クリーンエネルギーに不可欠な金属が米中貿易戦争に巻き込まれている

この記事はもともとGristに掲載されたもので、Climate Deskのコラボレーションの一部です。

2023年の夏、ネオ・パフォーマンス・マテリアルズのコーポレート開発担当副社長、ヴァシリオス・ツィアノスは、大西洋の両岸の政府関係者から電話を受け始めた。工業材料製造の世界において、ネオは家電製品から電気自動車まであらゆるものに使用される希土類磁石の製造で最もよく知られている。しかし、これらの電話は希土類に関するものではなく、はるかに希少なもの、つまり金属ガリウムに関するものだった。

ネオは、カナダのオンタリオ州にある工場で、主に半導体チップ製造のスクラップから年間数十トンの高純度ガリウムをリサイクルしています。北米では、半導体チップだけでなく、クリーンエネルギー技術や軍事機器にも使用されるこの金属を工業規模で生産する唯一の企業です。

圧倒的に世界最大の生産国である中国は、米国政府が中国への先進的半導体チップの販売制限を検討しているという報道を受けて、ガリウムに対する新たな輸出規制を発表したばかりだ。

突然、ネオ氏と話をしたいという声が上がった。「中国国外でガリウム生産に関心のあるほぼ全員と話をしました」と、チアノス氏はグリスト誌に語った。

チアノス氏がこうした電話を受け始めて以来、周期表の31番目の元素、そして多くの先端技術に使用されている32番目の元素、ゲルマニウムをめぐる緊張は高まっている。12月、中国はバイデン政権による米国からの半導体輸出のさらなる制限決定を受け、これら2つの金属の米国への輸出を全面的に禁止した。

現在、米国とカナダで事業を展開する複数の企業が、米国の需要を満たすため、希少金属の生産拡大を検討している。トランプ大統領が関税導入の脅しを実行に移した場合、カナダの重要鉱物生産者は新たな地政学的な報復合戦に巻き込まれる可能性がある一方、米国の金属生産者は、就任初日の大統領令で重要鉱物プロジェクトへの連邦資金の優先配分を求めた新政権からの支援を得られる可能性がある。業界関係者によると、米国とカナダ以外にも、中国の輸出禁止措置は、ハイテクでクリーンエネルギーの未来に不可欠な材料を一国が独占できないよう、重要鉱物のサプライチェーンをより多様化することへの世界的な関心を高めているという。

「今回の一連の輸出禁止措置は、米国だけでなく世界的に、重要な鉱物のサプライチェーンの取り組みに大きな追い風となっている」と、環境問題の技術的解決策を専門とする研究センター、ブレイクスルー研究所のシーバー・ワン氏はグリスト紙に語った。

ガリウムとゲルマニウムは、あまり馴染みのない名前かもしれません。しかし、現代生活、そして化石燃料に依存しない社会に欠かせない製品に使用されています。優れた電気特性を持つガリウムは、携帯電話から電気自動車の電力変換装置、LED照明ディスプレイまで、あらゆるものに組み込まれる半導体チップに使用されています。この金属は、電気自動車や風力タービン用の希土類磁石の製造、薄膜太陽電池、そして時には商業的に普及しているシリコン系太陽光発電セルにも使用され、性能向上と寿命延長に貢献しています。

一方、ゲルマニウムは光ファイバーケーブル内で光を屈折させるために使用されます。インターネットの基盤を形成するだけでなく、この金属の優れた光散乱特性は、赤外線レンズ、半導体チップ、衛星に搭載される高効率太陽電池にも役立っています。

これら二つの元素の代替品は多くありません。シリコンベースの半導体の中にはガリウムを含まないものもあり、特定の赤外線技術では特殊なガラスがゲルマニウムの代替として使用できます。太陽電池にはガリウムの代わりにホウ素が添加されることがよくあります。しかし、これら二つの金属はそれぞれ独自の特性を持ち、理想的な材料となることがよくあります。クリーンエネルギーに関して言えば、ガリウムが提供する「材料性能とコストのトレードオフの範囲内」で代替品は存在しないと、ツィアノス氏はグリスト誌に語りました。

