Loading article…
希土類元素（REE）は、希土類金属または希土類とも呼ばれ、ほとんど区別がつかない光沢のある銀白色の軟質重金属17種からなる。15種のランタノイド（またはランタノイド）[ 1 ]は、スカンジウム、イットリウムとともに、通常、希土類に含まれる。希土類元素を含む化合物は、電気・電子部品、レーザー、ガラス、磁性材料、工業プロセスなど、さまざまな用途がある。希土類は、戦略的または経済的に重要な材料であり、国によって定義が異なるクリティカルミネラル[ a ]や、1つ以上の希土類元素を主要な金属成分として含む鉱物である希土類鉱物とは区別される。
「希土類」という用語は誤称である。なぜなら、希土類元素は実際には希少ではなく、純粋な金属としてではなく化合物としてのみ存在し、分離および精製が困難だからである。希土類元素は地殻全体に比較的豊富に存在する（セリウムは68ppmで25番目に豊富な元素であり、銅よりも豊富である）が、実際には微量不純物として薄く分布しているため[ 2 ] [ 3 ]、使用可能な純度の希土類元素を得るには、莫大な量の原鉱石を処理する必要があり、これはコストとエネルギーを大量に消費する[ 4 ] [ 5 ] 。
スカンジウムとイットリウムは、ランタノイドと同じ鉱床に産出する傾向があり、化学的性質も似ているものの、電気的および磁気的性質が異なるため、希土類元素に分類されます。プロメチウムは、ウラン238の自発核分裂によって生成される微量を除いて、地殻には自然には存在しません。プロメチウムのすべての同位体は放射性です。
希土類元素は、トリウムを含む鉱物中によく見られ、ウランを含む鉱物中にはあまり見られない。希土類元素が放射性鉱床と共存していることから、一部の国では汚染や人権問題に対する意識が高まっている。[ 6 ]
希土類元素は地球化学的性質上、通常は分散しており、希土類鉱物中に濃縮されていることはあまりありません。そのため、経済的に採掘可能な鉱床は限られています。最初に発見された希土類鉱物（1787年）は、セリウム、イットリウム、鉄、ケイ素などの元素からなる黒色の鉱物であるガドリナイトでした。この鉱物は、スウェーデンのイッテルビー村の鉱山から採掘されました。希土類元素のうち4つは、この単一の場所から名前が付けられています。現代の商業生産では、希土類元素の埋蔵量は、酸化物化合物中に様々な希土類元素の混合物を含む「希土類酸化物」（REO）という形で表されます。
希土類元素の用途、応用分野、需要は年々拡大している。2015年時点では、ほとんどの希土類元素は触媒や磁石に使用されていた。電気自動車（EV）や風力タービンといった再生可能エネルギー技術への世界的な移行に加え、高度な電子機器、防衛用途、スマートフォンなどの民生用電子機器の需要増加が、希土類元素の需要増につながっている。
希土類元素の抽出と処理は、人為的な環境濃縮を引き起こす可能性があります。[ 7 ]希土類元素汚染が人体と環境の健康に及ぼす影響は、現在も研究中です。近年、健康への影響に関する研究論文が急増しており、研究者たちは利用可能なデータのギャップを埋めるためのさらなる研究を求めています。[ 6 ] [ 8 ]
中国は希土類元素の埋蔵量と生産量において世界を圧倒しており、2019年には17種類の希土類粉末の世界需要の約90%を供給しました。中国政府は2010年頃から様々な理由から希土類元素の供給と販売に制限を設けています。 2025年にドナルド・トランプ米大統領が中国との貿易戦争を激化させた後、中国はさらなる制限を導入し、埋蔵量が既知の他の国々が探査と生産の取り組みを強化するに至りました。2025年現在米国とオーストラリアは希土類元素の生産量が2番目と3番目に多いが、ブラジルは希土類元素の埋蔵量が2番目に多い。[ 9 ]米国の防衛調達制限は2027年1月に発効予定で、米国の防衛システムにおける中国産希土類金属と磁石の使用を禁止する。[ 10 ] [ 11 ]
希土類元素は主に鉱物の成分として発見されました。「希土類」という用語は、これらの希少な鉱物を指し、「土」は、鉱物中のこれらの元素の化学形態である酸化物の古い名称に由来します。[ 12 ]： 5形容詞「希土類」は、奇妙な、または並外れたという意味でも使われることがあります。[ 13 ]： 12
1787年、スウェーデンのイッテルビー村の採石場でカール・アクセル・アレニウス中尉が発見した鉱物[ 12 ] : 9が、トゥルク王立アカデミーの教授ヨハン・ガドリンの手に渡り、彼の分析により、イットリアと名付けられた未知の酸化物が発見された[ 14 ]。
スウェーデンの分析化学者アンダース・グスタフ・エケベリは、ガドリナイトからベリリウムを化学的に分離したが、鉱石中の他の元素を認識することはできなかった。1794年のこの発見の後、スウェーデンのリッダーヒッタン近郊のバストネス産の、鉄タングステン鉱物と考えられていた鉱物が、ヨンス・ヤコブ・ベルセリウスとヴィルヘルム・ヒジンガーによって再調査された。1803年、彼らは白色酸化物を得て、それをセリアと名付けた。マルティン・ハインリヒ・クラプロートは独立して同じ酸化物を発見し、オクロイアと名付けた。研究者たちがセリアとイットリアの2つの鉱石に他の元素が含まれていることを突き止めるまでには、さらに30年かかった。希土類金属の化学的性質が似ているため、分離が困難だった。
1839年、ベルセリウスの助手であったカール・グスタフ・モサンダーは、硝酸塩を加熱し、その生成物を硝酸に溶解させることで酸化セリウムを分離した。彼はこの可溶性塩の酸化物をランタナと名付けた。ランタナをさらに分離してジディミアと純粋なランタナにするには、さらに3年を要した。ジディミアは、モサンダーの手法ではそれ以上分離できなかったものの、実際には依然として酸化物の混合物であった。
1842年、モサンダーはイットリアを純粋なイットリア、テルビア、エルビアの3つの酸化物に分離した。これらの名前はすべて「イッテルビー」という町名に由来する。ピンク色の塩を生成した土をテルビウムと名付け、黄色の過酸化物を生成した土をエルビウムと名付けた。[ 15 ] 当時までに、既知の希土類元素の数はイットリウム、セリウム、ランタン、ジジミウム、エルビウム、テルビウムの6つに達していた。
ニルス・ヨハン・ベルリンとマルク・デラフォンテーヌも粗イットリアの分離を試み、モサンダーが得たのと同じ物質を発見した。1860年、ベルリンはピンク色の塩を生じる物質をエルビウムと名付けた。デラフォンテーヌは黄色の過酸化物を生じる物質をテルビウムと名付けた。この混乱により、 J・ローレンス・スミスのモサンドリウムやデラフォンテーヌのフィリッピウムやデシピウムなど、いくつかの新元素の誤った発見が生じた。金属の分離と分離の完了の判断が困難であったため、誤った発見の総数は数十件に上り[ 16 ] [ 17 ]、中には発見の総数を100件以上とする説もある[ 18 ] 。
その後30年間、新たな発見はなく、元素ジジミウムは分子量138の元素として周期表に記載された。1879年、ドラフォンテーヌは新しい物理的手法である光フレーム分光法を用いて、ジジミウムにいくつかの新しいスペクトル線を発見した。同じく1879年、ポール・エミール・ルコック・ド・ボワボードランは鉱物サマルスカイトから新元素サマリウムを単離した。
1886年、ルコック・ド・ボワボードランによってサマリア土がさらに分離された。ジャン・シャルル・ガリサール・ド・マリニャックもサマルスカイトから直接分離することで同様の結果を得た。彼らはヨハン・ガドリンにちなんで元素をガドリニウムと名付け、その酸化物を「ガドリニア」と名付けた。[ 19 ]
1886年から1901年にかけて、ウィリアム・クルックス、ルコック・ド・ボワボードラン、ウジェーヌ＝アナトール・デマルセによって行われたサマリア、イットリア、サマルスカイトのさらなる分光分析により、未知の元素の存在を示すいくつかの新しいスペクトル線が得られた。1901年には、酸化物の分別結晶化によりユーロピウムが得られた。
1839年、希土類元素の3番目の供給源が利用可能になった。これはガドリナイトに似たウラノタンタルと呼ばれる鉱物で、現在は「サマルスカイト」と呼ばれ、イットリウム、イッテルビウム、鉄、ウラン、トリウム、カルシウム、ニオブ、タンタルなどの元素の混合物の酸化物である。この鉱物はウラル山脈南部のミアスで産出され、グスタフ・ローズによって記録された。ロシアの化学者R・ハーマンは、この鉱物に「イルメニウム」と呼ばれる新元素が存在するはずだと提唱したが、後にクリスティアン・ヴィルヘルム・ブロムストランド、ガリサール・ド・マリニャック、ハインリヒ・ローズは、この鉱物中にタンタルとニオブ（コロンビウム）しか見つからなかった。
存在する希土類元素の正確な数は非常に不明確で、最大で25個と推定されていました。ヘンリー・グウィン・ジェフリーズ・モーズリーはX線スペクトルを使用してニールス・ボーアの原子論を検証し、同時に元素の原子番号の理論を発展させました。[ 20 ]モーズリーはランタノイドの正確な数が15個でなければならないことを発見し、1945年に初めて生成され特性が明らかにされた半減期18年の放射性元素である元素61が欠けていることを明らかにしました。 [ 21 ]
X線結晶学から得られた原子番号に関するこれらの事実を用いて、モーズリーはハフニウム（元素番号72）が希土類元素ではないことも示しました。モーズリーはハフニウムが発見される数年前の1915年、第一次世界大戦で戦死しました。したがって、ジョルジュ・ウルバンが元素番号72を発見したという主張は誤りでした。ハフニウムは周期表でジルコニウムのすぐ下に位置する元素であり、ハフニウムとジルコニウムは非常に似た化学的性質と物理的性質を持っています。
1940年代、アメリカのマンハッタン計画において、フランク・スペディングらは希土類元素の分離・精製のための化学的イオン交換法を開発した。この方法は、原子炉で生成される物質中のウラン、トリウム、アクチニウム、その他のアクチニド元素からプルトニウム239とネプツニウムを分離するために、最初にアクチニド元素に適用された。プルトニウム239は核分裂性物質であるため、非常に有用であった。
未発見の元素61、プロメチウムは1945年に合成され、最後に発見された希土類元素となった。自然界には大量には存在しない。[ 22 ]
1985年から1995年の間に、中国は希土類元素の生産におけるシェアを21%から60%に増加させた。[ 23 ]この増加の原因は、減税、有利な融資、さらに低労働コストと環境規制の欠如によって促進されたとされている。[ 23 ]
「希土類」の「希土類」という言葉は、実際には希少ではないため、誤称である。希土類は純粋な金属としてではなく化合物としてのみ存在するため、あるいは発見当時は珍しいものと考えられていたためかもしれない。「土」の部分は、酸に溶けて酸化に対して安定な鉱物を指す古い用語である。[ 2 ] [ 3 ]希土類は高濃度で存在することはなく、通常は互いに、あるいはウランやトリウムなどの放射性元素と混合しており、他の物質や他の希土類から分離するのは困難である。そのため、精製が難しい。[ 24 ]
