Fort Worth, Texas'taki MP Materials'in "Independence" fabrikasının içinde sakız şeridi, corn flakes ve ezilmiş biber gibi görünen parçalar bir masa üzerinde dizili. Tavanından dev bir ABD bayrağı sarkıyor ve çalışanlar 1.000 dereceyi aşan sıcaklıkların bulunduğu ekipmanın yanında koruyucu termal tulumlar giyiyor. Parlak beyaz ışık altında elektrik motoru masanın üzerinde açılmış şekilde parlayan kırmızı bir Cadillac Vistiq, içindekini gösteriyor: nadir toprak mıknatısları.
Mıknatıslar minik, yaklaşık olarak minyatür bir Hershey's çikolatası büyüklüğünde. Elde tutulduğunda sağlam ve katı hissediliyor, dokusu pürüzsüz ve kenarları keskin. Üstelik önemleri abartılacak gibi değil. Askeri silahlar ve savaş uçaklarından tıbbi cihazlara, iPhone'lardan elektrikli araçlara kadar her şeyde kullanılıyor.
Çin nadir toprak mıknatıslarının üretiminde domine ediyor. Ülke, Uluslararası Enerji Ajansı'na göre küresel arzın yüzde 49'unu oluşturan dünyanın en büyük bilinen nadir toprak rezervlerine sahip. ABD'de şu anda kullanılan nadir toprakların neredeyse tamamı yurtdışından temin ediliyor ve bu durum Pekin'e ticaret ortakları üzerinde inanılmaz derecede güçlü bir kaldıraç sağlıyor.
Geçen yıl Trump yönetimi Çin mallarına kapsamlı tarifeler açıkladıktan sonra Çin nadir toprak mıknatıslarında ihracat kontrollerine gitti ve bu durum onlara bağımlı ABD şirketlerini tedarik güvencesi aramaya itti. Ford bile bir tedarikçinin mıknatıs bitirmesi nedeniyle Explorer SUV üretimini bir hafta süreyle durdurdu. ABD sonunda Çin baskısına tarifeleri kısarak boyun eğdi, ancak Çin'in azaltılmış ihracat kontrolleri hâlâ yürürlükte.
Şimdi Amerikan nadir toprak uzmanı MP Materials, on yıllardır yapılmamış bir şeyi yapmaya çalışıyor: ABD'de nadir toprak tedarik zincirini yeniden canlandırmak. Şirket, Güney Kaliforniya'nın Mojave Çölü'nde bulunan ve Batı yarımküredeki tek nadir toprak madeni ve rafine tesisi olan ve şirkete göre Çin dışındaki en büyük tesis olan Mountain Pass'ı sahipleniyor ve işletiyor.
Fort Worth'taki Independence fabrikası, o madenin ham malzemesini elektrik motorları için otomotiv sınıfı mıknatıslara dönüştürüyor. Bu çabaya destek olarak General Motors, politika dalgalanmalarından ve tarife kaosundan korunmak için EV mıknatıslarını yurt içinde kaynaklamak üzere MP Materials ile ortaklık kurdu. Bu, GM'in EV tedarik zincirini yerelleştirme vizyonunun bir parçası ve gün geçtikçe daha acil görünüyor.
Açıklama: General Motors beni Texas'taki Independence fabrikasını gezmeye davet etti. Seyahat ve konaklama masraflarını karşıladı.
EV'lerin Nadir Toprak Mıknatıslara Neden İhtiyacı Var
EV'lerdeki tereyağı gibi pürüzsüz hızlanma, anlık tork ve içten yanmalı motorlara kıyasla mükemmel enerji dönüşüm verimliliği, kullanılan nadir toprak mıknatıslarının kalitesiyle güçlü bir bağlantıya sahip.
Nadir toprak kullanmayan indüksiyon motorları da EV'lerde yaygın, ancak kalıcı mıknatıslı motorlar daha güç yoğun, daha yüksek tork sunuyor ve elektriği aracın ileri hareketine dönüştürmede daha verimli. Satışta olan EV'lerin çoğunluğu, araca ve aktarma organına bağlı olarak kalıcı mıknatıslı motorları veya kalıcı mıknatıslı ve indüksiyon motorlarının karışımını kullanıyor. GM, Equinox EV gibi crossover'larında indüksiyon motorlarının esas olarak dört tekerlekten çekme desteği için var olduğunu, kalıcı mıknatıslı motorun ise asıl iş yükünü taşıdığını söyledi.