少量で大きな効果が得られるため、どちらの金属も市場規模は小さく、中国が市場を独占しています。米国地質調査所によると、2022年の世界生産量は低純度ガリウム約640トン、ゲルマニウム200トン強でした。近年、中国は世界の低純度ガリウム生産量のほぼ全てと精製ゲルマニウムの半分以上を占めています。

その理由の一つは、両金属が他の産業の副産物であるという事実です。ガリウムは通常、ボーキサイト鉱石を加工して酸化アルミニウムを製造する際に抽出されますが、亜鉛鉱山では精錬時に生じる廃棄物からゲルマニウムを抽出することがあります。中国もこれらの一般的な金属の主要生産国であり、王氏によると、同国政府はガリウムとゲルマニウムの共抽出を優先事項としています。「これは非常に戦略的です」と彼は述べました。

中国は、これら2つの金属のサプライチェーンを支配しており、米国との進行中の貿易戦争において大きな脅威となっている。米国は、ガリウムのバージン生産を一切行っておらず、ゲルマニウムもごく少量しか生産していないにもかかわらず、両金属を合わせて年間約50トンを消費している。11月に発表された米国地質調査所の調査によると、中国が両金属の輸出を全面的に停止した場合、米国経済は数十億ドルの損失を被る可能性があるという。この調査の発表から数週間後、中国は輸出禁止を発表した。

この禁止措置は発効して間もないため、米国企業や連邦政府がどのように対応するかはまだ不透明だ。しかし、アメリカのハイテク製造業には代替案がないわけではない。国境の北側、オンタリオ州にあるネオ社の施設は、ガリウム生産量を倍増させる準備ができていると、チアノス氏は言う。「生産能力は十分あります」と彼はグリスト紙に語った。「原料の供給を待っているところです」

現在、ネオのガリウム供給源は半導体業界のみだ。欧州、北米、アジアの半導体メーカーがスクラップを同社に送り、同社はそれを高純度ガリウムに加工して半導体製造に再利用している。しかし、チアノス氏によると、ネオは世界中のボーキサイト採掘業者と共同でこの技術を試験的に導入し、新たなバージンガリウム供給源を創出しているという。同氏によると、ボーキサイト採掘業者は現地で初期処理を行い、その後、低純度ガリウムをネオに送り、カナダでさらに精製するという構想だという。チアノス氏は、ネオが提携している具体的なボーキサイト企業の名前は明かさなかったものの、新たな資源の確保に向けて「前進している」と述べた。

一方、ブリティッシュコロンビア州では、鉱業大手のテック・リソーシズが既に中国以外でゲルマニウムの主要生産者となっている。同社のトレイル・オペレーションズ精錬所は、アラスカ北西部のレッドドッグ鉱山から亜鉛鉱石を受け入れ、様々な製品に加工している。米国地質調査所の推計によると、精錬ゲルマニウムは年間約20トン生産されている（テックは生産量を公表していない）。

テック社の広報担当者デール・スティーブス氏はグリスト紙に対し、このゲルマニウムは主に米国の顧客に販売されていると語った。輸出禁止を受けて、スティーブス氏は同社は現在「ゲルマニウムの生産能力増強に向けた選択肢と市場の支持を検討している」と述べた。

クリーンエネルギー調査会社ブルームバーグNEFの金属・鉱業部門責任者、クワシ・アンポフォ氏は、グリストに対し、米国は近い将来、必要なガリウムとゲルマニウムを確保するために、カナダのように既に大規模な生産を行っている国と「新たなサプライチェーン関係の構築」を試みるだろうと述べた。これは、トランプ大統領が提案したカナダからの輸入に対する関税が実現するかどうかに関わらず、真実である可能性がある。チアノス氏は関税の脅威にもかかわらず強気な姿勢を示し、メールで「ネオは北米で唯一の産業規模で商業的に稼働しているガリウム施設である」と述べた。