希土類元素や鉱物は、重要鉱物や原材料と呼ばれる鉱物や材料とは異なります。重要鉱物や原材料とは、国にとって戦略的または経済的に重要であると考えられる材料を指します。単一のリストはありませんが、各国政府は自国の経済にとって重要な材料のリストを作成しています。[ 25 ]
ここでは、17種類の希土類元素、その原子番号と元素記号、名称の語源、および主な用途（ランタニドの用途も参照）を一覧にした表を示します。希土類元素の中には、発見した科学者やその性質を解明した科学者にちなんで名付けられたものもあれば、発見された地理的な場所にちなんで名付けられたものもあります。
イオン交換法や溶出法が利用可能になる以前は、希土類元素の分離は主に繰り返し沈殿または結晶化によって行われていました。当時、最初の分離は主に2つのグループ、すなわちセリウム系希土類元素（ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム）とイットリウム系希土類元素（スカンジウム、イットリウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム）に分けられました。
ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウムは、希土類元素の独立したグループ（テルビウムグループ）として扱われるか、ユーロピウムがセリウムグループに、ガドリニウムとテルビウムがイットリウムグループに含まれるかのいずれかであった。後者の場合、fブロック元素は半分に分けられ、前半（La～Eu）がセリウムグループを形成し、後半（Gd～Yb）と第3グループ（Sc、Y、Lu）がイットリウムグループを形成する。
この区分の理由は、希土類複硫酸塩のナトリウムおよびカリウムに対する溶解度の違いに由来する。セリウム族のナトリウム複硫酸塩は溶解度が低く、テルビウム族のものはやや溶解度が高く、イットリウム族のものは溶解度が高い。 [ 32 ]時には、イットリウム族はさらにエルビウム族（ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム）とイッテルビウム族（イッテルビウム、ルテチウム）に分割されたが、今日ではセリウム族とイットリウム族が主なグループ分けとなっている。[ 33 ]現在、希土類元素はセリウム族とイットリウム族ではなく、軽希土類元素または重希土類元素に分類されている。
希土類元素の分類は著者によって一貫性がありません。[ 13 ]希土類元素の最も一般的な区別は原子番号によるものです。原子番号が小さいものは軽希土類元素（LREE）、原子番号が大きいものは重希土類元素（HREE）、その中間のものは中希土類元素（MREE）と呼ばれます。[ 34 ]一般的に、原子番号57～61（ランタン～プロメチウム）の希土類元素は軽希土類元素に分類され、原子番号62以上のものは重希土類元素に分類されます。[ 35 ]
軽希土類元素と重希土類元素の間で原子番号が増加し、系列全体で原子半径が減少すると、化学的変化が生じる。 [ 35 ]ユーロピウムは、Eu 2+と Eu 3+の 2 つの価数状態を持つため、この分類から除外される。[ 35 ]イットリウムは化学的類似性から重希土類元素として分類される。[ 36 ] 2 つのグループ間の区切りは、元素 63 (ユーロピウム) と 64 (ガドリニウム) の間など、別の場所に置かれることもある。[ 37 ]これら 2 つのグループの実際の金属密度は重複しており、「軽い」グループの密度は 6.145 (ランタン) から 7.26 (プロメチウム) または 7.52 (サマリウム) g/cc まで、「重い」グループは 6.965 (イッテルビウム) から 9.32 (ツリウム) までであり、イットリウムは 4.47 です。ユーロピウムの密度は 5.24 です。
希土類元素（REE）の地球化学的分類は、通常、原子量に基づいて行われます。最も一般的な分類の1つは、REEを3つのグループに分けます。軽希土類元素（LREE - 57 Laから60 Nd）、中間希土類元素（MREE - 62 Smから67 Ho）、重希土類元素（HREE - 68 Erから71 Lu）です。REEは通常、3価イオンとして存在しますが、CeとEuは、系の酸化還元条件に応じてCe 4+とEu 2+の形をとることができます。結果として、REEは化学反応性に実質的な同一性があり、地球化学的プロセス中に系列的な挙動を示し、系列の単一元素に特徴的ではありません。Sc、Y、Luは、f価電子を持たないため、他の希土類元素とは電子的に区別できますが、化学的挙動はほぼ同じです。
希土類元素の地球化学的挙動における特徴的な要因は、いわゆる「ランタニド収縮」に関連しており、これは系列に沿って元素の原子半径/イオン半径が予想以上に減少することを意味します。これは、 6s軌道と5d軌道の電子に対して作用する4f軌道の漸進的な充填による核電荷に対する遮蔽効果の変化によって決定されます。ランタニド収縮はランタニドの地球化学に直接影響を与え、ランタニドは関与するシステムやプロセスに応じて異なる挙動を示します。[ 38 ]
ランタニド収縮の影響は、類似した電荷と半径を持つ元素が一貫した地球化学的挙動を示すはずのCHARAC型地球化学システム（電荷と半径制御[ 38 ]）と、ランタニド収縮がイオン電位に影響を与えるため電子構造も考慮すべき重要なパラメータである水溶液などの非CHARACシステムの両方で、REEの挙動に観察できます。直接的な結果として、配位結合の形成中に、REEの挙動は系列に沿って徐々に変化します。さらに、ランタニド収縮により、Ho 3+ （0.901 Å）のイオン半径はY 3+ （0.9 Å）のイオン半径とほぼ同じになり、後者をREEに含めることが正当化されます。
スカンジウムを除く希土類元素は鉄よりも重いため、超新星核合成または漸近巨星分枝星におけるs過程によって生成される。自然界では、ウラン238の自発核分裂によって微量の放射性プロメチウムが生成されるが、プロメチウムの大部分は原子炉で人工的に生成される。希土類元素は化学的性質が似ているため、岩石中の濃度は地球化学的プロセスによってゆっくりとしか変化せず、その比率は地質年代学や化石の年代測定に役立つ。
希土類元素の主な供給源は、バストネサイト（RCO 3 F、Rは希土類元素の混合物）、モナザイト（XPO 4、Xは希土類元素と場合によってはトリウムの混合物）、ロパライト（（Ce,Na,Ca）（Ti,Nb）O 3）などの鉱物、およびラテライトイオン吸着粘土です。希土類鉱物は相対的に豊富に存在しますが、化学的性質が似ていることもあり、同等の遷移金属の供給源よりも採掘や抽出が難しく、そのため希土類元素は比較的高価です。イオン交換、分別結晶化、液液抽出などの効率的な分離技術が1950年代後半から1960年代初頭に開発されるまで、その工業的利用は非常に限られていました。[ 39 ]イルメナイト精鉱の中には、スカンジウムやその他の希土類元素が少量含まれているものがあり、これらは蛍光X線分析（XRF）で分析できる。[ 40 ]
化学者のアンドレア・セラは2016年に、希土類元素は他の元素とは異なり、分析的に見ると事実上分離不可能で、ほぼ同じ化学的性質を持っていると述べている。しかし、電子特性と磁気特性に関しては、それぞれが他にはない独自の技術的ニッチを占めている。[ 41 ]例えば、「希土類元素のプラセオジム（Pr）とネオジム（Nd）はどちらもガラスの中に埋め込むことができ、ガラス吹きをする際に炎の眩しさを完全に遮断する。」[ 41 ]
スカンジウムとイットリウムは、ランタノイドと同じ鉱床に存在し、類似した化学的性質を示すが、電気的および磁気的性質が異なるため、希土類元素とみなされている。[ 41 ] [ 42 ]
希土類金属は室温で空気中でゆっくりと変色し、冷水とゆっくりと反応して水酸化物を形成し、水素を放出します。蒸気と反応して酸化物を形成し、400 °C (752 °F)の温度で自然発火します。これらの元素とその化合物は、細菌のランタニド依存性メタノール脱水素酵素などのいくつかの特殊な酵素以外では生物学的機能はありません。 [ 43 ]水溶性化合物は軽度から中程度の毒性がありますが、不溶性化合物は毒性がありません。[ 44 ]プロメチウムのすべての同位体は放射性であり、ウラン 238の自然核分裂によって生成される微量を除いて、地殻には自然には存在しません。これらは、トリウムを含む鉱物によく見られ、ウランを含む鉱物にはあまり見られません。
希土類元素は、リン酸塩（モナザイト）、炭酸塩・フッ化物（バストネサイト）、および酸素陰イオンと結合した形で自然界に存在する。
酸化物では、ほとんどの希土類元素は価数が3のみで、セスキ酸化物を形成します（セリウムはCeO 2を形成します）。元素と温度に応じて、5つの異なる結晶構造が知られています。X相とH相は2000 K以上でのみ安定です。低温では、六方晶A相、単斜晶B相、立方晶C相があり、これはほとんどの元素で室温で安定な形態です。C相はかつて空間群I 2 1 3（No. 199）[ 45 ]に属すると考えられていましたが、現在は空間群Ia 3（No. 206）に属することが知られています。
この構造は蛍石や二酸化セリウムの構造（陽イオンが面心立方格子を形成し、陰イオンが陽イオンの四面体内に位置する）に似ているが、陰イオン（酸素）の4分の1が欠けている。これらのセスキ酸化物の単位格子は蛍石または二酸化セリウムの単位格子の8個分に相当し、陽イオンは4個ではなく32個である。これはビクスバイト構造と呼ばれ、その名の鉱物（(Mn,Fe) 2 O 3）に見られる。[ 46 ]
希土類元素は、地球上に多くの一般的な遷移金属と同様の濃度で存在します。最も豊富な希土類元素はセリウムで、実際には地殻で25番目に豊富な元素であり、68ppm（銅よりも一般的）です。例外は、非常に不安定で放射性のプロメチウム「希土類」で、非常に希少です。プロメチウムの最も寿命の長い同位体の半減期は17.7年であるため、この元素は自然界にごくわずかな量しか存在しません（ 地殻全体で約572g）。[ 47 ]プロメチウムは、安定同位体（非放射性）を持たない2つの元素のうちの1つで、その後に（つまり原子番号の大きい）安定元素が続きます（もう1つはテクネチウムです）。
希土類元素はしばしば一緒に見られます。地球の連続的な集積の過程で、密度の高い希土類元素は惑星のより深い部分に取り込まれました。溶融物質の初期分化により、希土類は主にマントル岩に取り込まれました。[ 48 ]希土類は高い電場強度と大きなイオン半径を持つため、ほとんどの造岩鉱物の結晶格子とは相容れず、溶融相が存在する場合は希土類元素は溶融相に強く分配されます。[ 48 ]
