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Jul 28, 2023

風力タービンにおけるレアアース元素の採掘とリサイクルのための公正かつ持続可能なソリューション

Abbiamo il vento in poppa mentre navighiamo verso un futuro di energia pulita.Vento

クリーン エネルギーの未来に向けて航海中の私たちの帆には風が吹いています。 風力エネルギーは現在米国最大の再生可能エネルギー源であり、この業界は急速に成長しています。 風力エネルギー企業は、タービンの持続可能で責任あるライフサイクルを確保することに強いコミットメントを持っており、完全に循環するサプライチェーンの実現に向けて前進しています。 そのサプライ チェーンがどのようなものかを理解するには、「風力タービンの製造方法」を参照してください。また、風力タービンのブレードについて詳しく知りたい場合は、「ライフ サイクルの終わりに風力タービンのブレードはどうなりますか?」を参照してください。

私がまだ調査していない風力タービンの構成要素の 1 つは、小さいながらも強力なレアアース元素です。 希土類元素 (REE) は、風力タービンの永久磁石の重要な部分であり、電気ボックス (ナセルと呼ばれます) 内のブレードの中心に位置しています。 永久磁石は主に、大型の洋上風力タービンの発電量を増やし、メンテナンスを軽減するために使用されます。 現在、洋上風力タービンの 76%、陸上風力タービンの 32% がレアアース永久磁石を使用しています。

風力発電用途で使用される最も一般的な種類の磁石は、ネオジム鉄ホウ素磁石 (NdFeB) です。 これらの磁石には通常 4 つの希土類元素が含まれています。ネオジムとプラセオジムは磁石を強化し、ジスプロシウムとテルビウムは高温での減磁に対する耐性を高めます。 世界銀行は、2050 年のエネルギー技術用ネオジム需要は、2018 年のネオジム総生産量の 37% になると予測しています。 風力タービン用のネオジムの世界的な需要は、2050 年までに 48% 増加すると推定されています。レアアース元素は再生可能エネルギーの将来にとって不可欠であり、風力タービンで使用される主要な「重要な金属」です。 それらの調達には、社会的および環境的なサプライチェーンへの懸念も伴います。

さらに深く掘り下げて、風力タービン発電機の循環型希土類元素サプライチェーンを確保するためのソリューションを探ってみましょう。

全体として、希土類元素には周期表の 17 個の元素が含まれます。 有名な話ですが、彼らの名前は誤称です。 それらは「珍しい」わけではありません。 銅と同じくらい地球上に豊富に存在します。 しかし、簡単に抽出できるように凝集することはほとんどなく、凝集する場合でも、多くの場合、一箇所に高度に濃縮されます。

私たちの現代の技術世界は、レアアース元素なしでは機能しません。 必要不可欠でありながら微量ですが、それらは小さな錬金術のスーパーヒーローのようなもので、私たちのデジタル生活を支えるほぼすべてのデバイスに燃料を供給します。 再生可能エネルギーの応用について説明する前に、いくつかの興味深い事実をご紹介します。

レアアース元素は、風力エネルギー産業の歯車を回転させるのに役立ちます。 しかし、レアアース元素を大量に採掘することは困難であり、世界は増大する需要を満たすためにさらに多くの元素を必要としています。 2020年の共同研究センターの報告書によると、2050年までに100%再生可能エネルギーが達成され、他の部門からのレアアース元素の需要が増加し、技術がわずかに進歩しただけであると仮定すると、2030年のテルビウムの需要は予測供給をわずかに上回る可能性があり、プラセオジムの需要は予測をわずかに上回る可能性がある。ネオジムとジスプロシウムの需要は予想供給量の 250% を超える可能性があります。

レアアース元素の採掘は、人間や環境の健康に重大な脅威をもたらす可能性もあります。 レアアース採掘で掘り出されるフッ化物やヒ素は、出生率の低下を引き起こしたり、骨構造の変形を引き起こす骨格フッ素症などの病気を引き起こす可能性があります。 内モンゴル自治区包頭市（人口数百万都市）では、住民の7人に1人ががんを患っている。 大きな希土類元素廃棄物湖が市の中心部から 20 分のところにあります。