「当社は、半導体および再生可能エネルギー業界における欧州、米国、日本の顧客へのサービス提供を継続することに尽力しています」とチアノス氏は付け加えた。

スティーブス氏はグリストに対し、米国とカナダ間の貿易戦争は「両国の経済にとってマイナスとなり、不可欠な鉱物の流れを阻害し、国境の両側でコストと非効率性を増大させる」と述べた。また、テック社は「トレイル事業への影響を最小限に抑えるため、引き続き販売契約を積極的に管理していく」と述べた。

カナダは米国にとってこれらの希少金属の短期的な選択肢としては最適かもしれないが、将来的には米国がリサイクル、特に軍事装備品のリサイクルに「新たな関心」を示すようになるとアンポフォは予想している。2022年、国防総省は古い軍事装備品から「光学グレードのゲルマニウム」を回収するプログラムを開始したと発表した。当時、この取り組みでは年間最大3トン、つまり米国の年間需要の約10%をリサイクルすると予想されていた。このプログラムを担当する国防総省の下部機関は、グリストのプログラムの状況に関するコメント要請に応じなかった。

米国には小規模ながら生産拠点がもう一つあります。世界的な金属企業であるユミコアは、オクラホマ州クアポーにある光学材料工場とベルギーで、製造スクラップ、光ファイバーケーブル、太陽電池、赤外線光学機器からゲルマニウムをリサイクルしています。広報担当者はグリスト通信に対し、同社は1950年代からゲルマニウムのリサイクルを行っており、「ユミコアの中核かつ歴史的な事業」と呼んでいると述べました。ユミコアはリサイクル量を明らかにしておらず、中国の輸出禁止措置が同社のこの事業に影響を与えるかどうかについても言及しませんでした。

リサイクルによって国内のガリウムとゲルマニウムの需要の一部を満たすことはできるが、テネシー州中部のヘドロ池に両金属のより大きな供給源が潜んでいる可能性がある。

クラークスビル市では、オランダに本社を置くニールスター社が、ガリウムとゲルマニウムを含む廃棄物を生成する亜鉛処理施設を運営している。米国エネルギー省の広報担当者はグリストに対し、同社は以前、エイムズ国立研究所のクリティカルマテリアルイノベーションハブと提携し、亜鉛廃棄物からは通常生成されないガリウムの抽出プロセスを開発していると語った。

2023年、ニールスターはクラークスビルにある既存の亜鉛製錬所に併設し、年間30トンのゲルマニウムと40トンのガリウムを生産可能な1億5000万ドル規模の新施設を建設する計画を発表しました。しかし、プロジェクトの現状は不透明で、建設開始の予定は未定です。ニールスターの広報担当者はグリストに対し、施設の事業性について「引き続き検討と評価を進めている」と述べましたが、それ以上の詳細は明らかにしませんでした。

専門家はグリスト誌に対し、中国以外の企業にとって、ガリウムやゲルマニウムの生産に関する事業ケースの構築が最大の課題だと語った。ネオ社のチアノス氏が述べたように、これらの金属は比較的少額の追加収入を得るために多額の先行投資を必要とする「副業」のようなものだ。さらに、ボーキサイトや亜鉛の採掘業者がガリウムやゲルマニウムを生産できるかどうかは、通常、主力となる金属の市場状況に左右される。つまり、「アルミニウム価格や亜鉛価格が低迷している場合、たとえ世界がガリウムやゲルマニウムの需要を切望していたとしても、鉱山や製錬所は稼働しない可能性がある」とワン氏は述べた。

それでも、これらの金属を生産する経済的インセンティブは数年前よりも高まっている。チアノス氏によると、最近の地政学的ドラマはガリウム価格の「二極化」を引き起こしたという。中国国外では、ガリウムの価格は現在、中国国内の「ほぼ2倍」になっている。

「市場の構造変化により、中国国外での生産がビジネスケースとして成立するようになりました」とティアノス氏は述べた。「そして、その始まりは輸出規制でした。」