希土類元素は化学的に非常に似ており、分離は常に困難でしたが、ランタニド収縮と呼ばれる軽希土類元素（LREE）から重希土類元素（HREE）へのイオン半径の漸減により、軽希土類元素と重希土類元素の間に広い分離が生じる可能性があります。LREEのイオン半径が大きいため、一般的に岩石形成鉱物ではHREEよりも不適合であり、溶融相に強く分配されますが、HREEは結晶残渣に残ることを好む場合があり、特にガーネットなどのHREE適合鉱物が含まれている場合はそうです。[ 48 ] [ 49 ]その結果、部分溶融によって形成されたすべてのマグマは常にHREEよりもLREEの濃度が高くなり、個々の鉱物は、どのイオン半径の範囲が結晶格子に最もよく適合するかによって、HREEまたはLREEのいずれかが優勢になる可能性があります。[ 48 ]
無水希土類リン酸塩の中では、正方晶系の鉱物ゼノタイムがイットリウムとHREEを取り込んでいるのに対し、単斜晶系のモナザイト相はセリウムとLREEを優先的に取り込んでいる。HREEはサイズが小さいため、地球のマントルを構成する造岩鉱物への固溶度が高く、そのためイットリウムとHREEは、コンドライト存在量に比べて、セリウムとLREEよりも地殻における濃縮度が低い。[ 50 ]
これには経済的な影響があります。世界中でLREEの大規模な鉱床が知られており、採掘されています。HREEの鉱床はより希少で、規模も小さく、濃度も低くなっています。現在のHREEの供給の大部分は、中国南部の「イオン吸着粘土」鉱石に由来しています。一部のバージョンでは、約65%の酸化イットリウムを含む濃縮物が得られ、HREEはオッドー・ハーキンスの法則を反映した比率で存在します。偶数位のREEはそれぞれ約5%、奇数位のREEはそれぞれ約1%です。同様の組成は、ゼノタイムやガドリナイトにも見られます。[ 50 ]
イットリウムやその他の重希土類元素を含むよく知られた鉱物には、ガドリナイト、ゼノタイム、サマルスカイト、ユークセナイト、ファーガソナイト、イットロタンタライト、イットロタングスタイト、イットロフルオライト（蛍石の一種）、タレナイト、イットリアライトなどがあります。ジルコンにも少量含まれており、その典型的な黄色の蛍光は、付随する重希土類元素の一部に由来します。南グリーンランド（デンマークの自治領）などで見られるジルコニウム鉱物ユーディアライトには、少量ではあるものの、有用な量のイットリウムが含まれています。上記のイットリウム鉱物のほとんどは、発見当時、研究用のランタニドを供給する上で重要な役割を果たしました。ゼノタイムは、重砂処理の副産物として時折回収されますが、同様に回収されるモナザイト（通常、数パーセントのイットリウムを含む）ほど豊富ではありません。オンタリオ州産のウラン鉱石からは、副産物としてイットリウムが産出されることがある。[ 50 ]
セリウムやその他の軽希土類元素を含むよく知られた鉱物には、バストネサイト、モナザイト、アラナイト、ロパライト、アンシライト、パリサイト、ランタナイト、チェフキナイト、セライト、スティルウェルライト、ブリソライト、フルオセライト、セリアナイトなどがあります。モナザイト（ブラジル、インド、オーストラリアの海砂、南アフリカの岩石）、バストネサイト（マウンテンパス希土類鉱山、または中国のいくつかの産地）、ロパライト（ロシアのコラ半島）は、セリウムと軽ランタニドの主要な鉱石でした。[ 50 ]
地表に存在する希土類元素が濃集した鉱床であるカーボナタイトやペグマタイトは、地溝帯や沈み込み帯付近の地殻構造環境で発生する珍しいタイプのマグマ活動であるアルカリ深成作用に関連している。 [ 49 ]地溝帯環境では、アルカリマグマは上部マントル（深さ200～600km ）のガーネットペリドタイトのごくわずかな部分溶融（1%未満）によって生成される。[ 49 ]この溶融物は、結晶質残渣から希土類元素などの不適合元素を溶出させることで、これらの元素が濃集する。結果として生じたマグマは、既存の断裂に沿ってダイアピルまたはダイアトリームとして上昇し、地殻深部に貫入するか、地表に噴出する。[ 48 ] [ 49 ]
リフト環境で形成される典型的な希土類元素濃集鉱床タイプは、カーボナタイト、A型およびM型花崗岩類である。[ 48 ] [ 49 ]沈み込み帯付近では、沈み込むプレートがアセノスフェア（深さ80～200km ）内で部分的に溶融し、揮発性物質に富むマグマ（高濃度のCO2と水）が生成され、アルカリ元素が高濃度で、元素の移動性が高く、希土類元素が強く分配される。[ 48 ]この溶融物は、既存の断裂に沿って上昇し、沈み込むスラブの上の地殻に定置されるか、地表に噴出することもある。これらの溶融物から形成される希土類元素濃集鉱床は、典型的にはS型花崗岩類である。[ 48 ] [ 49 ]
希土類元素に富むアルカリマグマには、カーボナタイト、ペルアルカリ花崗岩（ペグマタイト）、ネフェリン閃長岩などがあります。カーボナタイトは、 CO 2に富む流体から結晶化します。CO 2に富む流体は、含水炭酸塩レルゾライトの部分溶融によってCO 2に富む一次マグマを生成するか、アルカリ一次マグマの分別結晶作用によって、またはCO 2に富む混ざり合わない液体を分離することによって生成されます。[ 48 ] [ 49 ]これらの液体は、アフリカやカナダ楯状地で見られるような、非常に深い先カンブリア時代のクラトンに関連して最も一般的に形成されます。[ 48 ]
フェロカーボナタイトは、希土類元素が濃集した最も一般的なタイプのカーボナタイトであり、火成岩複合体の中心部に後期段階の角礫状パイプとして貫入することが多い。これらは、細粒のカルサイトとヘマタイトからなり、アンケライトがかなり濃度が高く、菱鉄鉱が少量濃度で含まれることもある。[ 48 ] [ 49 ]希土類元素が濃集した大規模なカーボナタイト鉱床には、オーストラリアのマウント・ウェルド、カナダのソー・レイク、南アフリカのザンドコップスドリフト、アメリカ合衆国のマウンテン・パスなどがある。 [ 49 ]
過アルカリ花崗岩（A型花崗岩類）は、アルカリ元素の濃度が非常に高く、リンの濃度が非常に低い。これらは、伸張帯の中程度の深さに、しばしば火成リング複合体、パイプ、塊状体、レンズとして堆積する。[ 48 ] [ 49 ]これらの流体は、粘度が非常に低く、元素の移動性が高いため、定置後の結晶化時間が比較的短いにもかかわらず、大きな結晶粒の結晶化が可能となる。これらの堆積物が一般的にペグマタイトと呼ばれるのは、その大きな粒径のためである。[ 49 ]
経済的に採算の取れるペグマタイトには、イットリウムやその他の希土類鉱物が豊富なニオブ・イットリウム・フッ素（NYF）型があり、希土類元素に富む鉱床はカナダのストレンジ湖とモンゴルのハラデアン・ブレグテイで発見されている。[ 49 ]ネフェリン閃長岩（M型花崗岩）鉱床は、90%が長石と準長石鉱物で構成されている。これらは小さな円形の塊に堆積しており、希土類元素を含む副成分鉱物が高濃度で含まれている。[ 48 ] [ 49 ]これらの鉱床は大部分が小規模だが、重要な例としては、グリーンランドのイリマウサック・クヴァネフェルトとロシアのムルマンスク近郊のロヴォゼロ山塊が挙げられる。[ 49 ]
希土類元素は、熱水流体や天水との相互作用、あるいは耐性希土類元素含有鉱物の侵食と運搬による二次変質によっても鉱床中に濃縮されることがあります。一次鉱物の粘土化作用は、シリカやその他の可溶性元素を溶出させ、長石をカオリナイト、ハロイサイト、モンモリロナイトなどの粘土鉱物に再結晶化させることで、不溶性元素を濃縮します。降水量が多い熱帯地域では、風化作用によって厚い粘土化したレゴリスが形成されます。この過程は二次濃縮と呼ばれ、ラテライト鉱床を生成します。重希土類元素は、吸収によって残留粘土に取り込まれます。この種の鉱床は、世界の重希土類元素生産量の大部分を占める中国南部でのみ希土類元素の採掘が行われています。希土類元素ラテライトは、オーストラリアのマウントウェルドのカーボナタイト上など、他の地域でも形成されます。堆積母岩にREE含有の重質耐性鉱物が含まれている場合、砂鉱床からREEを抽出することもできる。[ 49 ]
2011年、太平洋の海底泥の研究を主導した東京大学の地質学者、加藤康弘氏は、その泥に希土類鉱物が高濃度で含まれている可能性を示す結果を発表し、海底の希土類資源は陸上の資源よりも有望であるという考えに至った。[ 50 ] [ 51 ]
希土類元素（REE）は希土類酸化物（REO）から精製され、鉱床埋蔵量は（REO）単位で表されます。この用語に由来する用語には以下が含まれます。
希土類元素は地球化学的性質上、通常は分散しており、希土類鉱物中に濃縮されていることはあまりありません。そのため、経済的に採掘可能な鉱床は少ないのです。[ 54 ]
1948年までは、世界のレアアースのほとんどはインドとブラジルの砂鉱床から産出されていました。1950年代には、南アフリカが世界のレアアースの産地となり、西ケープ州のスティーンカンプスクラール鉱山のモナザイトが豊富な鉱脈から産出されました。[ 55 ] 1960年代から1980年代にかけては、カリフォルニア州のマウンテンパス・レアアース鉱山が米国を最大の生産国にしました。[ 54 ] 1990年代には、ヨーロッパ諸国、特にフランスが多くのレアアースを生産しました。[ 56 ] 1990年代に中国が世界の価格を下回った後、他の国の多くの鉱山が閉鎖され、生産再開には数年かかりました。[ 57 ] [ 58 ]
2009年、新たな主要供給源が開発されない限り、希土類元素の将来の世界的な需要は年間4万トン供給を上回ると予想された。[ 59 ]需要の増加と中国からの金属輸出に対する規制強化の結果、2011年には一部の国が希土類資源を備蓄し始めた。[ 60 ]他の多くの国では代替供給源の探索が続けられた。[ 61 ] 2013年には、EUがこれらの元素に依存していること、希土類元素は他の元素で代替できないこと、希土類元素のリサイクル率が低いことから、希土類元素の需要が増加すると述べられた。需要の増加と供給の不足により、将来の価格は上昇すると予想された。[ 62 ]新規および革新的な技術に不可欠であるという事実により、需要は増加し続けている。希土類元素（REE）の製造を必要とするこれらの新製品は、スマートフォン、デジタルカメラ、コンピューター部品、半導体などのハイテク機器です。さらに、これらの元素は、再生可能エネルギー技術、軍事機器、ガラス製造、冶金などの産業でより広く使用されています。[ 63 ]需要の増加により供給が逼迫しており、世界が間もなく希土類元素の不足に直面する可能性があるという懸念が高まっています。[ 64 ] 2023年末時点で、希土類元素（REE）の世界的需要は2030年までに5倍以上に増加すると予想されていました。 [ 65 ] [ 66 ]
