ニッケル・2025年40巻1号 by Constructive Communications

ニッケルとその用途に関する専門誌

ニッケル・2025年40巻1号

ニッケルとESG (環境・社会・ガバナンス)

ニッケル生産における持続可能性に関する考察

ベロニク・スチューカース博士ニッケル協会会長

ステンレス鋼中のニッケル― バランスの取れたアプローチ

ケーススタディ33

クーベルク飲料水貯蔵施設

•各タンクの屋根は、1.4404／316L ステンレス鋼製の厚さ 12.5mm の DN250パイプ（10インチSCH80S）で作られた 3 本のステンレス鋼柱によって支えられています

•タンクの底部とシェルの下部6.4メートルには、強度と耐腐食性を高めるために 1.4162/UNS S32101 リーン二相ステンレス鋼が使用されており、底板は 3 mm、下部シェルは4 mmの厚さとなっています

•上部シェルと屋根には、二相ステンレス鋼 1.4462/S32205 が使用されています

クーベルク・プロジェクトは、現時点でヨーロッパ最大となる容量12,000立方メートルもあるステンレス鋼製の飲料水貯蔵施設です。ドイツのウルムに位置するこの大規模な貯水施設は、Hydro-ElektrikGmbH社によって建設されました。主に316L（UNSS31603）ステンレス鋼、リーン二相ステンレス鋼、および標準二相ステンレス鋼で構成されており、効率の向上、水質の維持、そして長期的な保守費用の削減を目的として、この施設は設計されています。

過去 50 年間で飲料水貯蔵業界は大きく進化しており、ステンレス鋼で内張りされたコンクリートタンクから、洗浄システムを一体化した完全なステンレス鋼製のタンクへと移行してきました。3 つのタンクシェルは、Hydro-Elektrik GmbH 社のスパイラル巻き取りプロセスを使用して製造されました。このプロセスでは、10 トンのコイルからシートメタルを巻き取ってスパイラル形状に形成します。各タンクは、約 21 トンのリーン二相ステンレス鋼、30 トンの標準二相ステンレス鋼、そして柱用には 0.3 トンの 316L ステンレス鋼が使用されています。その結果、溶接個所が少ないため構造的な強度が向上し、厚さと直径の精密な管理も可能な大口径タンクが実現しました。戦略的な材料選定は、飲料水の供給水に含まれる二酸化塩素などの課題に対応しており、これに耐えるグレードの材料が必要でした。Hydro-Elektrik GmbH 社はステンレス鋼の特性と革新的なエンジニアリングを活用することで、クーベルク飲料水貯蔵施設においてデザイン、持続可能性、耐久性について新しい基準を打ち立てました。この施設は、2023 年末に運用を開始しました。

「ステンレススチール・ワールド」に掲載された記事を元に編集

論説：

環境、社会、ガバナンス(ESG)

ニッケル業界は今、重大な岐路に立たされています。地政学的な緊張の高まりや生産のインドネシアへのシフトによってニッケルに注目が集まる一方で、各国は重要鉱物の確保に奔走しています。同時に、業界としては、持続可能な方法でニッケルを生産しなければなりません。

今回のニッケル誌では、環境・社会・ガバナンス（ESG）の観点からニッケルを詳しく見ていきます。業界の一部では批判されているところもありますが、大きな前進も見られます。ニッケルの採掘や生産が労働者や地域社会、環境に与える影響は、適切な対応によって軽減することが可能です。業界が高いESG基準を達成できるように、様々なツールを提供し研究を行っているところがありますが、ニッケル協会もその一つです。

持続可能性はニッケルの鉱山会社や生産会社にとどまらず、ニッケルのライフサイクル全体に渡る影響も対象としています。ニッケル協会の会員はこの責任を真剣に受け止めており、ニッケルの利点と責任ある使用についての理解を深めるべく邁進しています。

リソースと専門知識を結集して、会員は科学的研究、査読済み研究、さらには国際的なベストプラクティスに前向きに取り組んでいます。

ニッケルは地域社会の支援、経済成長、そしてエネルギー転換において重要な役割を果たしています。ニッケル協会の使命は、ニッケルの持続可能な供給とニッケル産業の持続可能な発展を推進することです。しかしながら、私たちだけでは、それを成し遂げることはできません。私たちは、すべての業界関係者に対し、最高水準の持続可能性とガバナンス基準を遵守すること、そしてニッケルの下流ユーザーに対しては、その基準をサプライヤーにも適用することを強く求めます——地域社会、産業、そして環境にとっての「ウィン・ウィン」となることを目指して。

クレア・リチャードソン

ニッケル誌編集長

表紙および上の画像は、インドネシア・南スラウェシの旧ニッケル採掘跡地での苗木の植樹の様子を示しており、土地の回復と再生に向けた重要な取り組みを強調しています。

ニッケル協会の「持続可能性指針原則」は、企業が高度なESG基準を達成するための道筋を示すものであり、業界全体およびバリューチェーン全体にわたる行動を促す原動力となるものです。

