Amerika’nın nadir toprak manyesi uzmanı MP Materials, Fort Worth’taki “Independence” fabrikasında, otomobil endüstrisi için kullanıma hazır nadir toprak manyesini üretmeye hazırlanıyor. Çin’in bu alandaki tekellerine meydan okumaya çalışan şirket, General Motors ile kurduğu anlaşma sayesinde bu yıl sonuna kadar tam ABD menşeli manyes tedarikini GM’ye ulaştıracak. Fabrikada, sıcaklıkların 1.000 derecenin üzerine çıktığı tesislerde çalışan personelin yanı sıra, elektrik motoru açılmış halde masada duran parlak kırmızı bir Cadillac Vistiq de yer alıyor.
Manyes parçaları, bir Hershey çikolasının küçültülmüş hâlindeki kadar küçük olmasına rağmen, askeri silahlardan uçaklara, tıbbi cihazlardan iPhone’a ve elektrikli araçlara kadar her alanda kullanılıyor. Çin, küresel nadir toprak stoklarının %49’unu elinde tutan tek ülkeyi temsil ederken, ABD’nin kullandığı nadir toprakların neredeyse tamamı şu an için yurtdışından temin ediliyor. Bu durum, Pekin’in ticaret ortaklarına karşı elinde güçlü bir koz bulundurmasını sağlıyor.
Çin’in Tekeli ve ABD’nin Tepkisi
Trump yönetiminin geçen yıl Çin mallarına yönelik kapsamlı gümrük vergilerini açıklamasının ardından Çin, nadir toprak manyesi konusunda ithrak kontrollerine başvurarak ABD’ye karşı karşılık verdi. Bu hamle, manyese muhtaç ABD firmalarını tedarik temininde telaşa sürükledi. Ford bile bir tedarikçisinin manyesi tükettiği için Explorer SUV’ının üretimini bir hafta boyunca durdurmak zorunda kaldı. ABD nihayet Çin’in baskısına boyun eğerek vergi oranlarını düşürdü, ancak Çin’in azalttığı ithrak kontrolleri hâlâ yürürlükte.
Şimdi MP Materials, on yıllardır yapılmayan bir şeyi denemeye çalışıyor: ABD’deki nadir toprak tedarik zincirini yeniden canlandırmak. Şirket, Kuzey Amerika’nın tek nadir toprak madeni ve rafine tesisine sahip olan, Çin dışında en büyük olan Mountain Pass madenini California’nın Mojave Çölü’nde mülk edinip işletiyor. Independence fabrikası ise bu madenden gelen ham maddeleri elektrikli motorlar için otomobil kalitesinde manyese dönüştürüyor. General Motors, elektrikli araç manyesini yerel olarak temin edip kendisini politik dalgalanmalar ve gümrük kaosu karşısında korumak amacıyla MP Materials ile ortaklık kuruyor.
Neden Manyes? Elektrikli Araçların Kalbi
Elektrikli araçlardaki yağ gibi akıcı hızlanma, anlık tork ve yanmalı motorlara kıyasla üstün enerji dönüşüm verimliliği, büyük ölçüde çekiş motorlarında kullanılan nadir toprak manyesinin kalitesine bağlı. Nadir toprağa ihtiyaç duymayan endüksiyon motorları da elektrikli araçlarda yaygın olsa da, kalıcı mıknatıslı motorlar daha yüksek güç yoğunluğu sunar, daha fazla tork üretir ve elektriği ileri harekete dönüştürmede daha verimlidir. Bugün satılan elektrikli araçların çoğu, araca ve şasi sistemine göre kalıcı mıknatıslı motorları ya da endüksiyon ve kalıcı mıknatıslı motorların karışımını kullanıyor.