Elektrik motorunun kendisini anlamak, nadir toprak mıknatısların EV'lerdeki rolünü kavramaya yardımcı oluyor. Her birinde iki ana alt bileşen bulunuyor: rotor ve stator. Stator bakır bobinleri tutuyor, bataryadan enerji çekiyor ve manyetik alan oluşturuyor. Nadir toprak mıknatıslarını barındıran rotor, o manyetik alanla etkileşiyor ve ortaya çıkan hareket milini döndürüp tekerlekleri çeviriyor.
Bütün bunların merkezindeki mıknatıs neodimyum-demir-bor, yani NdFeB. 17 nadir toprak elementinden biri ve en değerlilerden biri çünkü en güçlü manyetik özelliklere sahip. GM'e göre her büyük rotor 192 adet neodimyum mıknatıs içeriyor, daha küçük bir rotor versiyonu ise 128 adet kullanıyor.
EV'deki en küçük bileşenlerden biri ama sürüş hissini bu kadar iyi yapan şeyin merkezinde yer alıyor. Üretimi Çin'de yoğun şekilde toplandığı için dünyanın süper güçleri arasında ticaret savaşlarının sıkça konusu oluyor.
GM Neden MP Materials'i Seçti
Otomotiv sektörünün kullandığı nadir toprakların büyük çoğunluğu Çin'den geliyor, ancak alternatif tedarik zincirlerini yavaş yavaş araştırıyor. Bu durum, üreticilerin artık hücreleri yalnızca Çinli tedarikçilere güvenmek yerine yerel tesislerden daha fazla temin etmeye çalıştığı batarya işindeki benzer bir değişimi yansıtıyor. Düzenlemeler de onları bu yöne itiyor.
GM'de küresel tedarik zinciri ve tedarik sorumlusu Shilpan Amin, ABD yapımı mıknatıslara olan bahsin geçen yılki ihracat kontrollerinden birkaç yıl önceye dayandığını söyledi. 2021'deki küresel yarı iletken kıtlığı GM'i tedarik zincirinde kıtlık ve jeopolitik açıdan en savunmasız kritik malzemeleri listelemeye itti. Lityum-iyon bataryalar, nadir toprak mıknatısları ve çipler bunların başında geliyordu. Aynı yıl GM, o dönemde sadece pilot hattı olan Independence tesisinden nadir toprak satın almak için MP Materials ile bir alım anlaşması imzaladı.
"Stratejimizi nerede inşa ediyorsan orada satın almaya değiştirdik" dedi Amin, Independence tesisindeki bir medya toplantısında.
MP Materials, Mountain Pass'ı sahipleniyor ve şirketin iddiasına göre 2025'te dünyanın ikinci en üretken nadir toprak madeniyken küresel üretimin yüzde 13'ünü oluşturdu. Geçen yıl MP, madenin ham malzemesinin on binlerce tonunu işleme için Çin'e göndermeye devam ediyordu. Çin'in ihracat kontrolleri vurduktan sonra durdu. Çinli madencilik şirketi Shenghe Resources'ın MP Materials'ta azınlık hissesi bulunuyor. En büyük hissedarı, geçen yıl iki tarafın milyarlarca dolarlık tedarik anlaşması imzalamasının ardından ABD Savaş Bakanlığı.
Şimdi ABD, bu işleme kabiliyetini yurt içine taşımak üzere. Beş yıldır süren Independence tesisi, şirketin iddiasına göre GM'e tamamen ABD yapımı, otomotiv sınıfı neodimyum mıknatıslar tedarik etmeye haftalar kaldı. GM, Kuzey Amerika'daki tüm EV'lerinin sonunda MP mıknatısları kullanacağını söyledi, ne kadar hızlı ve ne kadar maliyet etkin olacağı ise açık bir soru. GM ayrıca Michigan'daki Pontiac Mühendislik Merkezi'nde prototip mıknatısları test ediyor. Bu yılın sonuna kadar ilk üretim sınıfı partiyi alması bekleniyor, ancak MP mıknatıslarıyla donatılmış EV'lerin müşterilere ne zaman ulaşacağı açıklanmadı.
