レア・アース資源戦争への対応     10.24.2010   




 尖閣列島での漁船衝突事件以来、中国がレア・アースの輸出を意図的に遅らせているという数多くの報道が見られる。なぜ中国産のレア・アースが問題になるのか。それは現在、世界の95%(97%とも)の市場を支配しているからだと言われる。

 日本のような非資源国は、レア・アースのような限定的な資源を使うことができないのか。現在のように、世界的に連帯感が失われている時代には、そのようなことはいくらでも起こりうる。

 レア・アースに関する情報を整理して、どのような対策がありうるのか、検討してみたい。



C先生:尖閣列島での中国漁船衝突事件以来、最大の話題がレア・アースだ。われわれ材料屋にとっては馴染みの深い元素ではある。レア・アースは希土類とも呼ばれる元素群なのだが、一般的な市民レベルでは、全く見たこともないような名前の元素の集合体でしかない。恐らく、名前を見た途端に、その先を読むのも嫌になってしまうだろう。
 さらに、中国が問題とはいっても、問題が2つに分かれているのに、ゴチャ混ぜで議論をされている。このあたりを明確にすることも重要。

A君:こんな目次でしょうか。
1.希土類(レア・アース)の種類と分類
2.なぜレア・アースが無いと困るのか
3.資源的な特徴
4.今後どう対応するのか


B君:今後の対応についてだが、米国も、レア・アースの戦略的な価値を重視し始めた。世界全体が同様の対応を取ることによって、一時的には中国にとって有利な状況が作られる。その間を乗り切る方策と、その先を見越した中期的な対応、さらには、それほど希少な資源ではないと言われているものの、それでも、2050年頃には、使い切る可能性が高いので、その先の長期的な対策と分けて考える必要があるだろう。

A君:それでは、
4.今後どう対応するか 短期的、中期的、長期的戦略
と変更。


1.希土類(レア・アース)の種類と分類

A君:まず、そもそもレア・アースというものは何か。答は元素群の名前。17種類あります。
(1)ランタン La lanthanum
(2)セリウム Ce cerium
(3)プラセオジム Pr praseodymium
(4)ネオジム Nd neodymium
(5)プロメチウム Pr promethium
(6)サマリウム Sm samarium
(7)ユウロピウム Eu europium
(8)ガドリニウム Gd gadolinium
(9)テルビウム Tb terbium
(10)ジスプロシウム Dy dysprosium
(11)ホルミウム Ho holmium
(12)エルビウム Er erbium
(13)ツリウム Tm thulium
(14)イッテルビウム Yb ytterbium
(15)ルテチウム Lu lutetium
以上が、ランタノイドと呼ばれる元素
加えて、
(16)イットリウム Y yttrium
(17)スカンジウム Sc scandium

B君:英語の発音は、カタカナと相当違うので要注意。

A君:これらの元素の存在量が絶対的に少ない訳ではないのに、マレという希(=rare)という文字を用いて希土類と呼ばれる理由は、発見が遅かったことが最大の理由ではないですか。発見が遅れた理由は、お互いに化学的な性質が似ていて、分離することが難しかったから。

B君:発見年代は、
(1)ランタン 1840年
(2)セリウム 1803年
(3)プラセオジム 1885年
(4)ネオジム 1885年
(5)プロメチウム 1947年
(6)サマリウム 1847年
(7)ユウロピウム 1901年
(8)ガドリニウム 1880年
(9)テルビウム 1843年
(10)ジスプロシウム 1886年
(11)ホルミウム 1879年
(12)エルビウム 1843年
(13)ツリウム 1879年
(14)イッテルビウム 1878年
(15)ルテチウム 1905年
(16)イットリウム 1794年
(17)スカンジウム 1879年

