客觀日本

千葉碘資源創新中心主任荒井孝義:透過回收再利用技術促進碘資源循環

2023年06月07日 化學材料

碘對於藥物和液晶表層薄板的關鍵部件——偏光膜是不可或缺的。碘還是作爲新一代太陽能電池而備受期待的鈣鈦礦型太陽能電池的材料。儘管日本的碘資源產量佔世界產量的30%左右,但存在難以增產的問題。《日經產業新聞》就日本碘的現狀採訪了千葉碘資源創新中心主任、千葉大學教授荒井孝義先生。

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千葉碘資源創新中心主任荒井孝義

——碘到底是一種什麼樣的物質?

「在自然界中,碘微量存在於海水中,主要集中在海藻和浮游生物中。其最常見的用途是作爲拍攝X射線時的造影劑。因具有易吸收X射線的作用,可以使人看到血管的形狀。碘也常用於化工領域,如製造化工產品的觸媒和液晶表層薄板的偏光膜等。另外,由於碘是生物體必須的元素之一,因此也用於藥物中。」

「在鈣鈦礦型太陽能電池中,碘也是吸收太陽光發電不可或缺的物質。鈣鈦礦晶體中就使用了碘。另外,在製造導電性聚合物時也會使用。可以說碘是我們生活中不可缺少的物質。」

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日本大部分的碘出產於千葉縣(供圖:碘學會)

——日本的碘產量佔世界產量的30%。

「根據2016年的資料,全球碘的年產量約爲3.22萬噸。智利以約60%的產量在世界排名第一,日本以約30%的產量排名第二。其中日本產量的75%來自千葉縣。然而,日本國内產出的碘大部分作爲原料出口海外,同時從他國進口加工後的碘產品也很多。爲了提高附加價值,未來需要培養只能在日本進行加工的技術。」

「在千葉縣,碘是從挖掘天然氣時一起出現的‘富鹽水’海水中提取的。一般認爲富含碘的海藻和浮游生物經過沉積物,經過海洋板塊的運動下沉,並在熱量和壓力的作用下濃縮,因此富鹽水中含有豐富的碘。在日本的其他地區很難大量提取。」

——對碘的需求將會增加。可以增加碘的產量嗎?

「由於富鹽水存在於地下,如果突然增加提取量,很可能會引發地面下沉。目前的年產量約爲1萬噸左右,預計可以持續開採600年。但是,很難一下子增加產量。」

「隨着國内外對X射線造影劑和偏光膜等的需求擴大,年使用量也在不斷增加。將來還將用於鈣鈦礦型太陽能電池的材料等,預計需求會進一步增加。據估計,即使碘的年用量比現在增加10%左右,也會對價格造成很大的影響。由於無法增加國内產量,業界正在研究回收和循環利用碘的方法。」

——碘資源中心的職能是什麼?

「碘資源中心於2018年作爲產官學的合作組織而成立。目前有6家與碘的生產和應用相關的公司加入其中。我們正在與千葉大學合作,研究開發使用碘的高附加值產品以及回收利用的方法。」

「碘在尖端材料中的應用十分廣泛,預計未來用量將不斷增加。透過建立回收和循環利用技術進行可永續利用,同時,在日本國内推動高附加值碘產品的製造及研究創造新的應用方法也非常重要。」

提高加工技術勢在必行

與同爲鹵族元素的氯、溴等相比,碘的交易價格更高。其終極因數之一被認爲是在醫療用途中很難用其他材料代替。

預計今後對液晶表層薄板的偏光膜和鈣鈦礦型太陽能電池等尖端材料的需求也會增加。也很有可能會發現利用碘特性的新用途。因此,其存在感預計會越來越高。

距離碘的使用量預期增加的2020年代後半期,所剩的時間已經不多了。在進行旨在建立回收和循環利用技術的研究開發的同時,作爲日本可以穩定生產的爲數不多的資源之一,完善其加工技術勢在必行。

日文:福井健人、《日經產業新聞》、2023/5/22
中文:JST客觀日本編輯部