Amin, Amerikan yapımı mıknatısların Çin'le maliyet karşılaştırması sorulduğunda lafı dolandırmadı. "Bugün primli" dedi. "Düşük hacimli bir başlangıç üreticisi olmanın verimsizlikleri içeriyor" diye ekledi. Ancak maliyetleri düşürmek ölçeklendirmenin meselesi, dedi Amin. "Operasyonlar yüksek kullanımla çalıştığında bu seni uygun fiyat eğrisi boyunca aşağı indirip rekabetçi hale getirir. Adil ve eşit bir oyun alanında bu dünyanın geri kalanındaki her şeyi yener."
Mountain Pass'ın Büyüleyici Tarihi
MP Materials 2017'de kuruldu, ancak Mountain Pass madeninin tarihi on yıllar öncesine gidiyor. 1949'da keşfedildi, 1,7 milyar yıllık jeolojik arazi üzerinde, bağımsız arayıcılar uranyum ararken bunun yerine zengin bir nadir toprak yatağı buldu.
1965 ile 1995 arasında Mountain Pass aslında dünyanın nadir topraklarının büyük çoğunluğunu sağladı, MP Materials'e göre erken televizyon setleri için kırmızı ton sağlayan bir malzeme de dahil. ABD'nin bugün yurt içine taşımaya çalıştığı şey, on yıllar önce baskın olduğu bir şey.
"Üretimden vazgeçtiğinde teknolojiden de vazgeçersin" dedi MP Materials'te manyetikten sorumlu başkan yardımcısı Alan Lund.
Bazı temel rafine süreçleri de Amerika'da icat edildi. Ham malzemeden içindeki nadir toprakları ayırmak için kullanılan solvent ekstraksiyonu, Mountain Pass'ta icat edildi ve daha sonra yetkililerin söylediğine göre Çin'e ihraç edildi.
Neodimyum-demir-bor mıknatısı çok daha sonra, 1982'de icat edildi ve kökleri General Motors'a dayanıyor. Japon mühendis Masato Sagawa ve Amerikalı metalürji uzmanı John Croat bunu Japonya ve ABD'de bağımsız olarak geliştirdi, ardından 1983 Pittsburgh konferansında aynı keşfi açıklayarak birbirlerini şaşırttı. Croat o sırada GM Araştırma Laboratuvarları'nda çalışıyordu.
Kritik bir teknolojinin ABD'de geliştirilip Çin'de ölçeklendiği başka bir ürkütücü benzer durum. Lityum-iyon batarya ve uygun fiyatlı EV'lerde kullanılan düşük maliyetli lityum-demir-fosfat kimyası da ABD'de icat edildi. LFP şimdi Çin'de baskın kimya ve Çinli batarya üreticileri dünyanın en gelişmiş LFP hücrelerini üretiyor. ABD şimdi LFP üretimini de yurt içine taşımaya çalışıyor.
Mountain Pass'ın sahipliği yıllar içinde defalarca el değiştirdi, Chevron'un kısa bir dönem dahil. MP Materials, önceki sahiplerin yıllarca siteye yetersiz yatırım yaptığını, Çin'in nadir toprak üretiminde liderliğini pekiştirdiği bir dönem olduğunu söyledi. Maden, eski sahibi Molycorp döneminde iflasın eşiğine geldiğinde açık artırmaya çıktı ve MP Materials 20,5 milyon dolara satın aldı.
Şirket, Mountain Pass'ın neodimyum ve praseodimyum oksit, yani NdPr oksit, EV motorları, elektronik, savunma ekipmanı ve daha fazlasında kullanılan mıknatısların ana hammaddesi olan dünyanın en zengin yataklarından birine sahip olduğunu söylüyor.