02 ケーススタディ33 クーベルク飲料水貯蔵施設

03 論説

環境、社会、ガバナンス

04 ニッケルの注目話題

06 ニッケルの処理ニッケル生産における持続可能性に関する考察

08 ニッケル協会　会長ベロニク・スチューカース博士ニッケル協会を率いて

10 持続可能性とステンレス鋼中のニッケル

バランスの取れたアプローチ

12 バッテリーチャットマーク・マカサー博士とのインタビュー

14 技術に関する Q＆A

15 なぜニッケル？

15 UNS詳細

16 天の声アンディ・スコットによるアビの彫刻

ニッケル誌はニッケル協会が発行しています：www. nickelinstitute.org

ベロニク・スチューカース博士、会長　　クレア・リチャードソン、編集長 communications@nickelinstitute.org

寄稿者：Parvin Adeli, Gary Coates, Mark Mistry, Geir Moe, Kim Oakes, Pablo Rodríguez Domínguez, Frank Smith, Lyle Trytten, Odette Ziezold デザイン：Constructive Communications社本資料は。読者の一般的な情報提供を目的として作成されたものであり、適切な助言を得ることなく特定の用途に使用したり、依存したりすることはできません。本資料は技術的に正しいと考えられていますが、ニッケル協会、その会員、スタッフおよびコンサルタントは、本情報の一般的または特定の用途への適合性を表明または保証するものではなく、本資料に記載された情報に関連するいかなる責任または義務を負うものではありません。

ISSN 0829-8351

Hayes Print Groupによりカナダで再生紙に印刷

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NICKEL NOTABLES

ニッケル・ニュース

アメリカ国立科学財団（NSF）の化学イノベーションセンター・プログラムの支援を受けた研究者たちは、アンモニアと炭酸塩を使用して、鉱石やリサイクル材料からコバルトとニッケルを分離する新しい方法を開発しました。この二つの金属を 99% という純度で得られるこの効率的な抽出方法は、電子廃棄物の持続可能な利用を促進し、起こり得る供給不足の緩和にも貢献できる可能性があります。バッテリー駆動技術にはコバルトとニッケルは重要な元素です。「この方法は、従来の精製化学薬品の過酷な性質に対処し、廃棄されたバッテリーから新たな価値を生み出します」と、ノースウェスタン大学の協力者とともに、ペンシルベニア大学で研究チームを率いた化学者エリック・シェルター氏は述べています。

驚異の発見

中国・深圳の南方科技大学（SUSTech）の物理学者たちは、常圧下で新しい

ニッケル系高温超伝導体を開発しました。研究室で成長させたニッケル酸化物の薄膜を用いたこのブレークスルーは「常圧下で」−233°C（−387°F）を超える温度での超伝導を実現しました。これまでにこのような超伝導特性を実現したのは、銅酸化物と鉄系材料だけでした。「大きな希望は臨界温度をさらに引き上げて、［このような材料を］より実用的な応用に役立てられるようにすることです」と、研究者のダンフェン・リー氏は語っています。この発見により、磁気共鳴画像法（MRI）などの技術がより安価で効率的になる可能性があります。この研究成果は、学術誌Natureに掲載されました。

着実な進歩

中国企業のファラシス・エナジー社は、エネルギー密度が400Wh/kgを超える全固体電池（ASSB）を安定したセルサイクルで、実環境試験を行う段階に入ったと発表しました。硫化物系システムを基盤とし、高ニッケル三元系正極材と高シリコン負極材を用いたこれらの全固体電解質セルは、ピンプリック（穿刺）、せん断、ホットボックス試験に合格しており、セルレベルでの熱暴走時の自己遮断機能も備えています。ファラシス・エナジー社は、酸化物系および高分子系に基づく全固体電池の開発でも進展しており、リチウム金属負極と高ニッケル正極を用いることで、最大 500Wh/kg のエネルギー密度を実現しています。総じて、これらの軽量全固体電池（ASSB）は、安全性の向上、エネルギー密度の増加、そしてより高速な充電といったメリット実現を目指しています。これはEV業界における、さらなる前進です！

珠玉のアイデア

それは、重金属集積植物が地中から金属を吸収するというファイトマイニングというプロセスで抽出された金属を用いて制作された最初の作品です。H2ERG’ の材料研究者兼デザイナー、カロライン・ヒーリー氏によるこのリングは、ニッケル、銀、銅、亜鉛を含む金属粉末を混合し、透明な球体の中に封入したデザインが特徴となっています。リングに使用された金属は、バイオマイニング・スタートアップの Phyona 社の協力を得て調達されました。同社は、金属を抽出するための低炭素で完全にバイオベースの方法を開発することに重点を置いています。リングの金属は、イギリス北部の伝統的な石炭鉱山跡地から採取されました。この植物はバイオリメディエーション（生物浄化）として知られるプロセスで、土壌から汚染物質を除去する手助けをします。