2010年、中国はレアアース元素の95％を生産していましたが、2016年以降、レアアース元素の採掘は現在世界生産量の60％まで減少しています。 レアアース元素の 15 パーセントは米国で生産され、9 パーセントはミャンマーで生産されており、ミャンマーでは 2021 年の軍事クーデター以来、採掘、特に規制されていない違法採掘が増加している。カチンに本拠を置く環境団体は、レアアースが 100 種類以上あると推定している。パンワ郡とチプウェ郡にある元素鉱山は、ミャンマー軍関連民兵組織が所有している。 鉱山から出る放射性廃棄物は、近隣の数十の村の土壌と水路を汚染しています。 パンワ族の活動家は今年初めにラジオ・フリー・アジアに対し、「これらの鉱山労働者は通常、地面を整地してから穴を掘ります。その後、化学処理された液体を穴に注ぎ込みます。作業が終わっても、穴は塞がりません」と語った。地面が崩れ、雨が降ると地滑りが起こる。」

倫理的かつ持続可能な方法でレアアース元素を調達することは大きな課題です。 多くの政府、鉱業、再生可能エネルギー企業がこの問題への取り組みに取り組んでいます。 希土類元素のサプライチェーンに対する監視と透明性を高めることに加えて、希土類元素の抽出を軽減するための多くの実行可能な解決策の 1 つは、永久磁石をリサイクルすることです。

現在、世界では最終製品から少量のレアアース元素がリサイクルされていますが、リサイクルは将来のネオジム、プラセオジム、ジスプロシウムの需要の約 30% を満たすのに役立つ可能性があります。

レアアース元素のリサイクルは現在、湿式冶金（酸浸出によるレアアースの酸化物や塩の抽出）、乾式冶金（高温での焙焼と溶解）、電気化学（電気を使用して材料の違いに基づいて分離する）などのプロセスを組み合わせて行われています。電子を獲得または喪失する能力）。 テキサス州の Noveon Magnetics 社や REEcycle 社、英国の HyProMag 社など、数社が希土類元素のリサイクル分野に早くから参入しています。 あるいは、英国を拠点とする REEgain プロジェクトでは、細菌や微生物を使用して製品からレアアース元素を吸収する実験を行っています。

代替材料の研究が続けられているとしても、将来の再生可能エネルギーには多くのレアアース元素が含まれる可能性があります。 可能な限り持続可能、倫理的、循環的にエネルギーを調達することは、クリーン エネルギー業界にとって優先事項であり、そうしなければなりません。 政府、業界、消費者に至る関係者は、次のような戦略をサポートできます。

レアアース元素は技術的には「希少」ではなく、持続可能な調達のための創造的な解決策もありません。 これらの素晴らしいアイデアと円形の風力タービン ブレード ソリューションを組み合わせることで、当社は円形の風力タービンのライフ サイクルに向けて飛躍的に前進します。

風力タービンはどのように作られるのでしょうか? 風力タービンが耐用年数に達するとどうなるでしょうか? それらの原材料はどこから来たのでしょうか?また、それらが廃棄された後、それらの材料を他の有用な製品やリサイクルされた刃物に加工できるでしょうか? 持続可能で責任ある風力エネルギーのサプライチェーンに移行し、すべての材料が確実に「一周」するようにするにはどうすればよいでしょうか? 回答については、以下のリンクをクリックしてください。

風力タービンはどのように作られるのか

風力タービンのブレードはライフサイクルの終わりにどうなるのですか?

ソーラーパネルのライフサイクルについて知りたいですか? 読む：

ソーラーパネルはどのように作られるのですか?

ソーラーパネルの原材料の採掘: 問題と解決策

ソーラーパネルは再利用およびリサイクルする必要があります。 その方法は次のとおりです。

で掲示されます：エネルギー

タグ:鉱業、レアアースメタル、リサイクルクリーンエネルギー技術、再生可能エネルギー、再生可能エネルギーのライフサイクル、風力エネルギー、風力発電、風力タービン

著者について

チャーリー・ホフスは、マサチューセッツ州ケンブリッジで 2022 年の UCS サマー・シュナイダー・フェローを務めました。 彼女は 2022 年にスタンフォード大学で化学工学の学士号を取得し、現在スタンフォード大学で地域保健と予防研究の修士号を取得しています。 2020 年 4 月、彼女は米国の食料不安と闘うために若者を団結させ、力を与えるために活動する若者主導の組織 unBox を共同設立し、引き続き共同リーダーを務めています。

レイチェル・クリータス ポリシーディレクター

John Rogers エネルギーキャンペーン分析責任者

マリア・チャベス エネルギーアナリスト