Türk Bilim İnsanlarından Lityum Pillerin Geri Kazanımına Yenilikçi Yöntem
Türk bilim insanları, lityum iyon pil atıklarından kobalt sülfür gibi kritik maddeleri geri kazanmak için yenilikçi bir yöntem geliştirdi. Bu teknoloji, çevresel sorunlara çözüm sunarken ülke ekonomisine de katkı sağlayacak.
Elektrikli araçlar ve taşınabilir elektronik cihazların yaygınlaşmasıyla artan lityum iyon pil atığı sorunu, çevre ve ekonomi için yeni zorluklar oluşturuyor. Birleşmiş Milletler Kalkınma Programı (UNDP) raporlarına göre, 2025’te yaklaşık 900 bin ton, 2030’da ise 11 milyon ton lityum iyon pilin atık haline gelmesi bekleniyor. Bu durum, birçok ülke için acil çözüm gerektiren çevresel riskler barındırıyor.
Yıldız Teknik Üniversitesi (YTÜ) Kimya Metalurji Fakültesi’nden Prof. Dr. Metin Gençten, Doç. Dr. Burak Birol ve Dr. Sezgin Yaşa, kullanım ömrünü tamamlamış lityum iyon pillerden kobalt sülfür başta olmak üzere kritik maddelerin geri kazanılmasını sağlayan yenilikçi bir yöntem geliştirdi. Türk Patent ve Marka Kurumu tarafından tescillenen bu yöntem, atık bertarafının ötesinde yeniden üretime odaklanıyor.
Geliştirilen Yöntem ve Ekonomik Katkıları
Geliştirilen yöntemde, kullanılmış pillerden elde edilen katot malzemesi kimyasal işlemlerle işlenerek kobalt sülfür ve diğer değerli maddeler ayrıştırılıyor. Elde edilen materyaller, enerji depolama sistemlerinden sensör teknolojilerine kadar geniş bir kullanım alanına sahip. Araştırmacılar, bu sayede hem çevreye zararlı atık yükünü azaltmayı hem de sanayi için değerli bir hammadde kaynağı yaratmayı hedefliyor.
Bu yaklaşım, geri dönüşüm süreçlerini bir maliyet kalemi olmaktan çıkarıp ekonomik bir fırsata dönüştürüyor. Yöntem, Türkiye’nin çevre teknolojileri ve sürdürülebilir üretim alanındaki potansiyelini gösterirken, lityum iyon pil atıklarıyla ilgili küresel sorunlara da dikkat çeken bir çözüm modeli sunuyor.
Prof. Dr. Metin Gençten, daha önce kullanılan sistemleri temel alarak bu çalışmanın ortaya çıktığını belirtti. Kurşun gibi bazı metallerin geri dönüşümünün yaygın olduğunu, ancak lityum sistemlerinde bu geri dönüşümün henüz tam olarak yerleşmediğini ifade etti. Yaklaşık 5-6 yıl önce lityum pil atık miktarındaki artışla birlikte aktif malzemelerin geri dönüştürülüp yeniden kullanılıp kullanılamayacağı üzerine çalıştıklarını söyledi.
Gençten, ilk etapta lityum kobalt oksit esaslı pillerin geri dönüşümüne odaklandıklarını, ardından farklı lityum pil kimyalarına yönelerek tüm bileşenleri yeniden kullanılabilir forma dönüştürme amacını güttüklerini açıkladı. Başlangıçta aktif malzemelerin süper kapasitörlerde yeniden kullanımı üzerine çalıştıklarını, metalleri sülfür olarak çökeltip geri kazandıklarını belirtti. Ancak ilerleyen çalışmalarda, doğrudan lityum iyon pil kimyasındaki anot ve katot malzemelerinin geri dönüşümünün ana çalışma noktası haline geldiğini vurguladı.
Yıllık yaklaşık 1 milyon ton lityum iyon pil atığı oluştuğunu belirten Gençten, bu atıkların büyük kısmının cep telefonları ve dizüstü bilgisayarlar gibi evsel kullanımdaki pillerden kaynaklandığını söyledi. Elektrikli araçların yaygınlaşmasıyla yakın gelecekte yığın miktarda pil atığının ortaya çıkacağını öngördü. Bu atıkların bir kaynak olarak yeniden birincil kullanım amacıyla değerlendirilip değerlendirilmeyeceği konusuna odaklandıklarını aktardı. Nikel Manganez Kobalt (NMC) pillerden NMC katot aktif maddesini, Lityum Demir Fosfat (LFP) pillerden LFP katot aktif maddesini ve anot bileşeninde kullanılan grafiti geri kazanıp sentezleme yoluna gittiklerini ekledi.