ニッケル産業－その4 ニッケル生産における持続可能性に関する考察

本シリーズの第４部ではニッケル生産がもたらす影響とその軽減について考察します。

インドネシアのソロワコ州東ルウの PT Vale Indonesia 社が再生した旧鉱山跡地に作業員達が植林をしています。

鉱山業界では持続可能性に関し大きく分けて３つのカテゴリーに分類されます：環境への影響、社会的影響及びガバナンスです。それではこれらについてもう少し掘り下げていきましょう。ただしニッケル業界も進化しており、1950年代の手法は今日とは異なるという点にも留意する必要があります。

ニッケルについての主な環境問題は他の多くのベースメタル操業と同様です：操業活動及びその結果生じる廃棄物による土地、大気、水質及び生態系に与える影響です。

土地

熱帯表層鉱床（ラテライト）は土地と生物多様性に多大な影響を与えます、特に独自の土地固有種のある島においては絶滅のリスクがあります。

温帯の大陸地帯では広範な種の分布により表層採掘のリスクは低減されます。高品位の地下硫化鉱床では表層破

壊は最小化されます。

見た目を採掘以前の状態に完全に戻すことは、地形の変貌によりまず不可能です。ニッケルを多く含む土壌は自生植物種類に影響し、ニッケルを採取することで異なる植生を生じさせますー良し悪しは別として異なったものです。

修復作業は地域社会及び規制当局と協議の上計画し、生態系上また経済的に有用なものを目指すべきです。計画は地域の変化する目標や気候変動による影響にも柔軟に対応可能なものにしておくべきです。

大気及び水質

大気汚染は採掘工程より加工工程の方が大きな問題です。採掘車両の排出（移動機器の燃料燃焼から生じる）は比較的少量です。硫化鉱の選鉱はエネルギー集約型であり、現場の化石燃料発電からの排出があります。遠隔地鉱山では住民に対する汚染物質の影響が幾分和らげられます。

ラテライト鉱の製錬は高エネルギーを必要とし、二酸化炭素及び汚染物質を排出します。一方硫化鉱の製錬では亜硫酸ガスが発生しますが遠隔地のため配送が現実的ではない場合を除き多くの場合硫酸として回収されます。

酸浸出法はよりクリーンな工程としての選択肢です。

水質汚染は熱帯地方の採掘での浸食と重金属により生じます、一方硫化鉱鉱山では酸性鉱山排水が生じる可能性があります。各工程の廃液にも金属が含まれます。排水や廃液の適正な処理は不可欠です。

固形廃棄物

他のすべての鉱山活動と同様、ニッケルの採掘及び加工において考慮すべき問題として固形廃棄物があります。ニッケル硫化鉱鉱山の尾鉱（多くは残余鉄硫化物を含むケイ酸塩脈石）、ニッケルラテライト鉱または硫化鉱の製錬スラグ、ニッケルラテライト鉱酸浸出工程または精鉱やマットの製錬から生じる化学的沈殿物残渣などがあります。国際鉱業金属協会（ICMM）の尾鉱に関する業界基準などの先進的な取り組みに従うことが固形廃棄物にかかわるリスク削減の鍵となります。

社会的影響及びガバナンス社会的課題には従業員及び地域社会に対し責任ある対応をすることが含まれます。熟練労働者は採掘及び加工にとり不可欠です、したがって一流大手企業は研修の充実、適切な作業機器の提供、及び安全な職場環境の確保を優先しています。

現在世界的に話題となっているFPIC （自由意志による、事前の十分な情報に基づく同意）は操業のための社会的許可の必要性を際立たせています。活動により影響を受ける地域社会には― 影響の良し悪しは別としてー必ず情報を提供し、同意を得なければなりません。この対話の成熟度は国により異なりますが、同意を得て維持できなければ、生産者にとって壊滅的な結果を招く可能性があります。

ニッケル鉱山業におけるガバナンスは他の資源産業のそれを反映しています。内部的には意思決定手順は透明性、包括性、および十分な情報の下に行われなければなりません。

対外的には企業は政府、規制当局、および社会と建設的な関係をはぐくみ、一方市民社会に対して不当な影響力を行使せずに多様な声が政策や実務に反映されるようにするべきです。

進歩を続ける

世界的には上記の諸問題に対処する様々な管理システムが使用されています。統合鉱業基準イニシアティブ（Consolidated Mining Standards Initiative）は、Copper Mark（Nickel Markを含む）、国際鉱業金属協会（ICMM）、カナダ鉱業協会（Mining Association of Canada）及びワールド・ゴールド・カウンシル（World Gold Council）は夫々異なる責任ある４つの鉱業基準を環境、社会及びガバナンス問題を含む一つの世界的な基準に統一することを目指しています。

ライフサイクルアセスメント（LCA）などの手法を用いることで個々の設備及び業界全体についての様々な環境に関する改善の余地が大きい部分をピンポイントで明らかにし、各企業が持続可能性への取り組みを的確に進めるための助けとなります。しかしながらその解釈には常に注意が必要です。このシリーズの今後の記事では斬新なアプローチによりニッケル生産による影響をいかに少なくできるかを見て行きます。

