MAGAZINE
NICKEL
ニッケルとそ の 用 途 に 関 する専 門 誌 2018年 第33巻 第2号
ニッケルと持続可能性： 循環経済に向けて リチウムイオン電池のリサイクル 将来何が起こるか
集光型太陽熱発電における 耐高温ニッケル合金
二次材料からのニッケルの回収
ACUAMED
ケーススタディ13 アギラス歩道橋
ACUAMED
南東スペインの海辺のリゾートタウンである Águilas では、人々は町の中心部 からマリーナまで直接歩いて行くことが出来ませんでした。何か問題でもあっ たのでしょうか？ Rambla del Cañarete として知られる広い谷が間にあり、そこ を一年のある時期に大量の水が流れるため通行不能になってしまうからなの です。
橋の手すり部分はオーステナイト系 ステンレス鋼 316 系 (UNS S31600) で作られています。
課題：アギラス橋は Acuamed 社が着 工した建設プロジェクトです。同社は この課題に対し、芸術的に美しくも 海辺の潮風に耐え、軽量ながらも強 固で耐久性のある解決策を求めまし た。
設計：構造体としては主に三本の縦
材料選択：二相系ステンレス鋼 2205 系 (UNS S32205) が、その優れた耐 腐食性、低保守費用、魅力的な外観 という理由で採用されました。従来 からある炭素鋼と比べると初期費用 は高いものの、より長寿命であり修 理費用がかからないという点で勝っ ていたのです。また軽量で組み立て 部材数をできるだけ削減した構造と いう要件も満たし、橋梁の耐荷重部 材としては極めてふさわしい材料であ ったと言えるでしょう。
います。中央の橋桁は組み立て式の
軸方向の橋桁から成っています。径 間の中央部分、つまり欄干全体の３ 分の２を占める部分が 12 個の大き な長方形の穴で切り取られ、構造体 への風圧を低減するのに一役買って 中空ボックス型箱桁で構成され、横 桁と連結されています。鉄筋コンクリ ートのスラブと亜鉛めっき鋼のデッ キ材料から成る歩道橋の複合デッキ は、横桁によって支えられています。 せん断接 合材が複合デッキを中央 の主箱桁と横桁をつなげており、箱 桁の上部出縁部分を安定させると共 に、固定された振動板となり地震の 揺れに耐え得るようになっています
ケーススタディ全文のダウンロードは www.nickelinstitute.org から
2 | 2018 年 第 33 巻 第 2 号
編集者記： 資源は廻る
「議論は堂々巡りだ」という言葉は、会議には進展がないという意味になります。しかし ニッケルのような金属の場合、この言葉は「進んでいる方向は資源循環的に正しい」という 意味になるでしょう。その理想的な循環とは次のようなものです。
資源 材料加工
材料リサイクル
生産廃棄物リサイクル 製品製造
製品リサイクル （製品要素）
製品使用
製品廃棄
製品リサイクル （製品） 製品修正
製品要素の修正
製品分解
SOLARRESERVE
最近発表されたある報告書1 が導いた結論によると、経済活動に既に存在している材料を うまく使えば、EU の産業を排出量が正味ゼロの状態へ半分のところまで持って行けるのだ そうです。しかし現実には至る所にロスがあります。それは回収されない材料、効率が悪い ための損失、リサイクル過程での経済的限界などです。 イェール大学の調査によれば、耐用年数を経たニッケルの 17 %は最後には埋め立て地に行 くとのことです。本号ではこの課題に産業界がどのように取り組んでいるかという事例を取り 上げてゆきます。 ニッケル含有電池のリサイクルの進展により回収率（資源の回収）が上昇し、リサイクル効 率（回収後の歩留まり）も向上しています。使用済み車載用リチウムイオン電池の耐用年数 を過ぎてからのリサイクルは大規模なビジネスになりつつあり、本号ではパイオニアとなる 企業とその技術を特集しています。 ニッケルは無限にリサイクルできる材料であるとともに、持続可能性に貢献するその他の技 術を実現させるという役目も果たしています。極めて優れた例としては集光型太陽熱発電 があり、そこでは高温に耐えるためにニッケル合金が必須となっています。Crescent Dunes プラントは本号の表紙が証明しているように見事な実例でしょう。またヒューストン市にも ニッケル含有材を使って新しく作られた美しい彫刻が存在します。本号の裏表紙掲載の Anish Kapoor 氏作のステンレス製彫刻『雲の柱』をリサイクルするまでには（もしするなら ば…ですが）間違いなく長い時間がかかることでしょう。
現代の灯台： 米 国ネバダ州 To n o p a h にある Crescent Dunes プロジェクトの集 光型太陽熱発電プラント。持続可 能 性を支える技 術を可能にする ニッケル使用の際立って優れた事 例。
クレア・リチャードソン ニッケル誌 編集者 1
Material Economics ‒ The Circular Economy ‒ A powerful force for climate mitigation ‒ Transformative innovation for prosperous and low-carbon industry
2018 年 第 33 巻 第 2 号 | 3
02
ケーススタディ 13 アギラス歩道橋
03
編集者記 資源は廻る
04 06
ニッケル・ニュース
ニ ッ ケ
ル ・ ニ
ュ ー ス
リチウムイオン電池の リサイクル 将来何が起こるか
09
ニッケルの回収 二次材料から
10
耐高温ニッケル合金 太陽熱発電において
12
ニッケルのリサイクル 循環経済に向けて
14 14 14 15
お知らせ
15 16
NICKEL
NOTABLES
目次
新刊ビデオ リンク先一覧 ニッケル触媒 クウェートでの使用済み 触媒の回収 UNS 番号 雲の柱 Anish Kapoor 作の彫刻
