Elektrikli araçlar, cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar ve taşınabilir elektronik cihazların yaygınlaşması, lityum iyon pilleri modern hayatın temel parçalarından biri haline getirdi. Ancak bu dönüşüm, dünya genelinde hızla büyüyen yeni bir çevre ve hammadde sorununu da beraberinde getirdi.
Birleşmiş Milletler Kalkınma Programı’nın paylaştığı raporlara göre, 2025 yılı itibarıyla dünya genelinde yaklaşık 900 bin ton lityum iyon pilin kullanım ömrünü tamamlayarak atık haline geldiği tahmin ediliyor. Öngörüler, 2030 yılında bu miktarın 11 milyon tona ulaşabileceğini gösteriyor. Bu nedenle lityum iyon pil atıkları, birçok ülke için çevresel risklerin yanında ekonomik ve stratejik bir mesele olarak da öne çıkıyor.
Yıldız Teknik Üniversitesi Kimya-Metalurji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü öğretim üyeleri Prof. Dr. Metin Gençten, Doç. Dr. Burak Birol ve Dr. Sezgin Yaşa, bu küresel soruna yönelik dikkat çeken bir yöntem geliştirdi. Akademisyenlerin çalışması, kullanım ömrünü tamamlamış lityum iyon pillerden başta kobalt sülfür olmak üzere pil üretiminde kullanılan değerli bileşenlerin geri kazanılmasını sağlıyor.
Türk Patent ve Marka Kurumu tarafından tescillenen yöntem, atık pilleri yalnızca bertaraf edilmesi gereken bir çevre sorunu olarak ele almıyor. Kullanılmış pilleri yeniden üretim süreçlerine kazandırılabilecek değerli bir hammadde kaynağı olarak değerlendiriyor.
Geliştirilen yöntemde, kullanılmış pillerden elde edilen katot malzemesi kimyasal işlemlerden geçirilerek kobalt sülfür ve farklı bileşenler geri kazanılıyor. Elde edilen malzemeler, enerji depolama sistemlerinden sensör teknolojilerine kadar geniş bir kullanım alanına sahip.
Araştırmacılar, bu yöntemle hem çevreye zarar verebilecek atık yükünü azaltmayı hem de sanayi için yüksek değere sahip hammadde üretmeyi amaçlıyor. Böylece geri dönüşüm süreçleri, maliyet oluşturan bir işlem olmaktan çıkarak ekonomik fırsata dönüşüyor.
Çalışma, Türkiye’nin çevre teknolojileri ve sürdürülebilir üretim alanındaki bilimsel kapasitesini ortaya koyarken, dünya genelinde büyüyen lityum iyon pil atığı sorununa da uygulanabilir bir çözüm modeli sunuyor.
“Her yıl yaklaşık 1 milyon ton lityum iyon pil atığı ortaya çıkıyor”
Konuya ilişkin değerlendirmelerde bulunan Prof. Dr. Metin Gençten, çalışmalarının daha önce kullanılan sistemlerden hareketle geliştiğini belirtti. Kurşun temelli sistemlerde geri dönüşümün büyük ölçüde sağlanabildiğini ifade eden Gençten, lityum iyon pillerde ise bu sürecin henüz aynı ölçekte yaygınlaşmadığını söyledi.
Yaklaşık 5-6 yıl önce lityum pil atık miktarındaki artışın daha görünür hale gelmesiyle, bu pillerde yer alan aktif malzemelerin yeniden kullanılıp kullanılamayacağı sorusuna odaklandıklarını belirten Gençten, ilk çalışmaların lityum kobalt oksit esaslı pillerin geri dönüşümü üzerine yoğunlaştığını dile getirdi.
Gençten, daha sonra farklı lityum esaslı pil kimyaları üzerinde çalışmaya başladıklarını belirterek şu ifadeleri kullandı:
“İlk olarak lityum kobalt oksit esaslı pillerin geri dönüşümü üzerine çalışıp, daha sonra lityum esaslı farklı pil kimyalarına girip, ‘Buradaki tüm bileşenleri yeniden kullanılabilir bir forma dönüştürebilir miyiz?’ diye yola çıktık. Bu noktada ilk aşamada yaptığımız çalışmalar, aktif malzemelerin süper kapasitörlerde yeniden kullanılması üzerineydi. Bu metalleri sülfürler olarak çöktürüp yeniden kazanma şeklindeydi. Ancak ilerleyen çalışmalarımızda direkt olarak lityum iyon pil kimyasında bulunan anot ve katot malzemelerinin geri dönüşümü temel çalışma noktamız oldu.”
Çalışmanın çıkış noktalarından birinin her yıl ortaya çıkan atık miktarı olduğunu vurgulayan Gençten, bugün dünya genelinde yaklaşık 1 milyon ton lityum iyon pil atığının oluştuğunu söyledi. Bu atıkların önemli bir kısmının cep telefonları ve dizüstü bilgisayarlar gibi evsel kullanım ürünlerinden geldiğini belirten Gençten, elektrikli araçların yaygınlaşmasıyla yakın gelecekte çok daha büyük miktarda lityum iyon pil atığının ortaya çıkacağını ifade etti.
