リチウムの精製とリサイクル：エネルギー転換に向けた電気化学

リチウムはもはや単なる原材料の問題ではありません。電気自動車、バッテリーによるエネルギー貯蔵、そしてより強靭なエネルギーシステムへの需要が高まるにつれ、リチウムのサプライチェーンはますます戦略的な重要性を増しています。課題は、単にリチウムの採掘量を増やすことだけでなく、より効率的に処理し、高品質な電池材料へと転換し、長期的には使用済み電池からリチウムを回収することにもあります。

ここでリチウムの精製とリサイクルが不可欠となります。これらはいずれも、より安全で、拡張性があり、循環型なバッテリーサプライチェーンを構築するための重要なプロセスです。同時に、これらは電気化学に新たな機会をもたらし、従来のプロセスを簡素化し、化学試薬の使用量を削減し、そうでなければ再利用が困難な資源を有効活用することに貢献できます。

デ・ノラ社にとって、これは自社の産業ノウハウを応用する自然な分野です。デ・ノラ社は、電解プラットフォームEnsoを通じて、塩分解（salt splitting）技術を適用し、リチウム塩をバッテリーグレードのリチウム水酸化物に変換することで、より効率的で循環型な精製・回収プロセスを支援しています。

デ・ノラのエネルギー転換・水素事業部門のビジネス開発マネージャーであるMichele Sponchiado が説明するように、この機会は、既存の電気化学的専門知識を、急成長している産業ニーズに応用することにあります：「リチウム専用に開発されたプロセスをゼロから始めるわけではありません。このプロセスはすでに存在していました。私たちが提案しているのは、当社の装置を用いて塩化リチウムや硫酸リチウムを水酸化リチウムに変換することです」。

リチウム市場の成長は、B 電気自動車B とB エネルギー貯蔵B という2つの大きなトレンドと密接に関連しています。リチウムイオン電池は、この両者において中心的な役割を果たしています。電気自動車だけでなく、再生可能エネルギーの統合を支え、電力の需給管理に貢献する蓄電システムにも使用されています。

このため、リチウムはエネルギー転換における重要な素材の一つとなっている。この問題はもはやリチウム資源の入手可能性だけにとどまらず、リチウムがどのように採掘され、精製され、バッテリーグレードの製品に変換され、さらには使用済みバッテリーから回収されるかという点にも及んでいる。

デ・ノラ社は、今後10年間で需要が大幅に増加すると予測しており、複数の調査では年平均成長率（CAGR）が2桁台になると示されている。スポンキアド氏が強調するように、「今後10年間で非常に力強い成長が見込まれており、複数の調査ではCAGRが約9.5％から15％になると示されています。したがって、我々は明らかに魅力的な市場に注目しているのです」。

この成長は、リチウム産業の地理的構造を変えつつある。市場では、鉱山や塩水だけでなく、精製能力、バッテリーグレードへの変換技術、そして使用済みバッテリーから価値ある材料を回収できるリサイクルプロセスへの需要がますます高まっている。こうした状況下で、リチウムを含む原料を高品質な製品に変換する能力は、バッテリー・バリューチェーンの戦略的な一環となっている。

デ・ノラ社にとっての焦点は、電気化学が価値を生み出すことができる段階、すなわちリチウム塩をリチウム水酸化物（LiOH）に変換する工程にある。これは、リチウムイオン電池の製造に使用される主要な前駆体の一つである。

電池に使用されるリチウムは、主にB リチウム炭酸塩B とB リチウム水酸化物B という2つの主要製品に加工されます。どちらも重要ですが、それぞれ異なる電池化学系や性能要件に関連しています。

炭酸リチウムは広く使用されており、B LFP（リン酸鉄リチウム）B などの化学系と結びつけられることが多く、一般的にコストが低く、コスト、安全性、耐久性が優先される用途に採用されています。一方、リチウム水酸化物は、NMC（ニッケル・マンガン・コバルト）やNCA（ニッケル・コバルト・アルミニウム）など、ニッケル含有量が高く高性能な正極材料にとって特に重要です。これらの正極材料は、より高いエネルギー密度と性能が求められる場合に採用されます。

これが、リチウム水酸化物がデ・ノラ社にとって戦略的に重要である理由の一つです。同社の電気化学的製造プロセスでは、LiOHをリチウム塩（LiCl）や硫酸リチウム（Li₂SO₄）といったリチウム塩から直接製造することができる。つまり、水酸化リチウムは市場にとって重要な製品であるだけでなく、電気化学的プロセスの自然な副産物でもあるのだ。

スポンキアド氏は次のように説明している。「当社が最も注目している製品の一つに、水酸化リチウムがある。炭酸リチウムと水酸化リチウムはどちらも電池の前駆体として使用されるが、水酸化リチウムはニッケル含有量の高い正極材料に適しており、したがって高性能な電池に適している」

