天然資源経済学

天然資源経済学は、地球の天然資源の供給、需要、配分を扱っています。天然資源経済学の主な目的の 1 つは、経済における天然資源の役割をより深く理解し、それらの資源をより持続可能な方法で管理して、将来の世代に確実に利用できるようにすることです。資源経済学者は、持続可能で効率的な経済を開発することを目標に、経済システムと自然システムの相互作用を研究します。^[2]

天然資源経済学は経済学における学際的な学術研究分野であり、人間経済と自然生態系のつながりと相互依存性を研究することを目的とします。その焦点は、地球の天然資源の生態学的制約の範囲内で経済を運営する方法にあります。^{[3]資源経済学は、}地球科学、人間経済学、自然生態系の広範な領域に関連する自然科学と社会科学のさまざまな分野を統合し、結び付けます。^[4]経済モデルは、天然資源の投入の特殊性に対応するように適応させる必要があります。天然資源経済学の従来のカリキュラムでは、漁業モデル、林業モデル、鉱物抽出モデル（魚、木、鉱石など）に重点が置かれていました。しかし近年、他の資源、特に空気、水、地球の気候、および一般的な「環境資源」が政策立案においてますます重要になっています。

学術的および政策的な関心は、標準的な 3 つの資源の商業的利用を最適化するという単純なものから、他の目的のための管理まで広がっています。たとえば、天然資源は、より広い意味では、商業的価値だけでなくレクリエーション的価値も定義しています。天然資源は、存在するだけで、社会福祉全体のレベルに貢献することもあります。

経済と政策の分野では、環境問題の人間的側面に焦点を当てています。環境と天然資源の経済学の伝統的な分野には、福祉理論、土地/場所の利用、汚染管理、資源の抽出、非市場的評価、さらに資源の枯渇性、^[5] 持続可能性、環境管理、環境政策などがあります。研究テーマには、農業、交通、都市化の環境影響、貧困国と先進国の土地利用、国際貿易と環境、気候変動、非市場的評価の方法論的進歩などが挙げられますが、ほんの一例です。

ホテリングの法則は、1938 年にハロルド ホテリングが考案した再生不可能な資源管理の経済モデルです。再生不可能で増加不可能な資源を効率的に利用すれば、経済状況が安定している限り、その資源は枯渇するということを示しています。この法則では、資源の希少性が増すにつれて、純価格または「ホテリング地代」が利子率に等しい割合で毎年上昇するとしています。無機材料 (鉱物など) の増加不可能な資源は珍しく、ほとんどの資源はリサイクルや最終製品の代替品の存在と使用によって増加できます (以下を参照)。

ヴォーゲリーは、鉱物資源の開発は 5 つの段階で起こると述べています。(1) すでに枯渇した埋蔵量 (資源) の割合によって決まる現在の営業マージン (生産率)。(2) 必要な投資の増加と収益の迅速な実現との間のトレードオフによって決まる集約的開発マージン。(3) 既知だが以前は採算が取れなかった鉱床の採掘が開始される拡張的開発マージン。(4) 新しい鉱床 (資源) の探索が行われ、抽出単位あたりのコストが非常に不確実で、失敗のコストと、限界抽出コストが最初の 3 つの段階よりも高くない使用可能な資源 (鉱床) の発見とのバランスを取る必要がある探査マージン。(5) 最初の 4 つの段階と相互作用する技術マージン。グレイ・ホテリング (枯渇) 理論は特別なケースで、ステージ 1 から 3 のみをカバーし、はるかに重要なステージ 4 と 5 はカバーしていません。^[6]

サイモンは、天然資源の供給は無限（つまり永久的）であると述べた^[7]

