Yeşil enerji dönüşümü ve yüksek teknoloji üretimi arttıkça, dünya genelinde kritik minerallere olan talep de benzeri görülmemiş bir hıza ulaştı. Ancak bu hayati kaynaklar için kara madenciliğine olan bağımlılık yakında sona erebilir. ABD Enerji Bakanlığı bünyesinde faaliyet gösteren Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) araştırmacıları, dünya okyanuslarının tükenmez bir mineral deposu olarak kullanılabileceğini kanıtlayan kapsamlı bir projeye imza attı.
Hesaplamalara göre, gezegenimizdeki deniz sularının yalnızca binde birinin (yüzde 0,1) tam verimle işlenmesi durumunda; insanlığın magnezyum, lityum, nikel ve nadir toprak elementleri gibi kritik gereksinimleri 50 bin yılı aşkın bir süre boyunca kesintisiz karşılanabilecek.
Üç Aşamalı Entegre Teknoloji Zinciri
Ekonomik getirisinin düşük olması nedeniyle geçmişte ticari boyuta taşınamayan deniz suyu madenciliği, PNNL uzmanlarının geliştirdiği entegre inovasyon zinciriyle yeniden şekilleniyor. Birbirini tamamlayan üç farklı yöntemden oluşan bu teknolojik mimari, verimliliği en üst seviyeye çıkarmayı hedefliyor:
Doğrudan Magnezyum Kazanımı: İlk adımda, deniz suyundaki magnezyum hidroksit geleneksel süreçlere kıyasla çok daha az maliyet ve işlem adımıyla ayrıştırılıyor.
Atık Tuzlu Sulan Asit-Baz Dönüşümü: Arıtma tesislerinden çıkan yoğun salamura atığı, elektroliz yoluyla asit ve baza çevrilerek kara madenciliğindeki cevher çözündürme işlemlerinde girdi olarak kullanılıyor.
Biyolojik Süzme (Deniz Yosunları): Üçüncü yöntemde ise deniz yosunlarının dokularında mineral biriktirme yeteneği devreye sokularak mikroskobik ölçekteki nadir elementler doğal yollarla toplanıyor.
Laboratuvar denemelerinde magnezyum ve lityumun yanı sıra platin grubu metaller ile nikelin başarıyla geri kazanıldığı bildirildi.
Aslan Payı Magnezyumun: Tek Tesis ABD İhtiyacını Üçe Katlayabilir
Deniz suyunda pek çok değerli element yer alsa da bunların yoğunlukları büyük değişkenlik gösteriyor. Örneğin yaklaşık 2,27 milyon litre deniz suyunda yalnızca 0,42 kilogram lityum ve gram mertebesinde nikel bulunurken, aynı hacim tam 2 bin 980 kilogram magnezyum barındırıyor. Bu yüksek oran nedeniyle bilim insanları ilk odağı magnezyum üretimine verdi.
PNNL tarafınca geliştirilen patentli "eş akışlı reaktör" (co-flow reactor) teknolojisi, geleneksel ayrıştırmadaki dört ağır işlem basamağını saf dışı bırakıyor. Araştırmacılar, bu modüler reaktörlerin mevcut deniz suyu arıtma (desalinasyon) tesislerine kolayca eklenebileceğini vurguluyor. Projeksiyonlara göre, yalnızca Kaliforniya'daki Carlsbad Arıtma Tesisi’ne entegre edilecek bir sistemle günde 524 ton yüksek saflıkta magnezyum hidroksit elde edilebilir. Bu rakam, ABD'nin mevcut toplam günlük magnezyum tüketiminin üç katından fazlasına denk geliyor.
Atık Salamuradan Yüksek Verimli Cevher Çözücüye
Magnezyumu çekilen yoğun tuzlu su çözeltisi, Bipolar Membran Elektrodiyaliz (BPMED) yöntemi kullanılarak sanayi tipi asit ve baza dönüştürülüyor. Elde edilen bu çevreci asidin kara madenciliğinde kullanımı test edildiğinde ise çarpıcı bir sonuç ortaya çıktı: Üretilen asit, nikel içeren olivin cevherini çözmede standart ticari hidroklorik aside kıyasla yüzde 37 daha yüksek performans sergiledi.
Sürecin biyolojik ayağında ise bazı deniz yosunu türlerinin, çevresindeki sudan milyon kat daha yüksek yoğunlukta mineral biriktirebildiği tespit edildi. Dokularında metal biriktiren bu biyokütlenin işlenerek mineralin alınması, kalan organik kısmın ise biyoyakıt, gübre ya da kimyasal madde olarak ekonomiye kazandırılması planlanıyor.
Ticari Uygulama İçin Çevresel ve Ekonomik Eşikler Bekleniyor
Elde edilen sonuçlar küresel enerji ve hammadde dengelerini değiştirebilecek nitelikte olsa da teknolojinin henüz laboratuvar ve pilot tesis ölçeğinde olduğu unutulmamalı. İş modelinin endüstriyel boyutta ekonomik kılınması, yüksek tuzlu su atıklarının ekolojik dengeleri bozmadan yönetilmesi ve deniz ekosisteminin korunması gibi kritik konular çözülmeyi bekleyen başlıklar arasında yer alıyor.
Buna karşın PNNL, geliştirdiği bu entegre modelin yakın gelecekte okyanusları dünyanın en stratejik maden kaynaklarından birine dönüştüreceğine kesin gözüyle bakıyor.
