İleri Teknoloji İçinde Borun Yeri Ve Enerji Politik Önemi
Prof. Dr. A. Beril TUĞRUL
İleri teknoloji için önemli ve stratejik bir element olan Bor, dijitalleşen dünyada giderek kullanım alanı genişleyen özel bir element olarak nitelenmektedir. Borun kullanım alanları arasında; uzay teknolojisinden nükleer teknolojiye, elektronikten savunma sanayine ve hidrojen teknolojisinden enerji sektörüne kadar ileri teknolojinin hemen her alanın yer almaktadır. Bu bağlamda ısıya dayanıklı cam (Borcam) yapımından deterjan üretimine, seramikten cam elyafa kadar uygulamalarda da yer almaktadır. İlaveten, tarımda gübre ve tarım ilacı yapımında, ateşe dayanıklı malzeme üretiminde, kimya, çelik, tekstil, eczacılık ve çimento vb. sektörlerde farklı amaçlarla kullanılabilmektedir. Bu bağlamda Bor, birçok ülkenin talep ettiği stratejik bir hammadde durumundadır.
Bor ve doğal bileşikleri hayli eski çağlardan beri bilinmektedir. Günümüzden 4000 yıl kadar önce ilk olarak Tibet’te kullanıldığı ifade edilmektedir. Mısırlılarca mumyalama işleminde, Antik Yunan ve Roma’da arenaların zemin temizliğinde, Orta Doğuda ise Bor tuzları ilaç yapımında kullanılmıştır. Orta Çağ’da Marco Polo tarafından Tibet’ten Avrupa’ya getirildiğinden bahsedilmektedir.
Sanayi devriminden sonra ise İtalya’da ve Şili’de kullanımı gündeme gelmiştir. Osmanlı’da ilk işletmenin 1861’de Fransızlara (20 sene için) verilen imtiyazlarla başladığı görülmektedir. Türkiye Bor madenleri 1978 yılında devletleştirilmiş ve son dönemde giderek daha yüksek katma değerli ürünler üretilmeye başlanmış bulunmaktadır. Bu bağlamda, ilgili yatırımların özellikle 21. yüzyılda daha değerli ürün üretimine yönelik yapıldığı ve halen de yapılmakta olduğu gözlenmektedir.
Günümüzde, Eti Maden’e ait 4 tesiste; Boraks Pentahidrat, Boraks Dekahidrat, Borik Asit, Etidot-67, Bor Oksit, Çinko Borat, Kalsine Tinkal, Susuz Boraks, Öğütülmüş Kolemanit ve Öğütülmüş Üleksit üretilmektedir. 2017’den beri ise yaklaşık 2,7 milyon ton toplam rafine Bor üretimi yapılmakta olup bu ürünler yurt dışına da ihraç edilmektedir.
Türkiye’de Bor ürünleri yurt içi tüm talepleri karşılamakta olup başta cam ve seramik sektöründe yararlanılmakta, ilaveten deterjan-temizlik malzemesi, tarım, tutkal vb. gibi alanlarda da kullanılmaktadır. Ayrıca, zırh malzemesi, takım tezgâhı ucu, kumlama nozulu, roket nozulu gibi ileri teknoloji elemanlarının imalatı da gündemde yerini almaktadır. Son olarak; Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı ve Savunma Sanayii Başkanlığı’nın işbirliğinde 19 Mart 2023 tarihinde Bandırma’da “Bor Karbür Üretim Tesisi” (Cumhurbaşkanı’nın da katılımıyla) açılmış bulunmaktadır.
Yatırım bedeli 80 milyon USD olduğu ifade edilen ve 1000 ton yıllık kapasitesi olan söz konusu bu “Borkarbür Üretim Tesisi”, Türkiye‘yi, Bor karbür üretebilen 5. ülke durumuna getirmiş bulunmaktadır. Stratejik bir malzeme olan Bor cevherinin katma değeri, Bor karbür üretimi ile 300 kat kadar artıyor olmaktadır. Bu bağlamda, bu durum “Cevherden Mücevhere” mottosuyla ifade edilmektedir.
Türkiye “Borkarbür Üretim Tesisi”nden ayrı olarak; savunma sanayi ve havacılık, otomotiv sektörü, tıp elektroniği ve elektronik ev aletleri gibi farklı alanlarda kullanılabilecek ileri teknoloji ürünlerinden biri olan “FerroBor” üretimine ilişkin bir tesisi de Bandırma-Balıkesir’de kurmaktadır. %6-%25 arasında Bor içeren demir Bor alaşımı olan FerroBor’u üretecek bu tesis, yıllık 800 ton kapasiteli olarak hayata geçirilmeye çalışılmaktadır. FerroBor’un katma değerinin Bor karbüre göre hayli yüksek olması nedeniyle bu tesis de son derece önem arz edecektir.
