ハードドライブはリサイクルできるのか？Googleが調査中

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 。

オクラホマ州メイズ郡にあるGoogleデータセンター内の研究室で、研究者たちは2019年秋、古いハードディスクドライブを手作業で分解し、「マグネットアセンブリ」と呼ばれる長さ2インチの部品を取り出しました。2つの強力な希土類磁石で構成されるこのマグネットアセンブリは、ハードディスクドライブ内部の重要な部品であり、データの読み書きを可能にするアクチュエータアームを制御します。 

科学者たちは6週間かけて、6,100個の磁気筋を採取しました。その全ては実質的に新品同様でした。磁石はその後、タイのハードドライブ製造工場に送られ、そこで新しいドライブに組み入れられ、最終的には世界中のデータセンターに再配備されました。

これは、北米のデータセンターで毎年推定2,200万台が廃棄されるハードディスクドライブの状況とは大きく異なります。通常、データセンター運営者は3～5年ごとに古いドライブを新しいドライブに交換しますが、廃棄されたドライブは無造作にシュレッダーにかけられます。採掘して磁石に変えるには膨大なエネルギーと資源が必要だった希土類元素は、アルミニウムスクラップの海に埋もれてしまうのです。 

しかし、グーグルをはじめとするテクノロジー企業は、ここ数年、この状況を変えようと静かに取り組んできました。将来の希土類金属供給不足への懸念に加え、環境への配慮に暗い影を落とす希土類採掘による環境負荷への懸念から、テクノロジー企業は学界や政府機関のパートナーと共に、代わりにハードドライブを採掘できないか検討しています。これまで、こうした取り組みは世間の注目を集めてきませんでした。しかし、バイデン政権下では、政府のデータセンターのハードドライブが、データストレージデバイスや家電製品だけでなく、気候変動対策の鍵となるエネルギー技術にも不可欠な希土類元素の有望な供給源であると最近注目されたことで、この取り組みが後押しされる可能性があります。

「ハードディスクの磁石は、電気自動車や風力タービンに不可欠なネオジムとジスプロシウムを含んでいるため重要です」と、アリゾナ大学で希土類元素のリサイクルを研究する科学者、ホンユエ・ジン氏はグリスト誌に語った。17種類の希土類元素のうち、「現在、この2つが最も重要かつ極めて重要です」。

インターネットの物理的なバックボーンを形成するコンピューターの倉庫であるデータセンターは、これらの元素を見つけるのに最適な場所です。データセンターは、希土類磁石の最大の最終用途の一つであるハードディスクドライブの世界最大の消費地です。寿命が尽きると個人の地下室で埃をかぶることが多いパソコン内のハードディスクドライブとは異なり、データセンターの運営者は、データセキュリティを守るため、古いハードディスクドライブの回収と廃棄に関する厳格なプロトコルを設けています。 

「自宅のパソコンに内蔵されているハードディスクは、消費者であるあなたがリサイクル業者に持ち込む必要があります」と、パデュー大学で産業持続可能性を研究する博士課程のカリ・フロスト氏は述べた。「データセンターにはすでに何百万台ものハードディスクが供給されています。データセンターを運営する企業は、それらを可能な限り最善の方法で処理し、持続可能性の観点から最適化したいと考えています。」

米国だけで使用済みハードディスクドライブ全体の約17%を排出しており、これは世界最大のシェアです。研究者たちは、これらのデータストレージデバイスをすべてリサイクルすれば、中国を除く全希土類磁石需要の5%以上を供給できると推定しており、ITセクターやクリーンエネルギー企業の需要を満たす可能性もあるとしています。米国の研究者、テクノロジー企業、ハードウェアメーカー、電子機器廃棄物リサイクル業者からなるコンソーシアムは最近、これらの希土類磁石をどのように回収し、第二の人生を与えるかを具体的に研究し始めました。 

2019年、これらの関係者は、ハードディスクドライブ全体を消去して再利用する、磁石アセンブリを取り外して再利用する、古いハードディスクドライブの磁石を粉砕してその粉末を用いて新しい磁石を製造する、細断されたドライブから精製された希土類元素を抽出するなど、多くの潜在的な戦略を特定した報告書を発表しました。これらの戦略にはそれぞれ独自の課題があります。磁石アセンブリを手作業で取り外すのは労働集約的であり、技術から希土類元素を抽出するには化学物質やエネルギーを大量に消費し、大量の廃棄物が発生する可能性があるためです。また、いずれの戦略も規模を拡大するには、グローバルサプライチェーン全体の多くの関係者の賛同を得る必要があります。 

