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レアアースについて その1 [科学系よもやま話<レアアース,レアメタル>]

最近、『レア・アース』という言葉をよく耳にします。
私などが子どもの頃は、耳にしなかった単語ですが、最近は毎日の様に耳にするのではないでしょうか?

そんな良く聞くけど、実は知らない『レア・アース』について、何回かに分けてご紹介したいと思います。

化学でレア・アースとは、希土類元素(rare earth elements)を指し、21番元素のスカンジウム、39番元素のイットリウム 、57番元素のランタンから71番元素のルテチウムまでの17元素からなるグループです。更に軽希土類(LREES)と重希土類(HREES)に大別されます。
DSC00027.JPGDSC00028.JPG
※国立科学博物館 地球館B3F展示 周期表

これらの元素は単一元素として分離し難く、自然界でも単独で産出しないので「レア」と呼ばれますが、実は地殻中に含まれる割合なら、金より遥かに多いんです。

では何故中国生産の9割を占めるのでしょう?

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タグ:レアアース

レアアースについて その2 [科学系よもやま話<レアアース,レアメタル>]

さて、前回レアアースは中国生産の9割を占める理由として、安いからと説明しました。

レア・アースの鉱床は中国にしかないという人が居ますが、正確には、採算が取れるレア・アース鉱床が中国に集中しているだけです。希土類元素は、金などに比べれば遥かに地殻中の存在比率が高い元素なのですが、いかんせん抽出するのが難しい(=コストが高い)という問題から希少になっています。

今日は、なぜ中国ではレアアースが安く得られるのかについてお話しようと思います。

様々な輸出品に中国製品がありますが、これらが安いのは人件費が安い事、通貨レートで人民元が安い事によるものです。レアアースの場合にも、これは当然あてはまりますが、それ以外に大きな理由があります。それは、鉱床の種類です。

中国のレア・アース鉱床というと、多くは南部のイオン吸着鉱床です。希土類の含有量は0.2%未満に過ぎないのですが、弱酸を使って簡単に抽出できるため、安価で抽出できることから採算性に優れた鉱床なんです。
ただ、安価な抽出というのが、また乱暴な方法でして、採掘した鉱石に酸をかけるのではなく、鉱床そのもに酸性の液体を流すんです。で、しみ出てきた液体を回収してレアアースを抽出するというものです。
当然、環境への汚染が懸念されている方法です。

また、中国北部には希土類を含む鉱床として、カーボナタイトもあります。このタイプの鉱床は中国以外でも発見されています。しかし、こちらは希土類の含有量が6%にも達するのですが、重希土類元素の割合が全希土類の1%程と低い上に放射性元素含有量も高いという問題があります。 この放射性元素の不法投棄も中国では問題になっているそうです。

この鉱床の性質が理由となって、特に重希土類については、世界中が中国に依存している状況を生んでいます。
 
では、他にレアアース(特に重希土類)を含有する鉱床は無いのでしょうか?
 

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レアアースについて その3 [科学系よもやま話<レアアース,レアメタル>]

レアアースに関する話題も3回目です。今回は、ちょっと話が逸れますが、前回お話した日本でもレアアースの含有率が高い鉱床があるという話について、もう少しご紹介します。

一般的には、日本は鉱物資源に乏しいとされます。でも、よくよく考えてみると日本って資源大国と言えなくも無いんです。

といっても、最近流行の都市鉱山とか海底資源の話ではありません。勿論、電子機器類の廃棄物をリサイクルするという都市鉱山の観点でも、海洋資源として海底の熱水鉱床を多数有するという点でも資源豊富な国であると言えますが、もっと素直に鉱山から産出するという点での鉱物資源だって、十分豊富な国なんです。

嘘だ~と言われそうですが、鉱物好きの立場から言わせて貰えば、日本で産出する鉱物は約1100種類。対して、全世界で天然に産出される鉱物は4000種余りと言われていますから、いかに鉱物資源が豊富か分かるというものです。
 

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タグ:レアアース

レアアースについて その4 [科学系よもやま話<レアアース,レアメタル>]

レアアースに関する話題も4回目です。今回は、少しアプローチを変えてみます。鉱山からの供給を考える以外の方法です。

前回、言葉だけはでてきた都市鉱山の活用です。都市鉱山とは、国内の廃棄された電子機器を鉱石に見立て、そこから資源を取り出して再利用するというものです。これは希土類(レアアース)に限らず、レアメタル全般で有効な方法です。
独立行政法人物質・材料研究機構資料などによれば、日本国内の資源量は世界有数の規模。これまでに世界中からかき集めた資産なのですから、是非活用したいものです。循環型社会とか環境負荷低減社会の構築という考えにも合致していますしね。

しかしながら、このようなリサイクルを実現には、まだまだ解決しなければならない課題があります。まずレアメタルやレアアースが回収される経路が無いし、関連法規も整備されていません。

更に、回収したとしても、レアアースを安価に抽出する技術が確立されていないんです。これは、これまでご紹介した、イオン吸着鉱床以外の、酸化鉄型鉱床、カーボナタイト型鉱床や、アルカリ岩型鉱床などから安価に抽出する方法が確立していないのと同じで、都市鉱山も採算ベースに乗せるのが難しいのです。