Bor ve Özellikleri
Bor, Periyodik Tabloda 5 numaralı element olarak yer almakta ve yarı metal olarak nitelenmektedir. Elmastan sonra en sert malzemedir. Ancak, Bor dünyada çok bol bulunan bir malzeme değildir.
Bor rezervlerinin (%1’den fazla olarak) bulunduğu ülkeler 10 kadardır (Şekil 1). Doğada saf halde bulunmamakta, buna karşın dünyanın belirli bölgelerinde Bor cevherinin yoğunlaşmış olduğu görülmektedir. Tabiatta çok çeşitli mineraller halinde olabilmektedir. Cevher olarak daha çok, Boraks (Tinkal), Kolemanit, Kernit (Razorit) Üleksit, Propertit ve Pandermit gibi formlarda bulunmaktadır.
Şekil 1 Dünyada Bor Rezervleri
Dünyada en çok Bor rezervi, Türkiye’de bulunmakta olup Türkiye neredeyse dünyanın dörtte üç rezervine sahip bulunmaktadır. Bir başka deyişle, Bor en fazla Türkiye’de cevher olarak bulunmakta ve dünya toplam rezervinin %70’inden fazlası Batı Anadolu’da yer almaktadır (Şekil 2). Türkiye’deki önemli rezerv bölgeleri olarak Eskişehir’in Kırka, Kütahya’nın Emet, Balıkesir’in Bigadiç ve Bursa’nın Mustafakemalpaşa bölgeleri öne çıkmaktadır. Türkiye’de bulunan Bor cevherlerinin çok önemli bir kısmı (%76 kadarı) Kolemanit olarak bulunmaktadır. %22’si kadarı Tinkal olarak ve geri kalanının da Üleksit olduğu gözlenmektedir.
Şekil 2 Türkiye Bor Rezerv Bölgeleri
Eskişehir-Kırka’da bulunan Bor rezerv sahalarındaki killer içinde bulunan 2000 ppm mertebesindeki Lityum içeriği işlenerek yan ürün olarak Lityum üretimi de yapılmaktadır. İlgili ilk tesisin açılışı Aralık 2020’de yapılmıştır. Bu tesiste Lityum üretim kapasitesinin 10 tona çıkarılması söz konusu olup, elektrikli araba gibi araçlarda kullanılan pil hammaddesi bu şekilde elde ediliyor olabilecektir. Kayseri’de kurulan “Aspilsan Lityum İyon Pil Üretim Tesisi” ise elde edilen Lityumu da kullanarak pil üretimini gerçekleştirmek üzere kurulmuş bir tesistir. Böylece Bor rezervlerinin farklı bir değerlendirilmesi de mümkün olabilmektedir.
Bor’un işlendikçe katma değeri yükselmekte ve kullanımları da stratejik önem kazanmaktadır. Şekil 3’te bu durum açık olarak görülmektedir.
Şekil 3 Bor ve Borlu Ürünlerinin Kazandığı Katma Değer
Borun Enerji Sistemleri için Önemi
Yukarıda da belirtildiği üzere, Bor ve/veya Borlu kompozitlerin hayli geniş bir kulanım alanı bulunmaktadır. Özellikle “ileri teknoloji” olarak nitelenebilecek alanlar, burada öne çıkmaktadır. Bu alanlar olarak; uzay ve havacılık, nükleer teknoloji ve enerji sektörü sayılabilmektedir. Uzay ve havacılık kullanımı çerçevesinde sürtünmeye-ısıya-aşınmaya dayanıklı malzeme olarak, roket yakıtı olarak ve de uydu, uçak, helikopter ve balonlarda ana imalat yapıları içinde yer alabilmektedir.
Nükleer teknolojide, radyasyon zırh malzemesi ve nötron absorbantı olarak kullanılmaktadır. Bu bağlamda, reaktör kontrol çubuklarında ve nükleer kaza şartlarında ve de nükleer atık depolama yapıları için yadsınamaz önem arz etmektedir.
Enerji sektöründe ise; güneş enerjisi depolama elemanlarında, güneş pillerinde koruyucu olarak, hücre yakıtı ve hidrojen depolama ve üretimi bağlamında uygulama alanı bulmaktadır. Görüldüğü gibi, öne çıkan söz konusu ileri teknoloji alanlarının hepsinde enerji ile ilişkili kullanımlar hemen fark edilmektedir.
