レアアース：エネルギー転換の基本原料の長所と短所

レアアースは、地球の地殻に豊富に存在する化学元素です。これは17 個の元素のセットであり、さまざまな技術、特に再生可能エネルギー システムや電気自動車などの環境に優しい技術に不可欠となる特性により、関心が高まっています。

名前にもかかわらず、それらは珍しいものではありませんが、集中した鉱床で見つけるのが難しい元素のグループです。これらは純粋な状態で入手することはできませんが、そうするには複雑で場合によっては汚染を伴うプロセスが必要です。この記事では、その探査の長所と短所について説明します。

レアアースと呼ばれる17元素は、ランタン（La）、セリウム（Ce）、プラセオジム（Pr）、ネオジム（Nd）、プロメチウム（Pm）、サマリウム（Sm）、ユウロピウム（Eu）、ガドリニウム（Gd）、テルビウムです。 (Tb)、ジスプロシウム (Dy)、ホルミウム (Ho)、エルビウム (Er)、ツリウム (Tm)、イッテルビウム (Yb)、ルテチウム (Lu)、イットリウム (Y)、およびスカンジウム (Sc)。それらを探索する利点は次のとおりです。

レアアースへの関心が高まっているのは、主にスマートフォン、コンピュータ、電気自動車などのさまざまな電子機器の製造にレアアースが使用されているためです。

「その特性には、特に磁気特性、発光特性、触媒特性が含まれます。その結果、それらは電子製品、再生可能エネルギー システム、自動車技術の生産にとって極めて重要です」と、鉱山コンサルタントでチリ鉱山技術者協会 ( IIMCh ) のメンバーであるロランド ジェリア氏は強調します。

現在までに、で探査計画が行われている既知の鉱床は 1 つだけです。ただし、レアアースやその他の希少化学元素は、採鉱の尾鉱堆積物で見つかることがあります。

「国立地質鉱業局（セルナゲオミン）の調査によると、採掘活動により、300 トンから 21 億トンの範囲のサイズの 700 以上の尾鉱鉱床が生成されました。年間の廃棄物発生量は 6 億トンと測定されています。この合計のうち 400 以上の鉱床が調査されましたが、データは暫定的なものです。レアアースに関する包括的な地球化学的研究が不足しているにもかかわらず、予備データでは平均濃度が少なくとも 0.01% であることが示されています」とジェリア氏は説明します。

「ネオジムやプラセオジムなどの元素は、風力タービンの磁石や電気自動車のバッテリーでの使用により供給不足に直面しているため、レアアースの需要は大幅に増加すると予想されています。テルビウムも不足すると予想されている。黒鉛、リチウム、ニッケル、コバルトの予測需要を満たすには、300以上の新たな鉱山が必要になる可能性がある」とジェリア氏は述べた。

歴史的に、レアアースの生産においては60% ～ 70% の優位性を持っており、次に米国とオーストラリアが続いているため、現在では単一市場への依存を減らすために、サプライチェーンの多様化を保証しようとしています。

浄化廃棄物の一部には、硫酸、苛性ソーダ、フッ化物、硫化物、大量の水、および放射性元素が含まれます。浸出タンクと井戸掘削という 2 つの主な抽出方法は、地下水や土壌を汚染する可能性があります。

「どちらの方法も大量の有毒廃棄物を生成し、環境と健康に危険をもたらします。レアアースが 1 トン生産されるごとに、抽出プロセスでは 13 kg の粉塵、9,600 ～ 12,000 立方メートルの廃ガス、75 立方メートルの廃水、1 トンの放射性廃棄物が生成されます」とジェリア氏は述べています。

レアアースの処理には大量のエネルギーが消費され、温室効果ガスが排出されます。 「このプロセスは大量の水に依存し、有毒な化学物質も使用します。露天掘り鉱山が作られ、生態系が変化し、環境が汚染されます」とジェリア氏は言います。

世界の埋蔵量の30％を保有する中国は、レアアースの生産プロセスは汚染と腐食性が高いと警告している。しかしチリでは、ビオビオ地域ので研究を行っている利権を持つアクララ社が、より少ない影響でレアアースを探査できることを保証している。

爆発物を使用しない循環鉱物回収と呼ばれるプロセスを使用するため、粉砕や液体廃棄物は発生しません。これが達成されれば、より環境に優しい市場で大きな利点が得られるでしょう。

世界中で、 科学者たちは、人々や地球への害を少なくしながら、エネルギー転換のためのこれらの重要な材料を入手する方法を模索しています。廃棄物を最小限に抑えるには、最終製品からこれらの要素をリサイクルすることが不可欠であり、そのため電子廃棄物の処理が不可欠です。