生態学的影響を適切に規制するには適切な情報が必要です。ニッケル協会の会員はNiPERAの活動を支援し、信頼性の高いデータを得るべく重要な科学的研究を推進します。

ニッケル協会の新会長ベロニク・スチューカース博士

ベロニク・スチューカース、ニッケル協会会長

ベルギー国籍

英国エクセター大学にて有機化学の博士号取得

規制および官公庁業務において25 年以上の経験

ユミコアおよびアルベマールにて 16年以上民間企業での勤務経験 2012年、ニッケル協会にパブリックポリシー＆サステナビリティ部門ディレクターとして入職

2025年1月1日付で会長に就任

2025 年1月、ベロニク・スチューカース博士がニッケル協会の会長に就任しました。化学、企業経営、そして政策提言における豊富な知見と実績を有するスチューカース博士は、金属産業への深い情熱を胸にこの重責を担います。今後は、ニッケル業界における持続可能性の確保、技術革新の推進、責任ある調達の推進に向け、尽力する決意です。

ニッケル協会を率いてスチューカース博士は、ニッケルが現代のテクノロジーおよび持続可能な開発において極めて重要な役割を担っていることを深く認識しています。彼女は、業界の多くの企業が今後もニッケル協会を、不可欠な知見と支援を提供する中核的な存在として活用できるよう、精力的に取り組んでいます。「ニッケルは、社会に多大な恩恵をもたらす戦略的鉱物です。一方で、責任を持って管理すべき課題も抱えています」と、スチューカース博士は語ります。「ニッケル協会は、業界関係者、規制当局、そして多様なステークホルダーが、確かな情報と専門的知見に基づいて意思決定を行えるよう、独自の専門知識を提供し、政策提言を行っています」

スチューカース博士が掲げる最優先課題は、ニッケル協会の組織体制、資金基盤、そして会員構成の強化を図ることで、業界全体が直面する課題により効果的に対応できる体制を構築することです。彼女は、ニッケル協会という枠組みを通じた共同の取り組みによって、個々の企業では対処が難しい、将来に深刻な影響を及ぼす可能性を孕んだ課題にも立ち向かうことが可能になると強調しています。そうした課題は、ニッケル産業の将来に深刻な影響を及ぼす可能性を孕んでいます。ニッケル協会は、責任ある企業同士が専門知識を共有し、リスクを分担しながら、持続可能なニッケル産業の未来に向け

て共に歩むための重要なプラットフォームであると、彼女は位置づけています。グローバルな持続可能性におけるニッケルの役割

「ニッケルは、低炭素経済の実現に不可欠な存在です」と、スチューカース博士は力強く語ります。「ニッケルは、すべての再生可能エネルギー技術やバッテリー、エネルギー貯蔵システムに不可欠な材料であり、気候変動への対応において中心的な役割を担っています」。ニッケルが果たす役割はそれだけにとどまらず、安全な水の供給、食料の供給網、衛生的な医療機器の製造、耐久性に優れたインフラ整備、さらには公共空間を彩るアート作品に至るまで、多岐にわたる分野で貢献しており、健康で持続可能な社会の実現に大きく寄与しているのです。

「持続可能性は、何よりもまずその原点（源）から始まります。将来の世代にわたってニッケルを安定的に確保し続けることは、私たち全員の責任なのです」と、彼女は力強く訴えます。

この理念のもと、協会は、環境 (Environmental)・社会 (Social)・ガバナンス (Governance) (ESG)の観点を企業活動に組み込むための「サステナビリティ指針原則」を策定しています。責任ある調達の推進ベロニク・スチューカース博士は、責任ある調達をESGへの取組みにおける第一歩と位置づけています。「責任ある調

達基準は、企業が、リスクが特に高い部分や、問題が集中している箇所を特定し、データギャップを解消し、投資家やステークホルダーとの信頼関係を構築する上で重要なツールです」と彼女は語ります。ニッケル協会は、OECD のガイダンスに準拠した責任ある調達の枠組みである「Cu Mark」と連携し、ニッケル分野向けに「Ni Mark」を開発しました。Ni Markは大手企業から新興生産者に至るまで、調達と監査に柔軟に対応するのを可能にします。

イノベーションの推進業界をリードする知見の担い手として、ニッケル協会は規制科学、市場開発、新しい用途の開拓におけるイノベーションを推進する存在です。スチューカース博士は、大量の水損失を防ぐ耐震性の給水システムなど、ステンレス鋼の先進的な応用例に注目しています。ニッケルが持つ優れた耐久性とリサイクル性は、持続可能なインフラストラクチャーにおけるゲームチェンジャーとなります。

今後、超高低温環境下でも優れた強度と耐久性を発揮する高ニッケル合金は、宇宙技術の分野においても極めて重要な役割を果たすと、彼女は展望しています。電池材料として注目を集めがちなニッケルですが、その可能性はエネルギー貯蔵の枠を超え、遥か宇宙の領域にまで広がっているのです。