これらの相反する見解は、次のセクションでリソース関連のトピックを詳細に検討することで大幅に調整されるか、少なくとも最小限に抑えられるでしょう。

さらに、ハートウィックの法則は、再生不可能な資源を使用する経済における福祉の持続可能性についての洞察を提供します。

永久資源の概念は複雑です。なぜなら、資源の概念は複雑であり、新しい技術 (通常はより効率的な回収) や新しいニーズの出現、そしてある程度は新しい経済 (材料の価格の変化、エネルギー コストの変化など) によって変化するためです。一方では、材料 (およびその資源) が不足の時期を迎え、戦略的かつ重要な材料になることがあります(即時の枯渇危機)。しかし他方では、材料が使用されなくなり、以前はそうでなかったとしてもその資源が永久的なものになり、材料がほぼ完全に使用されなくなると、その資源は古資源になることがあります (矢じりグレードのフリントの資源など)。材料の資源に影響を与える複雑さには、リサイクル可能性の程度、最終使用製品における材料の適切な代替品の可用性、およびその他のそれほど重要ではない要因が含まれます。

1941 年 12 月 7 日、連邦政府は突如として資源問題に強い関心を抱き、その直後に日本は米国から錫とゴムの供給を停止し、タングステンなど他の物質の入手を極めて困難にした。これは資源の入手可能性にとって最悪の事態であり、錫は戦略的かつ重要な物質となった。戦後、政府の戦略的かつ重要な物質の備蓄が確立され、現金で購入されたり、米国の農産物と交換されたりして得られた約 100 種類の物質が備蓄された。長期的には、錫の不足により、後に錫箔はアルミ箔に完全に置き換えられ、錫電気メッキ鋼缶はポリマーライニング鋼缶と無菌包装に置き換えられた。

資源は技術と経済とともに時間とともに変化し、より効率的な回収は必要な鉱石の品位の低下につながります。処理される銅鉱石の平均品位は、1900年の4.0%銅から1920年には1.63%、1940年には1.20%、1960年には0.73%、1980年には0.47%、2000年には0.44%に低下しました。^[8]

コバルトの供給状況は、 1960年にベルギー領コンゴ（世界で唯一の重要なコバルト供給源）が急遽独立して以来、不安定な状態が続いていた。コバルト生産地のカタンガ州はその後も戦争や暴動、地方政府の排除、鉄道の破壊、国有化が相次いだ。さらに1978年にはカタンガ反乱軍が同州を侵略し、供給と輸送が混乱し、コバルトの価格が一時3倍に跳ね上がった。コバルトの供給が混乱し価格が急騰するなか、ニッケルやその他の代替品が使われるようになった。^[9]

これに続いて、ソ連による「資源戦争」という考えが広まった。ザイールのコバルト問題で生じた混乱ではなく、これは計画的なもので、ソ連圏外（第三世界？）で非経済的手段（軍事？）によって重要な資源を獲得し、その後これらの鉱物を西側から差し控えることで、ソ連圏外の経済活動を破壊しようとする戦略であった。^[10]

コバルト問題や「資源戦争」問題を回避する重要な方法は、最終用途で材料の代替品を使用することです。満足のいく代替品の基準は、(1) 国内で十分な量が容易に入手できるか、隣接諸国または場合によっては海外の同盟国から入手できること、(2) 第一選択の材料に匹敵する物理的および化学的特性、性能、および寿命があること、(3) 特にエキゾチック合金の成分として十分に確立され、知られている動作および特性があること、(4) 既存の技術、資本設備、および加工および製造設備に最小限の変更を加えるだけで加工および製造できることです。提案された代替品には、ボーキサイトの代わりに明礬石を使用してアルミナを作ること、コバルトの代わりにモリブデンおよび/またはニッケルを使用すること、および銅合金の自動車ラジエーターの代わりにアルミニウム合金の自動車ラジエーターを使用することなどがあります。^[11] 材料の代替品がなくても材料をなくすことができる。例えば、鉱物研磨剤で成形していた硬い物体を高圧放電で成形することで、低コストで優れた性能が得られる。^[12]あるいは、銅線（地上線）の代わりにコンピューターや衛星を使用することでも同様である。

資源を置き換える重要な方法は合成です。たとえば、工業用ダイヤモンドや多くの種類のグラファイトがそうですが、ある種のグラファイトはリサイクル製品でほぼ置き換えることができます。グラファイトのほとんどは合成で、たとえばグラファイト電極、グラファイト繊維、グラファイト形状（機械加工または未加工）、グラファイト粉末などがあります。

