Escarus

Sürdürülebilir Bir Gelecek İçin Düşük Karbonlu Bakır Üretimi

Paylaşım TarihiAralık 12, 2023

İletkenlik özelliği sayesinde birçok sektörde kullanılan bakır, endüstriyel gelişimin yapı taşlarından biri olarak kabul edilmektedir. Birçok sektör ve alanda uzunca süredir kullanılagelmekte olan bakır; yenilenebilir enerji ve elektrikli araç üretiminde kritik bir hammaddedir, dolayısıyla bu alanlara yönelik güçlü taleple birlikte giderek daha fazla değer kazanmaktadır. Artan talep, geleneksel bakır üretim yöntemlerine yönelik çevresel kaygıları beraberinde getirmiş ve düşük karbonlu bakır üretimine doğru bir paradigma değişimini teşvik etmiştir. Düşük karbonlu bakır, çevre dostu ve sürdürülebilir üretim yöntemleriyle elde edilen bakır türünü ifade etmektedir. Söz konusu yaklaşım, üretim süreçlerinde mümkün olduğunca yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılmasını, emisyonların azaltılmasını, atıkların minimize edilmesini ve geri dönüşümünün teşvik edilmesini içermektedir.Uluslararası Bakır Birliği’nin (ICA) verilerine göre; 1900’lü yıllarda 0,5 milyon metrik ton olan küresel yıllık rafine bakır kullanımı, İkinci Dünya Savaşı’ndan sonra yaklaşık 2 milyon metrik tona ve 2020’de ise 25 milyon metrik tona yükselmiştir. Bakırın elektriği ve ısıyı iyi iletmesi, hızlıca dökülebilmesi, kolayca şekillendirilebilmesi ve çoğu koşulda korozyona karşı dirençli olması, onu çok sayıda endüstride hayati bir bileşen haline getirmektedir.1 Bugün dünyada üretilen bakırın büyük bir kısmı elektrik sanayiinde, ulaşım ve inşaat sektörlerinde, ayrıca bu sektörlerdeki makine ve teçhizatta kullanılmaktadır.2 Bakır endüstrisi; bakır madenlerini, izabe tesislerini, rafinerileri, geri dönüşüm tesislerini, bakır ve bakır alaşımlarından tüp, filmaşin ve çubuk gibi yarı mamul ürün imalatçılarını içermektedir.

Bakır, birincil bakır kaynağı olarak adlandırılan bakır cevherinden ve ikincil bakır kaynağı olarak adlandırılan bakır içeren hurdadan üretilmektedir. Bakır mevcut özelliklerini kaybetmeden sonsuza kadar geri dönüştürülebildiği için her iki kaynaktan üretilen bakır da aynı kalitededir. Birincil kaynaklardan üretim, bakır içeren cevherlerin açık maden ocaklarından veya yeraltı madenlerinden çıkarılmasıyla başlamaktadır. Daha sonra, sülfür veya oksit cevherlerinin özelliklerine bağlı olarak iki farklı üretim yolu (pirometalurjik ve hidrometalurjik) bulunmaktadır. İkincil kaynaklardan üretim, yarı mamul veya mamul üretim atıklarından (yeni hurda) ya da ömrünü tamamlamış bakır içeren ürünlerden (eski hurda) temin edilen bakır hurdası ile sağlanmaktadır. Genellikle ayrıştırma ve öğütmeyi içeren ilk işlemden sonra, bakır hurdası farklı aşamalardan geçirilerek pirometalurjik üretim sürecine katılmaktadır.

Şekil 1: Bakır Üretim Süreçleri3

Bakır üretiminde; madencilik faaliyetleri sırasında büyük araç ve ekipmanların kullanımı, rafinasyon ve metal işleme aşamalarında ise ısıtma ve ergitme işlemleri için termal enerji gereksinimi gibi süreçler sera gazı emisyonuna sebep olmaktadır. ICA’nın “The Pathway to Net Zero” (Net Sıfıra Giden Yol) raporunda, küresel bakır endüstrisinin 2018 yılındaki tahmini sera gazı salımı miktarı 112 milyon ton CO2e (Kapsam 1, 2 ve 3 dahil) olarak hesaplanmıştır. Küresel bakır endüstrisine ait emisyonların 97 milyon tonu rafine bakır üretiminden, 15 milyon tonu ise tel, boru, levha, döküm ve toz gibi yarı mamul ürünlerin imalatından kaynaklanmıştır. Rafine bakır üretiminden kaynaklanan sera gazı emisyonları, metal ve madencilik sektörünün toplam emisyonlarının %2’sini ve toplam küresel antropojenik emisyonların %0,2’sini oluşturmaktadır. Bu oran küçük gibi gözükse de bakır kısa vadede elektrik sistemlerinin daha verimli hale gelmesini sağlayarak karbon emisyonunu düşürmekte ve uzun vadede ise yenilenebilir enerji tesislerinin üretim kapasitesini artırmaktadır. Kısacası, çeşitli teknolojik gelişmelerde bakır kullanımıyla dünya çapındaki sera gazı emisyonlarının üçte iki oranında azaltılması mümkündür.4