アドボカシーと教育ニッケル協会は、政策立案者、製造業者、そして消費者に対する教育の分野においても、信頼されるグローバル・パートナーとしての地位を確立しています。

スチューカース博士は次のように述べています。「当協会の専門家たちは、人間

の健康、環境科学、規制対応、市場応用、持続可能性といった幅広い分野において、他に類を見ない知見を提供しています。私たちは、科学的根拠に基づいた正確な情報こそが、あらゆるレベルにおける意思決定を支える礎であると信じています」

金属、音楽、そしてリーダーシップへの情熱

スチューカース博士は、有機化学の研究からキャリアをスタートさせ、その後、金属分野における政策提言の道へと進みました。ユミコア社およびアルベマール社での実務経験を経て、13年前にニッケル協会に加わり、その後ブリュッセル事務所の責任者として組織を牽引してきました。「一度でも金属の魅力に触れたら、もう簡単には離れられません」と、彼女は微笑みながら語ります。

しかし、ベロニクの情熱は金属の世界にとどまりません。余暇には音楽家としても豊かな才能を発揮しています。すぐれたピアニストであると同時に、地元ベルギーで実績のある吹奏楽団ではクラリネット奏者としてチームワークの精神を発揮しています。さらに、ベルギーのオーケストラ「Casco Phil」の理事も務めています。

そして、ニッケル協会の新たな“シェフ・ドールケストル（指揮者）”として、彼女はこの組織の特長を明確に語っています。「情熱、専門知識、プロフェッショナリズム、チームワーク、そして楽しさです」と彼女は断言します。「私たちは、チーム内でも会員との関係においても、尊敬、協力、信頼を大切に育んでいます。それが、ニッケルの力強く持続可能な未来を支えるのです。」

「ニッケルは社会に大きな恩恵をもたらす戦略的鉱物ですが、責任をもって管理しなければならない課題もあります。」

持続可能性とステンレス鋼中のニッケルバランスの取れたアプローチ

ニッケル含有ステンレス鋼は製造時の環境負荷が高い場合もありますが、寿命は長く、効率的でリサイクルが可能です。持続可能性は社会的経済的要素を含むライフサイクルアセスメントにより評価されます。

今日では持続可能性とは単なる流行語ではありませんーそれは産業、政策、および消費者が選択を行う際の指針となる原則です。ステンレス鋼分野ではニッケルは材料の性能向上、寿命の延長及び長期の持続可能性目標を支えるに際して重要な役割を果たしています。しかしこの場合、持続可能性とは何を意味し、またどうすればそれを正確に測れるのでしょうか？持続可能性の核心とは、現世代のニーズを満たしながら次世代がそのニーズを満たす能力を損なわないようにすることです。それには経済成長、環境保護及び社会的福祉のバランスをとる必要があります。一方で持続可能な開発がこれを達成するためのロードマップです―即ち技術、実践及び政策を継続的に改善して行くプロセスです。

素材の評価はカーボンフットプリントやエネルギー消費量にとどまりませんー環境面、経済面及び社会面を考慮しながらその全ライフサイクルの影響を理解することが必要です。ライフサイクルアセスメント（LCA）などのツールに

素材の持続可能性は比較することは可能でしょうか？答えはイエスですがとても複雑です。1990 年代以来科学者及び業界専門家達は持続可能性をベースとした素材の評価方法を定める努力をしてきました。環境面及び経済面については合意された方法及びツールにより既に確立されている一方、社会面については進化中です。

より素材の「ゆりかごから墓場まで」の環境影響を評価する体系的な取り組みが可能となります。

ISO 規格で定義されたLCAはニッケル含有ステンレス鋼の全ライフサイクルー即ち原材料の採掘から寿命の終焉たるリサイクルまでーにわたる環境に与える影響を評価するのに役立ちます。

補完的手法であるライフサイクルコスト（LCC）やソーシャル LCA は評価を経済的社会的影響にまで広げるものでより包括的な持続可能性評価を提供してくれます。これらのツールは環境面での利点のみならず経済効率や社会的責任をも強調するものです。

文脈が重要いかなる素材も本質的に持続可能性を有してはいませんーその影響は生産、使用、および使用後の管理次第です。水力発電を使用し全量リサイクルされたスクラップから生産されたステンレス鋼を例に取ってみましょう。一見非常に持続可能性があるように見えますが、もしそれが不適切に廃棄されリサイクルされない短命の電子機器の装飾的部品に使用されれば持続可能性を損なうことになります。

逆にニッケル含有ステンレス鋼を長寿命用途－例えばインフラや化学処理― に使用することは、その価値を極大化しまた環境への影響を時間をかけて弱めることになります。

リサイクルされたステンレス鋼は一般的に一次原料から生産されたものより、炭素及び環境フットプリントが低くなります。しかし持続可能性の評価はその商品の全ライフサイクルにわたる経済的社会的側面を考慮する必要があります。