Elektrikli motorun içinde rotor ve statör olmak üzere iki temel alt bileşen bulunuyor. Statör bakır sargıları barındırır, bataryadan enerji çeker ve manyetik alan oluşturur. Nadir toprak manyesini içinde barındıran rotor, bu manyetik alanla etkileşime girerek milin dönmesini ve tekerleklerin hareket etmesini sağlar. Tüm bu sürecin merkezinde neodymium-çelik-bor, yani NdFeB manyesi yer alıyor. Bu, 17 nadir toprak elementinden biri olup en güçlü manyetik özellikleriyle en değerli olanlardan biri sayılıyor. GM, büyük bir rotorun 192 adet neodymium manyesi içerdiğini, daha küçük bir versiyonun ise 128 adet kullandığını belirtti.
GM’nin Neden MP Materials’i Seçtiği
Otomotiv sektörü kullandığı nadir toprakların büyük çoğunluğunun Çin’den geldiği, ancak şirketler yavaş yavaş alternatif tedarik zincirlerini araştırdığı görülüyor. Bu durum, üreticilerin artık hücresi tamamen Çin tedarikçilerine güvenmek yerine yerel tesislerden daha fazla hücresi temin etmeye çalıştığı pil sektöründeki benzer bir dönüşüme yansıyor. Düzenlemeler de onları bu yönde itiyor.
GM’nin küresel tedarik zinciri ve satın alma başkanı Shilpan Amin, ABD menşeli manyes konusundaki bu bahis, geçen yılki ithrak kontrollerinden yıllar önce yapıldığını söyledi. 2021’deki yarı iletken krizi, GM’yi tedarik zincirindeki en az maruz kalan kritik malzemeleri belirlemeye itti. Lityum-iyon piller, nadir toprak manyesleri ve çipler bu liste arasında öne çıktı. Aynı yıl, o dönemde yalnızca bir deneme hattına sahip olan Independence tesisinden nadir toprak satın almak için MP Materials ile bir alım anlaşması imzaladı.
“Satın alma stratejimizi, ‘senin ürettiğin yerde satın al’ olarak değiştirdik.”
GM Küresel Tedarik Zinciri ve Satın Alma Başkanı Shilpan Amin
MP Materials, Mountain Pass madeninin 2025’te küresel üretimin %13’ine katkı sağlayan, dünyadaki en verimli ikinci nadir toprak madeni olduğunu iddia ediyor. Geçen yıl MP, madenden Çin’e işlenmek üzere on binlerce ton ham madde sevkiyatı yaparken, Çin’in ithrak kontrolleri bu sevkiyatı durdurdu. Şirketin en büyük hissedarı ABD Savunma Bakanlığı olup, iki taraf geçen yıl milyar dolarlık bir tedarik anlaşması imzaladı.
Şimdi ABD, bu işleme yeteneğini yerelleştirmenin eşiğinde. Beş yıldır süregelen Independence tesisinin, GM’ye tamamen ABD menşeli otomobil kalitesinde neodymium manyesi tedarik etmeye birkaç hafta kala olduğu iddia ediliyor. GM, Kuzey Amerika’daki tüm elektrikli araçlarının ileride MP manyesini kullanacağını söyledi, ancak bunun ne kadar hızlı ve ne kadar maliyet etkin olacağı açık bir soru işareti olarak kaldı.
Mountain Pass’ın İlginç Geçmişi
MP Materials 2017’de kurulduysa da Mountain Pass madeninin tarihi on yıllara uzanıyor. Maden, 1949’da, 1,7 milyar yıllık jeolojik arazide uranyum arayan bağımsız keşifçilerin yerine zengin bir nadir toprak yatağı bulmasıyla keşfedildi. 1965 ile 1995 arasında Mountain Pass, dünyadaki nadir toprakların büyük çoğunluğunu sağladı; MP Materials, bu dönemde televizyon setlerinin kırmızı tonunu sağlayan bir malzemenin de tedarikçisiydi.
“Üretimi bıraktığınızda, teknolojiyi de bırakıyorsunuz,” diyor MP Materials’ın manyetikler bölümü yönetici yardımcısı Alan Lund. Bazı temel rafine süreçleri de Amerika’da icat edildi. Ham maddenin içindeki nadir topraklardan ayırma işlemini gerçekleştiren çözücü ayırma yöntemi, Mountain Pass’ta icat edilip daha sonra Çin’e aktarıldı.