資源を置き換えたり拡張したりするもう 1 つの方法は、スクラップや廃棄物から必要な材料をリサイクルすることです。これは、材料が消散しているか、使用できなくなった耐久製品として入手可能かどうかによって異なります。耐久製品の再生は、化学的および物理的分解に対する耐性、入手可能な量、入手可能な価格、および元の製品からの抽出の容易さによって異なります。^[13] たとえば、胃薬のビスマスは絶望的に散らばっている (消散している) ため、回収は不可能ですが、ビスマス合金は簡単に回収してリサイクルできます。リサイクルが大きな違いを生む良い例は、グラファイトの資源の入手可能性状況です。グラファイト片は、キッシュと呼ばれる再生可能な資源から回収できます。キッシュは、溶融金属とスラグから炭素がグラファイトとして分離したときに生成される製鉄廃棄物です。冷えた後、キッシュは処理できます。^[14]

他にもいくつかの種類の資源を導入する必要がある。戦略的および重要な物質が資源にとって最悪のケースだとすれば、代替やリサイクルによって緩和されない限り、最良のケースの 1 つは豊富な資源である。豊富な資源とは、海水から回収される前にアルミナやマグネシウムを生産するために高アルミニウム粘土や斜長岩を使用するなど、これまでほとんど用途が見つかっていない資源である。豊富な資源は永久資源と非常によく似ている。^[15]埋蔵量ベースとは、現在実証されている技術と現在の経済性が機能している時期を過ぎても経済的に利用可能になる可能性がある特定資源の一部である。特定資源とは、場所、品位、品質、量が既知であるか、特定の地質学的証拠から推定される資源である。埋蔵量は、決定時に経済的に抽出できる埋蔵量ベースの一部である。^[16]埋蔵量は、課税や所有企業の広報ニーズによって歪められることが多いため、資源の代用として使用すべきではない。

ハリソン・ブラウンとその仲間は、人類が処理する「鉱石」はますます低品位化するだろうと述べた。鉄は、鉄鉱石層のどこからでも採取できる低品位の鉄含有物質、例えば原岩から得られるが、これは今日北米やその他の地域でタコナイトペレットの製造に使用されている投入物とあまり変わらない。コークス炭の埋蔵量が減少するにつれ、銑鉄と鋼鉄の生産はコークスを使用しないプロセス（つまり電気鋼）を使用するようになる。アルミニウム産業は、ボーキサイトの使用から斜長岩と粘土の使用に移行する可能性がある。 現在海水から採取されているマグネシウム金属とマグネシアの消費量（つまり耐火物）は増加する。硫黄は黄鉄鉱から採取され、次に石膏または無水石膏から採取される。銅、亜鉛、ニッケル、鉛などの金属は、マンガン団塊またはリン酸塩層（sic!）から採取される。これらの変化は、世界のさまざまな地域で不定期に発生する可能性がある。ヨーロッパや北米ではアルミニウムの原料として斜長岩や粘土が使用されるかもしれないが、世界の他の地域ではボーキサイトが使用されるかもしれない。また、北米ではタコナイトが使用されるかもしれないが、ブラジルでは鉄鉱石が使用されるかもしれない。技術の進歩の結果として、新しい材料が登場するだろう（注：すでに登場している）。その一部は代替品として機能し、一部は新しい特性を持つ。リサイクルはより一般的になり、より効率的になるだろう（注：すでに登場している！）。最終的には、鉱物や金属は「平均的な」岩石を処理することによって得られる。岩石、つまり「平均的な」火成岩100トンからは、8トンのアルミニウム、5トンの鉄、0.6トンのチタンが得られる。^{[17] [18]}

USGS モデルは、地殻存在量データと McKelvey の埋蔵量と存在量の関係に基づいており、地球の地殻 (全世界) と米国の地殻内のいくつかの金属に適用されます。現在回収可能な (現在の技術、経済) 潜在的資源のうち McKelvey 関係に最も近いのは、銅、亜鉛、鉛、銀、金、モリブデンなど、最も長い間探し求められてきたものです。McKelvey 関係に従わない金属は、副産物 (主要金属の) であるか、最近まで経済に不可欠ではなかった金属 (チタン、程度は低いがアルミニウム) です。ビスマスは、関係にあまり従わない副産物金属の例です。米国西部の 3% の鉛埋蔵量には 100 ppm のビスマスしか含まれず、ビスマス埋蔵量としては明らかに品位が低すぎます。世界の回収可能な資源量は、銅が21億2000万トン、ニッケルが25億9000万トン、亜鉛が34億トン、アルミニウムが35億1900万トン、鉄が20億3500万トンである。^[19]