さらに別の要素もある。リチウム水酸化物が電気化学的経路を通じて競争力のあるコストで生産できるのであれば、他のリチウム製品にとって有用な中間体にもなり得る。実際、リチウム炭酸塩は、炭酸塩化反応を通じてリチウム水酸化物から得られる。つまり、低コストでのLiOH生産は、リチウム加工における柔軟性の向上に寄与するということだ。

リチウムのサプライチェーンは、採掘だけで終わるわけではありません。塩水や岩石鉱石からリチウムを採取した後、それを精製し、バッテリーグレードの化合物に変換する必要があります。これは多くの場合、複雑なプロセスであり、さまざまな化学反応、精製、沈殿、洗浄、結晶化といった段階が含まれます。

B 塩化リチウムB の場合、サラル鉱床などに存在する塩水から得られるが、従来の製造ルートでは、通常、水酸化リチウムを生産する前にいくつかの化学的変換が行われる。B 硫酸リチウムB の場合、スポジュメンなどの岩石鉱石の処理から得られるが、水酸化リチウムを得るためにはさらなる工程が必要となる。

ここで、精製工程がボトルネックとなる可能性があります。リチウム需要の増加には、精製能力の拡大だけでなく、より効率的で、持続可能かつ拡張性の高いプロセスも求められます。下流の変換プロセスが複雑で、試薬の使用量が多く、あるいは規模拡大が困難なままであれば、原料の供給量を増やすだけでは不十分です。

同じことがリチウムリサイクルにも当てはまります。リチウムイオン電池の寿命が尽きるものがますます増えるにつれ、価値ある材料を回収し、一次資源への負担を軽減するために、リサイクルの重要性はますます高まっていきます。電池材料の処理後、事業者はリチウムを含むストリーム（多くの場合、硫酸リチウムの形態）を得ることができ、これをさらに有効活用することができます。

スポンキアド氏が指摘するように、リサイクルはデ・ノラにとって、独立した重要な顧客セグメントである。「リチウム分野におけるもう一つの興味深いカテゴリーは、リサイクルに携わる企業だ。バッテリーをリサイクルする場合、プロセスはブラックマスから始まる。ニッケルとコバルトが分離され、最終的には多くの場合、硫酸リチウムのストリームが残り、この技術を用いて価値化することができる」

これにより、リサイクルは単なる廃棄物管理の問題以上のものとなります。それは循環型経済を支え、資源利用の効率を高め、一次資源への依存を低減する手段となるのです。その目標は、リチウムを回収し、新しい電池材料として再利用できるモデルへと移行し、より循環的なバッテリー・バリューチェーンの実現に貢献することにあります。

リチウムサプライチェーンにおけるデ・ノラの役割は独特です。同社は、鉱山会社、電池セルメーカー、あるいは電池リサイクル業者としての立場をとっていません。テクノロジーおよびソリューションプロバイダーとして活動し、電池サプライチェーンの中でも最も重要な段階の一つである、リチウムを含む原料をバッテリーグレードの材料へと変換するプロセスに、自社の電気化学的専門知識を活かしています。

このアプローチの中心にあるのが、塩分解プロセス向けのデ・ノラ社製電解プラットフォーム「Enso」です。リチウム用途において、Ensoは塩化リチウムや硫酸リチウムなどの塩を一水和リチウム水酸化物に変換するために使用でき、精製ルートと回収ルートの両方をサポートします。

このアプローチの産業的価値は、プロセスの簡素化にある。従来のリチウム水酸化物製造ルートでは、沈殿、洗浄、精製、結晶化など、複数の化学的工程が必要となる場合がある。直接的な電気化学的変換は、バルク化学薬品の使用を制限し、一部のプロセスフローを回収・再利用可能な資源へと転換することで、こうした複雑さを軽減するのに寄与する。

スポンキアド氏はその利点を次のように明確に要約している：「それらの工程は、単一の電解ステップに集約されます。精製されたブラインを供給し、電気化学反応を通じて水酸化リチウムを生成します。従来のルートのように追加の試薬を使用せず、廃棄物流を発生させる代わりに、回収・再利用可能な流体を生成します」。

これこそが、リチウム精製およびリサイクル分野におけるデ・ノラのポジショニングの中核である。すなわち、工業用電気化学を応用してリチウムの変換を簡素化し、価値あるストリームの回収を支援し、より効率的で循環型のリチウムサプライチェーンを実現することである。

リチウム市場の拡大に伴い、リチウムを効率的に精製・回収する能力はますます重要になっていくでしょう。デ・ノラにとっての機会は、リチウムを採掘することではなく、それを次世代バッテリーに必要な材料へと変換することに貢献することにあります。