希土類金属の将来の技術的課題

天然資源の科学者によると、私たちが日常生活で依存している商品の多くは、決して「使い果たされる」ことはありません。残念ながら、彼らの見解はあまりにも前向きであり、真実から逸脱しています。スマートフォン、ラップトップ、手術用品など、最も人気のあるデバイスのほとんどは、複数の素材に依存しています。バッテリー機器だけでも60以上のコンポーネントがあります。 「これらの元素のほとんどは、ミリグラム以下の少量で検出されます」と、ドイツのオーグスバーグ大学の化学者であり、資源戦略の議長を務めるArminReller氏は述べています。 「ただし、これらはデバイスの動作にとって重要です。」これには、鉄、アルミニウム、銅などのいくつかのよく知られた鉱物だけでなく、「希土類鉱物」や「科学の種」などの他のあまり知られていない物質も含まれます。後述するこれらの材料は、スマートフォン、電気自動車、風力タービン、ノートブックコンピュータ、その他のデバイスでの使用で大きな注目を集めています。中国は世界の希土類金属の90％を供給しており、その鉱床は15〜20年以内に枯渇すると推定されています。同様に、需要が続くと、インジウム、プラチナ、銀は10年以内に枯渇すると予測する人もいます。他の報告では、アルミニウムなどの製品は約80年で使い果たされると予測しています。

研究によると、金、プラチナ、ロジウム、テルリウムは、地球上での割合の観点からも、人間にとっての価値の観点からも、地球上で最も希少な元素の1つです。環境学、エール学校の産業生態学センター、「プラチナ、アルミニウム、銀、またはその他の天然資源の完全な不足は、ほぼ確実に実際には起こりません。」彼は、私たちが天然資源を完全に枯渇させたことはなく、おそらくそうすることはほとんどないと主張しています。

「燃え尽き」という観点から状況を見ることは、それを行う唯一の方法ではありません。たとえば、ネガティブを証明することは困難です。科学者は、地球上で考えられるすべての水中の側面を検索しなければ、「地球にはこれ以上銀の堆積物がない」と明確に結論付けることはできません。より現実的な説明は、私たちが徐々に減少している段階に達すると、最終的なスクラップの価値は非常に高くなり、生産者は彼らが作るどの商品からも利益を得ることができなくなるということです。彼らは、不利ではありますが、異なるリソースに目を向けているでしょう。米国地質調査所の鉱物資源プログラムのプログラムコーディネーターであるLawrenceMeinert氏によると、「市場の力が調整され、コストが変化し、消費者が必要なものと必要な方法を調整する」とのことです。 「これは、価格が高すぎて購入を避けられるため、何も使用しないことを意味します。」

アルミニウム金属の生産に使用されていた氷晶石の抽出は、残りの鉱床が採掘コストを正当化するのに十分でなかったため、1980年代に停止し、実際には汎用の代替品に切り替えました。また、世界で最も価値のある資産に名前を付けることも不可能です。それは、世界にいくつの特定の元素または特定の鉱物があるかという概念を適用しません。豊富さは、鉱物の入手の難しさとこの材料の需要に依存します（Minat、2010）。したがって、希少性は実際の埋蔵量ではなく希少性の問題になり、可用性でさえ多くの要因の影響を受ける可能性があります。機器やタブレットコンピューターのモニター画面で使用されるインジウムは、他の採掘活動の副産物です。ほとんどすべてのインジウムは亜鉛採石場で採掘されています。量が限られており、採掘効率が低いため、指定されたインジウム採石場は実際にはありません。したがって、最近のように自動車メーカーが鉄骨構造からアルミニウム構造に切り替えて亜鉛市場を下落させると、インジウムの価格は下がるだろう。 「自然は、それに対処する力や水があるかどうかに関係なく、それを実行しているように見える場所に堆積物を積み込みます」（Graedel）。

他の状況では、そのような製品に特定の鉱山があるとしても、需要が供給を上回る可能性があります。ドイツ語の「Gewürzmetall」は、そのような特性を説明するためによく使用されます。 「スパイスメタル」は、シナモンやサフランのスプラッシュが料理の風味を損なわないように結合するのと同様に、これらのコンポーネントがデジタルデバイスの構成の限られた割合を占めるが、その操作に不可欠であるため、そのように名付けられました。携帯電話の抵抗器として使用されているパラジウムは、そのような製品の総重量のわずか0.015％を占めていますが、このセクターは年間約15トンの希土類金属を消費しています。

ある変数または別の変数が使い果たされた場合に宇宙が​​代替案を見つけることができるという議論は、過去に人気がありました。残念ながら、今日の非常に動的な環境では、適切な代替品を見つけることができません。 Graedelと彼の共同研究者は、新しい分析で62の金属の正しい代替品を見つけようとしました。彼らは、テストされた12の金属には主な用途に代わるものがないことを発見しましたが、他の62の金属にはほとんどの用途で代替物がありませんでした。代替品を作り始めると、効率が低下したり、機械が遅くなったり、モーターの性能が低下したりする可能性があります。これは、製品の長い説明を最大限に活用したいためです。 Graedelは、今後数年間でどの金属が不足するかを明確に理解することを望んでいます。研究開発部門は、潜在的な代替案を夢見始め、より信頼性の高い材料を使用した製品の設計に焦点を当てる必要があります。

同時に、古い機器をリサイクルする責任ある方法を見つけることは有益です。 2009年、米国は古いテレビとラップトップの25％のみをリサイクルし、携帯電話の8％をリサイクルしました。心配なのは、電子製品に使用される金、プラチナ、その他の材料に時間とお金を浪費していることです。一度だけ使用し、何が起こってもかまいません。リサイクルは希少性の問題を解決しません。それは間違いなく役立ちます。地球が真剣にリサイクルを開始し、この取り組みを新しいテクノロジーと組み合わせて、必要な製品を効果的に特定、収集、共有する場合、日常生活に欠かせない製品は何世紀にもわたって続く可能性があります。日常生活におけるテクノロジーのコストと可用性に関しては、リサイクルのアイデアは少し夢のようなものかもしれません。市場主導の方程式は私たちに影響を与えます。一度絶滅するほど珍しい物質はありませんが、すぐに多くの物質が消えてしまうのではないかと心配する必要があります。