そしてリサイクルは常に持続可能性を高めるでしょうか？必ずしもそうではありません。もしリサイクルされたステンレス鋼がその強靭な特性を生かすことなく、またリサイクルもされない短命な商品に使用された場合その持続可能性は一次ステンレス鋼を長寿命の完全

リサイクル用途に使用した場合に比較して劣るかもしれません。

社会的な観点から見ると、インフラが整っていない地域での一次生産は、裕福な地域で雇用が少ない高度に効率化されたリサイクルプロセスに比べて、より多くの雇用と経済的利益を生み出す可能性があります。

したがって LCA、LCC 及びソーシャル

LCA の定量的データは素材及び製品システムを包括的に評価するのに不可欠なツールであり、それにより持続可能性のあらゆる側面の情報に基づいた意思決定が可能になります。

将来を見据えて：ニッケルとともに持続可能な将来を築く

ステンレス鋼におけるニッケルの役割は極めて重要です。ニッケルの経済的価値は高いため川下メーカーやエンドユーザーはニッケル含有製品を採用するかニッケル不使用の代替品を探すか慎重に評価をする事になります。ニッケルは機能性、寿命、効率が良いことで経済性がある場合に使用されますーこれは環境面でも大きなメリットをもたらします。さらにステンレス鋼のリサイクル業者にとってはニッケル含有ステンレス鋼スクラップのより高い経済的価値がメリットを生み、回収率の向上に役立っています。

耐久性、耐食性及びリサイクル可能性によりニッケル含有ステンレス鋼は持続可能性用途に最適な素材となります。LCA 及び LCC 研究への継続的な投資により業界はニッケルの長期的価値を強調する一方で実践面での改良により環境フットプリントの縮小を可能にします。

ニッケル協会の活動はニッケルの社会的経済的な関連性や世界の様々な地域における生産と使用のバリューチェーンについての理解を深め、環境及び経済面を社会的側面で補足しています。

全世界の産業が環境にやさしい慣行を採用しつつある中で、ニッケルをステンレス鋼に思慮深く配合することで経済的成功、環境保護及び社会的責任のバランスをとる一助となります―これはまさに持続可能性を反映したものです。

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バッテリーチャット

マーク・マッカーサー博士とのインタビュー

マーク・マッカーサー博士と彼のチームは、エネルギー貯蔵エコシステムにおける有用な材料と製造方法の発見・開発に取り組んでいます。2020年以降、マッカーサー博士はNOVONIXの正極チームを率い、同社が特許を取得している全乾式・ゼロ廃棄物の正極材合成技術の開発とスケールアップを進めてきました。この技術は、ニッケル系正極の製造コストと環境負荷を大幅に削減することが期待されています。

NOVONIX での現職に就く以前は、マッカーサー博士はテスラ社に勤務し、電気自動車（EV）およびエネルギー貯蔵システム（ESS）分野における新しいリチウムイオン電池材料と技術の開発に従事していました。エネルギー貯蔵材料をテーマにマギル大学で化学工学の博士号を取得し、ダルハウジー大学ではジェフ・ダーン教授の指導のもと、物理学で修士号を取得しています。

現在、マーク・マッカーサー博士はカナダ・ノバスコシア州にあるNOVONIX社で研究開発部門のディレクターを務めています。ニッケル協会のバッテリー専門家、パーヴィン・アデリ博士が同氏にインタビューを行い、ニッケル系正極製造のコストと環境負荷を大幅に削減することが期待されている、NOVONIXの特許技術、全乾式・ゼロ廃棄物の正極材合成技術について話を伺いました。

NOVONIXについて教えてください NOVONIXは2013年に設立された、バッテリー材料・技術・サービスの会社です。ダルハウジー大学からスピンアウトした企業で、当初は超高精度なバッテリー試験装置の開発からスタートしました。以来、研究開発サービスへと事業を拡大し続けています。私たちの R&Dチームは、セル試作ラインを使ってバッテリーセルを製造・試験し、材料の開発や特性評価を提供することもできます。

2017年には、米国テネシー州チャタヌーガにNOVONIXAnodeMaterialsを設立し、業界向けに高性能なグラファイトを開発しました。私が率いるカソード材料チームは5年前に設立され、ダルハウジー大学のマーク・オブロヴァック博士のバッテリー材料研究室で最初に開発された、特許取得済みの全乾式・ゼロ廃棄物、正極材製造技術の商業化に取り組んでいます。

全乾式・ゼロ廃棄物プロセス技術の焦点は何ですか？

私たちの技術は、ニッケル・マンガン・コバルト（NMC）系正極材料を、拡張可能で持続可能かつコスト効率の高い

方法で合成することに焦点を当てています。

他の技術と何が違うのですか？従来のNMC正極材料製造プロセスでは、まずニッケル、マンガン、コバルトの硫酸塩を使った水溶液共沈法により、前駆体カソード活物質（PCAM）を合成します。この工程では、廃水や副産物（たとえば硫酸ナトリウム）が発生します。その後、PCAMにリチウム化合物を混合し、焼成することで最終的なカソード活物質（CAM）粉末が得られます。一方、NOVONIXでは、同等の高品質な NMC材料を、より優れたプロセスで製造することに注力しました。ニッケル含有率60～95％の各種NMC化学物質において、従来法に引けをとらない性能を実現しています。私たちのプロセスフローはシンプルに見えますが、最終製品をつくるのは簡単ではありません。金属粉末、酸化物、炭酸塩などの金属原料をリチウムやドーパント（添加剤）と組み合わせ、すべてを焼成します。