この採算ベースというのが厄介です。お題目として、循環型社会だ環境負荷低減社会だと言っても、経済的に成り立たないと、結局実現しないのが現実です。わざわざ高い金を払ってリサイクルするより、安価な方(新たに鉱山から生産される資源)を使ってしまうのは、法律で制限でもしない限り止められません。

また、都市鉱山からの安価な抽出技術が確立された場合、イオン吸着鉱床以外からの安価な抽出技術も同示に開発されるでしょう。その場合は、更に競合する供給源ができるわけで、なかなかハードルが高いんです。
 

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レアアースについて その5 [科学系よもやま話<レアアース,レアメタル>]

レアアースに関する話題も5回目です。なんだか説教臭くなってしまった感もあるので、気分一新で行きますね。

話を単純化すると、様々な分野で活用されているレアアースなのに、その供給源が偏在しているのが問題です。

これに対し、供給方法についてあれこれお話してきました。しかし、他にも解決方法があります。お決まりの代替技術の確立です。レアアースを少量ドープする事で、様々な特性を生む事を発見し、製品への応用を進めてきた訳ですが、供給に問題があるなら、いっそレアアースを使わない(或いは削減した上)で、その特性を出す材料を作れば良いのです。

例えば、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)は、レアメタルの使用量を削減する「希少金属代替材料開発プロジェクト」を進めています。NEDOと言うと、エコキュート設置に助成を出したりしたので、聞いたことのある人も多いのではないでしょうか?

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レアアースについて その6 [科学系よもやま話<レアアース,レアメタル>]

レアアースに関する話題も6回目、今回で一区切りとさせて頂きます。
長々とお付き合いいただき、ありがとうございます。

最後にご紹介するのは、これまでも触れたブレイクスルーに関する研究です。安価にレアアースを抽出できる方法が確立されれば、一気にブレークスルーとなる。その一つの可能性をご紹介しようと思います。

それは、レアアースに限らず、レアメタル全般に関する物なのですが、従来と一線を画する斬新な方法が、理化学研究所植物科学研究センターで、研究されています。

その抽出方法とは、ヒョウタンゴケと呼ばれるコケの一種を使った物です。
実は、既に金を選択的に体内に取り込むヒョウタンゴケの原糸体を使い、金の抽出する事に成功しているんです。乾燥重量あたりおよそ10パーセントの金を貯えるヒョウタンゴケを使った物なのですが、現在、金以外のレアメタルを回収するため、ヒョウタンゴケの新たな品種開発を行っているそうです。
理研0001.JPG

この技術については、『サイエンスニュース(リンク)』でご覧になれます。

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鹿児島湾でレアメタル発見 国内販売量の180年分 [科学系よもやま話<レアアース,レアメタル>]

このニュースにある、鉱床の発見は、4月19日の定例記者発表で報告されたものなのですが、5月22日からの日本地球惑星科学連合大会で発表されるという事で、朝日新聞のニュースになったようです。

4月19日、岡山大学定例記者発表『鹿児島湾奥部海底に有望なレアメタル鉱床を確認』
プレスリリース資料(pdfファイル)』
添付資料(pdfファイル)』

これによれば、2007年6月に岡山大学大学院自然科学研究科が、『独立行政法人海洋研究開発機構(JAMSTEC)(リンク)』所属の無人潜水艇『ハイパードルフィン(リンク)』とその支援母船『なつしま(リンク)』と共に調査した際、鹿児島湾湾奥部にチムニーを伴って200℃近い温度の熱水が活発に湧出する海底温泉(熱水噴出孔)を発見したそうです。
続く8月には『東京大学生産技術研究所海中工学国際研究センター(リンク)』の自律型海中ロボット『ツナサンド(TUNA-SAND:Terrain base Underwater Navigable AUV for Seafloor And Natural resources Development)(リンク)』によって、さらに二カ所からチムニーを伴う熱水噴出孔なども発見、鉱床の形成が起こりつつある場所と考えられ、以降調査が進められてきたのだそうです。

それ以降、東京大学生産技術研究所、九州大学、高知大学、産業技術総合研究所等と共同して、同海域における熱水鉱床形成の可能性について調査を進めてきた中での成果だとか。
 

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全く新しいタイプのレアアースの大鉱床を太平洋で発見 [科学系よもやま話<レアアース,レアメタル>]

今日ご紹介するのは、東京大学大学院工学系研究科の発表から『全く新しいタイプのレアアースの大鉱床を太平洋で発見(pdfファイル)』。

尚、この研究成果は、英国科学誌『Nature Geoscience』電子版に掲載されています。
DEEP-sea mud in the Pacific Ocean as a potential resource for rare-earth elements(リンク)』

この研究成果を発表したのは、東京大学工学系研究科システム創成学専攻の加藤泰浩准教授らの研究グループです。これまでも鹿児湾内のレアメタル鉱床などが報告されています(鹿児島湾でレアメタル発見 国内販売量の180年分)が、今回の報告は、レアアースに関するもの。

それも、従来のどの報告より大規模なものです。南東太平洋や中央太平洋の広範囲に渡り、高品位のレアアースを含んだ泥(レアアース資源泥)が膨大な量分布していると言うのですから。
 

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