Sevgili okurlarım; 11. Sayımızdan itibaren geleceğin yakıtlarını araştırmaya başladığım zaman ilk kez içim kıpır kıpır oldu neden mi? son yıllarda geleceğin yakıtlarına yönelik yapmış olduğum araştırmalarda dünyanın gerisinde kalmadığımızı hatta etrafımızda dönen türlü türlü oyunlara, hain planlara rağmen doğru yolda ilerlediğimizi gördüğümde heyecanlanmamak elde değil… Geleceğin yakıtı yazı dizisinde bu hafta; LİTYUM’ dan bahsedelim… 2019 Nobel Kimya Ödülü lityum iyon pillerin geliştirilmesi için yürütülen çalışmalara verilmişti. Lityum iyon pillerin şarj edilebilmesi cep telefonları ve dizüstü bilgisayarlar gibi taşınabilir elektronik cihazların önünü açtı. Elektrikli arabalarda da güç kaynağı olarak kullanılan ve yenilenebilir kaynaklardan elde edilen enerjinin depolanmasını sağlayabilen bu teknoloji sayesinde fosil yakıtlardan arınmış bir dünya artık mümkün. Lityumun Özellikleri Lityum (Li) periyodik tablodaki 1A grubunun ilk elementi, periyodik tablonun da üçüncü elementi olan alkali bir metaldir. En hafif metal olan lityumun yoğunluğu sadece 0,532 g/cm3 tür, bu yüzden su üzerinde kolaylıkla yüzebilir. Ayrıca bıçakla kesilebilecek kadar da yumuşak bir metaldir.  Lityumun Mohr skalasına göre sertliği 0,6’dır, bu özelliğiyle talktan bile daha yumuşaktır (Mohr skalasına göre en yumuşak mineral talk olup sertlik değeri 1 ile gösterilir). Lityum karbon ve sodyumdan daha sert (her ikisinin de sertliği 0,5), kurşundan (sertliği 1,5) ise daha yumuşaktır. Taze kesilmiş yüzeyleri metalik gümüş parlaklığına sahip olsa da hava ile temas ettiğinde çabucak mat griye dönüşür. Lityum 3,56 J/ gK ısı kapasitesi ile katı elementler arasında en yüksek ısı kapasitesine sahiptir. Alkali metaller arasında en fazla polarize olan elementtir. Ayrıca elektronegativitesinin hidrojenden daha büyük olması sebebiyle kimyasal enerjiyi etkin bir şekilde biriktirebilir. Lityum atomunun dış yörüngesinde tek bir değerlik elektronu bulunur ve bu elektronu serbestçe vererek kolayca bileşik oluşturabilir. Diğer bir deyişle, oldukça reaktif bir elementtir ve bu yüzden doğada saf metal hâlde bulunmaz. Lityum doğada ancak mineraller ve tuz bileşikleri hâlinde bulunur, kolayca tepkimeye girmesi nedeniyle de normalde yağ altında depolanır. Lityumun Kullanım Alanları Lityum ve bileşikleri geleneksel olarak birçok endüstride kullanılır. Başlıca kullanım alanları arasında cam, seramik, gres yağlama, metalürji, hava filtreleme ve pil sektörü yer alır. Ancak lityum iyon pillerin ticarileşmesi ile birlikte, pil endüstrisi lityum talebinin en yoğun olduğu sektör hâline geldi. Lityum oldukça yüksek elektrokimyasal potansiyele sahiptir. Diğer bir deyişle, lityum iyon hücreleri diğer enerji depolama yöntemlerine göre daha fazla enerji sağlayabilir ve daha verimlidir. Ayrıca lityum en hafif metaldir. Özellikle elektrikli taşıtlarda ve taşınabilir elektroniklerde pillerin mümkün olduğunca hafif olması istenir. Dolayısıyla lityum iyon pil teknolojisi enerjiyi depolamak için kullanışlı ve uygulanabilir bir teknoloji olarak görülüyor. Lityum iyon pilin icadı sayesinde diz üstü bilgisayarlar, mobil telefonlar ve elektrikli taşıtlar geliştirilebildi; güneş ve rüzgâr santrallerinin ürettiği enerji depolanabildi. Bu nedenle, lityum iyon pil teknolojisi insanlık için son derece büyük bir önem arz ediyor. Lityum iyon pil teknolojisinin temelleri 1970’lerdeki petrol krizine dayanıyor. 