Nickel Magazine はニッケル協会が発行しています。 www.nickelinstitute.org Dr. Hudson Bates（会長） Clare Richardson (編集発行人) communications@nickelinstitute.org 寄稿者：Parul Chhabra, Gary Coates, Isaline de Baré, Tim Johnson, Larry Martin, Richard Matheson, Bruce McKean, Geir Moe, Kim Oakes, Kristina Osterman, Lissel Pilcher, Nigel Ward, Odette Ziezold デザイン: Constructive Communications 本誌は読者への一般情報提供を目的としており、 しかるべき 助言を確保せずして、如何なる特定の目的あるいは用途のた めに使用もしくは依拠されるべきではない。本誌は専門的に 見て正確であると信じられるものではあるが、ニッケル協会 とその会員、 スタッフおよびコンサルタントはあらゆる一般的 なもしくは特定の目的のための適合性について何ら表明も しくは保証するものではなく、 また本書に示されている情報 に関して如何なる種類の義務もしくは責任を負うものではな い。ISSN 0829-8351 印刷：Hayes Print Group (カナダ)、再生紙使用 画像出典: 表紙 iStock Photo.com©Mlenny pg 3 Wikimedia Commons©Linear 77 pg 4 iStockPhoto.com©4X-image pg 5 iStockPhoto.com©jeffstonephoto pg 6 iStockPhoto.com©Petmal pg 15 Shutterstock
4 | 2018 年 第 33 巻 第 2 号
情報の海 ニッケル協会と銅開発協会は共同で新しい技術を紹介する資料を作成しまし た。対象としているのは、波力・潮力エネルギー、洋上風力エネルギー、海上石 油・ガス、造船、船体修理といった産業において、海水と接触する材料の設計、 仕様、製造、加工に携わっているエンジニアの方々です。技術専門家による資料 は海洋環境での銅系合金、ステンレス鋼、ニッケル合金の挙動をユーザがより 深く理解するのに役立つ内容となっています。本資料は銅開発協会のホームペ ージで閲覧可能です
打ち上げ成功！ NASA の ３D プリント部品を使ったロケットエンジンの最初の打ち上げに おいて、ニッケルはささやかな役割を果たしました。何年もの研究開発の結 果、エンジンの燃焼室においてニッケル合金をまとった銅合金が非常に大 きな圧力に耐えられるということが判明したからです。
わずかな温度も 東京工業大学の科学者は窒化ケイ 素膜の上に金とニッケルの熱電対が あるミクロン幅の温度計を開発しま AEROJET ROCKETDYNE
した。これはほんのわずかな温度変 化を瞬時に測定できる温度計です。 この装置はナノテクノロジーの世界 で多くの重要な用途を開発する突 破口となるでしょう。
ギターの弦が 悩みの種？ ポップ・ミュージックの 進 化に伴っ てエレキ ギ ターが 主 要 な 楽 器とな り、1950 年代および 1960 年代には 純ニッケルの弦が定番となりました。 近年はニッケルめっきの弦が人気を博 しており、どちらの弦が良いかは意見 が分かれるところでしょう。ギターの 純粋主義者の中には純ニッケルのビ ンテージ感のある滑らかな温かい音 TESLA
色を切望する者もいれば、一方でニッ ケルめっきが作り出す明るく陽気なサ ウンドに酔いしれる者もいます。 純ニッケルの弦は少しコストが高いも のの大体は寿 命が長いのです。どち らの弦を選ぶにせよニッケルは音楽 業界では長期にわたるプレーヤーとい うことでしょう。
省電力で長距離 大きくコストを下げるという取組みの中で、Tesla 社は自社の電気自動車用車 載電池に使うニッケルの含有量を増やしています。電気自動車用車載電池に 使用されるものの中で最大のエネルギー密度を保ちながら、同社はこの改善 をやってのけたのです。 2018 年 第 33 巻 第 2 号 | 5
加速するリチウムイオン電池回収と 材料の再利用： 高電圧電池のリサイクルが大きな ビジネスに変貌 これから 20 年でニッケル含有リチウムイオン電池の使用が世界中で飛躍的に 伸びると予測される中で、耐用年数を過ぎた後の回収とリサイクルの拡大も同じ ように進むと見込まれています。
自動車業界の使用拡大に刺激され、 世界のリチウムイオン電池産業は急 速に拡大しています。現在、自動車用 電池の保証期間はどこでも５年から ８年であることから、耐用年数経過 後のリサイクルはそう遠くない将来大 きなビジネスとなるでしょう。
実績のあるリサイクル技術とプロセスは すでに整っており、必要に応じて拡大が 可能です。世界中で革新的な企業が、リ チウムイオン電池の安全な取り扱いと 輸送に加え、耐用年数経過後の電池に も製造責任を果たすという規制面の要 求にも応えるために、将来の急成長に 対応できるような有効かつ経済的に実 行可能な方法を探りつつあるのです。
る上で、ますます重要な鍵となりつつあ ります。こうした大型蓄電池も再利用や リサイクルを含め耐用年数経過後の管 理が必要となってくるでしょう。
高電圧の車載用電池は、携帯用の電 子機器の電池とは大きく異なり 5,000 ～12,000 のセルから成る大型電池パッ クなのです。
面から見ても重要です。また適切な取り 扱いと輸送は必須条件といえるでしょう。