A君:イットリウムの1794年を除くと、19世紀、20世紀に発見されている。発見というよりも、単独に分離されたというのが正確な表現。

B君:イットリウム、スカンジウムは性格が違うので、そのうちでも量の多いイットリウムが早く単離されているということ。

A君:用途なども、イットリウム、スカンジウムはかなり違う。

B君:大量に使われるレア・アースは、
(2)セリウム 研磨剤
(4)ネオジム 強力磁石
(10)ジスプロシウム 強力磁石の耐熱度向上

A君:同じレア・アースでも他の元素、例えば、ユウロピウムは蛍光物質などの用途で、それほど大量に必要ということでもない。となると、やはり、上記3種類が資源的に問題だということになる。

B君:軽希土類という言葉があって、(1)〜(7)がそれ。セリウムが代表的元素。重希土類という言葉は、(8)〜(15)を意味し、ジスプロシウムが代表例。


2.なぜレア・アースが無いと困るのか

A君:これらがなくなると困るというと、代表的には研磨剤と永久磁石。それ以外にも、かなりの先端的製品に必須。永久磁石は、ハイブリッド車・電気自動車用のモーター用。さらには、ハードディスクや携帯電話などの小型モーター用。

B君:米国などでは、多少反応が違っていて、最近出た報告書では、
http://www.fas.org/sgp/crs/natsec/R41347.pdf
永久磁石といっても、軍事用、特に、サマリウム−コバルト磁石も考えていて、それ以外の部品などを含めると、
*ジェットエンジン用耐熱部品
*ミサイル誘導システム
*それらの制御用システム
*海中での探鉱システム
*対ミサイル防御システム
*レーザー照準
*人工衛星用電力供給
などの軍事技術がレア・アースに依存しているから、安全保障上重要だと述べている。

A君:日本では、ある資源が軍事上重要だという議論をしないことになっているから、まあ、かなり狭い範囲の議論になる。

B君:しかし、レア・アースの使用量は、世界の半分以上が日本。ということは、日本産業の基礎になっている元素なので、これが無いと、大変困る。しかし、最近の傾向だと企業が困る、産業が困るといっても、余り自らが困ると思えない人が多くなっている。

A君:製造業の社会的な地位の低下を反映しているのでしょうか。

B君:製造拠点は海外に出て行く。これが常識化しているのかもしれない。そのとき、日本という国は何で食っているのか。

C先生:その究極の問に誰も答えられないのが、現在の日本の現状。なぜか。それは、誰も20年先を真面目に考えていないからなのだ。政治も、現時点での人気取りばかりだ。


3.資源的な特徴

A君:中国がレア・アースの資源国であるという問題に移ることにします。

B君:資源的な情報についての参考文献としては、2005年のものなので、いささか古いとも言えるが、
http://www.gsj.jp/Pub/News/pdf/2005/05/05_05_01.pdf
がかなり詳しい。

A君:2005年なので、価格もかなり現時点とは変わっていると思われるのですが、こんな値段だったようです。

表:レア・アースの価格 単位$US/kg 2005年

セリウム 酸化物     2.40
ネオジム メタル    11.10
ジスプロシウム メタル 55.00


B君:単価はそこそこ高いのだが、製品価格に影響する価格としては、それほど高いとも言いがたい。なぜならば、使う量が鉄とかアルミとか言った元素に比べれば少ないから。どのぐらい使われるのか、と言えば、プリウスのモータには、ネオジムが400gと言われていた。最近は、もっと減っている可能性が高い。2005年の価格だとして、元素としての500円程度だった。

A君:コストだけを考えると、車一台の値段が値段なだけに、それほど問題では無いと考えられてきた。

B君:そのために、中国の一国支配は危険だ、と相当指摘されていたにも関わらず、放置されたのは、価格が多少上昇しても、まだまだどうということは無い、と単にコストの問題としてしか捉えられなかったからだ。

A君:実際、価格がある程度高いというが、やはり回収リサイクルをしようとすると、コスト的に困難が有る程度の価格でしかない。今後は、当面価格が上がるし、入手そのものが困難になる。将来を考えれば、リサイクルが絶対的な必然となるので、いまから将来投資として、やっておくべき。

