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温泉から希少金属「スカンジウム」を回収
日本原子力研究開発機構では、放射線技術を活用して開発した特殊な布を使って、草津温泉(草津町)の温泉水に含まれる希少金属のスカンジウムを取り出すことに成功した。これは地下資源に乏しい日本で、有用な素晴らしい精製技術である。

酸性溶液中の低濃度スカンジウムに対し、親和性の高いリン酸基を付着させた金属捕集布を用いた装置を、民間企業などと共同開発。1トンあたり約17ミリグラムのスカンジウムが含まれている草津温泉の万代源泉が流れる湯川に、1分あたり40リットル処理できる装置を設置し、95%以上の回収率でスカンジウムを捕集した。

今後は金属捕集布の耐久性を高めるなどして実用化に向けた研究を進めるほか、金属捕集布の化学構造を変えることにより、ウランなどの希少金属の回収にも応用可能であり、日本ではとれない鉱物資源の回収技術として大きく期待される。

なぜ温泉に希少金属が?
金属は一般に酸に溶ける性質がある。草津温泉は約pH2の強い酸性温泉であり、鉄クギを温泉につけておくと一週間ほどでボロボロになる。このような温泉水には鉄や銅、アルミニウムをはじめ、スカンジウムやバナジウムなど多くの金属が溶けている。おまけに硫化水素、フッ化水素などの他の物質も混ざっている。

このように酸性が強く、様々なものを溶かしている温泉から、スカンジウムだけ取り出すにはどうしたらよいのだろう?

このためには、高温かつ強酸の温泉水に耐え、スカンジウムだけをターゲットにする高性能の「金属捕集布」が必要であった。

原子力機構「金属捕集布」を開発
原子力機構では、酸やアルカリに対して耐性の高いポリエチレンを選定し、その中でも耐熱性の高いものを基材として選んだ。また、酸性溶液中の低濃度のスカンジウムに対して、リン酸基が高い親和性を有することを文献調査で見出した。

そこで、ポリエチレンでできた不織布(繊維を熱で接着したもの)基材に原子力機構が開発した放射線グラフト重合で、ポリエチレンに接ぎ木のようなリン酸基の分子の枝を多数導入(図参照)。温泉水からのスカンジウムの回収できる金属捕集布を開発した。

将来は温泉鉱山(supamine)から多種類の希少金属を回収期待
希少金属は地下深くに微量に広範囲に存在していることが多い。これを鉄のように鉱石を掘り、多くのエネルギーを用いて精製したりするのは大変だ。液体である温泉を使えば、金属捕集布に温泉を通して待てばよいだけなので、まさに源泉掛け流しのすばらしい省エネ精製技術である。

携帯電話などの電子基盤に含まれる希少金属を都市鉱山・アーバンマイン(urbanmine)というが、温泉に含まれる希少金属を温泉鉱山・スパマイン(supamine)というのはどうだろうか?

金属捕集布の化学構造を変えることにより、ウランなどの他の希少金属の回収にも応用可能であり、日本ではとれない鉱物資源の回収技術として大きく期待される。

希少金属とは?


希少金属とはレアメタルともいう。様々な理由から産業界での流通量・使用量が少なく希少な金属のこと。

レアメタルは非鉄金属(鉄以外の金属)全体を呼ぶ場合もあるが、狭義では、鉄、銅、亜鉛、アルミニウム等のベースメタルや金、銀等の貴金属以外で、産業に利用されている非鉄金属を指す。

例をあげると、リチウム ベリリウム ホウ素  チタン バナジウム クロム マンガン コバルト ニッケル ガリウム ゲルマニウム セレン ルビジウム ストロンチウム ジルコニウム ニオブ モリブデン パラジウム インジウム アンチモン テルル セシウム バリウム ハフニウム タンタル タングステン レニウム 白金 タリウム ビスマス ウランなど
希土類元素(レアアース)17種類:スカンジウム イットリウム ランタン セリウム プラセオジム ネオジム プロメチウム サマリウム ユーロピウム ガドリニウム テルビウム ジスプロシウム ホルミウム エルビウム ツリウム イッテルビウム ルテチウム をいう。(参考:Wikipedia)

スカンジウム(Sc)とは?


銀白色の金属で、比重は、2.99、融点は摂氏 1541℃、沸点は摂氏 2831℃(融点、沸点とも異なる実験値あり)。常温、常圧で安定な結晶構造は、六方最密充填構造。水にはゆっくり溶ける。熱水や酸には易溶。常温において空気中で酸化され、ハロゲン元素と反応する。安定な原子価は 3価。比較的希少な金属である。

希少金属のスカンジウムは、利用方法の拡大も注目される希少金属。照明での利用では、ヨウ化スカンジウム(ScI3)を水銀灯の一種のメタルハライドランプとして使用することでより強い光を得ることができる。

ほかの用途としては、アルミニウム合金への添加、ニッケル・アルカリ蓄電池の陽極にスカンジウムを加えることで電圧を安定させて寿命を延ばすことや、ジルコニア磁器に酸化スカンジウムを添加することで、ひび割れを防ぐ効果があるなどの用途がある。現在では1キロ約200万円で取引されている。(参考:Wikipedia)

関連するニュース
希少金属スカンジウム 草津温泉から回収 群馬


「日本原子力研究開発機構」などは7日、希少金属(レアメタル)がとけ込む草津温泉(草津町)から、スカンジウムを回収することに成功したと発表した。同機構では「液体からスカンジウムだけを採取する技術は恐らく世界初。平成25年には、スカンジウムの販売先などビジネスプランを整えたい」としている。

スカンジウムは、アルミニウムに混ぜると耐熱性や硬度が上がり、燃料電池にも使用されるなど、利用方法の拡大も注目される希少金属。現在では1キロ約200万円で取引されているという。

同機構では、酸性溶液中の低濃度スカンジウムに対し、親和性の高いリン酸基を付着させた金属捕集布を用いた装置を、民間企業などと共同開発。1トンあたり約17ミリグラムのスカンジウムが含まれている万代(ばんだい)源泉が流れる湯川に、1分あたり40リットル処理できる装置を設置し、95%以上の回収率でスカンジウムを捕集したとしている。

今後は金属捕集布の耐久性を高めるなどして実用化に向けた研究を進めるほか、他の希少金属の回収にも応用していく方針。(2008.10.8 02:45産経ニュース)

参考HP Wikipedia「希少金属・スカンジウム」・日本原子力研究開発機構
  →
 http://www.jaea.go.jp/02/press2008/p08100703/index.html

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