経済的・環境的根拠 産業界が求めているのは閉ループでエ ネルギー効率が良く持続可能な資源回 収プロセスとシステム、そしてそれにふ さわしい経済的価値です。リチウムイオ この動きは特にニッケルといった材料 ン電池のリサイクルの主な経済的根拠 から回収されるプラスの経済的価値に は陰極と陽極にある有価金属とその化 よって後押しされることでしょう。 合物です。そのコバルト、ニッケル、 マン 大きな違い－車載用電池とその他の ガン、銅、リチウムは新しい電池を作る ために再度使うことが出来るからです。 蓄電池 既に数百万台もの電気自動車が使用さ 中期的にはリサイクルに利用可能となっ れている中国では、新しい法律が耐用 て来る電池の量そのものが、新リサイク 年数経過後の電池回収とリサイクルを ル設備建設や技術研究への投資の正 自動車メーカーに義務付けることとな 当な理由となり、これが材料の回収を りました。自動車メーカーは世界の他 増やしコストを下げることになります。 の国における同様の法規制に備えつつ 効率的なリチウムイオン電池のリサイクル あります。 は毒性および安全性という理由で環境
またニッケル含有電池を内蔵する改良 型の電気エネルギー蓄電装置は、配 電網の安定性を実現し、風力と太陽光 エネルギー源の効率性と信頼性を高め 6 | 2018 年 第 33 巻 第 2 号
革新への新たな要求 電池のリサイクルプロセスは、電池内 資源の回収システムと呼んだ方が良い かもしれませんが、乾式製錬もしくは 湿式製錬、あるいはその組み合わせで 行われます。
グレンコア社 ユミコア 社 ベルギーを拠点とする Umicore 社の ニッケルの大手生産者であり販売会社 電池リサイクルは乾式と湿式の技術を である Glencore 社は、電池をはじめと 組み合わせています。この独自の技術 するニッケル含有材料の最大のリサイ は工業規模（年間７千トン）で操業され、 クル会社のひとつであり、処理業者の 複合した金属分を多く含む様々なタイ ひとつでもあります。 プの大量の廃水流を安全に処理するよ カナダのオンタリオ州 Sudbury にある う設計されています。 ニッケル製錬設備の湿式製錬プロセス まず電池パックはモジュールまで分解 されます。そしてこのモジュールは直接 処理プロセスに投入され、有害な可能 性のある前処理をしなくてもよいよう に設定されています。またガス洗浄シ ステムによりすべての有機化合物は完 全に分解され、有害なあるいは揮発性 のある有機化合物を生じさせない設計 です。この処理工程は電池部品（電解 物、プラスチック、金属）に内在するエ ネルギーを使ってエネルギー消費と二 酸化炭素の排出量を最小限にまで減 らしています。
で、同社はニッケル水素電池とリチウム イオン電池からニッケル、コバルト、銅 を回収しています。 電気炉と転換技術を絶えず改善しなが ら同社は非常に高い金属回収率を達 成しています。同社は焙焼炉（長いロー タリーキルン）建設に投資し、そこで電 池材料の有機成分を取り除き、安全に 電池を不活性化しています。これはい わゆる「グリーン」な技術であり焙焼炉 のすべてのガスは捕捉され安全に管理 されています。
最近の予測によると、Bloomberg New Energy Finance は 2040 年 までに電気自動車の販売が 4,100 万 台となると 見 込 んで いま す。Avicenne Energy は、自動車向 け用途は年率 14 %～ 17 %で成長す ると予測しています。Avicenne に よれば、携帯用電子機器、電動自転 車、芝刈り機など、その他のリチウ ムイオン電池を使う多くの用途での 需要は将来、同じく年率 5～12 %で 成長し続ける見込みとのことです。
「我々は電池リサイクルを拡張して、世 その後の湿式製錬プロセスでニッケル、 界 中の 様々な施 設 で 電 池セルの前 コバルト、銅、リチウムを回収し精製す 処 理 を 行 い、安 全 性を 最 大 にまで るのです。その後これらのコバルト、ニ 高めている」と同社の原料部長であ ッケル、リチウムは、電池資源のループ る Robert Sutherland 氏は述べていま を閉じる形で、同社のリチウムイオン す。 陰極材料に再利用されます。電池管理 システムからの貴金属は別の処理工程 で回収されています。
リチウムイオン 電池とニッケル 水素電池
リサイクル 工場
（ハイブリッド） 電気自動車
UMICORE BATTERY RECYCLING
希土 類
携帯用電子 機器
2018 年 第 33 巻 第 2 号 | 7
UMICORE BATTERY RECYCLING
リチウム・サイクル・コープ社
アメリカン・マンガン・インク社 カナダ企業である Li-Cycle Corp. 社は カ ナダのブ リティッシュ・コロンビ オンタリオ州 Mississauga に拠点を構 ア州 Va nc ouver にある A mer ic a n Manganese Inc. 社とその独立した請 え、新たな国際的な需要に取り組むた 負業者である Kemetco Research Inc. め独自のプロセスを開発しました。 社はエネルギー効率が良く、環境にや Li-Cycle TechnologyTM は二段階の湿 さしい湿式製錬の電池リサイクル工程 式製錬による資源回収プロセスです。 を開発しました。
Kemetco 社によりリチウムイオン電池 しに電池のセルやパックを解体する自 は粉砕されて粉末となり、プラスチッ クは燃焼されます。そしてこの粉末を 動化された工程で、二番目の段階では、 浸出して金属を採取するのです。その 機械的に処理された中間製品を化学 結果得られるのは、高純度のリチウム、 的に処理し、ニッケル、コバルト、銅、ア コバルト、ニッケル、アルミおよびマン ルミ、リチウムを電池化学製品の形で ガンの粉末で、これらは直接リサイクル 回収するのです。ニッケルの場合、硫 して新しいリチウムイオン電池を製造 酸ニッケルは電池業界で直接使用する にするのに適しています。ベンチスケー ルでは、同社はこのプロセスで 100% ことが出来ます。 の回収をしたと報告していますが、大 この閉ループのプロセスではプラスチ 規模プロセスでの回収率は若干下がる ック、電解物、黒鉛をはじめあらゆる電 だろうと見られます。 最初の段階は、燃焼や爆発のリスクな