B君:さて、中国の状況をもう少々細かく説明するか。まず、どこで産出するのか、と言えば、セリウムを中心とした軽希土類は、中国北部の内モンゴル自治区で産出。鉱物名、バスタネサイトbastnaesiteとモナザイトmonazite。

A君:ただし、モナザイトは、放射性元素であるトリウムをかなり含むものが多く、そのような鉱石の採掘は、トリウムを廃棄できず、なんらかの処理をしなければならない、という限界があってコスト的に見合わないものも多い。

B君:ただし、トリウムがエネルギー源としての付加価値を生む時代というものが来ることは確実。ウランが無くなってからの話とも言えるので、2100年以降なのかもしれないが。

A君:トリウム転換炉ですが、まだまだ日本では取り組むという話もないのが現実。インドはどうやら取り組む気らしい。インドとレア・アースでも協調するという方針は、したがってかなり効果的。中国との関係を考えると、政治的にも得策。

B君:現在、中国が独占的な状態なのは、重希土類のかなり特殊な鉱石であるイオン吸着粘土が、中国南部の、広東省、江西省で産出するから。もともと花崗岩の地形なのだが、それが地層中で風化して、粘土状になり、それに花崗岩に含まれているレア・アース類が水で流されていって、粘土に吸着されたもの。

A君:したがって、このようなイオン吸着粘土という鉱石ができるには、条件があって、(あ)花崗岩の存在、(い)風化の促進のためには気温が高いこと、(う)雨が多いこと。中国南部は、この条件を見事に満たす。

B君:特に、中国江西省南部の竜南地域というところのイオン吸着粘土には、重希土類がかなり含まれていて、これが現在の中国の強みになっている。
 色々と考えると、それなら、その条件を満たす別の場所を探せば良いと思われるが。

A君:実際そのような発想で検討をしているようです。
 この報告のように、ベトナム、タイなどを詳細に探しまわれば、何か出てくるのではないか、という期待があるようです。
http://staff.aist.go.jp/y-watanabe/ion.pdf

B君:これが一つの対策かもしれない。しかし、見つかったとしてもしばらく時間が掛かる。

A君:歴史を見てみると、中国が資源的な優位性をバックに、超安価な資源価格を設定したために、米国などの国での新規資源の開発意欲が薄れた。一方、カルフォルニア州のマウンテンパスというところの鉱山は堀り尽くし、そのため廃鉱になって、それ以後、中国独占状態になった。

B君:Wikiにそんな図、資源供給の国別推移、が出ているので参照されたし。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%B8%8C%E5%9C%9F%E9%A1%9E%E5%85%83%E7%B4%A0

注追加:10月25日、モリコープ社は、マウンテンパスの鉱山を再開発することを決定したという記事が出た。

A君:カナダの鉱山開発はまだ継続しているので、能力増強を行えば、あと1〜2年で、中国+1体制になる可能性もなきにしもあらず。

B君:やはり中国一国に依存するという体制は絶対に回避しないと、ダメだろう。希土類は別に希というほど希ではないので。

A君:しかし、すべての資源に共通なのですが、やはり総量が足りるかどうかという問題があります。
 先に紹介した文献、
http://www.gsj.jp/Pub/News/pdf/2005/05/05_05_01.pdf
によれば、2003年にアメリカ地質調査所はレア・アースの総量を酸化物で8800万トンと推定したそうです。これは、2000年の生産量で割ると、約100年分に相当する。しかし、2003年で消費量が急増している。となると、2050年には枯渇という可能性も否定できない。

B君:最終的には、というか結局のところ、やはり希な元素ということになってしまうのか。それとも、トリウムの処理と有効利用をどうするか、という問題を先に片付けるべき問題なのか。これが次の課題だ。


