南鳥島沖の深海レアアース、構想から実証試験へ
日本は、東京の南東約1,900～2,000キロに位置する遠隔の環礁、南鳥島沖の深海底からレアアースを豊富に含む泥を引き揚げる、世界初の試みに向けて準備を進めている。政府関係者によると、試験採掘は2026年1月に始まり、水深5,000～6,000メートルを対象とする。目的は短期的な利益ではない。電気自動車や風力タービン、スマートフォン、医療機器、高性能兵器を支える金属の安定的な国内供給を目指す。中国が複数の重要なレアアース元素の輸出規制を強化し、世界の自動車メーカーや電子機器メーカーに動揺が広がったことを受けて、今回の試験が行われる。
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日本が狙う資源は異例だ。日本の排他的経済水域（EEZ）内の調査で、希少かつ高価な重希土類や中希土類を含む、レアアース元素の濃度が高い泥層が確認されている。研究者らは、南鳥島周辺に約1,600万トンの埋蔵量があり、一部の元素は陸上鉱床の一般的な品位を上回ると指摘している。日本の科学者による2018年の分析では、この鉱床は元素によって約420～780年にわたり、特定のレアアースを供給できる可能性があるとされた。重要鉱物をめぐる世界的な競争が激しさを増す中、こうした潜在力から南鳥島は戦略的資産として位置づけられている。
潜在力を供給につなげるのは容易ではない。水深6,000メートルでの大規模採掘は、これまで実施されたことがない。試験では、海洋研究開発機構（JAMSTEC）が運用する深海調査船からパイプを降ろし、泥を海面まで引き揚げて本土に運び、ジスプロシウム、テルビウム、ネオジム、ガドリニウムなどの元素を分析・分離する。試験が成功すれば、日本は2027年1月に、1日当たり約350トンの泥を回収できる実証システムに移行する計画だ。関係者は課題も明確にしている。航海には多額の費用がかかり、技術面の余裕は小さいうえ、金属が工場に届くまでには新たな精錬能力が必要となる。初の商業出荷は2028年を目標とするが、成否は技術、価格、政策支援に左右される。
現代の暮らしにこれらの金属が欠かせない理由
レアアースは17種類の金属元素の総称で、現代の電子機器やクリーンエネルギー設備を小型化し、強度と効率を高める。よく知られるネオジム、プラセオジム、サマリウムは、電気自動車のモーターや風力タービンの発電機に使われる高性能永久磁石に欠かせない。ジスプロシウムやテルビウムなどの重希土類は、高温でも磁石の性能を保つのに役立ち、駆動系や航空宇宙部品に重要だ。イットリウム、ユーロピウム、ガドリニウムなどは、ディスプレー、レーザー、医療画像診断、特殊合金に使われる。
レアアースの採掘と加工、特にメーカーが実際に使う酸化物、金属、磁石合金への精製では、中国が圧倒的なシェアを占める。この集中が供給のボトルネックを生む。北京は今年、すでに導入していた規制に加え、中・重希土類数種の輸出規制を拡大した。こうした措置は供給計画を乱し、価格変動を招き、メーカーの地政学的リスクを高める。米国は新たな関税措置を示唆し、同盟国の政府は供給源の多角化に向けた連携を求めている。
日本は同様の事態を過去にも経験している。2010年、外交上の対立をきっかけに中国から日本へのレアアース輸出が急減した。当時、日本は必要量の約90％を中国に依存していた。その後、オーストラリア、インド、カザフスタンとの新たな契約や、マレーシア、ベトナムの精錬所への投資などを通じて供給源の多角化を進め、依存度は現在、60％弱まで低下した。それでも脆弱性は残る。今年初めには、輸出規制によって日産自動車とスズキが一部の組み立て作業を短期間停止するなど、わずかな供給途絶でも生産ラインに波及しかねないことが示された。
南鳥島の資源の特徴