根強い需要を見込み、Bloomberg New Finance は今後５年間でリチウ ムイオン電池の生 産能力は２倍以 上になり、2017年の103ギガワット 時 (GWh) から 2021年には 273 GWh にまで到達すると見ています。
池材料を回収します。一次ガスの捕捉 「我々の戦略は市場に近い様々な場所 も固形廃棄物の管理も必要ありません。 に小規模プラントを建てることである」 すべての材料は何らかの形で経済に戻 と、 American Manganese Inc. 社の社 長兼 CEO の Larry Reaugh 氏は語って って行くからです。 います。 「2025 年までに、硫酸ニッケルの需要 耐用年数経過後のニッケル含有電池 の 5～10% はリチウムイオン電池のリサ のこうした流れが奔流となってくれば、 イクルによって賄われると考えている」 先見の明のある企業はリサイクル技術 と同社の CEO である Ajay Kochhar 氏 を確立し、処理能力が提供されること になるでしょう。 は語っています。 8 | 2018 年 第 33 巻 第 2 号
二次材料からの ニッケル回収を増加
当然のことながら、この事態は新規生 る触媒には大変高いニッケル分が含ま 産を補うべくリサイクル比率を高める れています。以前は埋め立てに運ばれ 動きを活発化させました。例えば米 ていたのですが最近はリサイクルされる 国では現在リサイクルされたニッケル ものが増えています。 （15 ページ記事 は 新 規 生 産 の 45％ にもなっており、 を参照） 1994 年の 35％ から増加しています。 鉄鋼業もかなり有望 新規生産供給が増加するに従いリサ ニッケルの３分の２以上がステンレス イクルにより回収するニッケルもこれに 鋼生産に使用されているため、ほとん 歩 調 をあ わ せ 増 や す必 要 があるで どの溶錬回収方法による合金鉄の生 しょう。 産物は明らかに二次ニッケルの供給源 「都市鉱山」を増やす必要性 となります。 明らかに、社会のニッケルへの需要増 Tetronics 社の直流プラズマアーク炉 加に対応するため新たな二次原料供 は典型的な例であり、数十年にわたっ 給源が必要となっています。 て２基の商業プラントが稼働しており、 時として社会の廃棄物が自然界の鉱石 ニッケル、クロム、モリブデンおよびそ より高価値の金属を多く含むことがあ の他金属をステンレス鋼生産の廃棄物 るのです。 から回収しています。 石油化学工業が有望 同社の技術部長 Tim Johnson 博士に 石油化学工業にはニッケルの二次原料 よれば「コークスまたは無煙炭還元剤 供給源として最も有望なものがいくつ が供給材料に加えられる。プラズマア かあります。 ークはステンレス鋼生産に再利用され 原油は自然の状態で低品位のニッケ ルを含んでおり、灰分に凝縮され、通 常 重油燃 焼 工程の完 全 燃 焼 灰分の 約 10 重量％を占めています。また製 油所および石油化学工業で使用され
TETRONICS
ニッケルが数多くの重要な技術的用途により多く使用されるようになった結 果、ニッケルに対する需要は一貫してここ数十年増加してきました。歴史的に見て 年率約 ４％の増加から計算すると、近年のニッケル年間需要は典型的な鉱山の 実用寿命（20年）の２倍となっています。つまり鉱山がひとつ閉山されればふた つの新たな鉱山の開発が必要となることを意味しています。
「炉内の低ガス流動と溶錬状態のき め細かい管理によりオフ・ガスの煙 煤発生を極小化し優良な環境状況 を維持している。金属の更なる供給 に対する強い要求から、Tetronics 社では今後数年間に現行のおよび その他のニッケル二次材料の専門 処理設備増強が行われるのはまず 確実である。」 －Tim Johnson 博士 Tetronics 社 技術部長
る合金鉄の生産に必要なエネルギーを 供給するが、その再利用量は使用済み 石油化学触媒および関連二次材料の 排出量にほぼ合致する規模である」と の説明をしています。 2018 年 第 33 巻 第 2 号 | 9
集光型太陽熱発電における驚くべき役割 耐高温ニッケル合金およびステンレス鋼 ニッケルベースの合金およびニッケル含有ステンレスは太陽熱発電プラントまた は集光型太陽熱発電 (CSP)として知られる新たな再生可能エネルギー源において 重要な役割を果たしています。これらの使用により業界として熱伝達および熱貯 蔵技術における問題点を克服することが可能となりました。またこれら素材の使 用により、40 年あるいはそれ以上の設計寿命をもつ設備の劣化を回避し、ある いは更新コストを不要にする効果があります。 国 際 エ ネ ル ギ ー 機 関 ( I E O ) に よ て溶融塩は太陽吸熱器（レシーバ）へ る 2017 年の発表によれば、2015 年か
管を通して送られ、そこで集中太陽光
SOLARRESERVE
ら 2040 年の間、再生可能エネルギー により 566 °C (1,050 °F) まで加熱さ 源（集光型太陽熱発電を含む）からの
れます。加熱された流体は高温貯蔵タ
エネルギー消費は年間 2.3％ 増加する ンクに送られ、高温タンクは断熱されて とのことでした。現在世界では 40 基の いるため長期に熱エネルギーを貯蔵で
