde şimdi bu geri dönüşümün tam manasıyla yaygınlaşmadığını lisana getirdi.
Yaklaşık 5-6 yıl evvel lityum pil atık ölçüsünün da artmaya başlamasıyla, bu pillerdeki etkin materyallerin geri dönüştürülüp tekrar kullanılıp kullanılamayacağı sorusu üzerine çalışmalara başladıklarını belirten Gençten, “İlk olarak lityum kobalt oksit asıllı pillerin geri dönüşümü üzerine çalışıp, daha sonra lityum temelli farklı pil kimyalarına girip, ‘Buradaki tüm bileşenleri yine kullanılabilir bir forma dönüştürebilir miyiz?’ diye yola çıktık. Bu noktada birinci basamakta yaptığımız çalışmalar, faal gereçlerin harika kapasitörlerde tekrar kullanılması üzerineydi. Bu metalleri sülfürler olarak çöktürüp tekrar kazanma biçimindeydi. Lakin ilerleyen çalışmalarımızda direkt olarak lityum iyon pil kimyasında bulunan anot ve katot gereçlerinin geri dönüşümü temel çalışma noktamız oldu.” dedi.
Temel çıkış noktalarından birinin yıllık ortaya çıkan atık ölçüsü olduğuna dikkati çeken Gençten, şöyle konuştu:
“Şu anda halihazırda her yıl yaklaşık 1 milyon ton civarı lityum iyon pil atığı ortaya çıkıyor. Bu atıkların büyük kısmı evsel kullanımdaki cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar üzere atık pillerden oluşuyor. Lakin elektrikli otomobiller son yıllarda çok yaygınlaştı ve artan sayıya bağlı olarak yakın gelecekte yeniden yığın ölçüde bir lityum iyon pil atığı ortaya çıkacak. Biz bu atıkların bir kaynak olarak, tekrar birincil kullanım emeliyle değerlendirilip değerlendirilmeyeceği konusuna odaklandık. Yine Nikel Manganez Kobalt (NMC) pillerden NMC katot faal unsurunu, Lityum Demir Fosfat (LFP) pillerden LFP katot etkin unsurunu, anot bileşeninde kullanılan grafiti geri kazanıp sentezleme yoluna gittik.”
ÜLKE İKTİSADINA KIYMETLİ BİR KAYNAK KAZANDIRILMASI MANASINA GELİYOR
Gençten, yaptıkları çalışmanın ülke iktisadına büyük katkı sağlayabileceğini vurgulayarak, “Lityum kritik bir kaynak, her ülkede çıkan bir metal değil. Münasebetiyle biz buradaki atığı bir kaynak olarak düşünüyoruz. Bir lityum iyon pilin yapısında değerli ölçüde lityum, nikel, mangan, kobalt üzere bileşenler var. Nikel bedelli bir geçiş metali, ekonomik kıymeti olan bir metal. Kobalt tıpkı biçimde, üretimi Afrika’da gerçekleşen ve maalesef üretim esnasında birtakım insani durumların ortaya çıktığı bir metal. Mangan birebir biçimde. Bunları yine iktisada kazandırmak değerli bir mevzu haline geliyor.” tabirlerini kullandı.
Atık pillerin içerisindeki materyallerin aslında yüksek saflık oranında olduğuna da işaret eden Gençten, “Atık pil dediğiniz, olağan bir madenden aldığınız üzere yüksek oranda safsızlık içermiyor. Yüklü olarak bahsettiğimiz bileşenleri de saf halinde içeriyor. Münasebetiyle bu metallerin tamamının faal bir halde geri dönüştürülmesi ülke iktisadına kıymetli bir kaynak kazandırılması manasına geliyor.” diye konuştu.
