Nadir toprak elementler (NTE); lantanitler, skandiyum ve yitriyumdan oluşan doğada oldukça az bulunan element grubudur. Lantanitler, atom numaraları 57 ve 71 arasında olan kimyasal özellikleri benzer elementleri kapsar. Yitriyum ve skandiyum da lantanitlerle benzer kimyasal özellikler gösterdiklerinden NTE grubuna dahil edilmişlerdir.
Günümüzde nadir toprak elementleri cep telefonlarında, bilgisayarlarda, elektrikli araçlarda, MR makinelerinde, rüzgar türbinlerinde, mıknatıslarda ve manyetik tozlarda, katalizözlerde, savunma sanayisinde, cam ve seramik sektöründe büyük rol oynamaktadır. Kritik noktalarda oldukça fazla öneme sahip olan nadir toprak elementleri; kullanıldığı malzemeleri daha kararlı, yüksek sıcaklığa, korozyona, aşınmaya karşı dirençli malzemeler yapmaktadır. Bu elementler, malzemede yüzde ağırlık olarak çok az bulunmalarına rağmen malzemelerin amaçlarına hizmet etmeleri için vazgeçilmez öneme sahiptirler.
Günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelimin artmasıyla nadir toprak elementlerine olan ilgi de artmaktadır. MIT’de küresel karbondioksit emisyonlarının azaltılması konusunda yapılan araştırmada rüzgar enerji güç santralleri türbinlerinlerinde ve elektrikli araç motorlarının artışıyla beraber önümüzdeki 25 yıl içerisinde Nd (neodyum) üretiminin %700, Dy (disprozyum) üretiminin ise %2600 artacağı sonucuna ulaşılmıştır. Rüzgar santrallerinde ve elektrikli araçlarda kullanılan Nd (neodyum) ve Dy (disprozyum) malzemeleri hem hafif hem de daha yüksek verimde çalışmalarını sağlamaktadır. Dy (disprozyum) doğada serbest bulunamayan genellikle xenotime gibi minerallerin içerisinde bulunan bir elementtir. Nd (neodyum) ise doğada çok nadir bulunan monazit ve bastnasite cevherlerinin içerisinde yer almaktadır. Bu iki elementin çekirdekleri etrafındaki yörüngelerde dönen elektronlarının aşılmadık dizilişleri sayesinde çok güçlü manyetik özelliklere sahip oldukları bilinmektedir.
17 nadir toprak elementinden bir diğeri olan iridyum, dünyadaki en nadir elementlerden biridir ve yer kabuğundan ziyade dünyanın çekirdeğinde bulunmaktadır. Bilim insanları bu elementin dünyaya meteor kaynaklı geldiği ve bu meteorun da 66 milyon yıl önce dinozorların yok oluşuyla bağlantılı olduğunu düşünmektedirler. İridyum bilinen aşınmaya en dirençli metaldir. Kırılgan olmasına rağmen 1200-1500 °C işlenebilir ve temel olarak da platin alaşımları sertleştirmekte kullanılmaktadır.
Dünya Ticaretindeki Önemi
Sınırlı kaynağa sahip olan ve günümüzde ileri teknoloji malzemelerde kullanılan NTE’ler dünya ticaretinde önemli bir yere sahiptir. NTE rezervlerinin yaklaşık 1/3’ü Çin’de bulunmaktadır ve küresel nadir toprak elementi üretiminin %80’inden fazlasını Çin yapmaktadır. ABD ise kendi bünyesinde bulunan tek tesisindeki nadir toprak metallerini işlenmesi için Çin’e göndermektedir. Çin, yabancı yatırımları çekmek ve yerli sanayisini güçlendirmek için NTE’lere yönelik ihracat kısıtlamalarını sıkılaştırdı. NTE konusunda olası bir ticari savaşın dışa bağlı olan ülkeler için bir tehdit oluşturduğu açıkça bilinmektedir. Bunun nedeni ise birçok sektörün özellikle de savunma sanayisinin nadir toprak elementlerine bağlımlı olmasıdır. Olası tedarik riskleri ülkelerin özellikle de Avrupa’nın elektrikli geleceğe dönüşüm projelerini oldukça etkiliyor. Türkiye’de ise tek ekonomik nadir toprak elementi kaynağı Eskişehir’in Kızılcaören ilçesinde bulunan cevher yatağıdır.
Kaynakça
http://kimyakongreleri.org/2006/ANP2006-146.pdf
http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12608189/index.pdf
http://www.rotalab.com/tr/urunler/malzeme-bilimi-kimyasallar-sarflar/nadir-toprak-elementi-nte.html
https://www.bbc.com/turkce/haberler-dunya-48522318
https://www.cambridge.org/core/journals/mineralogical-magazine/article/challenges-to-the-european-automotive-industry-in-securing-critical-raw-materials-for-electric-mobility-the-case-of-rare-earths/BCFFE02B053E190F08C0A014D0BCA652
https://eng.deu.edu.tr/wp-content/uploads/2019/12/MDN_3.proje_.pdf
Ülkemizin geleceğini yapılandırmak için bu alan desteklenmeli. Tebrikler çalışma için.
Özellikle askeri havacılık sektörü ve verimin yüksek, maliyetin ikinci plan olduğu çalışmalar için çok önemli bir malzeme grubu. İlk kez öğrendim sayenizde çok teşekkür ederim. Bu tip yazıların devamını dilerim