2016 年現在、世界では 4,815 MWの 発電能力を有する CSP が設置されて います。2017 年にはスペインが世界 の能力のほぼ半分である 2,300 MW の 操 業 を 行 い ま し た 。米 国 は 1,740 MWの設備があり、世界で 最大のプロジェクトふたつを有してい ます。これらは Ivanpah Solar Power Facility (392 MW)および Mojave Solar Project (354 MW)です。
太陽光 発電 所が稼働中であり、さら きるのです。 に 20 基が計画中あるいは建設中です。 熱エネルギー貯蔵 (TES) は変動する これらは太陽光の強い地域、例えばス 需要や周囲の状況に対応するために
ペイン、インド、南アフリカ、中国、チリ、 利用されています。必要な時、溶融塩 オ ースト ラ リ ア、中 東・北 ア フ リ は蒸気発生器に送られ、従来型タービ カ (MENA) 地区および米国南部などに ンや発電機を動かす蒸気を発生させま 置かれている傾向があります。 す。TES は他の大規模発電用の再生可 CSP の実証プラントは早くは 1980 年
能エネルギー源に比して明確な利点を
代から稼働していました。それ以 来、 示し、場合によっては発電用の予備燃 集光およびエネルギー貯蔵両面で進 料 が 不 要 に な る 場 合 が あ り ま
化が見られています。太陽塔（ソーラー す。2013 年夏に、スペインの溶融塩塔 タワー）は集光に関して開発された技 方式が 36 日間にわたり一日 24 時間発 術のひとつです。これは溶融塩を熱伝
電を続けました。これは一大成功事例
ま す 。硝 酸 塩 の 混 合 物 は 通
これと同じタイプの稼働しているプラン
達流体として使用する設計となってい といえるでしょう。
常 130 °C (268 °F) 以上で溶融します。 トのひとつが Crescent Dunes です。ネ
10 | 2018 年 第 33 巻 第 2 号
これらは 288 °C (550 °F) の流体状態
バ ダ 州 ラス ベ ガ ス の 北 の 砂 漠 の
で断熱貯蔵タンクに貯められます。そし
中 Tanopah にあるこのプラントは正
味 110 MW の発電能力および 10 時間
す。100 MW の南アフリカ Redstone プ
の熱エネルギー貯蔵 (TES) を有します。 ロジェクトは約 20 万世帯にピーク電力 これ はこのプラントが 需 要ピーク時
を供給し、12 時間の熱エネルギー貯
に 10 時間まで最大負荷で発電可能で
蔵能力を有します。新規でより大規模
あることを意味しています。太陽光は
のネバダ州プロジェクトは 10 基の太
１万 を 超 えるヘリオスタットから高
陽塔をもとに 2 GW (2,000 MW) の発
さ 200 m (640 フィート) の塔頂上にあ
電能力を持ちます。 SOLARRESERVE
るレシーバに向けて反射されます。個々 ステンレス鋼およびニッケル合金の使 のヘリオスタットは平面ミラーでできて 用により高温処理設備が可能になりま おり合計で 115.7 m2 (1,245 平方フィー したが、以前は溶融塩の取り扱いが問 ト) の総面積に上ります。集光地域全体 題でした。設計者および技術者はレシ の広さは 120万 m2 (1,200 万平方フィー ーバ管用に UNS N06617、N06625 お ト) 以上です。商業生産は 2015 年に始
よび N06230 などのニッケルベースの
まりました が、それ 以 来 C r e s c e n t 合金を長期にわたる高温耐久性（クリー Dunes は 173 GWh を超える電力を発
プ対抗性として知られる）があるために
電し、75,000 世帯にピーク電力を供給
採用しました。これら合金は基本的に
していると見られます。太陽塔および
高いニッケル含有量により、高操業温
溶融塩を利用する 集光 型太陽熱発
度でも安定しており、同時に高酸化抵
電 (CSP) が南アフリカ、オーストラリア 抗 力 も 併 せ 持 つ た め で す 。 およびネバダ州において計画中のプロ
347H (S34709) ステンレス鋼は高温貯
ジェクトの 設 計 ベースとなって いま
蔵タンクに使用されています。
Crescent Dunes はラスベガスの北 の砂 漠の中 Tonop a h に位置して います。これは正味 110 MW の発 電能力および 10 時間の熱エネル ギー貯蔵（TES) 能力を有します。こ れはこのプラントが需要ピーク時 に 10 時間まで最大負荷で発電可能 であることを意味します。
太陽塔集光技術 1. 太 陽光は集められ広域に設置さ れたヘリオスタットから 195 m (640 フィート) の塔にあるレシー バに集光
1. 溶融塩レシーバ"
2. 低温塩タンクから液体塩はレシー バ にポン プ で 送られ 5 6 6 °C (1050 °F) まで加熱 3. レシーバで加熱された塩は高温 塩タンクに貯蔵
4. 蒸気発生システム
4. 蒸気タービン / 発生機
6. 空冷式コンデンサ
4. 高 温の塩は高温塩タンクから蒸 気を作るため蒸気発生機にポン プで送られ、その蒸気がタービン を回し発電 5. 低 温塩は 288 °C (550 °F) の温 度で低温塩タンクに返送 6. 凝 縮蒸気は蒸気タービンから再 使用のため回収
2./5. 低温塩タンク SOLARRESERVE
3. 高温塩タンク
2018 年 第 33 巻 第 2 号 | 11