Şekil 2: Bakır Üretimi Sera Gazı Emisyonları5

Bakır üreticileri çevresel etkilerini azaltmak için mevcut durumlarını değerlendirerek yıllık hedefler belirleyerek ilerleme kaydetmeye çalışmaktadır. Bahse konu süreç, sürdürülebilirlik çabalarının izlenmesini, iyileştirilmesini ve daha verimli hale getirilmesini sağlamak için son derece önemlidir. Bakır üreticileri, belirlenen hedeflere ulaşmak için çeşitli stratejilere odaklanmaktadır. Temiz enerji kullanımı, alternatif yakıtlara geçiş, enerji verimliliği önlemlerinin hayata geçirilmesi, etkin atık yönetimi, güçlü geri dönüşüm uygulaması ve özenli tedarikçi seçimi gibi uygulamalar bahse konu tür stratejilerin bileşenleri arasında yer almaktadır.

Temiz Enerji Kullanımı:


Bakır üretiminde kullanılan elektriğin yenilenebilir enerji kaynaklarından sağlanması, çevresel sürdürülebilirlik açısından kritik bir öneme sahiptir. Yenilenebilir enerji kaynakları teorik olarak sıfır düzeyinde emisyona sebep olmaktadır, dolayısıyla üretim süreci kaynaklı emisyonların önemli ölçüde azaltılmasını sağlamaktadır. Ayrıca, bakır üreticileri elektrik tüketimi kaynaklı emisyonların azaltılması için uluslararası yenilenebilir enerji sertifikaları (I-REC) kullanmaktadır. I-REC sertifikaları, üreticilerin kullandığı elektrik enerjisinin yenilenebilir enerji kaynaklarından üretildiğinin belgelenmesine yardımcı olmaktadır.6

Alternatif Yakıtlar:


Bakır üretiminde fosil yakıtlar yerine alternatif yakıtların kullanımı da karbon ayak izinin azaltılmasına katkı sağlamaktadır. Söz konusu durumda, üretim aşamalarında ihtiyaç duyulan alanlarda dizel yakıttan biyoyakıta geçiş gerçekleştirilebilmektedir. Son zamanlarda, nakliye kamyonları için yeşil hidrojen gibi temiz enerji kaynaklarının gelecekte kullanımı da seçenekler arasında değerlendirilmektedir. Ek olarak, ergitme fırınlarında yeşil hidrojenin doğal gazın yerini alması, mevcut doğal gaz sistemlerinde biyogaz, amonyak veya diğer alternatif yakıtlara geçilmesi gibi hususlar da alternatif teknolojiler olarak öne çıkmaktadır.7

Enerji Verimliliği:


Bakır üretimi sırasında enerji verimliliğinin artırılması, çevresel sürdürülebilirliğin iyileştirilmesinin yanı sıra maliyetlerin düşürülmesine de katkı sağlamaktadır. Enerji verimliliğinin maliyet düşürücü etkisinin hayata geçirilebilmesi için öncelikle enerji tüketim odaklarına yönelik olarak kapsamlı bir enerji etüdünün yapılması ve mümkünse ileri regresyon teknikleriyle yıllara sari enerji tüketimlerinin modellenmesi, bu analizlere dayanarak verimlilik potansiyelinin ortaya konulması, sonrasında teknolojik iyileştirmelerin uygulanması (örneğin, ısı geri kazanım sistemlerinin kurulması) ve gerektiğinde daha büyük kapsamlı yatırımların yapılması önerilmektedir.8

Atık Yönetimi ve Geri Dönüşüm:


Bakır üretimi sırasında oluşan atıkların etkin bir şekilde yönetilmesi ve geri dönüştürülmesi, kaynakların daha verimli kullanılmasını sağlamaktadır. Atık yönetimi; tesislerde oluşan atıkların toplanması, taşınması, işlenmesi ve bertaraf edilmesini ve bakır üretimi sırasında oluşan atıkların tekrar kullanılmasını içermektedir. Geri dönüştürülmüş bakırın yeniden kullanılması, bakır cevherlerinden çıkarma işlemine kıyasla daha az enerji gerektirmektedir ve doğal kaynakların kullanımını ve maden atıklarının oluşturduğu çevresel sorunları azaltmaktadır. Sonuç olarak, düşük karbonlu bakır üreticisi olmak isteyen firmaların %100 geri dönüştürülmüş bakırı hammadde olarak kullanması hem çevresel hem de ekonomik açıdan birçok fayda sağlamakta ve sürdürülebilir bir malzeme seçeneği sunmaktadır.9

Tedarikçi Seçimi:


Bakır üretiminde, ürünün yaşam döngüsü boyunca dolaylı karbon gazı emisyonlarının azaltılması hedeflenerek çeşitli çalışmalar gerçekleştirilebilmektedir. Düşük karbonlu üretim yapan tedarikçilerden sağlanan ürünler, üreticilerin çevresel etkilerinin azaltılmasına yardımcı olmaktadır. Tedarikçiler, enerji verimliliği önlemleri alabilmekte, temiz enerji kaynaklarına geçiş yapabilmekte ve atık yönetimi konusunda sürdürülebilir uygulamaları benimseyebilmektedir. Sayılan adımları atmış tedarikçilerden elde edilmiş girdilerle üretilen bakır, daha düşük karbon ayak izine sahip olmaktadır. Bunun yanında, bakır üreticileri üretimde ikincil ham maddeleri kullanarak doğal kaynak tüketimini azaltabilmektedir.10

Günümüzde geleneksel bakır üretim yöntemlerinin çevresel etkileri giderek daha fazla hissedilmekte ve küresel bir dönüşümü beraberinde getirmektedir. Düşük karbonlu bakır üretimi, bakırın kalitesinden ve fonksiyonundan ödün vermeden çevresel sorumluluğa öncelik veren üretim süreçlerini ifade etmektedir ve sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşma çabalarında kritik bir adım olarak ortaya çıkmaktadır. Küresel dönüşümün tam anlamıyla gerçekleşebilmesi için bakır endüstrisinde araştırma ve geliştirme yatırımları yapılması, yeni teknolojilerin geliştirilmesi önem arz etmektedir. Aynı zamanda, düşük karbonlu bakır üretimi konusundaki farkındalığın artırılması ve sektör genelinde benimsenmesi için uluslararası iş birliklerinin yapılması gerekmektedir. Bütün bunların yapılmasıyla bakır üretiminde karbon ayak izi belirgin bir şekilde azaltılabilecek, sektörel enerji performansı yükseltilebilecek ve doğal kaynakların daha sürdürülebilir bir şekilde yönetilmesi sağlanabilecektir.

Dipnotlar:
1) International Copper Association. (2023). Copper-The Pathway to Net Zero. https://copperalliance.org/wp-content/uploads/2023/03/ICA-GlobalDecar-202301-English-Final-singlepgs.pdf
2) T.C. Kalkınma Bakanlığı (2018), On Birinci Kalkınma Planı (2019-2023), Ana Metal Sanayii Çalışma Grubu Raporu, Kalkınma Bakanlığı Yayını, Ankara.
3) International Copper Association, a.g.e.
4) International Copper Association, a.g.e.
5) International Copper Association, a.g.e.
6) International Copper Association, a.g.e.
7) Vergara-Zambrano, J., Kracht, W., & Díaz-Alvarado, F. A. (2022). Integration of renewable energy into the copper mining industry: A multi-objective approach. Journal of Cleaner Production, 372. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.133419
8) International Copper Association, a.g.e.
9) Wiechmann, E. P., Morales, A. S., & Aqueveque, P. (2010). Improving productivity and energy efficiency in copper electrowinning plants. IEEE Transactions on Industry Applications, 46(4), 1264–1270. https://doi.org/10.1109/TIA.2010.2049818
10) Bertram, M., Graedel, T. E., Rechberger, H., & Spatari, S. (2002). The contemporary European copper cycle: waste management subsystem. In Ecological Economics (Vol. 42). www.elsevier.com/locate/ecolecon
11) International Copper Association. (2023). Copper-The Pathway to Net Zero, Regional Focus: Europe. https://copperalliance.org/wp-content/uploads/2023/03/Copper_The-Pathway-to-Net-Zero_Focus-on-Europe_final.pdf