Gençten, yaptıkları çalışmanın ülke ekonomisine büyük katkı sağlayabileceğini vurguladı. Lityumun kritik bir kaynak olduğunu ve her ülkede bulunmadığını belirterek, atığı bir kaynak olarak gördüklerini dile getirdi. Bir lityum iyon pilin yapısında lityum, nikel, mangan, kobalt gibi önemli bileşenler bulunduğunu, bunların ekonomik değerinin yüksek olduğunu ifade etti. Kobaltın üretimindeki insani sorunlara da değinen Gençten, bu metallerin ekonomiye yeniden kazandırılmasının önemini vurguladı.
Atık pillerdeki malzemelerin yüksek saflık oranına sahip olduğunu belirten Gençten, normal madenlerden elde edilenlere kıyasla daha az safsızlık içerdiğini söyledi. Bu metallerin etkin geri dönüşümünün ülke ekonomisine önemli bir kaynak kazandıracağını belirtti. Atık pilleri muhafaza etmenin güvenlik ve çevre açısından risk taşıdığını ve ekonomik kayıp olduğunu kaydetti.
Gençten, bu metalleri yüksek verimle yeniden alıp katot malzeme sentezinde kullanarak dışa bağımlılığı ortadan kaldırabilecek bir potansiyel oluşturabileceklerini söyledi. Bir elektrikli aracın ortalama 400-800 kilogram batarya kullandığını ve bunun içerisinde yaklaşık 10 kilogram lityum ile 40-50 kilogram mangan, nikel, kobalt ve 50-100 kilogram grafit bulunduğunu aktardı. Aktif bileşenlerin yeniden kazanılarak üretilen bataryaların cep telefonları ve elektrikli araçlar başta olmak üzere birincil kullanım amacına uygun tüm alanlarda yeniden kullanılabileceğini belirtti. Bu konuda dışa bağımlılığı ortadan kaldırmanın büyük bir potansiyel taşıdığını ve Türkiye’nin lityum iyon pil atıklarının toplanması noktasında iyi bir konumda olduğunu ekledi.
Gençten, atık kavramının önemli ölçüde değiştiğini belirterek, proseslerde kullanılan atıkların veya bir malzemede kullanılan proses atığı olarak görülen bileşenlerin büyük kısmının ya başka bir sistemin girdisi olduğunu ya da geri dönüştürülüp yeniden birincil amaçla kullanıma uygun hale getirilebildiğini söyledi. Günümüz dünyasında atık kavramına bu şekilde bakmak gerektiğini, her birinin geri dönüştürülebilir ve ekonomiye kazandırılabilir bir potansiyele sahip olduğunu ifade etti. Bu şekilde malzemelere yaklaşıldığında sürdürülebilir bir dünya için önemli bir adım atılmış olacağını düşündüğünü sözlerine ekledi.
Doç. Dr. Burak Birol, normal şartlarda metallerin ve malzemelerin doğadan çıkan cevherlerden elde edildiğini, bu kaynaklarda ham maddenin düşük miktarlarda bulunduğunu ve metal üretiminde büyük enerji harcandığını belirtti. Metaller ve malzemeler kullanıldıktan sonra ömürlerinin dolduğunu ve atık adını aldıklarını söyledi. Ancak bu atıkların içerisinde de büyük miktarlarda metal bulunduğunu, bunların yeniden ham madde olarak değerlendirilmesinin, cevherden üretime kıyasla daha az enerjiyle ve daha yüksek saflıkta üretim imkanı sağladığını dile getirdi.
Bu uygulamanın, yani şehir madenciliğinin, normal madenciliğe kıyasla daha düşük maliyetle yüksek kalitede ürün elde etme imkanı sunduğunu aktaran Birol, bataryalarda da durumun aynı olduğunu belirtti. Bataryaların içerisinde büyük oranda nikel, mangan, kobalt, lityum bulunduğunu, bunların madenciliğinin yüksek enerji ve emek istediğini ve çeşitli ülkelerde sınırlı halde bulunduğunu ifade etti. Ancak bu malzemelerin geri dönüşümle, yani şehir madenciliği ile tekrar üretildiğinde hem ham maddenin ülke içinde tutulduğunu hem de daha ucuz ve yüksek kalitede üretim yapılabildiğini söyledi.
Günümüzde kullanılan her malzeme ve ürünün bir batarya içerdiğini söyleyen Birol, artan elektrikli araçlar ve sürdürülebilir enerji kaynakları olan solar paneller ile rüzgar türbinlerinden elde edilen enerjilerin bataryalarda biriktiğini ve zamanla bu bataryaların atık haline geleceğini belirtti. Bu malzemeler atık haline gelmeden önce ham madde olarak değerlendirilirse, hem dışa bağımlılığın azalacağını hem de bu kaynakların ülke içinde tutulmuş olacağını vurguladı. Özellikle sıfır atık yaklaşımının bu konuda büyük önem taşıdığını, çünkü atık bataryaların çevreye zararlı olduğunu ve bu zararı engellemek için geri dönüşümün önemli bir yer kazandığını sözlerine ekledi.
Yorum Yap