2017年、中国は世界のレアアース供給量の81%を生産し、そのほとんどは内モンゴル自治区で生産されたが、世界の埋蔵量のわずか36.7%しか保有していなかった。[ 54 ] [ 67 ] [ 68 ]オーストラリアは世界第2位の生産国であり、世界の生産量の15%を占める唯一の主要国であった。[ 68 ]西オーストラリア州北部のホールズクリークの南東160km （99マイル）に位置し、2018年から操業しているブラウンズレンジ鉱山[ 69 ]は、中国以外で初めて重要なジスプロシウム生産国となった。[ 70 ] 2022年現在、世界の重希土類元素（ジスプロシウムなど）はすべて、多金属鉱床であるバヤンオボ鉱床など、中国のレアアース資源から供給されている。[ 67 ] [ 71 ] 2023年には、100を超える鉱山プロジェクトが進行中であり、その多くは中国国外であった。[ 72 ]
2025年現在世界の希土類鉱物精製能力の 85〜90% は中国にあり、中国は大規模な採掘と精製を行っています。 [ 73 ]希土類の世界的採掘量の半分以上、処理量のほぼ 90% は中国が担っています。米国の希土類供給量の約 80% は中国から調達されており、EU は使用量の約 98% を中国から輸入しています。[ 56 ]希土類の世界市場全体は年間約 30 万トン、年間約50 億米ドルです。 [ 73 ]
米国地質調査所の2025年2月の希土類元素に関する報告書によると、希土類元素の埋蔵量上位8か国は以下のとおりです（希土類酸化物換算トン単位）： [ 74 ]
2009年、中国は希少資源の節約と環境保護を名目に、2010年から2015年までの輸出割当量を年間3万5000トンに削減する計画を発表した。[ 75 ] [ 76 ]また、輸出規制と密輸取り締まりも発表した。[ 57 ]さらに、領土紛争を理由に日本へのレアアース輸出を停止した。[ 77 ]北京政府は、小規模な独立系鉱山会社に国有企業への合併を強制するか、閉鎖に追い込むことで、統制をさらに強化した。 2010年末、中国は2011年のレアアース輸出割当第1ラウンドを14,446トンとし、2010年の第1ラウンド割当から35%削減すると発表した。[ 78 ] 2011年7月には、下半期の輸出割当をさらに発表し、総割当量を30,184トン、総生産量を93,800トンに制限した。[ 79 ] 2011年9月、中国は8つの主要レアアース鉱山のうち3つの生産停止を発表した。これらの鉱山は中国のレアアース総生産量の約40%を占めている。[ 80 ]
2012年3月、米国、EU、日本は、これらの輸出および生産制限について世界貿易機関（WTO）で中国に抗議した。中国は、これらの制限は環境保護を念頭に置いたものであると主張して反論した。 [ 81 ] [ 82 ] 2012年8月、中国は生産をさらに20%削減すると発表した。[ 83 ]米国、日本、欧州連合は2012年にWTOで中国を相手取って共同訴訟を起こし、中国はこのような重要な輸出を拒否することはできないと主張した。[ 82 ]
2012年、他国での新鉱山（オーストラリアのLynasと米国のMolycorp ）の開設を受けて、希土類元素の価格は下落した。 [ 84 ]ジスプロシウム酸化物の価格は2011年には1kgあたり994米ドルだったが、2014年には1kgあたり265米ドルまで下落した。[ 85 ]
2014年8月、WTOは中国が自由貿易協定に違反したとの裁定を下し、主要な調査結果の要約で「国内外の制限の全体的な効果は、中国メーカーによる国内採掘を促進し、これらの材料の優先的な使用を確保することである」と述べた。中国は2014年9月26日に裁定を実施すると宣言したが、実施には時間がかかるとしていた。2015年1月5日までに、中国はレアアースの輸出割当をすべて撤廃したが、輸出許可は依然として必要であった。[ 86 ]
中国は環境への影響を理由に自国のイオン粘土鉱山の一部を閉鎖し、ミャンマーで重希土類元素の採掘を開始した。[ 87 ]
2019年、中国は17種類の希土類粉末の世界需要の85%から95%を供給し、その多くはミャンマーから調達された。[ 88 ] 2021年の同国での軍事クーデター後、重要な鉱石の将来の供給は制限される可能性がある。[ 89 ]
2020年から2023年の間に、米国に輸入された希土類化合物および金属の70%は中国から輸入された。[ 90 ]
2025年時点で、中国は世界のレアアース供給量の70％を採掘していたが、世界の供給量の約90％を加工しており、自国の鉱石だけでなく、ミャンマー[ 91 ]とオーストラリア[ 92 ]のほぼすべて、そしてアメリカの生産量のほぼ半分[ 91 ]も精製していた。
2025年、米中貿易戦争中に、中国は米国への重希土類の輸出を制限した。[ 93 ] [ 94 ]ドナルド・トランプ大統領が中国からの米国製品に高関税を課した後、2025年4月に中国は7種類の希土類鉱物の米国への販売を制限することで報復し、[ 95 ] 2025年10月初旬にはさらに規制を追加した。[ 96 ]
ブラジルは世界第2位のレアアース埋蔵量（23％）を誇りますが、最近まで商業規模での生産は行っていませんでした。2025年6月現在ブラジル政府はブラジル開発銀行と政府系資金調達機関Finepを通じて約10億ドルの資金を提供している。ブラジルは中国の市場支配に対する深刻な挑戦者と見なされている。[ 97 ] [ 98 ]
2025年、ミナス市近郊の旧アスベスト鉱山が、ネオジム、プラセオジム、ジスプロシウム、テルビウムの4つの希土類元素を商業規模で生産する操業を開始した。これはアジア以外では初めてのことである。アメリカの投資ファンドであるデンハム・キャピタルが支配するセラ・ヴェルデ鉱山会社は、希土類鉱物を中国に輸出して加工するために採掘を開始した。鉱物の採掘は浅い穴で行われ、鉱石の処理には水と塩のみが使用される。[ 87 ]オーストラリアの会社ブラジリアン・レア・アースは、バイーア州に1,410 km 2 (540平方マイル)の鉱区を所有している。[ 99 ]この分野で事業を展開している他の企業には、米国サウスカロライナ州の磁石製造施設にMREOを提供することに重点を置いているアクララ・リソーシズ、オーストラリアの探査会社ヴィリディス・マイニング・アンド・ミネラルズなどがある。探査と実現可能性調査を行っている Meteoric Resources NL、[ 97 ] Ionic Rare Earths Ltd、Neo Performance Materials Inc. [ 98 ]ブラジルで事業を展開している企業の多くは、環境に優しいイオン粘土ベースの事業を強調している。[ 97 ]
インドは世界で3番目に多い690万トンの希土類元素の埋蔵量を誇り、世界の砂鉱床の約35%を占めており、中国による規制に直面しながらも産業の強化を進めている。[ 100 ]政府所有のIndian Rare Earthsは主要なプレーヤーである。2025年7月の議会では、同国には約723万トンの希土類元素が1315万トンのモナザイトに含まれており、アンドラ・プラデーシュ州、オリッサ州、タミル・ナードゥ州、ケララ州、西ベンガル州、ジャールカンド州、グジャラート州、マハラシュトラ州の沿岸、内陸、河川の砂で発見されていると報告された。また、グジャラート州とラジャスタン州の一部では、別の129万トンの希土類元素が硬岩に含まれている。原子力鉱物探査研究局はあらゆる地形での探査を実施している。インド地質調査所は34の探査プロジェクトに関与している。インドは2015年から2025年の間に約18トンの希土類鉱物を輸出した。[ 101 ]しかし、インドは特に中国、米国、日本と比較して高度な希土類元素処理技術とスキルが不足しているため、2025年に政府は希土類元素の自給自足を目指して「国家重要鉱物ミッション」を開始した。[ 100 ]電気自動車の市場拡大と希土類元素を必要とする再生可能エネルギーへの移行に伴い、インドでは不足が生じている。[ 102 ] [ 103 ]
鉱業省は、オーストラリア、アルゼンチン、ザンビア、ペルー、ジンバブエ、モザンビーク、マラウイ、コートジボワールなど世界各国の政府、および国際エネルギー機関と二国間協定を締結している。[ 101 ]
2011年、オーストラリアは1,995トンのレアアースを生産した。2021年までに、オーストラリアは世界第4位のレアアース生産国となり、総生産量は19,958トンに達した。[ 104 ] 2025年8月現在株式数でオーストラリア最大の希土類元素企業は、Lynas Corporation、Iluka Resources、Brazilian Rare Earths（1,410 km 2 （540 sq mi）の鉱区はブラジルのバイーア州にある）、Arafura Rare Earths、Northern Minerals（主な開発は西オーストラリア州のブラウンズレンジにある）である。[ 99 ] 2023 年 6 月に「重要鉱物戦略 2023–2030」を発表した後、[ 105 ] 2024 年 11 月にアルバネーゼ政府は「重要鉱物における国際パートナーシップ」プログラムを発表し、8 つのプロジェクトに 4,000 万豪ドルの助成金を提供する予定である。[ 106 ] [ 107 ]
政府の重要鉱物戦略備蓄計画は2026年末に公表される予定である。この計画の目的は、市場の安定化と価格変動の抑制につながる価格下限などの仕組みを導入することである。 [ 77 ]
2025年10月21日、オーストラリアのアンソニー・アルバネーゼ首相は、商業用クリーンエネルギー生産や高度な軍事装備に必要なレアアースやその他の重要鉱物に関して、アメリカ合衆国のドナルド・トランプ大統領と協定を締結した。 [ 92 ]両者は、両国で6か月間に総額85億米ドル（130億豪ドル）相当の複数のプロジェクトに対し、それぞれ少なくとも10億米ドル（15億4000万豪ドル）を提供することを約束した。[ 108 ]両国間の枠組みの詳細は、オーストラリア産業科学資源省のウェブサイトに掲載されている。[ 109 ]
ベトナムは2010年10月に、北西部のライチャウ省から日本にレアアースを供給する協定に署名したが、意見の相違によりこの取引は実現しなかった。[ 110 ] [ 111 ] [ 112 ]鉱床の一つがマウセ北である。[ 113 ]
米国最大の希土類鉱床は、ラスベガスから南に60マイル離れたカリフォルニア州マウンテンパスにある。元々はモリコープによって開設されたこの鉱床は、1951年以来断続的に採掘されている。[ 67 ] [ 114 ]