さまざまな著者がさらに貢献している。化学産業から新しい材料が流入する中で、代替品の数はほぼ無限であると考える人もいる。異なる材料や出発点から、同一の最終製品を作ることができる。すべての材料は理論上より 100 倍弱いため、欠陥のある領域をなくし、大幅に強化して、より少ない量で使用できるようにすることは可能であるはずだ。まとめると、「採鉱」会社はますます多様な製品を持ち、世界経済は材料からサービスへと移行し、人口は平準化しているようで、これらすべてが材料の需要増加の減少を意味している。材料の多くはやや珍しい岩石から回収され、特定の作業からより多くの副産物や副産物が生まれ、鉱物や材料の取引が増えるだろう。^[20]

革新的な新技術が材料や鉱物の世界にますます大きな影響を与えるにつれて、使用される材料が永久資源を持つ可能性がますます高まっています。永久資源を持つ材料はすでにますます増えており、再生不可能な資源を持つ材料や戦略的で重要な材料はますます少なくなっています。塩、石、マグネシウム、一般的な粘土など、永久資源を持つ材料については、以前に説明しました。新しい技術のおかげで、合成ダイヤモンドが永久資源のリストに追加されました。これは、別の形態の炭素の塊から簡単に作成できるためです。合成グラファイトは、石油コークスや織物繊維などの炭素前駆体から大量に製造されています (グラファイト電極、グラファイト繊維)。Liquidmetal Technologies、Inc.という会社は、結晶原子構造の固有の弱点によって引き起こされる性能制限を克服する技術を使用して、材料の転位の除去を利用しています。この技術で製造されるアモルファス金属 合金は、高温金属が凝固する際に通常形成される結晶原子構造（転位を含む）ではなく、高温金属が凝固する際にランダムな原子構造を保持する。これらのアモルファス合金は通常よりもはるかに優れた性能特性を持ち、例えば、ジルコニウムチタンリキッドメタル合金は標準的なチタン合金よりも250%強度が高い。リキッドメタル合金は多くの高性能合金に取って代わることができる。^[21]

過去50年間の海底探査により、多くの場所でマンガン団塊とリン酸団塊が発見されました。さらに最近では、多金属硫化物鉱床が発見され、現在「ブラックスモーカー」から多金属硫化物「黒泥」が堆積しています。 ^{[22] 1978年のコバルト不足の状況には、マンガン団塊からコバルトを回収するという新しい選択肢が生まれました。韓国の企業は、2010年に}マンガン団塊回収事業の開発を開始する予定です。回収されるマンガン団塊には、平均してマンガン27～30% 、ニッケル1.25～1.5%、銅1～1.4%、コバルト0.2～0.25%（商用グレード）が含まれる^[23]。 ノーチラス・ミネラルズ社は、いくつかの最新技術を新しい方法で組み合わせた水中掃除機のような装置を使用して、海底の巨大な多金属硫化物鉱床から、平均して亜鉛29.9%、鉛2.3%、銅0.5%の商用グレードの物質を回収することを計画している。ノーチラス社と提携しているのは、世界をリードする国際企業であるテック・コミンコ社とアングロ・アメリカン社である。^[24]

海中で応用できるロボット採掘技術は他にもある。リオ・ティントは衛星リンクを使って、1500キロ離れた場所から作業員が掘削装置を操作し、貨物を積み込み、鉱石を掘り出してベルトコンベアに積み込み、爆薬を設置して岩や土を爆破できるようにしている。こうすることで、同社は作業員を危険から守ることができ、作業員の数も減らすことができる。このような技術はコストを削減し、鉱石埋蔵量の金属含有量の減少を相殺する。^[25] このように、さまざまな鉱物や金属が、大量の資源がある非従来型の資源から得られる。

