2050 yılına kadar Net Sıfır hedefine ulaşmak, esasen 30 yıl içinde fosil yakıtların tamamen kullanımdan kaldırılması anlamına geliyor. Uluslararası Bakır Birliği temsilcileri ve uluslararası elektrik mühendisliği fuarının danışma kurulu üyeleri Bruno De Wachter ve Fernando Nuño, bakır olmadan bunu başaramayacağımızı söylüyorlar. elektrik mühendisliği fuarınınCWIEME Berlin'in danışma kurulu üyeleri Bruno De Wachter ve Fernando Nuño, bunu bakır olmadan yapamayacağımızı söylüyor. Burada, bu eski metal ile olan ilişkimizin karşılaştığı zorlukları tartışıyorlar.

İnsanlığın bakırla olan tarihi yaklaşık 10.000 yıl öncesine dayanır. Neolitik dönem insanları ilk olarak doğal bakırı aletler, silahlar ve dekoratif eşyalarda kullandılar ve bakırın eritilmesi yaklaşık 5.000 yıl önce Bronz Çağı'nı başlattı. Romalılar bakırı çoğunlukla Kıbrıs'tan temin ediyorlardı ve ona aes cyprium "Kıbrıs metali" olarak adlandırdılar. Bu isim daha sonra cuprumhaline gelmiştir ve İngilizce " copper" kelimesinin kökenini oluşturmuştur.

Roma döneminde bakır, imparatorluğun sikkelerinde ve süs eşyaları, sıhhi tesisat ve mimarinin bazı unsurları gibi özel amaçlar için pirinç yapımında ağırlıklı olarak kullanılıyordu. Ancak günümüzde modern bakır üretiminin üçte ikisinden fazlası (yüzde 70) elektrik uygulamaları için ayrılmıştır. Bakır, elektrik sisteminin her aşamasında yer almaktadır: üretimi, iletimi ve kullanımı.

Neden bakır?

Net Sıfır hedefine giden yolda, elektrik bizim ana aracımızdır ve elektrik sistemimizin bel kemiği bakırdır.

Bakır, gümüşten sonra bilinen en iletken ikinci metaldir ve altından daha iletkendir, ancak bu iki değerli metalin kıtlığı ve fiyatı, küresel bir enerji ağı için gerekli olan milyonlarca tonluk miktar için uygun değildir. Bakırın sünekliği ve korozyona karşı direnci gibi fiziksel özellikleri, kablolar, konektörler ve bobinler gibi sayısız bileşen için ideal hale getirir. Son olarak, bu 25. en bol bulunan elementtir ve kalitesinde önemli bir kayıp olmadan geri dönüştürülebilir.

Bakırın benzersiz özellikleri, insanlığın Net Sıfır hedefine giden yolda temel enerji transfer sistemi olan elektrifikasyon için vazgeçilmez bir malzeme olarak konumunu sağlamlaştırmaktadır.

Daha fazla güç, daha hızlı

Elektrik altyapısı gelişip dünya genelinde yaşam standartları yükseldikçe, talebi karşılamak için doğal olarak daha fazla megavatlık güce ihtiyaç duyacağız. Ancak yeşil enerjiye geçişin bir yan etkisi, her megavatlık elektrik kullanımının fosil yakıt alternatiflerine göre daha fazla bakır gerektirecek olmasıdır.

Bunun ana nedeni, yenilenebilir elektrik üretiminin fosil yakıtlardan elde edilen geleneksel termik üretime göre çok daha dağınık olması ve bu nedenle daha fazla malzeme gerektirmesidir. Örneğin, 1 ila 5 MW gücündeki her rüzgar türbini kendi jeneratörüne sahipken, kömürle çalışan bir termik santralde genellikle 400 MW gücünde tek bir jeneratör bulunur. Üretimin daha dağınık olması, elektriğin üretildiği yerden ihtiyaç duyulan yere aktarılması için şebekenin genişletilmesi gerektiği anlamına da gelir.

Ayrıca, sürdürülebilir kaynaklardan elektrik üretimi genellikle hava koşullarına bağlıdır. Kömür neredeyse 7/24 yanabilirken, rüzgar enerjisi için sürekli bir esinti gerekir ve güneş enerjisi sadece gündüzleri çalışır. Doğal düşük üretim dönemlerini telafi etmek için, talebi karşılamak üzere ekstra üretim kapasitesi ve depolama alanına ihtiyacımız olacak, bu da daha fazla yenilenebilir enerji sistemi için daha fazla bakır anlamına geliyor. Bu, daha güçlü bir şebekeye ihtiyacımız olmasının bir başka nedenidir: tüm üretim ve tüketim sahaları birbirine ne kadar iyi bağlanırsa, o anda mevcut olan elektrikten yararlanmak o kadar kolay hale gelir.