ネブラスカ州南東部のエルククリークにある2番目の大規模な希土類元素鉱床[ 115 ]は、ニオブ、スカンジウム、チタンの鉱山を開設したいと考えているNioCorp Development Ltd [ 116 ]によって検討されている[ 117 ] 。その鉱山は、年間最大7,200メートルトンのフェロニオブと95メートルトンの三酸化スカンジウムを生産できる可能性がある[ 118 ] 。 2022年現在、資金調達はまだ進行中である[ 115 ] 。
2006年時点で、アラスカのボカン山プロジェクトが開発中であった。[ 119 ]重要な希土類元素鉱床があるボカン・ドットソンリッジプロジェクトは、2013年1月に発表された予備経済評価の対象となり、 [ 120 ]アラスカ州天然資源局は、 2025年にUcore Rare Metals社によって「高度な探査段階」にあると報告した。 [ 121 ]しかし、操業能力はない。[ 122 ]
2024年、アメリカン・レアアース社は、ワイオミング州ウィートランド近郊の埋蔵量が23億4000万トンに達し、おそらく世界最大規模であり、ワイオミング州北東部の別の120万トンの鉱床よりも大きいことを明らかにした。[ 123 ]
中国が2025年にレアアースへのアクセスに関する新たな制限を発表した後、[ 92 ]米国は代替のサプライチェーンを模索してきた。[ 124 ] 2025年10月20日、トランプ大統領はオーストラリアのアンソニー・アルバネーゼ首相と、商業的に持続可能なエネルギー生産や技術的に高度な軍事機器に必要なレアアースやその他の重要鉱物に関する協定に署名した。 [ 108 ]両者は、米国とオーストラリアの両方で6か月間に総額85億米ドル（130億豪ドル）相当の複数のプロジェクトに対し、それぞれ少なくとも10億米ドル（15億4000万豪ドル）を提供することを約束した。[ 108 ]
2010年、デンマークの自治領であるグリーンランド南部のクヴァネフィエルドで、レアアース鉱物の大規模な鉱床が発見された。 [ 125 ]この場所での予備調査掘削により、約1%のレアアース酸化物（REO）を含む黒色のルジャヴライトが相当量存在することが確認された。 [ 126 ]欧州連合はグリーンランドに対し、中国によるレアアース開発プロジェクトを制限するよう求めているが、2013年初頭の時点で、グリーンランド政府はそのような制限を課す予定はないと述べている。[ 127 ]多くのデンマークの政治家は、2012年12月に可決された法律により、近い将来、中国企業から外国人労働者や投資が流入する可能性があるため、中国を含む他国が人口の少ないグリーンランドで影響力を増す可能性があると懸念を表明している。[ 128 ]
潜在的な鉱山候補地に加えて、オーストラリア証券取引所に上場しているピーク・リソーシズは、2012年2月に、タンザニアにある同社のングアラ・プロジェクトには、中国以外でトン数で6番目に大きい鉱床だけでなく、6つの中で最も高品位の希土類元素が含まれていると発表した。[ 129 ]
開発中の重要なサイトには、南アフリカのスティーンカンプスクラール鉱山が含まれます。ここは世界最高品位の希土類とトリウムの鉱山で、1963年に閉鎖されましたが、生産再開に向けて準備が進められています。[ 130 ]この鉱山は、世界最高品位のモナザイト鉱石（総希土類酸化物（TREO）50%）を産出すると考えられています。 [ 131 ] 2025年9月、南アフリカの産業開発公社（IDC）は、フェーズ1：冶金実施のための資金をリリースしました。[ 132 ]この鉱山の寿命は約28年と予想されています。[ 133 ]
2006年現在、カナダ北部の人里離れたホイダス湖プロジェクトが開発中である。[ 119 ]このプロジェクトは、北米で毎年発生する10億ドルの希土類元素消費量の約10%を供給する可能性があると推定されている。 [ 134 ]採掘対象として検討されているのは、ノースウエスト準州のソー湖などである。[ 67 ] [ 59 ] [ 135 ]
2025年現在、欧州連合では希土類元素の採掘は行われておらず、カナダの企業Neo Performance Materialsが所有する稼働中の処理施設が1つあるのみである。EU内には希土類元素の鉱床が存在し、欧州の鉱山会社は新しい鉱山の開発を開始しているが、許可プロセスは依然として長く、財政的に負担が大きい。[ 136 ] EU加盟国は、希土類元素のほぼすべてを中国から輸入している。欧州連合議会はこれを戦略的リスクとみなしている。[ 137 ]
2012年5月、日本の2つの大学の研究者が、愛媛県で希土類元素を発見したと発表した。[ 138 ]
2003年以降、探査のみの許可が複数発行された後、マダガスカル北西海岸のアンパシンダバ半島の約3分の1を占める地域にレアアース採掘のライセンスが付与された。[ 139 ] [ 140 ] 2025年現在ライセンスは、何度か所有者が変わった後、オーストラリアのHarena Resources社が保有している。この鉱区には、総希土類酸化物（TREO）濃度868ppmで6億9900万トンの確定鉱物資源が存在すると判明しており[ 141 ] 、 Harena社によれば、これは世界最大級の希土類鉱床の一つである[ 139 ] 。
2011年初頭、オーストラリアの鉱業会社Lynasが、マレーシア半島東海岸の工業港クアンタンに2億3000万米ドルを投じて建設中の希土類精製所を「急いで完成させようとしている」と報じられた。この精製所は、オーストラリアのマウントウェルド 鉱山から産出されるランタニド濃縮鉱石を精製する予定だった。この精製所は、中国を除く世界の希土類材料需要の約3分の1を満たすと予測されていた。[ 142 ]クアンタンの開発により、ペラ州のマレーシアの町ブキットメラに再び注目が集まった。この町では、三菱化学の子会社であるアジアンレアアースが運営する希土類鉱山が1994年に閉鎖され、環境と健康に関する懸念が続いている。[ 143 ] [ 144 ] 2011年半ば、抗議活動の後、マレーシア政府はLynasの工場に対する規制を発表した。[ 145 ]マレーシア政府が開始し、国際原子力機関(IAEA) が 2011 年に放射能の危険性に関する懸念に対処するために実施した独立調査では、国際的な放射線安全基準に準拠していることが判明した。[ 146 ]数回の遅延の後、2014 年 9 月に Lynas は AELB から 2 年間の完全な運用段階のライセンスを取得した。[ 147 ]
2024年11月、経済大臣のラフィジ・ラムリ氏は、中国と技術提供について協議することで、マレーシアが3年以内にレアアースを生産できるようになることを期待していると述べた。[ 148 ]ケダ州でのレアアース採掘計画については、鉱山が森林保護区を破壊し、集水域に悪影響を与える可能性があるため、地域社会で懸念が示された。[ 149 ] [ 150 ]
希土類元素は、2010年代後半に中国・ミャンマー国境沿いのチプウィ郡区のパンワー付近で発見された。 [ 151 ]
中国はミャンマーからレアアースを輸入していることで知られている（上記参照）。[ 152 ] [ 153 ] 2021年、中国はミャンマーから2億ドル相当、2万トンを超えるレアアースを輸入した。これは主にカチン州からのもので、環境への悪影響を理由に国内の鉱山を閉鎖した後のことである。[ 154 ]中国企業や鉱山会社は、政府の許可なしにカチン州で違法に操業を開始し、代わりにタッマドー（旧カチン新民主軍）傘下の国境警備隊民兵と協力することで中央政府を迂回し、この採掘産業から利益を得ていると言われている。[ 154 ] [ 155 ]
2022年3月現在 カチン州では、シンガポールの地域を含む300か所に2,700の採掘用集積場が点在しており、2016年から飛躍的に増加している。[ 154 ]また、採掘作業を行うために地元住民から土地が奪われている。[ 154 ]
北朝鮮は2014年5月と6月に約188万米ドル相当のレアアース鉱石を中国に輸出したと報じられている。[ 156 ] [ 157 ]
2024年6月、レアアース・ノルウェー（REN）はノルウェーのテレマルクで880万トンの希土類酸化物鉱床を発見し、ヨーロッパで知られている最大の希土類元素鉱床となった。この鉱山会社は、2030年に採掘の第一段階の開発を完了すると予測している。[ 158 ]
スペイン中部のシウダ・レアル県では、開発者によると、提案されているレアアース採掘プロジェクト「マタムラス」は、年間最大2,100トン（EUの年間需要の33%）を供給できる可能性がある。しかし、このプロジェクトは社会的および環境的懸念から地方当局によって中断されている。[ 159 ]
2023年1月、スウェーデンの国営鉱業会社LKABは、同国のキルナ地域で100万トンを超えるレアアースの鉱床を発見したと発表した。これはヨーロッパ最大のレアアース鉱床となる。[ 160 ]
エスキシェヒルのベイリコヴァ地区では、探査により、希土類元素、重晶石、蛍石、トリウムを含む6億9400万トンの複合鉱石が発見された。[ 161 ]
ウクライナには重要なレアアース鉱床があり、それが2022年のロシアによるウクライナ侵攻と和平交渉の中心となっている。[ 162 ] [ 163 ]
英国では、ペンサナ社が英国政府の自動車変革基金から資金を確保し、1億9500万米ドルの希土類処理工場の建設を開始しました。この工場では、アンゴラのロンゴンジョ鉱山やその他の供給源から入手可能になった鉱石を処理する予定です。[ 164 ] [ 165 ]同社は2023年後半に生産を開始し、2024年にフル稼働を目指しています。ペンサナ社は、磁石金属希土類4,500トンを含む、分離希土類12,500トンの生産を目指しています。[ 166 ] [ 167 ]
エストニアのシラマエでは、50年にわたるウラン鉱石、頁岩、ロパライトの採掘で蓄積された鉱滓に、相当量の希土類酸化物が発見されている。[ 168 ]希土類の価格上昇により、これらの酸化物の抽出は経済的に採算が取れるようになった。同国は現在、年間約3,000トンを輸出しており、これは世界の生産量の約2%に相当する。[ 169 ]同様の資源は米国西部にも存在するとみられており、ゴールドラッシュ時代の鉱山では、当時価値がなかったため、大量の希土類が廃棄されたと考えられている。[ 170 ]鉱滓は、地域の土壌や水中の希土類元素の濃縮を増加させ、環境や人間の健康にリスクをもたらすことがわかっている。[ 8 ]
2013年1月、日本の深海調査船が、南鳥島から南へ約250キロメートル（160マイル）離れた太平洋の海底、水深5,600～5,800メートルから7つの深海泥コアサンプルを採取した。[ 171 ]調査チームは、海底から2～4メートル下の泥層に最大0.66%の希土類酸化物の濃度があることを発見した。潜在的な鉱床の品位は、中国の希土類酸化物鉱山生産の大部分を占める中国南部のイオン吸収型鉱床（品位は0.05%～0.5% REO）に匹敵する可能性がある。[ 172 ] [ 173 ]