このプロセスの「マジック」は、特殊な試薬を使用せずに、すべての原料を完全に乾燥した状態で組み合わせ、精密

な加熱によって結晶構造を整えることにあります。その結果、同じ設備を使いながら、まったく新しい方法で同等の NMC粉末を作り出しています。

全乾式・ゼロ廃棄物プロセスの利点は何でしょうか？

全乾式プロセスへ移行することで、設備投資（CAPEX）と運用コスト（OPEX）をそれぞれ最大30％、50％削減することが可能です¹。私たちは高品質な CAM（正極活物質）粉末を、廃棄物を一切出さずに製造しています。副産物としての硫酸ナトリウム廃棄物も発生せず、特殊な廃棄物処理システムも不要です。また、NOVONIXの技術を導入するための設備改造も簡単です。同じ材料を作りながら、コストを削減し、廃棄物を排除し、工場の設置面積も縮小できる…これはCAM製造業者にとって、まさに理想的な組み合わせです。

難題は何だったのでしょうか？ NMCのような三元系CAM（正極活物質）の問題は、組み合わせる原料それぞれの酸化状態が異なることにあります。「パーティーにいる子どもたち全員を仲良く遊ばせる」ようなものですが、それがとても難しいんです。特にマンガンは厄介で、ニッケルやコバルトとうまく混ざりません。最初の課題は、粒子内で陽イオンが均一に混ざらないという問題を克服することでした。本来は美しく均一に混ざった結晶構造ができるべきところに、局所的にマンガンだけが集まった「島」のような部分ができ

てしまうのです。私たちは、実験室レベルを超えたプロセスを開発し、異なる原料をどう組み合わせればよいかを理解する必要がありました。それには時間がかかりました。そして分かったのは、それぞれの化学組成には、その「均一性の欠如」を克服するための独自の戦略が必要だということです。

事業拡大と大規模生産に向けた次のステップは？

バッテリー材料の大規模生産化には多くの課題があることを、私たちは理解しています。現在もエンジニアリングを進め、年間1万トン規模のパイロット施設を活用して、商業展開への道筋を定めており、同時に、この技術をスケールアップして市場に投入するためのオプションも検討しています。私たちは、最終的なスケールの工業化を支援できる、実力ある企業とのパートナーシップの確立に注力しています。

CAM（正極活物質）をNOVONIX方式で製造するための施設を提供できる材料メーカーと提携するか、あるいは自社でその施設を建設することも可能です。現時点では、この技術が市場に良い影響をもたらすことを実現するための最善の手段として、パートナーシップとライセンス供与のルートを優先しています。

このインタビュー全文はニッケル協会の公式ブログ「Chronickels」でご覧いただけます。

1．Hatch社が実施した、初期段階（FEL-1）におけるプロセス比較の概算見積もり

断熱カバーを取り外した状態の、NOVONIX社の全長13.5メートルのローラーハース炉（RHK）。ガス処理システムおよびローラー／ヒーターカバーが見える。

混合材

「NOVONIXでは、同じ高品質な材料を、より優れたプロセスで製造することに注力してきました。」

GeirMoeは専門技術士であり、ニッケル協会の技術サポート・サービスの責任者です。同氏は世界各地に配属された素材の専門家らと共に、技術的アドバイスを求めるニッケル含有材料のエンドユーザーや仕様を設定する方々のサポートをしています。同氏の専門家チームは、ステンレス鋼、ニッケル合金、ニッケルメッキなどの幅広い用途に関する技術的なアドバイスを無料で提供し、ニッケルを安心してご利用いただけるよう努めています。

専門家に聞く技術サポートに寄せられる

【よくある質問】

問答

問：私が使用する304L (UNS S30403)と316L (S31603) の溶接部分がわずかに磁石に反応します。フェライトは溶接部に重要と読んだことがあります。説明をお願いします。

答：すべてのステンレス鋼の微細構造は全てその化学組成により決まっています。ニッケル含有 300 系ステンレス鋼はオーステナイト微細構造を有します。ほとんどニッケルを含まない400 系ステンレス鋼はフェライト系であり、一方フェライトとオーステナイトがほぼ半分ずつの二相ステンレス鋼のニッケル含有は 300 系と 400 系の中間です。

の他の不純物に対する溶解性も上回ります。従って 304L (308L) や316L用の溶接電極の化学組成は溶接金属にフェライトを加える調整を行い高温割れへの抵抗力を強め溶着速度を高めることが可能となります。