Üretim bir şeydir, ancak Net Sıfır, zincirin diğer ucunda, yani son kullanıcıda da enerjinin karbonsuzlaştırılması anlamına gelir. Örneğin, yollarda karbonsuz son kullanım enerjisi, daha fazla elektrikli araç anlamına gelir, ancak her biri içten yanmalı motorlu araçlardan 2-3 kat daha fazla bakır gerektirir.

Temiz elektrik, 2040 yılına kadar bakırın en büyük tüketicisi olacak, ancak bakır, Net Sıfır'a geçişi destekleyen bazı elektrik dışı sistemlerde de kullanılıyor. Örneğin, mükemmel bir ısı iletkeni olan bakır, ısıtma ve soğutma sistemlerinde sıklıkla kullanılıyor. Isı pompalarında bulunan bu sistemler, ısıtma için fosil yakıt kullanımının azaltılmasında önemli bir rol oynuyor.

Son olarak, enerji verimliliği arayışı da bakır yoğun bir süreçtir. Joule yasasına göre, bir elektrik telinde ısı olarak kaybedilen enerji dirençle orantılıdır ve direnç tel çapıyla ters orantılıdır. Dolayısıyla bakır kablo ne kadar kalınsa, ısı olarak kaybedilen enerji o kadar az olur ve sistem o kadar verimli olur. Bu, transformatörlerin ve elektrik motorlarının sargılarını da içerir. Esasen, her uygulamada ne kadar çok bakır kullanırsak, o kadar çok enerji tasarrufu sağlarız.

Yeterli mi?

Uluslararası Enerji Ajansı iki senaryo yayınladı. Belirtilen Politikalar Senaryosu (STEPS), hükümetlerin halihazırda taahhüt ettikleri adımlara dayanırken, daha agresif olan Sürdürülebilir Kalkınma Senaryosu (SDS) ise 2050 yılına kadar Net Sıfır hedefine ulaşmaya dayanmaktadır. Her iki senaryoda da yıllık bakır talebinin yüzyılın ortasına kadar (bugünkü yaklaşık 26 Mt'den) 40 Mt'a çıkacağı öngörülmektedir; STEPS senaryosunda bu artış 2050 yılında, SDS senaryosunda ise 2040 yılında gerçekleşecektir.

Bu yüksek rakamları göz önünde bulundurarak, Dünya'nın ihtiyaçlarımızı karşılayacak kadar bakır kaynağına sahip olup olmadığını merak etmek doğal bir durumdur. Kısa cevap evettir. Enerji dönüşümünü desteklemek ve toplumun ihtiyaçlarını karşılamak için yeterli kaynak mevcuttur. Asıl soru, STEPS veya SDS ile uyumlu olacak şekilde bu bakırı yeterince hızlı bir şekilde çıkarabilir miyiz?

Birincil bakır üretimi şu anda yıllık 22 milyon ton (Mt) seviyesindedir. 4 Mt geri dönüştürülmüş bakırla birlikte, bu miktar 26 Mt'luk mevcut talebi karşılamaktadır. Talep, bir asırdan fazla bir süredir yılda yaklaşık %3,3 oranında artarak her 30 yılda bir ikiye katlanmaktadır. Geçmişte bakır talebini artıran faktörler nüfus artışı, elektrifikasyonun yaygınlaşması ve elektrik kullanımıydı. Günümüzde ise yeşil enerjiye geçiş ve küresel yaşam standartlarının iyileşmesi talep artışının nedenleri arasında yer almaktadır. Şu anda, yaklaşık 41 yıllık bakır rezervine (işletme halindeki madenlerdeki bakır) ve 250 yıla kadar tahmin edilen, ancak şu anda kullanılmayan kaynaklara sahibiz.

Şaşırtıcı bir şekilde, bakır rezervlerinin yıllara bölünmüş miktarı on yıllardır hemen hemen aynı kalmıştır. Tıpkı petrol gibi, bakır da ne kadar azalırsa, onu bulmak için o kadar fazla çaba harcanır.

Alüminyum gibi alternatifler geliştirerek bakıra olan bağımlılığımızı azaltmak mümkün olabilir. Alüminyum bakırdan yaklaşık üç kat daha hafiftir, bu nedenle örneğin elektrik havai hatlarında kullanım için avantajlı olabilir. Öte yandan, alan ve ağırlık kısıtlaması olan uygulamalarda, bakırla aynı işlevselliği sağlamak için gereken alüminyum ve çevreleyen yapının hacminin artması, alüminyumu bu tür uygulamalar için uygun hale getirmez.