希土類元素の最近の新たな供給源として、電子廃棄物や、希土類元素を多く含むその他の廃棄物が挙げられます。 [ 174 ]リサイクル技術の進歩により、これらの材料から希土類元素を抽出するコストが下がっています。[ 175 ]日本では、未使用の電子機器に推定30万トンの希土類元素が含まれているとされるリサイクル工場が稼働しています。[ 176 ]フランスでは、ロディアグループがラ・ロシェルとサン・フォンに2つの工場を建設中で、使用済みの蛍光灯、磁石、電池から年間200トンの希土類元素を生産する予定です。 [ 177 ] [ 178 ]石炭[ 179 ]および石炭副産物（灰やスラッジなど）は、希土類元素（REE）を含む重要な元素の潜在的な供給源であり、その推定量は5,000万トンに上ります。[ 180 ]
希土類元素の用途、応用、需要は年々拡大しています。2015年には、世界的にほとんどの希土類元素が触媒や磁石に使用されていました。 [ 181 ]米国では、希土類元素の半分以上が触媒に使用されており、セラミック、ガラス、研磨も主な用途です。[ 182 ]再生可能エネルギー技術への世界的な動き、高度な電子機器、防衛用途における新しい応用により、希土類元素の需要が増加しています。[ 183 ]
塩化ランタンは、ガソリンとディーゼルの製造における流動接触分解に用いられる。酸化セリウム(III)は触媒コンバーターに用いられる。[ 184 ]： 141-165
ルーカスらによると、「希土類金属-遷移金属合金磁石は世界最強です。これらの材料が生み出す強力な磁場により、電気モーターや発電機の小型化が可能になります。なぜなら、小さな希土類磁石でも強い力を発揮するからです。常温ではネオジム鉄ホウ素磁石が最も強力です。」しかし、150 ℃を超える温度では、サマリウムコバルト磁石の方が強力です。NdFeB磁石とSmCo磁石は、標準的なフェライト磁石の10倍と6倍の強度があります。また、NdとSmは他の希土類元素よりも安価であるため、より経済的に使用できます。「最も重要な用途としては、マグネトー、オルタネータ、発電機が挙げられます。各発電機は、風車の頂上にあるハブに数トンのNdFeB永久磁石を使用しています。NdFeB磁石は、産業用モーター、自動車用モーター、電動自転車用モーター、そしてコンピューターのハードディスクを駆動する小型で高度なモーターにも使用されています。」希土類磁石は、磁気共鳴画像診断やイオンビームリソグラフィーにも使用されています。[ 184 ]
ジスプロシウム、ネオジム、プラセオジム、テルビウムは、現在の再生可能エネルギー技術、特に電気自動車（EV）や風力タービンにとって重要な材料です。EVは1台あたり約1～ 2kg（2.2～4.4 ポンド）のネオジムとプラセオジムを使用し、風力タービンは永久磁石発電機に最大 600kg（1,300ポンド）の希土類元素を使用します。 [ 183 ] 風力タービンの建設には希土類元素は必須ではありませんが、洋上設備の大部分はDy、Nd、Pr、Tbを必要とする永久磁石を使用しています。[ 5 ]世界のジスプロシウムとネオジムの需要の10%未満が再生可能エネルギー部門によるものですが、より希少なプラセオジムとテルビウムについては、クリーンエネルギーが30%以上を占めています。これらの比較的新しい市場に関する過去のデータが不足しているため、再生可能エネルギーの成長モデルにはばらつきがあります。国際協定で表明されている脱炭素化目標を考慮するように設計されたシミュレーションでは、REEの需要は予想される供給増加を上回ると予測されています。このため、より効率的な再利用とリサイクルプロセスを推進する動きが強まっています。[ 185 ]
希土類金属はマグネシウム合金、鋳鉄、および球状黒鉛鋳鉄に使用されている。酸化セリウムは、ガラスの精密研磨および化学機械研磨における重要な研磨剤である。[ 184 ]： 181-212
発光アプリケーションは、基底状態から励起された後の不対4f電子からの光子の放出を利用します。Lucasらによると、「希土類元素は、発光が性能基準となるアプリケーションで広く使用されています。」蛍光体照明デバイスおよびディスプレイには、「ランタン、イットリウム、セリウム、テルビウム、ユーロピウムが主に色制御に使用される三色ランプ（または省エネランプ）、主にイットリウム、セリウム、ユーロピウムを使用する発光ダイオード（ LED）、プラズマディスプレイ、旧式の陰極線管（CRT）、蛍光バックライト付き液晶ディスプレイ（LCD）（ランタン、イットリウム、セリウム、テルビウム、ユーロピウムを消費）」が含まれます。 Eu 3+は最も一般的な赤色発光ドーパントであり、オレンジ色 ( YBO 3ホストマトリックスで585 nm ) から濃い赤色 ( Y 2 O 2 S ホストマトリックスで 627 nm) まで変化します。Eu 2+は最も一般的な青色発光体であり、蛍光灯やプラズマディスプレイのBAM BaMgAl 10 O 17のドーパントとして使用されます。Ce 3+も同様の挙動を示し、Lu 2 SiO 5 :Ce 3+単結晶は陽電子放出断層撮影に使用されます。Tb 3+は最も一般的な緑色発光体であり、ピークは 542 nm です。Nd 3+、Yb 3+および Er 3+はレーザーおよび光増幅器デバイスに使用されます。[ 184 ] : 251–281 [ 186 ] [ 187 ]
Ce、La、Ndは合金製造、燃料電池、ニッケル水素電池の製造において重要である。Ce、Ga、Ndは電子機器において重要であり、LCDやプラズマスクリーン、光ファイバー、レーザーの製造[ 188 ]、および医療画像診断に使用されている。希土類元素のその他の用途としては、医療用途、肥料、水処理におけるトレーサーなどがある[36]。家電製品は需要を押し上げており、スマートフォンなどの製品は世界の希土類元素消費量の8%を吸収している[ 183 ] 。
希土類元素は、精密誘導システムなど防衛分野にも応用されており、そのためには希土類元素の特殊な化合物が必要となる。[ 183 ] ネオジム磁石の強度はミサイル誘導システムに利用できる。諜報活動に用いられるハイエンドカメラレンズでは、ランタンがガラスの透明度を高める。[ 189 ]
希土類元素の地質学への応用は、火成岩、堆積岩、変成岩の形成過程を理解する上で重要である。地球化学においては、希土類元素は、元素間のわずかな原子サイズの違いによって、作用するプロセスに応じて特定の希土類元素が他の元素よりも優先的に分画されるため、岩石に影響を与えた岩石学的メカニズムを推測するために利用できる。
希土類元素の地球化学的研究は、他の化学元素の場合のように絶対濃度ではなく、正規化濃度に基づいて行われ、それらの連続的な挙動を観察します。地球化学では、希土類元素は通常、正規化された「スパイダー図」で表されます。この図では、希土類元素の濃度は基準値に対して正規化され、その値の常用対数として表されます。
一般的に、希土類元素はコンドライト隕石を基準として正規化されます。これは、コンドライト隕石が未分化の太陽系物質を最もよく表していると考えられているためです。ただし、研究の目的に応じて、他の正規化基準を適用することもできます。特に未分化であると考えられる物質の標準参照値に正規化することで、観測された存在量を元素の初期存在量と比較することができます。正規化によって、偶数原子番号と奇数原子番号の存在量の違いによって生じる顕著な「ジグザグ」パターンも解消されます。正規化は、次の式に従って、系列の各元素の分析濃度を、特定の標準試料中の同じ元素の濃度で割ることによって行われます。
ここでnは正規化濃度を示し、試料中で測定された元素の分析濃度、および参照物質中の同じ元素の濃度。[ 190 ]
希土類元素の正規化濃度を原子番号に対して報告することで、希土類元素の連続的な傾向を観察することが可能です。「スパイダー」図で観察される傾向は、通常「パターン」と呼ばれ、対象となる物質に影響を与えた岩石学的プロセスを診断するのに役立つ可能性があります。[ 34 ]
パターン全体の形状、あるいはいわゆる「異常」の存在（または不在）によって、調査対象のシステムおよび発生している地球化学的プロセスに関する情報を得ることができます。異常は、系列に沿った特定の元素の濃縮（正の異常）または枯渇（負の異常）を表し、REEパターンに沿った正または負の「ピーク」としてグラフ上で認識できます。異常は、異常を示す元素の正規化濃度と、系列の前後の位置にある2つの元素の正規化濃度の平均に基づく予測値との比として、次の式に従って数値的に定量化できます。
どこは、異常値を計算する必要のある元素の正規化濃度です。そして系列に沿った、それぞれの前後の元素の正規化された濃度。
火成岩に見られる希土類元素のパターンは、主に岩石の起源となった源の化学組成と、岩石が受けた分別履歴の関数である。[ 34 ]分別は、各元素の分配係数の関数である。分配係数は、微量元素（希土類元素を含む）が液相（溶融物/マグマ）と固相（鉱物）に分別される原因となる。元素が優先的に固相に残る場合、それは「適合性」と呼ばれ、優先的に溶融相に分配される場合は「不適合性」と呼ばれる。[ 34 ]各元素は異なる分配係数を持つため、固相と液相に明確に分別される。これらの概念は、変成岩や堆積岩の岩石学にも適用できる。
火成岩、特に珪長質溶融物では、以下の観察が当てはまります。ユーロピウムの異常は長石の結晶化によって支配されています。角閃石は、軽希土類元素（LREE）および重希土類元素（HREE）と比較して中希土類元素（MREE）の濃集を制御します。HREEに対するLREEの枯渇は、カンラン石、斜方輝石、および単斜輝石の結晶化による可能性があります。一方、LREEに対するHREEの枯渇は、ガーネットの存在による可能性があります。ガーネットは、優先的にHREEを結晶構造に取り込むためです。ジルコンの存在も同様の効果をもたらす可能性があります。[ 34 ]
堆積岩において、砕屑性堆積物中の希土類元素は起源を示す指標となる。希土類元素は不溶性であるため、海水や河川水に溶けにくく、これらの流体中の濃度は非常に低いため、希土類元素濃度は通常、海水や河川水の影響を受けない。その結果、堆積物が運搬される際、希土類元素濃度は流体の影響を受けず、岩石は供給源からの希土類元素濃度を保持する。[ 34 ]
海水や河川水には、一般的に希土類元素の濃度が低い。しかし、水質地球化学は依然として非常に重要である。海洋では、希土類元素は河川、熱水噴出孔、風成起源からの流入を反映しており、[ 34 ]これは海洋の混合と循環の調査において重要である。[ 36 ]
希土類元素は、一部の放射性同位体が長い半減期を示すため、岩石の年代測定にも有用である。特に興味深いのは、138La - 138Ce 、 147Sm - 143Nd 、および176Lu - 176Hf系である。[ 36 ]