ニッケルのリサイクル： 循環経済に向けて リサイクルはより持続可能な社会に向けた世界的な活動において主要な柱となっ ています。国連の持続可能な開発目標、我々の世界を変革する １７ の目標に概 要が述べられている通り「責任ある消費と生産」は循環経済の中心を占め気候 変動の影響を軽減するにあたり主要な役割を果たしています。 リサイクルに関しては、ニッケルなどの ビジネスチャンスを現実化することで 金属が他の原料と異なるのは何か理由 す。 が？ 世界 の 資 源 利 用を 改善するのに必 要な 知 識 の 構 築とその 共 有 を目的 無限の利用機会 第一に、ニッケルは劣化せずに無限にリ に、20 07 年に立ち上げられた国連 サイクルが可能です。一般的に、新規原 環境計画 (UNEP) の国際資源パネル 料から作られた金属とリサイクルされ は 2011 年に金属のリサイクルに関する た金属に差異はありません。結果として、 報告書を発表しました。 耐用年数が終了した時点で確実に可能 イェール大学の Thomas Graedel 教授 な限り多くのニッケルが回収されリサイ の指導の下、学会、産業界および市民 クルされることに特に重点が置かれて 社会の専門家チームが ５０ 以上の金 います。 属のリサイクルについて調査しました。
リサイクルされたニッケルは新たなラ イフサイクルに入りますが、大部分は ステンレス鋼としてまた約 15 ％ は炭 素鋼商品群として使用されています。
12 | 2018 年 第 33 巻 第 2 号
第二に、68 ％ のリサイクル率からしてニ ッケルは最もリサイクル効率の高い金 属のひとつと言えるでしょう。これは消 費財に使用されるニッケルの３分の２ 以上が耐用年数終了後にリサイクルさ れることを意味しています。リサイクル されたニッケルは新たなライフサイクル に入りますが、大部分はステンレス鋼と してまた約 15 ％ は炭素鋼製品群として 使用されます。
その報告書では卑金属、貴金属および 希少金属のリサイクル効率を評価して います。またこの調査はリサイクルを改 善するために最も必要な分野を示して います。
同教授のチームは「評価した諸金属の リサイクル効率には大幅な違いがある。 炭素鋼などの卑金属のリサイクル効率 は高い一方で、レアアース類は現在ほと んどリサイクルされていない。これは様 しかしながらデータ分析によれば 17 ％ 々な要因による。例えば使用方法、収集 のニッケルはまだリサイクルされていな することに経済価値があるか否か、あ いことも分かっています。 るいは回収およびリサイクルのインフラ が整備されているかなどである」と述 更なる効率化の余地 べています。 リサイクル率の測定および評価に研究 調査は主要な役割を果たしてきました。 進行中の研究 目標は埋め立てに回るニッケルの量を ニッケルおよびステンレス鋼はストック さらに削減し、リサイクルによる将来の （社会で現在使用されているニッケル
量）とフローのモデルおよびリサイクル について最もよく調査されている原料 に入ります。国連環境計画 (UNEP) レポ ートの原稿作成に関わった研究者のひ とりがイェール大学の Graedel 教授チー ムの上級研究者である Barbara Reck 博 士です。チームステンレスおよびニッケ ル協会の協力のもと、同博士は数年に わたりニッケルおよびステンレス鋼のス トックとフローを調査してきました。そ の結果は論文審査のある専門誌に発 表されています。モデルの基準年度とし て 2000 年、2005 年および 2010 年が 選ばれました。現在、同博士はニッケル のストックとフローのモデルについて最 新版を完成させようとしています。
会におけるニッケルのストックの急激な 増加があり、さらにニッケルのリサイク ル率の改善の傾向が示されている」と 同博士は述べています。 ニッケルの最大需要であるステンレス 鋼についての同様の調査は同じ傾向を 示しています。調査結果は 2018 年末 ～2019 年初に発表される見込みです。
業界の果たす役割 業界としても果たすべき役割がありま す。意図せずとも炭素鋼商品群に流れて しまうニッケル量から判断すると、これ をさらに減らす余地があるからです。例 えば、分別システムを改善することはス テンレス鋼などのニッケル含有製品を ニッケル協会のライフサイクル分析の 炭素鋼スクラップからより多く選別す 専門家である Mark Mistry 博士によ るために極めて重要でしょう。 れば「この調査は 2015 年のストック ニッケルリサイクルを増やし、廃棄物を とフローおよびリサイクル率を示すこ 減らすことに協働することは明確な目 とになる」と説明しています。「最初 標であり、持続可能性に向けた実際の の 2000 年調査および 2015 年の調査と 効果をもたらします。 の間にみられる傾向の違いはアジアに おけるニッケル供給と需要の増加、社
リサイクルはニッケルのライフサイク ルにおいて重要な要素であり地球 の持続可能性に対する重要な貢献 者です。ステンレス鋼などのニッケル 含有製品は耐久性があり長期に使 用されます。ニッケルの需要は増加 しています。ニッケルのリサイクルは 新規生産を補うものとしてその解決 策のひとつなのです。
分離
採掘された 全ニッケル量の
将来の豊富な資源
57%
は製品の長期 寿命のため 現在も使用中
6,000 万トン以上 現在まで採掘された ニッケル量
６億トン
-+
全世界の将来的に 利用可能なニッケル 資 源量
完全な リサイクルが 可能
使用 耐用年数後の 材料リサイクルの 可能性
ニッケルは持続可能な天然 資源であり完全に消費は されません。品質を劣化 させることなく何度も リサイクルが可能。
28
Ni
Nickel
製造 ニッケルを最終 消費財に転換
1. USGS Minerals information: Historical Global Statistics for Mineral and Material Commodities. 2. Mudd and Jowitt (2014) – A detailed assessment of global nickel resource trends and endowments. Economic Geology v. 109 pp 1813-1841.
