OutokumpuとMIT、クリティカルメタルの抽出を刷新する「EvoMaterials」プラットフォームを開発

1世紀以上にわたり、産業用冶金は鉱石から金属を分離するために、同じ基本的な化学的基盤に依存してきた。制御システムがよりスマートになり、産業規模の製錬オペレーションが拡大した一方で、根底にある分離手法は依然として多くのエネルギーと炭素を消費するプロセスのままである。

この長年の課題に対処するため、持続可能なステンレス鋼メーカーであるOutokumpuは、原鉱石や産業廃棄物ストリームからのクリティカルメタルの抽出方法を抜本的に見直すために設計された独自技術プラットフォーム「EvoMaterials」を発表した。

抽出のための新たな化学的アプローチ

EvoMaterialsは、フェロクロム製造における排出量削減を目的とした硫化ベースの処理技術の研究から誕生した。世界的な業界平均よりも67%低いカーボンフットプリントでフェロクロムを製造しているOutokumpuは、欧州連合（EU）で唯一稼働しているクロム鉱山であるフィンランドのKemi鉱山からのクロム鉄鉱を使用し、2021年に米国でこの技術の開発を開始した。

MIT（マサチューセッツ工科大学）との非独占的特許ライセンス契約によって一部支援されている本プラットフォームは、従来の炭素排出量の多い製錬法とは一線を画す。研究室での試行では、代替となる化学的環境によって金属元素をより効率的に分離でき、不要な副産物を最小限に抑えつつ、かつては廃棄物とみなされていた低品位資源や産業副生流から高価値な金属を回収できることが示された。

MITで冶金学教授を務めるAntoine Allanore氏は、「この技術は、材料から金属元素を分離するための新たな応用手法である」と語る。同氏は、従来の手法と比較して異なる化学的環境を形成することで、より少ない損失とより低い排出量での抽出が可能になると指摘した。

学際的科学と高度なモデリング

このプラットフォームは、化学、材料科学、物理学、計算モデリング、エンジニアリングの交差点に位置している。研究者らは、高度なシミュレーションツールや人工知能（AI）を活用し、物理的な実験によって検証する前に有望な化学的アプローチを評価・特定している。

「今日の科学工学知識と洞察を活用し、従来の制約を超えて、最良のプロセスのあり方を根本から見直すことにした」と説明するのは、Outokumpuで湿式・乾式製錬のテクニカルディレクターを務めるCaspar Stinn氏だ。Stinn氏はMITで博士号を取得し、低炭素金属処理とリサイクルを専門に研究を行っていた。「現在の科学はかつてよりもはるかに学際的であり、分野を超えた連携が新たな科学的機会をもたらしている」と同氏は付け加えた。

戦略的技術におけるサプライチェーンの確保

航空宇宙、発電、防衛、エネルギーインフラ、データセンターなどにおける高温環境下での用途に支えられ、クリティカルメタルの需要は着実に増加している。しかし、欧米諸国では同時に、こうした戦略的元素の国内処理能力の低下に直面している。

EvoMaterialsは単一目的のソリューションではなく、広範な技術プラットフォームとして構成されている。Allanore氏は、ひとつの材料系に対して基盤となる化学的分離手法を確立できれば、その中核となる原理はニッケルやモリブデンといった、サプライチェーンの制約に直面している他の戦略的金属にも応用できると指摘している。

2030年に向けた商業化ロードマップ

Outokumpuは現在、EvoMaterialsをパイロットスケールでの検証段階へと移行させている。同社は2027年前半にニューハンプシャー州にパイロット施設を開設する計画だ。

ニューハンプシャー州の施設では、この独自プロセスを研究室環境から1トン規模の製造バッチへと拡大する予定である。パイロットテストが成功した場合、Outokumpuは2030年までに完全な産業スケールでの導入を目指し、再利用可能なクリティカルメタル処理フレームワークを確立すると同時に、低炭素なクロム濃縮フェロクロムおよび純クロム金属の供給を目指す。