REEは、植物の成長、生産性、およびストレス耐性を高めるために農業で使用されてきました。REEは、REE強化肥料を通じて農業で使用でき、これは2002年に中国で広く使用されていました。[ 191 ] REEは家畜の飼料添加物であり、その結果、動物の大型化や卵や乳製品の生産量の増加などの生産性の向上につながっています。この慣行により、家畜の体内にREEが生物濃縮され、これらの農業地域の植生や藻類の成長に影響を与えています。[ 192 ] REE肥料で処理したトウモロコシの根で10日後に生物濃縮が観察されました。高濃度のREEではトウモロコシのバイオマスに悪影響が観察されました。[ 193 ]現在の低濃度では悪影響は観察されていませんが、長期にわたる影響や時間の経過に伴う蓄積の影響は不明であり、その可能性のある影響についてさらに研究する必要があるという声が上がっています。[ 191 ] [ 194 ]
米国エネルギー省は、 2010年の重要物質戦略報告書で、輸入依存度の観点からジスプロシウムが最も重要な元素であると特定した。[ 195 ]
中国は現在、世界の希土類元素バリューチェーンを事実上独占している。[ 196 ]（原鉱石を貴重な元素に変換するすべての精製所と加工工場）。[ 197 ] 1970年代後半から1980年代後半にかけての中国の政治家、鄧小平は、「中東には石油があり、我々には希土類元素がある…これは極めて重要な戦略的意義を持つ。我々は希土類元素の問題を適切に処理し、希土類元素資源における我が国の優位性を最大限に活用しなければならない」と述べている。[ 198 ]市場支配の一例として、小型磁石の研究を手がけるゼネラルモーターズの部門が挙げられる。この部門は2006年に米国事務所を閉鎖し、全従業員を中国に移転した。 [ 199 ]中国の輸出割当は金属のみに適用され、磁石などのこれらの金属から作られた製品には適用されない。
中国は、2010年9月22日に、日本の海上保安庁による中国漁船船長の拘束を受けて、日本への希土類酸化物の輸出禁止措置を講じたが、合金は対象外としたと報じられた[200][201] 。[ 202 ] [ 82 ] 2010年9月2日、漁船事件の数日前に、エコノミスト誌は「中国は…7月に、一連の年間輸出削減の最新版を発表し、今回は40％減の正確に30,258トンとした」と報じた[ 203 ] [ 82 ] 。中国は、希土類鉱物生産部門に対する全国的な取り締まりの理由として、資源枯渇と環境問題への懸念を公式に挙げている[ 80 ] 。中国の希土類政策には、環境以外の動機も指摘されている。[ 204 ] 2010年、エコノミスト誌によれば、「希土類金属の輸出を削減することは、中国の製造業者をサプライチェーンの上流に移動させ、低級な原材料ではなく、価値の高い完成品を世界に販売できるようにするためである。」[ 205 ]
米国地質調査所と米国内務省が発行した2011年の報告書「中国のレアアース産業」は、中国国内の産業動向を概説し、同国の生産の将来を左右する可能性のある国家政策を検証している。同報告書は、過去20年間で中国のレアアース鉱物生産における優位性が加速していることを指摘している。1990年には、中国はこれらの鉱物のわずか27%を占めるに過ぎなかった。2009年には、世界の生産量は13万2000トンで、中国はそのうち12万9000トンを生産した。同報告書によると、最近の傾向から、中国はこれらの材料の世界への輸出を減速させるだろうと示唆している。「国内需要の増加により、政府は過去数年間で輸出割当量を徐々に削減してきた。」[ 206 ]
2006年、中国は国内の希土類生産・貿易業者47社と中外希土類生産業者12社に輸出を許可した。その後、規制は年々強化され、2011年までに国内の希土類生産・貿易業者22社と中外希土類生産業者9社のみが認可された。政府の今後の政策では、厳格な規制が維持される可能性が高い。「中国の希土類開発計画草案によると、2009年から2015年の期間、年間希土類生産量は13万トンから14万トンに制限される可能性がある。希土類製品の輸出割当量は約3万5000トンとなり、政府は国内の希土類生産・貿易業者20社に希土類の輸出を許可する可能性がある。」[ 206 ]
現代の重希土類元素の世界的資源の多くは、中国のイオン粘土鉱床から供給されている。[ 207 ] Benchmark Mineral Intelligenceによる2025年の分析によると、西側諸国は2030年までに重希土類元素の需要の91%を中国に依存し続けると予測されており、これは2024年の99%よりわずかに低い。[ 208 ] 2014年から2024年の間に、希土類元素関連技術の特許出願の81%は中国によるものであった。[ 209 ]
米国鉱山局は1996年に閉鎖され、国内のレアアース採掘と研究は劇的に減速した。[ 210 ]
米国地質調査所は、米軍の保護の下、アフガニスタン南部でレアアース鉱床の調査を積極的に行っていた。2009年以来、USGSはリモートセンシング調査と現地調査を実施し、ヘルマンド州のハナシン村付近にレアアース金属を含む火山岩が存在するというソ連の主張を検証してきた。USGS調査チームは、セリウムやネオジムなどの軽希土類元素を含む休火山の中心部に、かなりの面積の岩石を発見した。USGSは、130万トンの有望な岩石を地図上に示しており、これは現在の需要レベルで約10年分の供給量に相当する。国防総省は、その価値を約74億ドルと見積もっている。[ 211 ]再生可能エネルギーの地政学に関する文献では、レアアースの地政学的重要性が誇張されており、生産拡大に対する経済的インセンティブの力が過小評価されていると主張されている。[ 212 ] [ 213 ]これは特にネオジムに関するものです。風力タービンに使用される永久磁石におけるその役割から、ネオジムは再生可能エネルギーで動く世界における地政学的競争の主要な対象の一つになると主張されてきました。しかし、この見解は、ほとんどの風力タービンにはギアがあり、永久磁石を使用していないことを認識していないとして批判されています。[ 213 ]
希土類元素は、自然界ではごく低濃度で存在します。不適切な採掘規制は、人権侵害、森林破壊、土地や水の汚染につながる可能性があります。[ 214 ] [ 215 ]一般的に、希土類元素1トンを抽出すると、放射性廃棄物1トンを含む、一部有毒な約2,000トンの廃棄物が発生すると推定されています。希土類元素の最大の採掘現場である中国のバヤンオボでは、 70,000トン以上の放射性廃棄物が発生し、地下水が汚染されました。[ 216 ]
鉱山や工業地帯の近くでは、希土類元素の濃度が通常のバックグラウンドレベルの何倍にも上昇することがあります。いったん環境中に放出された希土類元素は土壌に浸出する可能性があり、その移動は侵食、風化、pH、降水量、地下水など多くの要因によって決まります。金属とよく似た挙動を示し、土壌の状態に応じて移動性または土壌粒子への吸着という形で形態が変化します。生物学的利用可能性に応じて、希土類元素は植物に吸収され、その後人間や動物に摂取される可能性があります。[ 217 ]
希土類元素（REE）の採掘、REE濃縮肥料の使用、リン肥料の製造はすべてREE汚染の原因となる。[ 217 ] REEの抽出過程では強酸が使用され、それが環境中に溶出し、水域を介して運ばれ、水生環境の酸性化を引き起こす可能性がある。REE採掘に伴うREE環境汚染の原因となるもう一つの添加物は酸化セリウム（CeO₂）である。2）ディーゼルの燃焼時に生成され、排気ガスとして放出され、土壌や水の汚染に大きく寄与している。 [ 192 ]
希土類の採掘、精製、リサイクルは、適切に管理されないと深刻な環境影響を及ぼします。希土類鉱石中のトリウムとウランの存在によって生じる低レベルの放射性尾鉱は潜在的な危険をもたらします[ 218 ] [ 219 ]。これらの物質の不適切な取り扱いは、広範囲にわたる環境被害につながる可能性があります。2010年5月、中国は環境とその資源を保護するために、違法採掘に対する5か月にわたる大規模な取り締まりを発表しました。このキャンペーンは南部に集中すると予想されています[ 220 ]。南部では、鉱山（一般的に小規模で、農村部にあり、違法な操業）が、有毒廃棄物を一般水源に放出する可能性が特に高いためです[ 67 ] [ 221 ] 。
世界のレアアース供給量の大部分が精製されている内モンゴル自治区包頭での大規模操業は、深刻な環境被害を引き起こした。 [ 204 ]中国工業情報化部は、江西省の浄化費用を55億ドルと見積もった。[ 215 ]
鉱山施設から廃水とともに流出する希土類元素をろ過して回収することは可能である。ただし、廃水を流す出口には、必ずしもそのようなろ過および回収装置が設置されているとは限らない。[ 222 ] [ 223 ] [ 224 ]
電子廃棄物にはかなりの量の希土類元素（REE）が含まれているにもかかわらず、現在、すべての金属のリサイクルは電子廃棄物のわずか 12.5% に過ぎません。[ 225 ] REE のリサイクルと再利用に関する主な懸念事項には、REE リサイクル中の環境汚染とリサイクル効率の向上があります。2004 年に発表された文献では、以前に確立された汚染緩和に加えて、より循環型のサプライチェーンが抽出ポイントでの汚染の一部を軽減するのに役立つと示唆されています。これは、すでに使用されている、またはライフサイクルの終わりに近づいている REE をリサイクルして再利用することを意味します。[ 194 ] 2014 年に発表された研究では、廃ニッケル水素電池から REE をリサイクルする方法が提案されており、回収率は 95.16% であることが示されています。[ 226 ]
希土類元素は、既知の実験的プロセスをスケールアップすれば、採掘、廃棄物発生、輸入による環境および健康への影響を軽減する実用的な可能性を秘めた産業廃棄物からも回収できる。[ 227 ] [ 228 ]希土類元素を沈殿させる能力のある強力な有機配位子を持つクエン酸塩とシュウ酸塩を使用して、石炭フライアッシュから希土類元素を回収するグリーンシステムが開発されている。[ 229 ] 2019年の研究では、「循環型経済アプローチの実現により、気候変動カテゴリーへの影響を最大200倍、希土類元素採掘によるコストを最大70倍削減できる可能性がある」と示唆されている。[ 230 ] 2020年には、科学レビューでレビューされた報告された研究のほとんどで、「二次廃棄物は化学的または生物学的浸出にかけられ、その後、溶媒抽出プロセスによって希土類元素がクリーンに分離される」とされている。[ 231 ]