Kendisi çok daha sonra, 1982’de icat edilen neodymium-çelik-bor manyesinin kökenleri GM’ye dayanıyor. Japon mühendis Masato Sagawa ve Amerikalı metalurjist John Croat, bu keşfi Japonya ve ABD’de bağımsız olarak geliştirdiler ve ardından 1983’te Pittsburgh’daki bir konferansta aynı keşfi birbirlerine sürpriz olarak sundular. Croat o sırada GM Araştırma Laboratuvarları’nda çalışıyordu.
Manyesin Gerçekten Nasıl Üretildiği
NdPr oksit, California’daki madenden çıkarılan ham, toz benzeri malzemedir. Yerinde bir rafine tesisi, Independence fabrikasına taşınması gereken malzemeyi ayırır. Şirket, bu sürecin derin malzeme bilimi ve metalurji uzmanlığı gerektirdiğini, manyesin kalitesinin sonradan gireceği motorun performansını ve verimliliğini doğrudan etkilediği için üretim hattının sıkı bir şekilde kontrol altında tutulduğunu söyledi.
Independence tesisine bir pil fabrikası veya araç montaj hattına benzemese de, az da olsa etkileyici. İşlemlerin bazıları “grain boundary diffusion” yani tane sınırı difüzyonu ve “hidrojen decrepitation” gibi isimlerle geçiyor. Basitçe anlatılacak olursa, madenden gelen toprak benzeri NdPr oksit ham maddesi metalik tuğlalara sıkıştırılıyor. Bu tuğlalar, metal cornflakes gibi görünen parçalara bölünüyor, ardından ince bir neodymium-çelik-bor tozuna dönüştürülüp yoğun manyetik bloklara sıkıştırılıyor. Bloklar daha sonra kesilip biçilip bitmiş manyes parçalarına dönüştürülüyor. Bitmiş bir manyeste nadir topraklar, malzemenin yalnızca yaklaşık %25-30’unu oluşturuyor; geri kalanı ise basitçe çelik.
MP Materials, tamamen GM anlaşmasına adanmış 250.000 kare feetlik tesisinde günde bir milyon manyes üretmeyi planlıyor. Bu anlaşma, Apple’dan ve Savunma Bakanlığı’ndan gelen, toplamı neredeyse bir milyar dolara ulaşan iki dev siparişi de açan yolu açtı.
“Geçen ilkbaharda [ithrak kontrolleri] krizi son derece keskinkti. President’in bizi ‘nadir toprak manyesi sorununu derhal çöz’ şeklinde bir görevlendirmesi vardı.”
MP Materials Kurucusu ve CEO’su James Litinsky
Uzun Yol Hâlâ Önde
Tüm bu ivmelenmeye rağmen, rakamlar ABD’nin Çin’i yakalamak için çoktan uzakta olduğunu gösteriyor. Yerelleştirme çabalarına rağmen, araştırmacı firma Benchmark Mineral Intelligence’ın tahminine göre ülke ve dünyanın büyük kısmı, önümüzdeki on yıllar boyunca Çin nadir topraklarına muhtaç olmaya devam edecek.
2030’a kadar ABD’nin küresel nadir toprak tedarikinde yalnızca %5 paya sahip olması beklenirken, Çin’in bu oranı %86’ya ulaşması tahmin ediliyor. Çin’in elinde küresel bilinen nadir toprak stoklarının neredeyse yarısı bulunuyor. MP Materials’ın rolü gerçek olsa da, Çin’den büyük ölçüde kopmak tek bir şirket ve tek bir madenle mümkün değil. Bu yüzden Savunma Bakanlığı, USA Rare Earth ve Vulcan Elements gibi sektördeki diğer firmalarla da milyar dolarlık anlaşmalar imzaladı.
“Bunu uzun vadeli bir taahhüt olarak düşünüyoruz. Şu anda yapmaya çalıştığımız, başkalarını bu işi ölçeklendirmeye teşvik etmek,” dedi Amin.