4.今後どう対応するか 短期的、中期的、長期的戦略

A君:ということで、最後の検討課題に行きます。
 短期的には、今も状況だと、中国支配から逃れられない。短期的な対策をなんとかしないと。すぐにでも資源探索が必要不可欠なのですが、数年は供給量を増やすことができない。

C先生:ということは、短期的・中期的な対策を一緒に考える以外にないということだ。大別して3種類だろう。

対策1:使用量をできるだけ減らすか、別の元素で代替する新しい技術を開発する。
対策2:広範な資源探索を開始する。特に、アジア。
対策3:リサイクルの可能性を追求する。

A君:対策1の使用量を減らすか代替する技術は、かなり昔から重要性が指摘されていて、ジスプロシウムを使う理由は、磁石が高温になるからなのですが、磁石の微細組織をさらに微細にして、なんとか特性を確保するといったアプローチが検討されています。

B君:応用はモーターなので、磁石なしでももちろん回るものは作れる。しかし、永久磁石なしに軽量・小型モータを作れるか、という課題がどこまで克服できるか、これが問題。

A君:これまでも、「元素戦略」というプロジェクトがあって、
http://www.mext.go.jp/b_menu/houdou/20/04/08041402.htm
様々な形で研究の募集が行われた。

B君:最新のものが、JSTのCRESTの枠組みで行われているようだ。
http://www.senryaku.jst.go.jp/teian/koubo/04-ch2203.html
 代替戦略、減量戦略、循環戦略、規制戦略というものがあるという理解のようだ。

A君:規制戦略は、有害性のある元素には重要かもしれないが、希少元素に対する適応が可能なのだろうか。

B君:資源探索は、元素戦略には入っていない。しかし、イオン吸着粘土については特に可能性があるように思う。見つかったというニュースが流れるだけで、中国の戦略に影響を与える可能性がある。

A君:さて、対策3のリサイクルですか。これは、なかなか経済的なメリットがでない。

C先生:これまでの日本でのリサイクルは、あるいは、3Rと表現した方が良いのかもしれないが、廃棄物対策であった。それを資源対策としての性格を持たせるのが、今後の課題になっている。もしも戦略的にやるのならば、元素的な価値がある製品を集めて、それが経済的な価値を持つまで、どこかに別途保存するというやり方になるのではないだろうか。

A君:すでに、人工的な地域が廃墟になりつつあります。例えば、夕張市の炭鉱、長崎県の軍艦島。長崎県の軍艦島は、産業遺産にするのならば、使うわけにはいかないでしょうが。

B君:日本のどこか特区を設定して、そこに将来価値が出そうなリサイクル品を備蓄をするというアイディアは、このHPでは、「時空を超えたリサイクル」と命名し、かなり前から提案しているもの。

C先生:先日、モンゴルに行った。驚いたことに、初代のプリウスが大量に走っていた。次の写真を見て欲しいが、矢印で示した3台が、なんと初代プリウス。モンゴルに解体工場を作って、元素的に価値のある重要部品を日本に再輸入するという仕組みはできないものだろうか。輸入したものは、しばらく保管するしかないとは思うが。



写真:モンゴルでマイクロバスからの街頭スナップ。初代プリウスがなんと3台も写っている。

A君:社会的な仕組みをその方向に向けないと。廃棄物が有害だから、というマインドを若干変更する必要があって、しばらく時間が掛かりそうな気がする。

B君:長期的な対策としては、2050年頃には、ほぼすべての資源が枯渇する可能性があることを大前提として、完全循環型の社会システムの姿の推定を開始することが必須。

C先生:最近、中長期ロードマップのマクロフレームWGとか、
http://www.env.go.jp/council/06earth/y0611-13/mat01.pdf
循環基本計画のグランドデザインWGとか、
http://www.env.go.jp/council/04recycle/y040-56/mat05.pdf
要するに余りにも遠い先なので、訳の分からないことを適当な形で表現するWGの座長役が結構多いのだ。

