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『レアメタル・レアアースの驚くべき能力』齋藤 勝裕

      2019/04/28

レアメタル、レアアースは最先端科学分野において強力な能力を持つ元素で、発光、発色、レーザー発振、磁性発現などの性質をもつことから現代社会に欠かせない貴重な元素です。レアメタルとレアアースの違いや性質、仕組みを科学的に解説します!

レアメタルの定義

レアメタルの定義は次の4つの条件のどれか一つに当てはまる金属とされています。

❶科学産業にとって重要である

❷地殻中での存在量が少ない

❸産出箇所が特定の地域に集中している

❹分離、精錬が困難である

科学産業の役に立たないものはそもそもレアメタルの対象にならない。日々発展進歩している科学産業で新たに必要に迫られるような金属が現れれば、それもレアメタルにカウントされるのだという。その逆に、リストから外される場合もあるということ。「地殻中での存在量」は需要と供給の関係からもわかるように、少ない金属は希少に決まっています。ここで問題となるのは、地球全体でどのくらいあるかということよりも、採掘可能な量が取れくらいかということ。存在が明らかになっていても、地球の奥深くで採掘不可能な場合はカウントされないとのこと。資源貧乏国の日本では、金属に関してもやはり貧乏。多くの金属が他の国にはあるのに、日本のはありません。地殻中にはたくさんあっても、日本になければそれもレアメタルの定義となるそうです。他のレアメタルと違って、レアアースは世界中に広く存在するのに、レアアースの生産量となると中国が85%と圧倒的なシェアを誇るのは、レアアースを単離・精錬できる国が事実上、中国に限られることに由来する。

目に触れないレアメタル

レアメタルの主な機能には、鋼鉄の改質、発光発色、磁性、半導体性などがあります。それを利用した器具には、高強度鋼、耐熱合金、テレビやパソコンのモニター(画面)、脳の断層写真撮影のMRI、パソコン、スマホ等各種電子機器、電池、あるいは化学反応の触媒などがあります。いずれの場合にも、その機器に適した特定のレアメタルがないとその危機は動きません。テレビ、スマホ、パソコンのない生活は考えられません。そのためにレアメタルは大切な金属なのです。

電子デバイスに囲まれて過ごしているとついついそのありがたさを忘れてしまいます。リチウムイオン電池なんかも電気自動車には欠かせない要素となっていて、これが電気自動車の価格を押し上げている模様。ハイスペック化するスマホも、もうこれ以上必要ないのではというぐらいのスペックがありこれからは自分の使用用途に合わせたマイスペックのスマホがあれば良いという考え方に。そうなってくると年々劣化するリチウムイオンバッテリーの交換がこれからは流行る可能性も。

日本のレアメタルの鉱床

日本では関東地方から北海道に掛けて広がる黒鉱ベルト地帯と呼ばれる地域でレアメタルが採掘されますが、その量は多くはありません。しかし、海に囲まれた日本では、最近、小笠原諸島に誕生した西之島のような新生諸島で産出する可能性があります。このような島は海底火山の噴火によって誕生するものであり、海底の地殻に含まれる各種の金属を含んでいます。その中にはレアメタルが含まれている可能性も十分にあり、今後の調査に期待がかかっています。

新たなレアメタルの産出地が日本海域に見つかれば、あとは採掘技術の向上が課題となります。今はまだコストがかかり過ぎるという難点があり運用は難しそうですが、やがて一般的となることでしょう。

半導体

スマホやケータイがなかったら現代社会は成り立ちません。そして、これらの情報機器の心臓部が半導体なのです。半導体は現代社会の心臓を鷲掴みにしていると言っても良いでしょう。そして、この半導体を作り上げているのもレアメタルなのです。

物質には電気を通しやすい良導体と通しにくい絶縁体とがあり、その中間の性質を持ったものが半導体と言います。ケイ素やゲルマニウムのように、それ自体で半導体のものが元素半導体、あるいは真性半導体といいます。不良導体に少量の不純物を添加して作った半導体を化合物半導体、あるいは外因性半導体と呼びます。

限りある資源で

全ての資源は量に限りがあります。レアメタルも同様です。レアメタルの場合には、さらに各国の間で争奪という事態も考えられます。レアメタルを産出しない日本としては必要なレアメタルは買うしかありません。しかし、その価格は上昇し、場合によっては国際関係などから買おうにも買えないことにならないとも限りません。

限りある資源の中で新たな代替えの探究も続いています。普通の金属、コモンメタルを変化させるという手段です。そのほかにもレアメタルの3R「Reduce(リデュース)」「Reuse(リユース)」「Recycle(リサイクル)」などが進んでいます。

僕たちの生活に欠かすことのできないスマホやパソコン、それらを駆動するリチウムイオン電池。レアメタル、レアアースの驚くべき能力や性質をつぶさにみていく書籍。レアメタルとかよく聞くけど結局なんなのという疑問に答えてくれる書籍です。

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