Bir başka araştırma alanı ise bakırdan üç kat daha hafif ancak iletkenliği iki kat daha fazla olan grafen iki kat daha iletken ve on kat daha bol bulunan karbondan yapılmıştır. Umut verici bir malzeme olmakla birlikte, grafenin elektrik endüstrisindeki kullanımları şu anda araştırma aşamasındadır ve grafenin bakırın yerine yaygın olarak kullanılmaya başlanması için muhtemelen on yıllar geçmesi gerekecektir.

Büyüme tarihsel oranlarda devam ederse ve bakır üretimi 100 yılı aşkın süredir olduğu gibi buna paralel olarak artarsa, endişelenecek bir durum yoktur. Bu arada, bakır üretiminde değişiklikler yapılmaya başlanmıştır.

Düşük etki üretimi

İkincil bakırın dolaşımda kalması için bakır geri dönüşümünü en üst düzeye çıkarmak çok önemlidir. Saflık gibi elektrik bakırının özellikleri geri dönüşümü kolaylaştırır ve geri dönüşüm, madencilikten çok daha az etkiye sahiptir. Ancak, tüketim öncesi ve sonrası hurdaların (10 Mt) mevcut geri dönüşümü, bugünkü talebin sadece üçte birini ve 2040'ın SDS'sinin beşte birini karşılamaktadır. Ayrıca, tüketim sonrası hurdalar, ekipmanın ömrü dolduktan sonra, örneğin bir transformatör için yaklaşık 30 yıl sonra kullanılabilir hale gelir.

Yeşil bakır

En azından şimdilik, birincil bakır için mevcut kaynakların çıkarılması çok önemli. Aslında, madencilik olmadan Net Sıfır hedefi ulaşılamaz. Sıfır etkiyle madencilik yapmak imkansız olsa da, madencilik sorumlu bir şekilde yapılmalı; ekonomik, çevresel, politik ve sosyal zorluklar arasında dikkatli bir denge kurulmalı.

Bazı durumlarda, bu dengeyi sağlamak zor olabilir. 2023 yılının sonlarında dünyanın en büyük açık ocak bakır madenlerinden birinin kapatılması da bunun bir kanıtıdır. Çevre sorunlarından yolsuzluk şüphesine kadar uzanan ülke çapındaki protestolara yanıt olarak, Panama'nın en yüksek mahkemesi Kanadalı madencilik şirketi First Quantum Minerals'ın Cobre Panama'daki sözleşmesinin anayasaya aykırı olduğuna karar verdi ve şirketi faaliyetlerini durdurmaya zorladı. madenin faaliyetlerini durdurmaya zorladı. Donoso'daki maden, 7.000 kişiye istihdam sağlıyordu ve Panama'nın gayri safi yurtiçi hasılasının yaklaşık yüzde 5'ini ve küresel bakır üretiminin yüzde 1'ini oluşturuyordu.

Uluslararası işbirliği ve etkinliklerde fikir ve uzmanlık paylaşımı CWIEME Berlingibi etkinliklerde fikir ve uzmanlık paylaşımı, sektörün işbirliği yapmasına ve bakır kullanımının faydalarını en üst düzeye çıkarmaya ve bakır üretiminin çevresel etkisini azaltmaya katkıda bulunmasına yardımcı olur.

Örneğin, küresel karbon emisyonlarının yüzde 0,2'si bakırın madencilikten arıtma ve üretime kadar olan üretim döngüsünden kaynaklanmaktadır. Bu, bakırın önlemeye yardımcı olduğu emisyonlardan çok daha az olsa da, Uluslararası Bakır Birliği üyeleri 2050 yılına kadar Kapsam 1 ve 2 emisyonları için Net Sıfır hedefine ulaşma taahhüdünde bulunmuştur. Ya da şunu düşünün The Copper Mark'ı ele alalım. Bu sertifikasyon, 32 göstergeye dayalı olarak, sosyal katılım ve çocuk işçiliğinin önlenmesinden suyun sorumlu kullanımı ve kaynakların yönetimine kadar sosyal ve çevresel konuları kapsayacak şekilde tasarlanmıştır.

İnsanlar binlerce yıldır bakırı hayatlarını daha iyi hale getirmek için kullanıyorlar ve doğru yaklaşımla, binlerce yıl daha kullanmaya devam edebiliriz — belki de en büyük dönemi henüz gelmemiştir.