20. yüzyılın ortalarında fosil yakıt ile çalışan arabaların sayılarının artması ile birlikte egzoz gazlarının yol açtığı zararlı etkilerin yanı sıra petrolün bir gün tükeneceğinin de farkına varan araba üreticileri ve petrol firmaları, elektrikli taşıtlara ve alternatif enerji kaynaklarına yatırım yapmaları gerektiğini anladılar. Ancak hem elektrikli taşıtlar hem de alternatif enerji kaynakları için büyük miktarda enerji depolayacak güçlü bataryalar gerekiyordu. O zamanlar piyasada iki çeşit şarj edilebilir batarya vardı: 1859 yılında icat edilen ve günümüzde fosil yakıtla çalışan araçlarda hâlâ kullanılan ağır kurşun bataryalar ve 20. yüzyılın ilk yarısında icat edilen nikel kadmiyum bataryalar. O dönemde, Stanley Whittingham gibi pek çok bilim insanı, fosil yakıt içermeyen enerji teknolojileri geliştirmek üzere çalışıyordu. Whittingham süperiletkenler üzerine çalışmaya başladı ve enerji yoğunluğu yüksek bir malzeme keşfetti. Keşfettiği malzemeyi lityum pillerde yenilikçi bir katot oluşturmak için kullandı. Bu yeni katot, titanyum disülfitten yapılmıştı ve lityum iyonlarını barındırabilen moleküler düzeyde boşluklara sahipti. Potasyum iyonları ve titanyum disülfit arasındaki etkileşimler enerji açısından şaşırtıcı derecede zengindi. Whittingham malzemenin voltajını ölçtüğünde birkaç volt kadar olduğunu gördü. Bu miktar o zamanın pillerinin çoğundan daha iyi idi. Geleceğin elektrikli arabaları için enerjinin depolanabileceği teknolojiyi keşfetmişti. 1970’lerde Whittingham, katodu titanyum disülfitten, anodu lityum metalinden oluşan ilk fonksiyonel lityum pilini geliştirdi. Ancak bu pil anot olarak kullanılan lityum metali yüzünden patlayabilirdi ve dolayısıyla güvenli değildi. Lityum iyon pilin en büyük avantajı, iyonların elektrotlarda araya girmesidir. Diğer pillerin çoğu, elektrotların yavaş ve güvenli adımlarla değiştirildiği kimyasal reaksiyonlara dayanır. Bir lityum iyon pil şarj edildiğinde veya kullanıldığında, iyonlar çevreleri ile reaksiyona girmeden elektrotlar arasında akar. Bu durum, pilin uzun ömürlü olmasını ve performansı azalmadan yüzlerce kez şarj edilebilmesini sağlar. Son yıllarda lityum talebi ve tüketimi sürekli artmakta olup bu artış eğiliminin devam edeceği öngörülüyor. Ancak dünya lityum rezervlerinin dağılımı ülkeler bazında eşit olmadığından lityuma erişim teknolojik gelişimin sağlanmasında ve teknolojik rekabetin korunmasında önemli bir rol oynayacak. Bu nedenle Avrupa Birliği’nin 2020 yılında yayınladığı kritik hammadde listesinde lityum da yer alıyor. Bu bağlamda, ülkemizde, Eskişehir, Kırka’daki bor tesislerinde yan ürün olarak pilot ölçekte lityum karbonat üretilmesi; en azından ülkemizin ihtiyaç duyacağı lityumun yerel kaynaklardan temin edilmesine katkı sağlayabilir. Lityum tedarikinin sağlanabileceği bir diğer kaynak ise ömrünü tamamlamış lityum iyon pillerinin geri kazanımıdır. Bu konuda da ülkemizde ve dünya genelinde çalışmalar devam ediyor.