南鳥島の資源は、陸上の一般的な鉱床や硬い岩石からなる鉱物層とは異なり、泥だ。コア試料や調査の結果、重・中希土類の濃度が高い珍しい組成が示されている。重希土類はより希少で価格も高いため、この点は重要だ。また、この泥は多くの陸上レアアース鉱石と比べ、放射性副産物が少なく、加工時の危険や廃棄物処理の課題を一部軽減できる。
地理的条件は強みであると同時に弱点でもある。鉱床は日本のEEZ内にあり、東京が探査と生産を管理できる。一方、現場は環礁から約100～150キロ離れ、水深は5,000～6,000メートルに達する。遠隔地であるため物流や緊急対応が難しく、極端な深さは現在の海洋工学の限界に挑む。太平洋の別の海域にあるマンガン団塊が海底に転がっているのとは異なり、ここで対象となるのは細粒の泥で、スラリー状にしてポンプでくみ上げる必要がある。将来の事業で採算規模に達するには、技術者らは1日当たり数千トンを回収しなければならない。
希少な重希土類の組成
南鳥島の泥については、ネオジムやガドリニウムに加え、ジスプロシウムとテルビウムが多く含まれる点が分析で強調されている。この重希土類の組成は、軽希土類が比較的多いことの多い中国以外の陸上鉱床とは異なる。日本の海洋資源はレアアース泥にとどまらない。日本の研究者が主導した別の調査では、より広い太平洋の水深約5,500メートルで、コバルトとニッケルを多く含むマンガン団塊が2億トン以上確認された。推計では、コバルトは約61万トンで、現在の消費量で日本の約75年分に相当する。ニッケルは約74万トンで、国内需要の約11年分に当たる。こうした数字は海底資源の幅広い戦略的価値を示す一方、工学上の課題の大きさも浮き彫りにしている。
日本が水深6,000メートルで採掘する計画
政府プロジェクトは、海洋関連の革新的開発を進める国のプラットフォームが、海洋研究開発機構と連携して管理する。調査船から降ろしたパイプで、海底の泥を海面まで引き揚げる。超深海掘削船「ちきゅう」を含む調査船は、重量物や長いパイプ列を扱うことができる。初期試験では実証を重視する。1回の作業で約35トンの泥を回収し、実験室で分析する見通しで、数十キログラム程度のレアアース元素が含まれる可能性がある。成功すれば、2027年に1日当たり350トンを処理する実証システムに進み、分離・精錬を大規模に試験するのに適した量を扱う。
パイプ、ポンプ、スラリー
海底の泥は粘土のような粘りがある。水深5,000～6,000メートルの水柱を通じて運ぶには、海水と混ぜて安定したスラリーを作らなければならない。スラリーを流すパイプは、深海油田開発で一般的に使われるものより長くなる。油田のライザー管は多くの場合、約3,500メートルだ。パイプが長くなると重量が増し、振動のリスクも高まる。技術者らは、疲労につながる共振運動を避けるため、パイプの動きをモデル化している。海底設備は頑丈であると同時に、構造を単純にする必要がある。この深さでは保守作業に危険が伴い、時間もかかるためだ。日本のチームは、泥を約4ミリ以下の粒子に砕く機械を開発した。エネルギー消費を抑えながらポンプで運びやすくするためだ。設計では泥の下にある弱い堆積層も考慮し、荷重で沈んだり崩れたりしない基礎となるよう調整している。
船から陸へ
船上に引き揚げた後、スラリーから水分を除き、本土へ輸送してレアアース元素を酸化物や金属に分離する。関係者は、輸送量を減らすため、後の段階で南鳥島に小規模な前処理施設を設ける案も検討している。深海の泥は多くの陸上鉱石に比べて放射性のトリウムやウランの含有量が比較的少なく、廃棄物処理を簡素化できる可能性がある。それでも、中流工程は複雑だ。高性能磁石や電子部品に必要な純度基準を満たすには、溶媒抽出を繰り返し、pHを慎重に管理し、厳格な品質保証を行う必要があるため、新たな精錬能力が欠かせない。
