新たな論文で、イェール大学の研究チームは元素周期表にある62種類すべての金属の「重要性」を評価し、今後数十年で入手が難しくなる可能性のある材料、環境コストが最も高くつく材料、そして重要な技術の構成要素として代替できない材料について、重要な知見を示した。
過去10年間、幅広いハイテク製品の製造に必要な金属が断続的に不足したことを受け、こうした材料の重要性を定量化する試みが進められてきた。ここでいう重要性とは、元素の用途の相対的な重要度と世界的な入手可能性によって定義される。
亜鉛、銅、アルミニウムなど、従来から製造に使われてきた金属には、供給が不安定化する兆候は見られない。一方、スマートフォン、赤外線光学機器、医療用画像診断装置など新しい技術の生産に不可欠な金属は、今後数十年で入手が難しくなる可能性があると、イェール大学森林・環境学部のクリフトン・R・マッサー産業生態学教授で、論文の筆頭著者であるトーマス・グレーデル氏は述べた。
過去の研究、業界情報、専門家への聞き取りに基づくこの研究は、地球上のすべての金属および半金属の重要性を評価した初の査読付き研究である。
「長年使われてきた金属は、おそらく大きな課題にはならないでしょう。埋蔵量がかなり豊富で、地理的にも広く分布しているからこそ、長く使われてきたのです」とグレーデル氏は述べた。「しかし、ここ10年か20年で初めて技術に使われるようになった金属の中には、ほぼ全面的に副産物としてしか得られないものがあります。それらを狙って採掘することはできず、多くの場合、少量しか存在せず、特殊な用途に使われます。しかも、適切な代替品がありません。」
こうした知見は、材料を回収して再利用しやすくする新たな製品設計が急務であることを示していると、グレーデル氏は述べた。
この論文は、 米国科学アカデミー紀要に掲載され、世界的な需要の増加と現代製品の複雑化を背景に、地球の金属資源の重要性を5年間にわたって評価したイェール大学グループの成果をまとめている。
研究者によると、重要性は地質学的な豊富さだけで決まるものではない。生産工程で有効な代替手段を見つけられる可能性、鉱床の地政学的な集中度、採掘技術の状況、規制監督、地政学的な取り組み、地域の不安定さ、経済政策なども重要な要因となる。
すべての金属の状況を評価するため、研究者らは供給リスク、環境への影響、人為的な供給制限に対する脆弱性という3つの領域から重要性を特徴づける方法論を開発した。
研究者らは、新興の電子機器分野で不可欠な多くの金属（ガリウムやセレンなど）の供給制限は、供給リスクに起因すると明らかにした。採掘と加工による環境への影響は、白金族金属、金、水銀で最大の課題となる。鋼の合金元素（クロムやニオブなど）および高温合金に使われる元素（タングステン、モリブデン）では、供給制限に伴う脆弱性が最も大きい。
重要性に関する深刻な課題をもたらす要因には、一次生産の地政学的な集中度の高さ（例えば、レアアース金属の世界供給量の90～95％は中国産）、代替品の不足（コンピューターや携帯電話のディスプレイに使われるインジウムには適切な代替品がない）、政治的不安定（電子機器に広く使われるタンタルのかなりの割合は、戦禍に見舞われたコンゴ民主共和国産）などがある。
研究者らは、リサイクル率が長年にわたりどのように変化してきたか、また各産業がどの程度「未使用」の材料源を利用できるかも分析した。鉛など一部の材料は、通常、まとまった量で使われるためリサイクル率が高いとグレーデル氏は述べた。一方、現代の電子機器の一部で不可欠となった比較的希少な材料は、ごく微量しか使われず、複雑化・小型化が進む新技術から取り出すのも難しいため、リサイクルがはるかに困難である。
「この結果は、製品設計者に対し、製品が使われなくなった後に何が起きるのかをもっと考えるよう促すメッセージになるはずです」と同氏は述べた。「こうした材料のリサイクルが難しい理由の多くは、製品の設計にあります。こうした美しい製品の終わりについて、もう少し考える時期に来ているようです。」
この記事は、 Yale Newsとの協力により掲載されています。掲載は、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味するものではありません。
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著者：ケビン・デネヒー氏は、イェール大学の広報担当者。
画像：廃棄された電子機器から回収されたメモリーチップ。DOWAホールディングス傘下のエコシステムリサイクリング社で撮影。ロイター／中尾由里子。