Gençten, bu nedenle atık pilleri bir kaynak olarak ele aldıklarını belirterek, Nikel Manganez Kobalt pillerden NMC katot aktif maddesini, Lityum Demir Fosfat pillerden LFP katot aktif maddesini ve anot bileşeninde kullanılan grafiti geri kazanıp yeniden sentezleme yoluna gittiklerini aktardı.
“Ülke ekonomisine önemli bir kaynak kazandırılması anlamına geliyor”
Prof. Dr. Gençten, çalışmanın Türkiye ekonomisi açısından da önemli bir potansiyel taşıdığını vurguladı. Lityumun kritik bir kaynak olduğuna dikkat çeken Gençten, bu metalin her ülkede bulunmadığını, bu nedenle atık pillerin stratejik bir hammadde kaynağı olarak değerlendirilmesi gerektiğini söyledi.
Bir lityum iyon pilin yapısında lityumun yanı sıra nikel, mangan ve kobalt gibi değerli bileşenlerin bulunduğunu belirten Gençten, özellikle kobalt üretiminin dünyada sınırlı bölgelerde gerçekleştiğini ve bu süreçte farklı insani sorunların da gündeme gelebildiğini ifade etti.
Gençten, atık pillerin önemli bir avantaja sahip olduğunu da belirterek, bu malzemelerin normal bir madenden çıkarılan cevherlere kıyasla daha yüksek saflıkta bileşenler içerdiğini söyledi. Bu nedenle atık pillerdeki metallerin etkin biçimde geri kazanılması, ülke ekonomisine önemli bir kaynak kazandırılması anlamına geliyor.
Atık pillerin depolanmasının hem güvenlik hem çevre açısından risk taşıdığını, aynı zamanda ekonomik kayıp oluşturduğunu ifade eden Gençten, elektrikli araçlarda kullanılan batarya miktarına da dikkat çekti. Ortalama kapasite ve menzile bağlı olarak bir elektrikli araçta 400 ila 800 kilogram arasında batarya kullanıldığını belirten Gençten, bu bataryaların içinde yaklaşık 10 kilogram lityum, 40-50 kilogram aralığında mangan, nikel ve kobalt ile 50-100 kilogram arasında grafit bulunabildiğini söyledi.
Gençten’e göre bu aktif bileşenlerin geri kazanılması, yeni bataryaların cep telefonları ve elektrikli araçlar başta olmak üzere birincil kullanım amacına uygun alanlarda yeniden kullanılmasının önünü açabilir. Bu da dışa bağımlılığı azaltabilecek önemli bir potansiyel taşıyor.
Atık kavramının günümüzde değiştiğini vurgulayan Gençten, üretim süreçlerinde ortaya çıkan birçok atığın artık başka bir sistemin girdisi haline gelebildiğini belirtti. Gençten, malzemelere bu bakış açısıyla yaklaşmanın sürdürülebilir bir dünya için önemli bir adım olduğunu ifade etti.
“Geri dönüşümle tekrar üretirsek ham maddeyi ülkemizde tutmuş olacağız”
Doç. Dr. Burak Birol ise metallerin ve malzemelerin genellikle doğadan çıkarılan cevherlerden elde edildiğini, ancak cevherlerdeki ham madde oranının çoğu zaman düşük olduğunu söyledi. Metal üretiminde yüksek enerji harcandığını belirten Birol, kullanım ömrünü tamamlayan ürünlerin atık haline geldiğini, buna karşın bu atıkların içinde önemli miktarda değerli metal bulunduğunu anlattı.
Birol, bu atıkların yeniden hammadde olarak değerlendirilmesinin, cevherden üretime kıyasla daha az enerjiyle ve daha yüksek saflıkta üretim imkanı sunduğunu belirtti.
Bu yaklaşımın “şehir madenciliği” olarak adlandırıldığını ifade eden Birol, bataryaların içinde yüksek oranda nikel, mangan, kobalt ve lityum bulunduğunu söyledi. Bu metallerin madenciliğinin yüksek enerji ve emek gerektirdiğini, ayrıca belirli ülkelerde sınırlı kaynaklar halinde bulunduğunu belirten Birol, geri dönüşüm yoluyla üretim yapıldığında hem hammaddenin ülke içinde tutulabileceğini hem de daha düşük maliyetle yüksek kalitede üretim yapılabileceğini kaydetti.
Günümüzde kullanılan birçok ürünün batarya içerdiğine dikkat çeken Birol, elektrikli araçların yanı sıra güneş panelleri ve rüzgar türbinlerinden elde edilen enerjinin de bataryalarda depolandığını hatırlattı. Bu bataryaların zaman içinde atık haline geleceğini belirten Birol, atık aşamasına gelmeden önce bu malzemelerin hammadde olarak değerlendirilmesinin dışa bağımlılığı azaltacağını ve kaynakların ülke içinde kalmasını sağlayacağını ifade etti.
Birol, sıfır atık yaklaşımının bu alanda büyük önem taşıdığını vurgulayarak, atık bataryaların çevreye zarar verebildiğini ve bu zararı önlemenin en etkili yollarından birinin geri dönüşüm olduğunu söyledi.