  1. Biyoteknolojinin Sürdürülebilirlik Üzerindeki Etkileri

Biyoteknolojinin sürdürülebilirlik üzerindeki etkilerini değerlendirirken, biyoteknoloji kullanımıyla ortaya çıkan sonuçları, mevcut tarımsal uygulamalar ve bunlarla ilişkili çevresel sonuçlarla karşılaştırmak önem arz etmektedir. Geleneksel tarım yöntemleri genellikle kimyasal girdilere dayanmakta ve bu da toprağın bozulmasına, su kirliliğine ve biyoçeşitlilik kaybına yol açmaktadır. Geleneksel yöntemler, aşırı hava olayları ve değişen ürün yetiştirme mevsimleri gibi iklim değişikliği kaynaklı etkilere karşı çoğunlukla savunmasızdır. Biyoteknoloji, bu zorlukları daha etkili bir şekilde ele alan çözümler sunmaktadır.14 Biyoteknoloji şirketleri, dayanıklılığı ve besin değeri artırılmış ürünler geliştirerek daha dayanıklı ve sürdürülebilir bir gıda sistemi için alternatifler önermektedir. Ayrıca, hassas tarım teknolojileri, çiftçilerin israfı en aza indirmesini ve kaynak kullanımını optimize etmesini sağlayarak tarımın çevresel etkisini azaltmakta ve tarımsal faaliyet karlılığını artırmaktadır.

Biyoteknolojinin çevresel etkilerinin ötesinde, insan sağlığı üzerinde de önemli etkileri vardır. Ürünlerin besleyici içeriğini geliştirmesi ve zararlı kimyasallar kaynaklı maruziyeti azaltması, biyoteknoloji ile geliştirilmiş gıdaların halk sağlığı açısından umut verici sonuçlar ortaya çıkarmaktadır. Örneğin, temel vitamin ve minerallerle zenginleştirilmiş ve böylece biyolojik olarak güçlendirilmiş mahsuller, dezavantajlı toplumsal kesimlerdeki yetersiz beslenme ve ilgili sağlık sorunlarına karşı mücadeleye yardımcı olabilmektedir. Uluslararası Tarımsal Araştırma Danışma Grubu’na (CGIAR) göre, 30’dan fazla ülke 15 milyon çiftçi hanesinin kullanımına sunulan biyolojik olarak güçlendirilmiş mahsulleri piyasaya sürmüştür ve diğer 16 ülke de bu mahsulleri araştırmaktadır.15 Benzer şekilde, kimyasal pestisitlere ve herbisitlere olan bağımlılığın azaltılması, gıdalardaki zararlı kalıntılara maruz kalma riskini azaltarak hem tüketicilere hem de tarım işçilerine fayda sağlayabilmektedir.

 

Şekil 4. Tarım İşçileri ve Dezavantajlı Nüfus16

Sonuç olarak biyoteknoloji, mevcut tarım uygulamalarının yarattığı çevresel etkilerin azaltılması ve sürdürülebilirliğin güçlendirilmesi açısından büyük bir potansiyel taşımaktadır. Biyoteknolojik yeniliklerden yararlanılmasıyla şimdiki ve gelecek nesillerin ihtiyaçlarının sürdürülebilir bir şekilde karşılandığı daha dayanıklı, verimli ve çevreye duyarlı bir gıda sistemi mümkün olabilecektir. Biyoteknolojik yeniliklerin insan sağlığı üzerindeki etkilerinin uzun süreli araştırmalarla test edilmesi, sağlanan faydaların haricinde herhangi bir olumsuz etkinin ortaya çıkıp çıkmadığının her aşamada ve çapraz kontrole tabi tutulması da önemini daima koruyan bir husustur. Daha yeşil, daha sağlıklı ve daha sürdürülebilir bir gelecek öngören bu vizyon; ancak iş birliği, yenilikçilik, kamu sağlığı konusunda yüksek hassasiyet ve sorumlu kaynak yönetimi konularının önceliklendirilmesiyle hayata geçirilebilecektir.

* İngilizcesi “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats” olan CRISPR, bir DNA dizilimleri kümesidir.