Atık pilleri koruma etmenin hem güvenlik hem de etraf açısından büyük bir risk ve ekonomik kayıp olduğunu kaydeden Gençten, şunları kaydetti:
“Bu metalleri biz faal formda yine alıp yüksek randımanla yine katot gereç sentezinde kullanılıp dışa bağımlılığı ortadan kaldırabilecek bir potansiyeli ortaya çıkarabiliriz. Zira bir elektrikli otomobilin yapısında, ortalama kapasitesine, menziline bağlı olmak kaydıyla, 400-800 kilogram ortası batarya, lityum iyon pil kullanılıyor. Bunun da içerisinde kapasitesine bağlı olmakla birlikte yaklaşık 10 kilogram lityum, farklı ayrı 40-50 kilogram mangan, nikel, kobalt, 50-100 kilogram ortası grafit var. Etkin bileşenler yine kazanılarak, üretilen bataryalar cep telefonları ve elektrikli araçlar başta olmak üzere, birincil kullanım gayesine uygun tüm alanlarda tekrar kullanılabilecek hale getirilebilir. Dışa bağımlılığı da bu hususta ortadan kaldırmak büyük bir potansiyel. Bulunduğumuz pozisyon gereği de lityum iyon pil atıklarının toplanması noktasında bence güzel bir noktadayız.”
Gençten, atık kavramının kıymetli oranda değişikliğe uğradığını belirterek, “Artık proseslerde kullanılan atıklar yahut bir materyalde kullanılan proses atığı olarak baktığımız bileşenlerin büyük kısmı ya öteki bir sistemin girdisi oluyor ya da geri dönüştürülüp yine birincil hedefle kullanıma uygun bileşenler haline dönebiliyor. Artık günümüz dünyasında bu atık dediğimiz kavram setine bu türlü bakmak gerekiyor. Bunların her birinin geri dönüştürülebilir, iktisada kazandırılabilir bir potansiyeli var. Bu formda materyallere yaklaşırsak, sürdürülebilir bir dünya açısından da bence değerli bir adım elde ederiz diye düşünüyorum.” tabirlerini kullandı.
“Geri dönüşümle tekrar üretirsek ham maddeyi ülkemizde tutmuş olacağız”
Doç. Dr. Burak Birol ise olağan kaidelerde metallerin ve materyallerin cevher denilen tabiattan çıkan kaynaklardan kullanıldığını, bu kaynaklar kullanılırken ham hususun cevher içerisinde düşük ölçülerde bulunduğunu, metal üretiminde büyük güç harcandığını söyledi.
Metaller ve gereçler elde edildikten sonra bir mühlet kullanıldığını ve akabinde ömürlerinin dolduğunu, bu gereçlerin de vakitle atık ismini aldığını lisana getiren Birol, “Ancak bu atıklar içerisinde de bu metallerden büyük ölçülerde bulunuyor. Bunların tekrar ham unsur olarak kıymetlendirilmesi, cevherden üretime kıyasla daha az güçle ve daha yüksek saflıkta üretim imkanı sağlar.” dedi.
Bu sayede olağan madencilikle karşılaştırıldığında kent madenciliği ismi verilen bu uygulamanın daha düşük maliyetle yüksek kalitede eser elde edebilme imkanı sunduğunu aktaran Birol, “Bataryalarda da bu formda. Bataryaların içerisinde büyük oranda nikel, mangan, kobalt, lityum bulunmakta. Bunların her birinin madenciliği yüksek güç, emek istiyor ve çeşitli ülkelerde sonlu halde bulunmakta. Lakin biz bunu geri dönüşümle, yani kent madenciliği ile şayet tekrar üretirsek hem ham maddeyi kendi ülkemizde tutmuş oluyoruz hem de daha ucuz ve yüksek kalitede üretim yapabiliyoruz.” halinde konuştu.
Günümüzde kullanılan her materyal ve eserin bir batarya içerdiğini söyleyen Birol, şu tabirleri kullandı:
“Artan elektrikli araçlar, sürdürülebilir güç dediğimiz solar paneller… Rüzgar türbinlerinden elde edilen güçler tekrar bataryalarda birikmekte ve vakit içerisinde bu bataryalar tekrar atık halini alacaktır. Bu gereçler atık haline gelmeden evvel ham husus olarak değerlendirilirse, hem dışa bağımlılık azalır hem de bu kaynaklar ülke içinde tutulmuş olur. Bilhassa sıfır atık yaklaşımı bu mevzuda büyük ehemmiyet taşıyor. Zira bu atık bataryalar etrafa ziyanlı. Etrafa verdikleri ziyanı engellemek için geri dönüşüm kıymetli bir yer kazanıyor.”