Enerji sistemlerine ilişkin olarak önemli bir konunun da Bor ve Bor bileşiklerinin (gelecek vaat eden) hidrojen depolama ve üretiminde kullanımıdır denebilir. Bir başka deyişle, hidrojen ve yakıt pili teknolojilerinde Bor yadsınamaz bir yere sahip olabilecektir. Bor bileşiklerinden biri olan Sodyum Bor Hidrür’den hidrojen (katalizör etkisiyle birlikte) sorunlu yan ürün ortaya çıkarmaksızın üretilebilmektedir. Aynı zamanda Sodyum Bor Hidrür’ün yakıt pilleri için de yakıt olarak kullanılma potansiyeli bulunmaktadır. İlaveten, araçlar için motor yakıtı katkı maddesi olarak da kullanılabilmektedir. Ancak burada şunu da belirtmek gerekir ki; halihazırda bu kullanımlar pahalılık ifade etmektedir.
Öte yandan nükleer reaktörler için Bor stratejik bir malzeme durumundadır. Halen konvansiyonel yaygınlıkla kullanılan fisyon reaktörlerinin güç kontrolu için kullanılan önemli bir malzeme Bor veya Bor içeren elemanlar olmaktadır. Bilindiği üzere Bor önde gelen nötron yutucu bir malzemedir. Bu bağlamda Borlu kontrol çubukları (çoğu kez hafniyum ve kadmiyum ile birlikte) nükleer reaktörlerde kullanılmaktadır. İlaveten kullanılmış yakıt bekletme havuzlarında da kullanılmaktadır. Nükleer atıkların depolama bölgelerinde kolemanit kullanımının öne çıktığı görülmektedir.
Uzay teknolojisinde de ısıya, aşınmaya dayanıklı olması nedeniyle (atmosfere girerken ve çıkarken maruz kalınan etkilere güvenli mukavemet edebilmesi için) tercih edilmektedir. Fazla olarak, roket yakıtı olarak da kullanılmaktadır. Burada belirtilen ana konularla birlikte Bor’un enerji konularına ilişkin hayli çeşitli kullanımları da söz konusu olmaktadır (Şekil 4).
Şekil 4 Borun Enerji İlişkili Kullanımları
Borlu bileşiklerin (MgB2 ve NFeB vb. gibi) enerji sistemlerinde, süperiletken olarak kullanımları da yine katma değeri yüksek elemanlar olarak yerini almaktadır. Bir başka deyişle, farklı alanlarda ve de enerji sistemlerinde Bor ve türevlerini Türkiye’nin yerli ve milli imkanlarla üretiyor ve kullanıyor olması stratejik önem taşımaktadır
Sonuç
Türkiye’nin Bor rezervleri konusunda lider ülke olduğu uzun süredir biliniyor olmasına karşın ilgili Bor ürünlerini üretiyor olması çok da eski bir maziye sahip değildir. Bununla beraber, ısıya dayanıklı ürünler ve bu bağlamda ısıya dayanıklı cam (Borcam vb. gibi) ve seramik ürünleri, (deterjan vb. gibi) temizlik ürünleri ve dezenfektan üretimi ile birlikte bir ara hammadde olan Borik asit de bir müddettir üretilen Borlu elemanlar arasında yer almaktaydı.
Ancak Mart 2023’de BorKarbür tesisinin devreye alınması önemli bir aşama olarak değerlendirilebilir. Zira BorKarbür, katma değeri yüksek ürünler arasında yer almaktadır. Türkiye’nin son dönemlerde kayda değer ataklar yaptığı savunma sanayi için de ayrı bir önem arz etmektedir. Örneğin; kara, hava ve deniz araçları için mukavemeti yüksek ve nispeten hafif kompozitlerin üretiminde kullanılabilmektedir. Bu bağlamda, daha da yüksek katma değerli FerroBor üretimine ilişkin tesisin kurulumunda kaydedilen gelişme etkileyici ve sevindiricidir.
Ayrıca Borun, enerji sistemleri ve yakıt pilleri ile hidrojen üretimindeki yeri de son derece önemlidir. Bu amaçla kullanılacak malzemelerin üretimi için de Türkiye’nin Borlu malzemelerin üretiminde geldiği aşama ümit vericidir.
Öte yandan Bordan yan ürün olarak Lityum üretimi projesi ile elektrikli araba ve akıllı aparatların pillerinin Türkiye’de yapılabilir olması üzerinde durulması gereken bir diğer önemli hususu oluşturmaktadır. Bu bağlamda, elektrikli araba üretiminin hayata geçirildiği böyle bir dönemde, Türkiye’nin konuya ilişkin karşılaşabileceği önemli bir sorunu bertaraf ediyor olması önem arz etmektedir.
Öz olarak ifade etmek gerekirse; Türkiye Cumhuriyeti’nin ikinci yüzyılına girildiği bu yılda, ileri teknolojiye hizmet edecek katma değeri yüksek Borlu alaşım ve kompozitlerin üretilebiliyor olması savunma, enerji havacılık ve uzay teknolojisinde ülkemizin yol almasında önemli bir rol oynayacaktır. MAYIS2023