Enerji depolama teknolojilerinde önemli bir rol oynayan grafitin ithalatına olan bağımlılığı azaltmanın yollarını araştıran bir ekip, doğal ve sentetik grafit malzeme akış analizini gerçekleştirdi. Elektrikli araçlardan cep telefonlarına kadar her şeyi güçlendiren bu mineral, ABD’nin en çok ithal ettiği hammaddelerden biri haline geldi.
15 Şubat’ta Environmental Science and Technology dergisinde yayınlanan makale, grafitin 11 farklı kullanım alanını, 2 atık yönetimi aşamasını ve 3 geri dönüşüm yolunu dikkate alan ABD için ilk doğal ve sentetik grafit malzeme akış analizidir.
Northwestern Üniversitesi’nde kimya mühendisi olan Jennifer Dunn’a göre, “yurt içinde daha fazla pil üretmek istiyorsak, grafit üretimimizi artırmamız gerekecek.” “Ancak bunu karbonsuzlaştırma hedeflerimizi ilerletecek şekilde nasıl yapabiliriz?”
McCormick Mühendislik Okulu’ndan kimya mühendisi Jennifer Dunn, “Daha fazla pil üretmek istiyorsak, grafit üretimimizi artırmamız gerekecek” dedi. “Ancak soru şu: Decarbonization hedeflerine katkı sağlayacak bir şekilde nasıl yapabiliriz?”
Dunn, Kimya ve Biyolojik Mühendislikte yardımcı doçent ve Mühendislik Sürdürülebilirliği ve Dayanıklılık Merkezi direktörüdür. Makale, kimya ve biyolojik mühendislikte doktora sonrası araştırmacı olan Jinrui Zhang ve önceden Northwestern’nın Sürdürülebilirlik ve Enerji Enstitüsü üyesi olan Chao Liang tarafından Dunn’un araştırma grubunun mezunlarından oluşan bir ortak yazarlıkla hazırlanmıştır.
ABD’nin çoğunlukla sentetik grafit kullanması, fosil yakıt endüstrisi yan ürünlerinden üretilmesi ve elektrikli araçlar gibi teknolojilerle fosil yakıt kaynaklı tedarik zincirlerini ulaşım sisteminden kaldırmayı ve sera gazı emisyonlarını azaltmayı hedefleyen paradoksal bir ilişki yaratmaktadır.
Alternatif olarak, doğal grafit madenlerden elde edilir ve ABD’ye çoğunlukla Çin’den ithal edilir. ABD’de kullanılan grafitin neredeyse tamamı çelik imalatı için elektrotlarda kullanılır. Pil tedarik zinciri ABD’de hızlandıkça, Enflasyon Azaltma Yasası gibi önlemler, ABD’de yapılan pillerde grafit de dahil olmak üzere yerli kaynaklı malzemelerin kullanımını teşvik etmeyi amaçlamaktadır.
Araştırmacılar, 2018 verilerine dayanan bu analizi gerçekleştirerek, madenin ana üretim yollarını, ana kullanımlarını ve geri dönüşüm yoluyla tüketimi azaltma fırsatlarını karakterize ettiler.
ABD’de tüketilen grafitten çoğu sentetik grafit olup, bu grafitin %63’ü yerli üretimdir. Sentetik grafit üretimi, doğal grafit madenciliğine göre daha fazla sera gazı salımı yaratır (doğal grafitin sera gazı salımı %62 ile %89 daha düşüktür). Ayrıca sentetik grafit daha pahalıdır. Ancak ABD doğal grafit çıkarmaz, bunun yerine doğal grafitin büyük bir kısmını Çin’den ithal eder.
Metal dışında elektrik ileten tek malzeme olan grafitten yapılan ana kullanım, çelik üretimindeki elektrotlardır. Düşük karbonlu çeliğe olan talep arttıkça, elektrot üretiminde daha fazla grafit tüketilebilir. Çelik üretimi sırasında grafik yanar ve dağılır – neredeyse grafit kalemlerle yazarken gördüğümüz gibi. Dağılan grafitin geri kazanılması mümkün olsa da, nadiren yapılır ve mineralin geri kazanılma fırsatlarını azaltır. Lityum-iyon pillerinden grafiti geri kazanmak için teknolojiler olgunlaşıyor, ancak henüz yaygın değiller.
Dunn, grafitle ilgili mevcut tedarik zincirinin potansiyel istikrarsızlığı ve tahmin edilen artan talep nedeniyle, yerli kaynaklara ve lityum-iyon piller gibi grafit içeren ürünlerin geri dönüşümüne odaklanmanın bir parçası olduğunu söyledi.
Dunn’a göre, elektrikli araçlardan elde edilen grafitin kullanım ömrünün sonuna ulaşması on yıl alabilir. Dunn, “Lityum-iyon pillerin geri dönüşümünden bir miktar grafit geri kazanabilirsiniz, ancak piller bir süre dayanır” diye ekledi. “Yine de Amerika Birleşik Devletleri biyoekonomisini de geliştiriyor, bu da biyokütleden grafit üretmeyi içerebilir. Bu da fosil yakıt endüstrisinin atık ürünlerinden grafit üretmek ya da madencilik yapmak yerine başka bir tedarik alternatifi sunuyor.”
2022 Enflasyon Azaltma Yasası’nın kabul edilmesiyle, daha fazla fon yerli kaynaklardan ve geri dönüştürülmüş grafit kullanımına doğru hareket edecektir ve Dunn, ABD’nin bu değişime hazır olması gerektiğini söylüyor.
Kaynak: Techxpolre