環境リスクと科学的な議論
深海採掘には議論がある。科学者らは、深海底の生態系は十分に解明されておらず、回復にも時間がかかると警告する。採取機やポンプが巻き上げる堆積物の plume は、濾過摂食生物を覆い、水質を変えるおそれがある。重機の騒音が海洋哺乳類や魚類に影響する可能性もある。微細な粒子が水柱のどこまで広がるのか、微量金属が食物網に入るのかという懸念もある。商業規模で想定される採掘を対象とした管理下の研究はほとんどなく、リスクの定量化は難しい。
日本の計画は段階的に進められており、環境データを収集し、手法を調整する時間を確保できる。南鳥島での試験採掘では、現地の海流における堆積物 plume の動きを地図化し、堆積物が再び沈む状況を測定する。技術者はポンプの流量や採取ヘッド、排出地点を変更して、粒子の拡散を抑えられる。規制当局は将来の許認可を審査する際、影響範囲の広さ、季節ごとの作業計画、生物多様性の監視を検討する。慎重さを求める科学的根拠は強く、許容できるリスクの水準をめぐる議論は、技術開発と並行して続く。
国際ルールも整備が進んでいる。国際海底機構は、公海での採掘活動に関する規則を最終決定する計画だ。南鳥島の現場は日本の領海内にあるため、国内法が適用される。それでも、世界的な基準や融資機関の期待は、資金調達や引き取り契約に影響する。環境への影響がより十分に理解されるまで、深海採掘プロジェクトへの融資方針を厳格化した大手銀行も複数ある。
経済性、費用、負担者
このプロジェクトは、経済・国家安全保障政策の一環として政府主導で進められている。初期費用が市場価格を上回っても、重要鉱物の国内調達手段を築くことが狙いだ。沖合への航海は1回当たり1億5,000万円を超える見通しだ。水深6,000メートルに対応する専用パイプシステムと関連設備には数百億円規模の費用がかかり、調達案件の一つは約120億円と報じられている。実証から実証プラント、さらに安定操業へと進むには、新たな船舶、海底設備、陸上プラントが必要になる。必要な資本は巨額で、習熟にも時間がかかる。
商業化の可能性は価格と政策に左右される。磁石の需要が予想以上に伸びたり、輸出規制が再び強化されたりすれば、価格上昇によって沖合採掘の費用を賄える可能性がある。価格が下がれば、損益分岐点に達する時期はさらに先送りされる。もう一つの課題は精錬だ。特に重・中希土類の分離能力は、中国が世界の大部分を握る。日本やパートナー国で精錬網を一から構築するには時間がかかり、投資を支えるには磁石メーカーとの長期契約も必要となる。資金調達も課題だ。包括的な環境評価が得られるまで深海プロジェクトへの融資を制限する国際金融機関もある。
関係者は、成果を急がず取り組む姿勢を強調する。初期の生産量は限られるが、実証で信頼性が確認されれば増やしていく。輸入品より当初の単価が高くても、採取から酸化物、金属、磁石合金まで、サプライチェーン全体のノウハウを得ることが狙いだ。成果として期待されるのは、供給ショックへの備えとなる保険と、技術の進歩に応じて拡大できる基盤だ。
中国、サプライチェーン、新たな鉱物資源をめぐる政治
レアアースをめぐる競争は政治と切り離せない。中国は4月、高温対応磁石に不可欠なジスプロシウムやテルビウムなど、中・重希土類数種の輸出規制を強化した。北京は10月9日に規制をさらに拡大し、対象元素を追加した。ワシントンの当局者は、こうした措置を産業サプライチェーンへの直接的な脅威だと批判した。米国は中国からの輸入品に最大100％の追加関税を課す可能性を示し、同盟国の政府は過去の混乱の再発を防ぐため、連携を呼びかけた。
日本はより幅広い連携の構築に動いている。米国、インド、オーストラリアとの協力が加速し、東京は欧州連合（EU）ともサプライチェーン協力を協議している。協議では探査、データ共有、精錬、備蓄が取り上げられている。重要鉱物の供給リスクを地域間で分散し、単一障害点を減らそうとする先進国の幅広い動きに沿った取り組みだ。