Dipnotlar:

1) Redman, M., King, A., Watson, C. (2016). What is CRISPR/Cas9? Archives of Disease in Childhood – Education and Practice, https://doi.org/10.1136%2Farchdischild-2016-310459

2) Lowenberg-DeBoer, J. (2003). Precision Agriculture and Biotechnology. Purdue University, Former Agricultural Economics Faculty, https://ag.purdue.edu/ssmc/newsletters/may2003_precisionagbio.htm

3) Vinh, Q. N. (2017). Şu adresten alınmıştır: https://images.pexels.com/photos/2132171/pexels-photo-2132171.jpeg?auto=compress&cs=tinysrgb&w=1260&h=750&dpr=2

4) Aggarwal, B. Rajora, N. Raturi, G. Dhar, H. Kadam, S.B. Mundada, P.S. Shivaraj, S.M. Varshney, V. Deshmukh, R. Barvkar, V.T. Salvi, P. Sonah, H. (2024) Biotechnology and urban agriculture: A partnership for the future sustainability, Plant Science, Volume 338, 111903, ISSN 0168-9452 https://0-www-sciencedirect-com.divit.library.itu.edu.tr/science/article/pii/S0168945223003205

5) Aggarwal vd., a.g.e.

6) Chee, P., Peng, T., Khan, M.K.R., Wang, B. (2023). Marker-assisted selection (MAS) in crop plants. Frontiers Media SA.58,https://www.google.com.tr/books/edition/Marker_assisted_selection_MAS_in_crop_pl/uxq0EAAAQBAJ?hl=tr&gbpv=1

7) Aggarwal vd., a.g.e.

8) Metamorworks (Ed.). (2020). Genetik mühendisliği kavramı. Tıp bilimi. Bilimsel Laboratuvar. Şu adresten alınmıştır: https://www.istockphoto.com/tr/foto%C4%9Fraf/genetik-m%C3%BChendisli%C4%9Fi-kavram%C4%B1-t%C4%B1p-bilimi-bilimsel-laboratuvar-gm1209831767-350233817?searchscope=image%2Cfilm

9) Aggarwal vd., a.g.e.

10) Chaurasia, A. & Hawksworth, D. & Pessoa de Miranda, M. (2020). GMOs Implications for Biodiversity Conservation and Ecological Processes: Implications for Biodiversity Conservation and Ecological Processes. https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-53183-6

11) Holzinger, A., Keiblinger, K., Holub, P., Zatloukal, K., Müller, H. (2023). AI for life: Trends in artificial intelligence for biotechnology, New Biotechnology, Volume 74, P.16-24, ISSN 1871-6784, https://doi.org/10.1016/j.nbt.2023.02.001.

12) Farooq, S., Riaz, S., Abid, A., Abid, K., Naeem, M. A. (2019). A Survey on the Role of IoT in Agriculture for the Implementation of Smart Farming. IEEE Access. 7. 1-1. 10.1109/ACCESS.2019.2949703. https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=8883163

13) Igor Borisenko (Ed.). (2020). Nem, sıcaklık, asitliğin aydınlatımı, gübre ve zararlıların insan müdahalesi olmaksızın veri toplama, elde edilen verilerin iletilmesi ve verimi artırmak için analizleri. Şu adresten alınmıştır: https://media.istockphoto.com/id/1218970790/tr/foto%C4%9Fraf/nem-s%C4%B1cakl%C4%B1k-asitli%C4%9Fin-ayd%C4%B1nlat%C4%B1m%C4%B1-g%C3%BCbre-ve-zararl%C4%B1lar%C4%B1n-insan-m%C3%BCdahalesi-olmaks%C4%B1z%C4%B1n-veri.jpg?s=2048×2048&w=is&k=20&c=eJSLBJE3U9L4hM4SyqwFiDWeeJTIdgcih5AQTOr30-s=

14) EPA. (2023). Climate Change Impacts on Agriculture and Food Supply. https://www.epa.gov/climateimpacts/climate-change-impacts-agriculture-and-food-supply

15) Sao, R. (2023). Crop Biofortification: Plant Breeding and Biotechnological Interventions to Combat Malnutrition. Advanced Crop Improvement, Volume 1., Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-28146-4_7

16) Giraldo, O. (Ed.). (2022). Unrecognizable people working in a planting field. Şu adresten alınmıştır: https://media.istockphoto.com/id/1440799366/tr/foto%C4%9Fraf/unrecognizable-people-working-in-a-planting-field.jpg?s=1024×1024&w=is&k=20&c=42rGfaUqf_86KPcZVDsmpFVGfd8EAh6NNQ7OXrU2coc=

Beste İli

Beste İli