使用済みまたはリサイクルされた希土類磁石を新しいドライブに組み込むために必要な、比較的小さなサプライチェーン調整でさえ「難しい」とジン氏は述べた。「特に、少量から新しい技術で始めなければならない場合はなおさらです。」

それでも、いくつかの企業は最初の一歩を踏み出している。2018年には、Google、ハードディスクメーカーのSeagate、そして電子機器再生業者のRecontext（旧Teleplan）が、6台のハードディスクドライブから磁石アセンブリを取り外し、新しいSeagate製ハードディスクドライブに装着するという小規模な実証プロジェクトを実施した。フロスト氏によると、この実証は2019年に実施されたより大規模な研究の「きっかけ」となった。この研究では、GoogleデータセンターのSeagate製ハードディスクドライブから6,100個の磁石アセンブリが取り出され、Seagateの製造施設で新しいハードディスクドライブに装着された。2019年の研究を主導したフロスト氏は、この実証はこの種のものとしては過去最大規模だと考えている。

学術誌「Resources, Conservation, and Recycling」の次号に掲載されるこの研究結果は、希土類磁石をより大規模に回収・再利用できることだけでなく、そうすることで環境面でも大きなメリットがあることを示している。研究によると、再利用された磁石アセンブリは、新品に比べて二酸化炭素排出量が86%低かった。フロスト氏によると、この推定値は、データセンターが稼働している地域の電力網のエネルギーミックスを控えめに考慮したものだという。Googleがこのデータセンターでほぼ24時間体制で再生可能エネルギーを使用していることを考慮すると、再利用された磁石の二酸化炭素排出量はさらに低くなる。

Googleは、現在進行中のプロジェクトがあるかどうかについては明らかにしなかったが、スケーラブルな希土類磁石リサイクルプロセスの開発という、同社が公表している目標をグリストに提示した。Googleのサプライヤー環境影響プログラムマネージャーであり、今回の研究論文の共著者でもあるイネス・ソウザ氏は、それが現実のものとなるまでには、まだ克服すべき課題がいくつかあると述べている。 

これらには、「現代のハードドライブは小さな粒子に非常に敏感」であるため、磁石のリサイクル中に極めて清潔に保つ必要があることや、ハードドライブが絶えず変化し、数年ごとに新しい磁石の設計が登場するという事実が含まれます。  

「磁石の設計を世代間で一定にすることで、再利用プロセスの規模を拡大できる可能性がある」とソウザ氏は述べた。

シーゲイトの広報担当者グレッグ・ベローニ氏はグリストに対し、同社は「顧客と緊密に協力し、希土類元素のリサイクルの複雑さを解決するために尽力する」と語った。同社のもう一つの顧客であるコンピューターメーカーのデルは、異なるリサイクル手法を模索している。

2019年、デルはシーゲイトおよびリコンテクストと共同で、デルの回収プログラムを通じて回収されたコンピューターハードドライブから磁石を回収し、粉砕して希土類元素を抽出し、新しい磁石の製造に利用するパイロットプログラムを開始しました。この協業により、これまでに約19,000ポンド（約8,000kg）の希土類元素磁石がリサイクル用に回収されました。このプロジェクトは「まだパイロットプログラムであり、社内業務の中で規模を拡大する方法を模索し続けています」と、デルの広報担当者メル・デローム氏はグリスト誌に語りました。

希土類磁石が何らかの方法で大量にリサイクルされるまでには何年もかかるかもしれませんが、バイデン政権はこうした取り組みを加速させる可能性があります。連邦政府は、エイムズ国立研究所の重要物質研究所を通じて、磁石から希土類元素をよりクリーンかつ効率的にリサイクルするプロセスの開発に焦点を当てた複数のプロジェクトに既に資金を提供しています。サプライチェーンのレジリエンス強化に関する最近の報告書の中で、政権関係者は、米国政府が運営する4,000カ所のデータセンターは、連邦政府が資金提供するこの種の研究開発を用いて希土類磁石を採取する「近い将来的な機会」であると記しています。 

ジン氏は、このようなプログラムは、バイデン政権の連邦車両の電動化計画が電気自動車市場全体の活性化につながるのと同様に、テクノロジー業界全体のリサイクル障壁を低下させる可能性があると述べています。また、電気自動車業界が希土類磁石のリサイクルに独自のアプローチを開発するための基盤を築く可能性もあるでしょう。

「6,000台のドライブに新しいプロセスを構築するのは、商業的に現実的ではありません」とジン氏は、Googleの調査でリサイクルされたハードドライブの磁石の数に言及して述べた。「しかし、4,000のデータセンターについて言えば、サプライチェーンを変え、新しい再利用・リサイクルの経路を導入する方が現実的です。ですから、そう言っていただいて本当に嬉しいです。」

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