REEは、環境保護庁の定義によれば、「公表された健康基準が存在しないにもかかわらず、人間の健康または環境に認識されている、潜在的または現実的な脅威をもたらす」新興汚染物質として特定されています。 [ 232 ]近年、植物、動物、および人間に対するREEの毒性に関する出版物が急増しており、REEが健康に及ぼす影響の全体像の理解が深まっています。[ 6 ]その影響の程度は完全にはわかっていません。[ 233 ]
希土類元素の採掘は、生産地域周辺の土壌と水の汚染を引き起こし、クロロフィル生成の減少によってこれらの地域の植生に影響を与え、光合成に影響を与え、植物の成長を阻害しています。[ 192 ]しかし、希土類元素汚染が植生に与える影響は、汚染された環境に存在する植物に依存します。すべての植物が希土類元素を保持および吸収するわけではありません。また、植物が希土類元素を取り込む能力は、土壌中に存在する希土類元素の種類に依存するため、このプロセスに影響を与える要因は多数あります。[ 234 ]農作物は、環境中の希土類元素汚染の影響を受ける主な種類の植物であり、リンゴやビートなどの植物は、希土類元素を吸収および蓄積する可能性が高いです。[ 217 ]
希土類元素が水生環境に溶出し、水生植物に吸収され、その後生物濃縮され、家畜や人間がその植物を食べると人間の食物連鎖に入り込む可能性がある。この状況の一例として、中国のホテイアオイ（Eichhornia crassipes）の事例がある。近隣の農業地域で希土類元素を豊富に含む肥料が使用されたため、水が汚染された。水生環境はセリウムで汚染され、ホテイアオイ中のセリウム濃度は周囲の水よりも3倍高くなった。[ 234 ]
希土類元素の化学的性質は非常に似ているため、ヒトに対する毒性も同様であると予想されます。死亡率研究では、希土類元素は毒性がそれほど高くないことが示されています。[ 235 ]職業曝露の場合、希土類元素を高濃度（60%）含む粉塵を長期間（18ヶ月）吸入すると塵肺症を引き起こすことが示されていますが、そのメカニズムは不明です。[ 235 ]ガンジウムなどの希土類元素の医療用途での使用は、小児の発達、生殖健康、腎臓の健康の問題と関連付けられています。[ 236 ]
希土類元素（REE）が新技術に利用されるようになると、人体への安全な曝露レベルを理解する必要性が高まっています。[ 237 ]希土類元素の採掘による副作用の一つとして、モンゴルの包頭にある大規模鉱山で実証されているように、有害な放射性トリウムへの曝露が挙げられます。 [ 238 ] 希土類元素の採掘と製錬の過程では、空気中にフッ化物が放出され、それが総浮遊粒子状物質（TSP）と結合してエアロゾルを形成し、人間の呼吸器系に入り込む可能性があります。中国の包頭で行われた研究では、希土類元素鉱山付近の空気中のフッ化物濃度がWHOの制限値を超えていることが示されていますが、この曝露による健康への影響は不明です。[ 239 ]
中国の鉱山近くに住む人々の分析では、鉱山から遠く離れた対照群と比較して、血液、尿、骨、毛髪中の希土類元素（REE）のレベルが何倍も高く、 REEの生体蓄積の可能性が示唆された。REEの存在量の増加は、近くの鉱山によって人々が栽培した野菜、土壌、井戸水に高濃度で含まれていることに関連していた。しかし、検出されたレベルは健康への影響を引き起こすほど高くはなかった。[ 240 ] [ 241 ]研究によると、REEレベルが環境中の許容されるバックグラウンドレベルを超えると、人間と動物の健康に潜在的な危険が生じる可能性がある。影響を受ける部位には、脳、生殖器、遺伝子発現などが含まれる。[ 6 ]
ラットをさまざまなセリウム化合物に曝露する実験では、主に肺と肝臓に蓄積することがわかっています。これにより、これらの臓器に関連するさまざまな健康上の悪影響が生じました。[ 242 ]ラタン、セリウム、ネオジムのヒュームは細胞毒性があり、ラットのDNAに損傷を与えることがわかっています。 [ 243 ] REEは、家畜の体重を増やし、乳生産を増やすために飼料に添加されており、無機家畜飼料増強剤よりも良い結果が得られています。[242]また、REEは豚の消化器系の栄養素利用を増加させることも発見されています。[ 242 ]毒性とプラスの効果を考慮すると、用量反応関係があることが研究で示されています。環境からの少量または適切な投与では悪影響がないようですが、より大量の場合は、蓄積する臓器に特に悪影響があることが示されています。[ 242 ]
海洋動物における希土類元素の蓄積に関する研究では、ゼブラフィッシュやウニのDNAや生殖プロセスに悪影響が見られた。[ 243 ]アザラシでは生物濃縮が観察されている。沿岸水域におけるMRI廃棄物からの希土類元素汚染は、海洋生態系への影響に関するさらなる研究を求める声を促している。[ 8 ]
中国における希土類元素の採掘プロセスは、特定の地域で土壌と水の汚染を引き起こしており、水域に運ばれると水生生物に生物濃縮される可能性がある。希土類元素で汚染された地域に生息する動物の中には、臓器や系統の問題が診断された例もある。[ 192 ]希土類元素は、病気のリスクを低下させることがわかっているため、淡水魚の養殖に使用されている。[ 242 ]
1982年のブキットメラ鉱山の放射能汚染事故後、マレーシアの同鉱山は1億ドルの浄化作業の対象となり、2011年に作業が進められている。放射能汚染物質1万1000台分のトラックを丘の上の埋設施設に封じ込めた後、このプロジェクトでは2011年の夏に「8万個以上の放射性廃棄物が入った鋼鉄製のドラム缶を丘の上の貯蔵施設に移送する」予定である。[ 144 ]
2011年5月、福島原発事故の後、クアンタンではライナス精製所とそこから出る放射性廃棄物をめぐって大規模な抗議活動が行われた。処理される鉱石にはトリウムが非常に少なく、ライナスの創業者兼最高経営責任者であるニコラス・カーティスは「公衆衛生上のリスクは全くない」と述べた。三菱原発の影響を受けた患者を監視・治療してきたという医師のT・ジャヤバラン氏は、「ライナスの保証には懐疑的だ。鉱石中のトリウムの濃度が低いから安全だという主張は、放射線被ばくは累積的であるため意味がない」と述べている。[ 245 ]施設の建設は、国連IAEAの独立調査パネルによる調査が完了するまで停止されており、調査は2011年6月末までに完了する見込みである。[ 246 ] マレーシア政府は6月下旬に新たな規制を発表した。 [ 145 ]
IAEAの調査委員会による調査は完了し、建設は中断されていません。ライナス社は予算内で、2011年の生産開始予定通りに進んでいます。IAEAは2011年6月に発表した報告書で、このプロジェクトにおいて「国際放射線安全基準への不遵守」は確認されなかったと結論付けました。[ 247 ]
適切な安全基準が守られていれば、希土類元素の採掘は比較的影響が少ない。モリコープ社（倒産前）は、世間のイメージ向上を図るため、環境規制をしばしば超過していた。[ 248 ]グリーンランドでは、環境問題への懸念から、クヴァネフィエルドで新たな希土類鉱山を始めるべきかどうかについて大きな論争が起きている。[ 249 ]
エリック・アンブラーの1967年の古典的国際犯罪スリラー『ダーティ・ストーリー』（別名『This Gun for Hire』 、1942年の映画『This Gun for Hire』とは別作品）のプロットは、架空のアフリカの国にある、採掘可能なレアアース鉱床が豊富な土地を巡って、2つのライバル鉱山カルテルが争う様子を描いている。[ 250 ]
貴金属
とは対照的に
、希土類元素は採掘可能な鉱床に濃縮される傾向がほとんどありません。そのため、世界の希土類元素の供給量のほとんどは、ごく少数の供給源からのみ得られ、ほぼすべて、商業的に採掘可能な濃度で共存する他の元素の採掘の副産物として得られています。
これは7月のマッケンジーバレー環境審査委員会の勧告に続くもので、同社がプロジェクトを操業中の鉱山に転換する取り組みにおける重要な節目となる。アバロン社は、ネチャラチョ鉱山を「世界で最も進んだ大規模な重レアアース開発プロジェクト」だと主張している。
![{\displaystyle [{\text{REE}}_{i}]_{n}={\frac {[{\text{REE}}_{i}]_{\text{sam}}}{[{\text{REE}}_{i}]_{\text{std}}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b7c94340dbd22b8f439da1fc735606e9d54dbf0b)
![{\displaystyle {[{\text{REE}}_{i}]_{\text{sam}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a1a52c925486f9ca446c5cd0d0e4292836243adf)
![{\displaystyle {[{\text{REE}}_{i}]_{\text{ref}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/554398d40752a3f4e2d1cc67f671c929837d663e)
![{\displaystyle {\frac {{\text{REE}}_{i}}{{\text{REE}}_{i}^{*}}}={\frac {[{\text{REE}}_{i}]_{n}\times 2}{[{\text{REE}}_{i-1}]_{n}+[{\text{REE}}_{i+1}]_{n}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d9c6c774b8d14b13633598922375b6ecca08dd87)
![{\displaystyle [{\text{REE}}_{i}]_{n}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1c1160b0741a2039e24b74a47c50fe1b25a1a20a)
![{\displaystyle [{\text{REE}}_{i-1}]_{n}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0545e0519508696431bf59d0c5ff7a9d0e140e4c)
![{\displaystyle [{\text{REE}}_{i+1}]_{n}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1946649e3ac1495d2d61164cdc538e1bb691daf1)
{{cite web}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク)生産については2ページの図1を参照。
ウィキメディア・コモンズにある希土類元素関連のメディア