オンライン版ニッケル誌

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不幸にして、100％vオーステナイト微細構造で固まる溶接部は高温割れをしやすくなります。この理由はオーステナイトの熱膨張係数がフェライト微細構造より高く、従って溶接部が冷却するにつれて溶接幅全体にわたる引張応力により縦割れが発生する可能性があります。

この高温割れが起きやすい状況は硫黄その他の不純物によりさらに悪化します。これらはオーステナイト中で溶けにくく、溶接部が固まるにつれて結晶粒界に凝縮され、結晶粒界の引張応力をさらに低下させ高温割れを起きやすくします。高温割れを防ぐには、低い入熱で溶接速度を遅くすることで冷却速度を落とすことが必要ですがこれは生産性には悪影響があります。

フェライト微細構造はオーステナイトに比べ熱膨張係数がより低く、硫黄そ

308L 及び 316L の溶接部の高温割れを避けるため一般的には 4-10% のフェライト（FNフェライトナンバー）が望ましいとされます。実際の化学組成が示される場合は、通常フェライトのパーセンテージまたはフェライトナンバー(FN)が溶接電極の材料証明書に記載されます。FN は実際の組成に基づき算出されたものです。（実際の化学分析ではなく典型的な化学分析値のみを記載するサプライヤーもいます）溶接完了後の溶接部フェライト量は材料証明書記載と一致することはまずありません。というのは溶接部は溶接電極とベースメタルの混合物であり、溶接中にオーステナイトの安定剤である窒素が空気中から溶接金属内に取り込まれる可能性があり、冷却速度も最終的なフェライト含有量に影響を与えるためです。最後に、フェライトは強磁性体であり、溶接部に含まれる少量のフェライトでも磁気吸引力を感じるのには十分です。

ニッケルはナノワイヤからステンレス鋼合金まで様々な形で存在します。しかし如何なる特性がニッケルを日常品においても不可欠な要素としているのでしょうか？

なぜニッケル？

クロム仕上げでのニッケル

野原に立っている風力タービンを見ても、おそらくニッケルは目に入らないでしょう。それでもニッケルは、風力タービンが何十年にもわたって安定して確実に作動し、優れた性能を発揮するために欠かせない重要な素材です。

それではニッケルはどこにあるのでしょう？タワーの上部にあるボックス状の部分「ナセル」の内部には、機械的エネルギーを電気に変換するギアボックスがあり、そこにはニッケルが不可欠なのです。

ギアボックスは、ブレードの回転速度（毎分 8～20 回転）を、毎分 1000～1800 回転のシャフトの回転速度に変換し、効率的な発電を可能にします。ギアボックス内の金属は、摩耗、振動、そして極端な温度にも耐えられなければなりません。ギアボックスの重量は40トンを超えることもあり、約 1.5% のニッケルに加え、クロムやモリブデンを含む高強度の鋼合金で作られています。

これら3つの合金元素はいずれも強度を高めますが、極寒の環境下での脆さを防ぐのはニッケルだけです。ギアボックスが故障すれば、発電はできません。ニッケルは風力タービンの性能を発揮するためには不可欠な存在なのです。

Gearbox

輝きがあり耐久性もある外観を得るために、「羽」は6ミリメートル（0.25 インチ）の304L（UNSS30403）ステンレス鋼のプレートから切り出されました。魅力的な表面はサンドブラスト後にビーズブラストすることで得られました。

天の声：

ステンレススチール製のアビの彫刻

印象的で幻想的な美学を持ち、頭を後ろに反らせた「天の声 (The Calling)」は、ミネソタ州の象徴的な州鳥であるアビ (水に潜って魚を食べる鳥)に触発されて作られました。5,000 以上のステンレススチールの部品で構成されたこのランドマーク彫刻は、ミネソタ・ユナイテッド・フットボール・クラブのアリアンツ・フィールド・スタジアムにあるユナイテッド・ヴィレッジ開発のために、マクガイア家財団によって委託されました。

英国スコットランドのケルピーズ (スコットランドの水辺に住み、馬の姿をしている想像上の動物)彫刻で有名なアンディ・スコットは、製作会社のダイソンとウィーマックと提携しました。このプロジェクトは、彼の工房で始まりました。スコットはこう言います。「私は軟鋼で三分の一のスケールの模型を作り、それを同僚たちが実物大のアートワークに拡大しました。彼らは素晴らしい仕事をしました。船が伝統的に作られていた方法に似た技術を使い、鋼のフレームに鋼板を張り、1枚1枚手作業で固定して溶接しました。」

65のセクションは、13 台の全長17メートルのセミトレーラーによる車列で運ばれ、現地で10日間かけて組み立てられました。高さ11メートル（36フィート）、翼幅 30メートル（98 フィート）もあるこの彫刻の重量は、およそ25トンにもなります。

アメリカ・ミネソタ州セントポールのその地域における大規模な再開発の一環として、この彫刻は都市景観の中でもひときわ目立つ場所に設置されています。