2018 年 第 33 巻 第 2 号 | 13
ニッケル協会、新会長が就任 ニッケル協会の会長に 2018 年 6 月 1 毒物学の研究に尽力してきました。今 日付で Hudson Bates 博士が、5 月 31 回の就任にあたりニッケル協会の議 日に任期満了となった David Butler の 長 Anton Berlin 氏は「Bate 博士のこれ 後任として任命されました。これまで同 までの模範的な業績を見れば分かる 博士はニッケル協会の科学部門であ 通り、同博士がニッケル協会を率い、ニ る NiPERA Inc. の役員としてその部門を 率 いてきました 。同 博 士 はこれ ま ッケルの適切な使用、需要の促進、支 で 20 年間にわたり専門知識を駆使し、 援を図ることは業界にとって理想的な ニッケルおよびその化合物についての 人選と言える」と語っています。
NiPERA、新エグゼクティブディレクターが就任 Adriana R. Oller 博士がニッケル協会の て 24 年を超える経験を有しており、高 科学部門である NiPERA のエグゼクティ いレベルでの科学的相互交流、研究プ ブディレクターに Hudson Bates 博士の ログラムの指導や様々な規制課題への 後任として任命されました。Oller 博士 対応など、知見と経験をもってこの任に の新しい職務は NiPERA の戦略的な研 就くこととなります。また同博士はニッ 究方針策定の責任者として、６人の博士 ケル毒性学に関する専門家による査読 レベルの研究職員の研究プロジェクト、 を経た多くの論文の共著者でもありま 規制関連、コミュニケーション等の活 す。同博士は研究者の間でニッケルの人 動の指導監督を行うことです。同博士 体に与える影響に関しての第一人者とし はヒトの健 康に関する毒性学 者とし て認められています。
新刊ビデオ
オンライン版ニッケル誌 WWW.NICKELINSTITUTE.ORG
ニッケルアレルギーの説明 ニッケル協会はニッケルアレルギーに関す る情報を提供するビデオシリーズを新た に制作しました。同ビデオでは NiPERA の 毒性学専門家の Kate Heim 博士がニッケ ルアレルギーとその回避方法について説 明しています。 ビデオは下記ニッケル協会の You Tube チ ャンネルでご覧ください。
ニッケル誌の無料購読とウェブサイト掲載のお知ら せを希望する場合：www.nickelinstitute.org ニッケル誌を7カ国語でウェブサイトに掲載 www.nickelinstitute.org/library/ ニッケル誌のバックナンバーの検索：2009年7月号 以降のニッケル誌を掲載（英語版のみ） www.nickelinstitute.org/library/ Twitterでフォローしてください @NickelInstitute LinkedInでつながって下さい: ニッケル協会のページをご覧ください ニッケル協会You Tube チャンネルで ニッケル関連のビデオが見られます
https://w w w.youtube.com /user/ NickelInstitute 14 | 2018 年 第 33 巻 第 2 号
www.youtube.com/user/NickelInstitute
持続可能な操業を可能にする触媒の再利用 ニッケルを含有する触媒は世界中の石油精製や石油化学業で広く使用されてい ます。寿命に到達した触媒は埋め立て、もしくはそこに含まれる有価金属を回収 する目的でリサイクルされます。クウェートの製油所では使用済触媒の処理方法 を変えつつあります。 触媒とは、化学反応を加速させたり、「使用済み」となり効果が失われてき 通常は起きない反応を促進させたりす ます。世界各国の製油所からおおよそ る物質を指します。触媒の材料は一般 年間 15 万トンの各種金属を材料とし 的に表面積／重量比が非常に高いも た使用済み触媒が発生していると推 のであり、また時にはアルミナやシリカ 定されています。クウェート国内の製 などの不活性材に付着させている場合 油所のみで年間 ６千～７千トンが発 もあります。多くのニッケル触媒は高い 生しています。これまでそのほとんど 反応性を有するため自然発火（空気に が有害廃棄物として別に指定された さらされると発火）します。ニッケルの 地域に埋め立てとして運ばれていまし 含有量について公表はされていないも た。中近東にはこのような物質のリサ のの、低いもので触媒総重量の 1.5 ％ イクル施設がなかったためです。しか から高いものでは 98 ％まで多岐に亘 しクウェートの製油所では時を経るご とに、これは環境に適した健全な解決 ります。 策ではないという意識が徐々に向上 製油所においてニッケル触媒はいくつ してきました。金属に特化したリサイク かの工程で主要な役割を担っています。 ル業者が使用済触媒を進んで引き取 水素化処理、水素化分解、それに水蒸 り、それが然るべき適切なリサイクルセ 気改質などです。これらの内、最初の２ ンターに送られ、そこで有価金属が回 工程ではニッケルは促進剤の役割を果 収されるのです。クウェート科学研究 たし、工程の効率を向上させます。水 所 (KISR) の Ashish Pathak 博士は、 「 蒸気改質は高熱下における工程であり、 環境問題に対する懸念と企業持続性 例えば天然ガスのような燃料を水素、 の方針とも相まってクウェートの製油 一酸化炭素、およびその他有用な産物 所は使用済触媒を埋め立てに送るより に分解する工程です。ここでニッケルは も金属リサイクル業者に売り渡す方を 主要な触媒金属となっているのです。 選択するようになっている」と述べて 所定の使用期間が経過すると触媒は います。