周辺地域でも海底資源の探査が進んでいる。例えばクック諸島は、ニッケル、コバルト、マンガンを豊富に含む団塊の探査に向け、一部海域を開放した。国際海底機構が公海でのルールを策定中である一方、日本のようにEEZ内で進める国家プロジェクトは国内規制の下で実施できる。深海由来の資源が買い手に受け入れられるかは、環境基準、追跡可能性、監視に対する社会の信頼にかかっている。
日本は一貫したバリューチェーンを築けるか
供給源の多角化は一歩にすぎない。真の強靱性を確保するには、日本は中流・下流工程の能力をさらに高める必要がある。重・中希土類の分離プラント、金属製錬、磁石合金の生産が必要だ。日本は中国以外で精錬を拡大するため、マレーシアやベトナムへの投資を支援してきたが、重希土類は依然としてサプライチェーンの最大の制約となっている。南鳥島の泥は、この点で有望だ。ただし、同等の純度で効率よく元素を分離できることが条件となる。
需要を減らすことももう一つの手段だ。研究者やメーカーは、レアアースの使用量を減らす、あるいは使わない磁石を開発している。初期の設計では、ジスプロシウムの一部を置き換えたり、供給制約の少ない元素を使う組成に変えたりできるが、大きさや性能とのトレードオフもある。リサイクルも進展している。日産と早稲田大学は、使用済みモーターや磁石スクラップからレアアースを回収する工程を開発している。日本は戦略備蓄を増やし、使用済み製品から有用部品を回収・再処理する仕組みも整えてきた。こうした取り組みは時間を稼ぐが、加工分野での中国の先行による隔たりを解消するものではない。
物流も冶金と同じくらい重要になる。南鳥島は工業拠点から遠く、船の運航計画や現地での前処理、コンテナ化を少し改善するだけでも費用を抑えられる。関係者は後の段階で環礁近くに簡易精錬施設を設け、本土への輸送量を減らす案を検討している。2027年に実証システムが目標を達成すれば、2028年ごろに民間企業への供給が始まる可能性がある。磁石メーカーに品質が安定し、規格に適合した材料を届けられるかが最後の試金石となる。この課題を克服すれば、日本は現代経済で最も戦略的な金属の一部について、実質的な代替供給源を確保することになる。
要点
- 日本は2026年1月、南鳥島沖の水深5,000～6,000メートルでレアアースを豊富に含む泥の試験採掘を始める。この深さでの採掘は世界初となる。
- 調査では、ジスプロシウムやテルビウムなどの重・中希土類を多く含む鉱床に、レアアースが約1,600万トン存在すると推定されている。
- 国家安全保障上の観点から国内供給を目指し、2027年1月に1日当たり350トンの泥を処理する実証システムを稼働させ、2028年から民間供給を始める可能性がある。
- 技術的な課題には、6,000メートルのパイプ、安定したスラリー輸送、海底機械、新たな陸上精錬能力がある。
- 環境リスクは堆積物の plume や深海生態系への影響が中心で、段階的な試験を通じてデータを集め、手法を調整する。
- 費用は高く、航海1回に1億5,000万円超、専用設備に数百億円規模がかかる。
- 中国が4月と10月9日にレアアースの輸出規制を強化したことで、サプライチェーンの脆弱性が浮き彫りになった。日本の対中依存度は2010年の約90％から現在は60％弱に低下している。
- 日本は米国、インド、オーストラリア、EUとの連携を拡大する一方、国際海底機構は公海での規則整備を進めている。
- リサイクル、代替材料の研究、戦略備蓄も日本の計画に含まれるが、中国以外の重希土類精錬能力は限られている。
- 試験が成功すれば、南鳥島は重要鉱物の長期的な供給源となり、将来の供給ショックへの緩衝材となる可能性がある。