Mıknatıslar Gerçekten Nasıl Yapılıyor
NdPr oksit, Kaliforniya'daki madenin çıkardığı ham, toz benzeri malzeme. Saha içi bir rafine tesisi, Independence fabrikasında işleme için taşınması gereken şeyi ayırıyor. Şirketin söylediğine göre bu karmaşık bir süreç ve derin malzeme bilimi ve metalurji uzmanlığı gerektiriyor, ayrıca mıknatısın kalitesinin içine girdiği motorun performansı ve verimliliğini doğrudan etkilediği için sıkı kontrollü bir üretim hattı gerekiyor.
Independence tesisi bir batarya fabrikasına veya araç montaj hattına benzemiyor ama etkileyici değil değil. Dahil olan adımlardan bazıları "tane sınırı difüzyonu" ve "hidrojen dekrepitasyonu" gibi isimler taşıyor, bu da üretimin ne kadar ileri olduğunu anlamanı sağlıyor.
Basitçe söylemek gerekirse, madenin toprağa benzeyen NdPr oksit ham maddesi metal tuğlalara sıkıştırılıyor. Bu tuğlalar daha sonra metal mısır gevreği gibi görünen parçalara ayrılıyor, tekrar ince bir neodimyum-demir-bor tozuna dönüştürülüp yoğun manyetik bloklara sıkıştırılıyor. Bu bloklar daha sonra kesiliyor, şekillendiriliyor ve bitmiş mıknatıslara kaplanıyor. Bitmiş bir mıknatısta nadir topraklar malzemenin sadece yüzde 25-30'unu oluşturuyor, geri kalanı demir, şirket söyledi. Fabrikadaki gelişmiş üretim araçlarının birçoğunda "güvenli bir şekilde ABD'de yapıldı" etiketi bulunuyor, ancak yetkililer bazılarının Almanya ve İtalya'dan da temin edildiğini söyledi.
MP Materials, 250 bin metrekarelik tesiste günde bir milyon mıknatıs üretmeyi planlıyor ve tesis tamamen GM tedarik anlaşmasına adanmış durumda. MP Materials'e göre bu anlaşma, Apple'dan bir ve silah üretimi için ABD Savaş Bakanlığı'ndan bir olmak üzere toplamda yaklaşık bir milyar dolar eden iki büyük siparişin yolunu açtı.
Apple, aynı Independence tesisindeki genişletilmiş bir tesiste geri dönüştürülmüş nadir toprak malzemelerinden yapılacak mıknatıslar için 500 milyon dolar taahhüt etti. Apple, cihazlarında zaten yüzde 100 geri dönüştürülmüş nadir toprak elementleri kullandığını söyledi, ancak şimdi bunları yurt içinde de işlemek istiyor. Savaş Bakanlığı için MP Materials, Independence'in beş katı büyüklüğünde yeni bir tesis inşa ediyor, Northlake, Texas'ta. 1,2 milyon metrekarelik tesisin 2028'de faaliyete geçmesi bekleniyor.
"Geçen ilkbaharda ihracat kontrolleri krizi son derece akut hale geldi" dedi MP Materials kurucusu ve CEO'su James Litinsky. "Bir nevi kenarda bekliyorduk ve başkanın emri 'nadir toprak mıknatısı sorununu derhal çöz' şeklindeydi."
Uzun Bir Yol Var
Tüm bu ivmeye rağmen rakamlar ABD'nin Çin'e yakında yetişemeyeceğini gösteriyor. Bu yerelleştirme çabalarına rağmen ülke ve dünyanın geri kalanının büyük bölümü, araştırma firması Benchmark Mineral Intelligence'a göre önümüzdeki on yıl boyunca Çin nadir topraklarına bağımlı kalması bekleniyor.
2030'a kadar ABD'nin küresel nadir toprak arzının sadece yüzde 5'ini oluşturması öngörülüyor, Çin'in ise yüzde 86'ya ulaşması tahmin ediliyor. Uluslararası Enerji Ajansı, bilinen nadir toprak rezervlerinin neredeyse yarısının Çin'de yoğunlaştığı için ABD'nin tedarik şoklarından en çok risk altında olan ülke olduğunu söyledi.
