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Jun 07, 2024

科学はどのようにしてレアアース元素のリサイクルを容易にすることができるか

ハードディスクドライブなどの既存のハイテク製品からレアアース元素をリサイクルすることは、これらの貴重な金属の需要を満たすのに役立つ可能性があります。 ヨルグ・グリューエル/写真ディスク/ゲッティイメージズプラス エリン・ウェイマン著

ハードディスクドライブなどの既存のハイテク製品からレアアース元素をリサイクルすることは、これらの貴重な金属の需要を満たすのに役立つ可能性があります。

ヨルグ・グレエル/フォトディスク/ゲッティイメージズプラス

エリン・ウェイマン著

2023 年 1 月 20 日午前 8 時

私たちの現代生活はレアアース元素に依存しており、近い将来、増大する需要を満たすのに十分な量が足りなくなるかもしれません。

これら 17 種類の金属元素は、その特殊な特性により、コンピューター画面、携帯電話やその他の電子機器、コンパクト蛍光灯、医療用画像機器、レーザー、光ファイバー、顔料、磨き粉、工業用触媒の重要な成分となっており、リストは数え切れないほどあります。 （SNオンライン：1/16/23）。 特にレアアースは、世界を低炭素またはゼロ炭素の未来に導くために必要な電気自動車や再生可能エネルギー技術の強力な磁石や充電式バッテリーに不可欠な部分です。

2021 年、世界では 28 万トンのレアアースが採掘されました。これは 1950 年代半ばに採掘された量の約 32 倍です。 そして需要は高まるばかりです。 専門家らは、2040年までに現在の最大7倍のレアアースが必要になると推定している。

その食欲を満たすのは簡単ではありません。 希土類元素は濃縮鉱床には存在しません。 鉱山労働者は、膨大な量の鉱石を掘削し、物理的および化学的処理を行ってレアアースを濃縮し、分離する必要があります。 この変換はエネルギーを大量に消費し、汚いものであり、有毒な化学物質を必要とし、多くの場合、安全に処分しなければならない少量の放射性廃棄物が生成されます。 もう一つの懸念はアクセスです。中国は採掘と加工の両方でほぼ独占的です。 米国にはアクティブな地雷が 1 つだけあります (SN オンライン: 2013 年 1 月 1 日)。

レアアースが果たす役割のほとんどは、それに代わるものがありません。 そのため、将来の需要に応え、供給を管理する人を多様化するために、そしておそらくレアアースの回収をより「環境に優しい」ものにするために、研究者たちは従来の採掘に代わる方法を探しています。

提案には、石炭廃棄物から金属を抽出することから、月の採掘のような本当に突飛なアイデアまで、あらゆるものが含まれています。 しかし、すぐに影響を与える可能性が最も高いアプローチはリサイクルです。 「リサイクルは非常に重要かつ中心的な役割を果たすことになるでしょう」とアイオワ州エイムズ国立研究所およびエネルギー省臨界材料研究所の材料科学者イケンナ・ヌレベディム氏は言う。 「それは、私たちがリサイクルによって重大な材料問題を解決するつもりだと言っているわけではありません。」

それでも、例えばレアアース磁石市場では、一部の試算に基づくと、今から約10年後までに、リサイクルによってレアアースの需要の4分の1が満たされる可能性がある。 「それは大きいですね」と彼は言う。

しかし、古いラップトップに含まれるレアアースが、空のソーダ缶に含まれるアルミニウムと同じように定期的にリサイクルされるようになるまでには、技術的、経済的、物流上の障害を克服する必要があります。

リサイクルは、より多くのレアアースを入手するための明白な方法のように思えます。 米国やヨーロッパでは、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、錫などの他の金属の 15 ～ 70 パーセントをリサイクルするのが標準的です。 しかし、ネバダ大学ラスベガス校の経済地質学者サイモン・ジョウィット氏によると、現在、古い製品に含まれるレアアース元素のうちリサイクルされているのはわずか約1パーセントだという。

「銅配線は、より多くの銅配線にリサイクルできます。 鉄はリサイクルしてさらに多くの鉄を作ることができます」と彼は言います。 しかし、レアアース製品の多くは「本質的にリサイクル性が低い」。

この計画は貴重なレアアース金属を提供し、石炭採掘の汚い遺産を一掃するのに役立つだろう。

レアアースはタッチスクリーンや同様の製品で他の金属と混合されることが多く、除去が困難です。 ある意味、廃棄物からレアアースをリサイクルすることは、鉱石からレアアースを抽出して互いに分離するという課題に似ています。 従来のレアアースのリサイクル方法では、塩酸などの有害な化学物質や大量の熱、つまり大量のエネルギーも必要とします。 環境負荷に加えて、レアアースの収量が少ないことを考えると、回収コストが労力に見合わない可能性があります。 たとえば、ハードディスク ドライブにはわずか数グラムしか入っていない可能性があります。 一部の製品はミリグラム単位で提供しています。