A君:どういう基本的なスタンスが必要か、と言えば、比較的簡単ですよね。
(a)資源枯渇の可能性の検討
(b)資源採取時の環境影響評価
(c)資源循環時の環境影響評価
(d)循環に必須のエネルギー源の検討

ここまでの4項目は、過去のすべての循環にとって共通の基本的事項だった。
 何が変わったのか。これまでは、カスケードリサイクルといって、最終的には廃棄されることを前提としていたリサイクルが主流だった。しかし、グランドデザインなどを考える際には、ほぼ完全に元に戻ることを前提とする以外に無くなった。すなわち、「水平リサイクル」の実現だ。これまでのライフサイクルアセスメント=LCAでは、「ゆりかごから墓場」までを考えてきたが、この枠組だと「ゆりかごからゆりかご」までを考えることになった。

B君:Cradle to GraveがCradle to Cradleになった。人の一生に見立てて製品の環境負荷を考えてきたのだが、それが成立しなくなった。これまで「循環」と言いながら、本当の意味では「循環」ではないものも「循環」だと言ってきた、とも言える。

A君:循環に必要なエネルギー源も、これまでだと化石燃料から得られるもので良かったのですが、それではダメで、取りあえずは再生可能エネルギーか原子力を対象として考えることになり、さらに、原子力も資源的な限界があるので、究極の答は、やはり再生可能エネルギーだということになる。

B君:エネルギーの形態としては、これまでは炭素を含む化石燃料の存在を前提として考えることで良かったが、今後は、むしろ炭素源が無いことを前提に考えることになる。

C先生:とはいえ、化石燃料はまだまだある。石炭が300年近く使えることに変わりはない。炭素源も無くなる訳ではない。しかし、2300年という未来を考えることは、知的な作業としては必要不可欠で、石炭なきあと、すべてが電力になったときに、製鉄などはどうやってやるのか、といったことにも、若干の検討を加えておくと、2050年のグランドデザインを考える場合にも、あるいは、それより前の2030年ぐらいを考える場合にも有効だと思う。

A君:そのあたりの原理原則に大影響を与えるような技術というものは、想像を超す新発見があるといよりも、現時点で考えられる概念と技術の組み合わせで対処する以外に無いでしょうから。

B君:コークスを使った高炉は、18世紀の前半にはすでに出来ていた。その技術を大型化して現時点まで使っている。炭素の多い銑鉄から炭素を減らして鋼にする技術の主流である転炉法も、1856年に出来たとされている。

A君:今後、水素還元がやはり本命にならざるをえないのですが、もし、100%水素還元でやるとしたら、どうなるのでしょうかね。

B君:大分前になるが、原子力製鉄が話題になってかなり検討されたこともある。例えば、次のようなものだ。
http://www.aec.go.jp/jicst/NC/about/ugoki/geppou/V16/N05/197119V16N05.html

C先生:昭和46年か。なつかしの時代だな。まあ、技術は繰り返すのかもしれないし、また、新規技術が多少は出てくる可能性もないとは言えない。
 循環とは、極言すれば、使用によって増えてしまったエントロピーをエネルギーを投入することによって、再び減少させ、元の状態に戻すことだと定義できる。
 熱力学によれば、エントロピーは増大する。すなわち、エントロピーは借金みたいなもので、一度、借金をすると、放置するとどんどんと増えていく。それを返済するためには、労働が必要といったことに近い。
 ということは、原理的にエネルギーさえあれば、エントロピーを買い戻すことができる。その方法の大部分は、恐らく99.5%をすでに人類は知っている。残りの0.5%に期待するよりも、99.5%に期待した方が良いというのが、現時点での結論だと思う。
 レア・アース資源に関する長期戦略も、したがって、ほぼ決まっているのだが、それをいつからやるのか、そのためになんらかの準備をすべきなのか、が具体的課題。これらをコスト負担面と安全保障面の両面から検討すべきだというのが、いつでも得られる普遍的な結論なのだ。