UNS番号別詳細 UNS
金属に特化したリサイクル業者が使 用済触媒を進んで引き取り、それが 然るべき適切なリサイクルセンター に送られ、そこで有価金属が回収さ れます。
本誌に記載されたニッケル含有合金およびステンレス鋼の化学的組成 （重量パーセント）
Al
B
C
Co
Cr
Cu
Fe
La
Mn
Mo
N
Nb
Ni
P
S
Si
Ti
W
N06230 p. 11
0.200.50
0.015 max
0.050.15
5.0 max
20.024.0
–
3.0 max
0.0050.050
0.301.00
1.03.0
–
–
bal
0.030 max
0.015 max
0.250.75
–
13.015.0
N06617 p. 11
0.81.5
0.006 max
0.050.15
10.0-15.0
20.024.0
0.5 max
3.0 max
–
1.0 max
8.010.0
–
–
44.5 min
–
0.015 max
1.0 max
0.6 max
–
N06625 p. 11
0.40 max
0.10 max
–
20.0- 23.0
–
5.0 max
–
0.50 max
8.0- 10.0
–
3.15- 4.15
58.0 min
0.015 max
0.015 max
0.50 max
0.40 max
–
S31600 p. 5
–
–
0.08 max
–
16.0- 18.0
–
bal
–
2.00 max.
2.00- 3.00
0.10 max
–
10.0- 14.0
0.045 max
0.030 max
0.75 max
–
–
S34709 p. 11
–
–
0.040.10
–
17.019.0
–
bal
–
2.00 max
–
–
8xC min 1.00 max
9.013.0
0.045 max
0.030 max
0.75 max
–
–
2018 年 第 33 巻 第 2 号 | 15
雲の柱 含ニッケルステンレス鋼製の彫像 テキサス州ヒューストン美術館
クラウド・コラム（雲の柱）は、シカゴの観光スポットとなっているミレニアム パークの看板ともいえるステンレス鋼製のクラウド・ゲート（雲の門）と称する 彫刻の制作者として著名な英国系インド人彫刻家 Anish Kapoor のもうひとつ の代表作です。 作品『雲の柱』の着想は 1990 年代後 半であったものの、実際の製作が実現 したのは 2006 年のことでした。同作 品はそもそも大英博物館から委嘱を 受けたものですが、それが後になって ヒューストン美術 館が構内の再開発 事業にあたり、その一環として設置さ れたふたつの公開彫刻作品の内のひ とつとして同美術館により取得された のです。
© ANISH KAPOOR, ALL RIGHTS RESERVED, DACS, 2016
8.95m x 3.32m x 2.03m の楕円形 の彫像の素材は 316系ステンレス鋼 (UNS S31600)で、その重量は10トン を少し下回ります。同作品はステンレ ス鋼板を溶接、環節状に加工し、それ を合わせて最終形に形成していった のですが、これらの工程はすべて手作 業で行われました。その手作業による 彫像の独特な表面は、波状の微妙な 凹凸が出ているため多重反射により 様々な映像を映し出しています。 彫像の一方の面は凸状になっており、 反対側は凹状になっています。見学者
が彫像の凹状の側に立って像を見る と、見る者と周囲の景色が上下逆さま にひっくり返って見え、それはまるで見 る者に対して「ものを見るときは対象 だけを見るのではなく、周囲の世界と の関連で立場を変えてものを見てはど うか」と暗示しているのかのようです。 設置作業は２日がかりで行われ、巨大 なクレーンで彫像をヒューストン美術 館に併設されているグラッセル美術 学校の上を 50 m も吊り上げ、その奥 にあるブラウン財団広場の台座の上 に据え置かれました。また設置中と設 置後に、手作業で表面を磨き上げ鏡 面仕上げが施されました。 作 品『 雲 の 柱 』は同 美 術 館 の 活 性 化 され た 敷 地 に 華 を 添 えるもので す。2018 年 5 月に除幕式が行われた ばかりですが、すでにヒューストンのラ ンドマーク的な存在となっており、ステ ンレス鋼の耐久性と反射性の光沢とも 相まって今後何十年も見学者の目をひ きつけ続けることとなるでしょう。
Anish Kapoor, Cloud Column, 1998‒2006, stainless steel, the Museum of Fine Arts, Houston, Museum purchase funded by the Caroline Wiess Law Accessions Endowment Fund.
16 2018 | 2018 年年 第第 3333 巻巻 第第 2号 2号