最後に、永久資源とは何でしょうか? ASTM による永久資源の定義は、「人間の時間スケールで実質的に無尽蔵であるもの」です。例としては、太陽エネルギー、潮力エネルギー、風力エネルギーが挙げられます。 ^[26]これに、塩、石、マグネシウム、ダイヤモンド、および前述のその他の材料が加わります。持続可能性の生物地理物理学的側面に関する研究では、持続可能な資源または永久資源になるためには、資源ストックが 700 年、最悪の場合でも 350 年は持続する必要があるという賢明な実践のルールが生まれました。^[27]

700 年以上持続する資源を永久資源とすれば、350 年から 700 年持続する資源は豊富な資源と呼べ、ここではそのように定義されています。資源から材料を回収できる期間は、抽出から製品のライフサイクル、最終処分までの人間のニーズと技術の変化、さらに材料のリサイクル可能性と満足のいく代替品の入手可能性によって決まります。具体的には、代替品の入手可能性、リサイクルの程度とその実現可能性、最終消費者製品のより効率的な製造、より耐久性があり長持ちする消費者製品、およびその他多くの要因が弱まり、機能しなくなるまで、枯渇性は発生しないことを示しています。

考慮すべきリソースの種類に関する最新のリソース情報とガイダンスは、リソースガイドアップデート[1]に記載されています。

永久資源は、古資源に変わる可能性があります。古資源とは、そこから抽出された材料に対する需要がほとんどないかまったくない資源です。つまり、時代遅れの材料であり、人間はもはやそれを必要としません。典型的な古資源は、矢じり級のフリント資源です。フリントの矢じりや槍の穂先はもう誰も作りません。スクラップの鉄を尖らせて作る方がはるかに簡単です。時代遅れの製品には、ブリキ缶、スズ箔、学校のスレート黒板、医療技術におけるラジウムなどがあります。放射線治療では、ラジウムははるかに安価なコバルト 60やその他の放射性同位元素に置き換えられました。ケーブルの被覆に使われていた非腐食性の鉛は、プラスチックに置き換えられました。

ペンシルバニア州の無煙炭も、統計的に見て陳腐化と古資源化の傾向が見られる物質である。無煙炭の生産量は1905年には7040万トン、1945年には4980万トン、1965年には1350万トン、1985年には430万トン、2005年には150万トンであった。一人当たりの使用量も1905年には84kg、1965年には7.1kg、2005年には0.8kgであった。^{[28] [29]} これをUSGSの無煙炭埋蔵量186億トン、総資源量790億トンと比較すると、^[30]無煙炭の需要が大幅に減少したため、これらの資源は永久に枯渇していないことがわかる。

無煙炭資源が永久資源の範囲にかなり入り込んでおり、無煙炭の需要がかなり落ち込んでいる中で、無煙炭が古資源になる可能性はあるのでしょうか? おそらく、顧客が消え続けることで(つまり、暖房用の他の種類のエネルギーに転換することで)、無煙炭ディーラーがコストをカバーするのに十分な取引を維持できず閉鎖し、コストをカバーするには量が少なすぎる炭鉱も閉鎖されるため、供給ネットワークが衰退します。これは相互に強化し合うプロセスです。顧客が汚染と二酸化炭素の排出量が少ない他のクリーンなエネルギーに転換すると、炭鉱ディーラーはコストをカバーするのに十分な販売量がないため閉鎖せざるを得なくなります。次に、炭鉱ディーラーの他の顧客も、近くに別の炭鉱ディーラーを見つけられない限り、転換を余儀なくされます。最後に、無煙炭鉱山はコストをカバーするのに十分な販売量がないため閉鎖されます。

• 生命にとって重要な地球化学サイクル
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  窒素循環
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  水循環
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  炭素循環
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  酸素循環

• デイビッド・A・アンダーソン（2019年）『環境経済と天然資源管理』第5版、[2] ニューヨーク：ラウトレッジ。
• Michael J. Conroy および James T. Peterson (2013)。『天然資源管理における意思決定』、ニューヨーク: Wiley-Blackwell。
• Kevin H. Deal (2016)。『Wildlife and Natural Resource Management 4e』、ボストン：Delmar Cengage Learning。

• 国際生態経済学会（ISEE）
• 国際グリーン経済ジャーナル
• IDEAS/RePEcの厳選された参考文献