グリーンニッケル：クリーンエネルギーの未来を支える

世界は現在、グリーンエネルギーへの転換を進めており、バッテリーはこの旅路で重要な役割を果たしています。さまざまな現代技術の重要な部品として、充電式バッテリーはスマートフォンやノートパソコンから電気自動車（EV）やエネルギー貯蔵システムに至るまで、すべてを駆動しています。

バッテリータイプの中で、リチウムイオンバッテリーが最も人気があり、広く使用されています。これらのバッテリーの主要成分はニッケル（Ni）で、地球上で5番目に多い元素です。

ニッケルは地殻やコアに広く存在するだけでなく、鉄とともに隕石にも一般的に含まれています。土壌や水に自然に存在し、植物にとって必須の栄養素です。

ニッケルは多くの優れた物理的・化学的特性を誇り、数十万種の製品に不可欠です。これらには1453°Cという高い融点、腐食や酸化への耐性、高い可鍛性、リサイクル性、常温での磁気特性が含まれます。

また、クロムや他の金属と容易に合金化し、ステンレス鋼や耐熱鋼を生成します。

毎年、1.970百万トンのステンレス鋼と210キロトンの非鉄合金に使用されているニッケルは、極めて戦略的で代替が難しい元素となっています。これらの用途は製品の耐久性とエンジン効率をそれぞれ向上させ、持続可能性に貢献します。

ステンレス鋼がニッケル使用の大部分（65％）を占める一方、バッテリーは16％で2番目に大きな用途です。

ニッケルはバッテリーに利用され、より高いエネルギー密度と大容量を低コストで実現します。電気自動車の製造と普及が進み、エネルギー需要と供給のバランスを取るためにエネルギー貯蔵システムの重要性が増す中、ニッケルの需要は上昇傾向にあります。

数量で言えば、現在の世界年間ニッケル生産の70％、すなわち300万トンがステンレス鋼部門に向けられ、さらに300万トンのニッケルが2040年までにバッテリー生産だけで必要と予測されています。この追加のニッケルは、電気自動車におけるニッケル系バッテリー電極の使用による輸送部門の脱炭素化によって供給されます。

その結果、世界のニッケル需要は年間600万トンに倍増する見込みです。

量が豊富で、品質が複雑なニッケル埋蔵

比較的豊富な金属であるニッケルは環境中至る所に存在しますが、微量です。土壌に常に存在し、酸化物、硫化物、珪酸塩などのいくつかの鉱石により高濃度で見られます。

世界的に、ニッケル資源は約3億5千万人トンと推定され、主な埋蔵はオーストラリア、インドネシア、南アフリカ、ロシア、カナダにあります。これら5か国は世界のニッケル資源の50％以上を保有しています。

過去30年で採掘されたニッケルの約80％が採掘されたにもかかわらず、埋蔵量は増加し続けています。これは、鉱山会社による探査の増加、遠隔地域での新たな埋蔵に関する知識の向上、特に低品位ニッケル鉱石の処理を可能にする技術の進歩によるものです。

ニッケル生産に関しては、60％がニッケル含有量1.5〜4％wtの高品位硫化鉱石に依存しています。残りは平均ニッケル含有量1.5％wtのラテライトなどの低品質鉱石が供給します。これらはさらにサプロライトとリモナイトの二つの変種に分かれます。

興味深いことに、陸上のニッケル埋蔵は逆比例的に分布しており、自然界に存在する総ニッケルの60％がラテライトに見られます。硫化鉱床に含まれるのはわずか40％で、主にNiS、Ni2FeS4、(Co,Ni)3S4などの二元・三元ニッケルリッチ鉱物として存在します。

What makes sulfide minerals a preferable option is their chemical simplicity. This enables efficient separation of gangue (commercially worthless material surrounding or closely mixed with the desirable mineral) impurities from nickel‑bearing compounds using traditional methods like froth flotation.

もちろん問題は、ニッケル硫化物の埋蔵は有限で減少しており、急速に増大する世界的なニッケル需要に応えられないことです。これにより、低品位ながら豊富なラテライトから持続可能にニッケルを生産する必要が生じます。

これらの埋蔵では、ニッケルは離散した鉱物として存在せず、複雑なマグネシウム珪酸塩や酸化鉄に溶解しています。具体例として、マグネシウム（Mg）珪酸塩（すなわちサプロライト）である (Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4 や (Mg,Fe,Ni)3Si4O10(OH)2·4H2O があり、リモナイトでは酸化鉄（Fe）を部分的に置換したゴエタイト (Fe,Ni)OOH も含まれます。

低品位ニッケル鉱石の化学組成と鉱物の複雑さは、下流のグリーン技術向けにニッケルを効率的かつ持続可能に抽出することを制限しています。

この根本的な問題を克服するため、マックス・プランク持続可能材料研究所（MPI‑SusMat）の研究者は、炭素フリーでエネルギー節約型の新しい技術を開発し、ステンレス鋼、バッテリー、磁石用のニッケル抽出を実現しました。

従来のニッケル生産の環境コスト

ニッケルはバッテリー製造で重要な役割を果たす一方で、その生産はほとんどの金属抽出・加工と同様に環境に優しいとは言えません。

ニッケルの場合、環境への負の影響は大気汚染、水質汚染、土壌侵食、土地劣化、森林伐採、有毒廃棄物、生物多様性の喪失など多岐にわたります。ニッケル生産はエネルギー集約的なプロセスでもあり、温室効果ガス（GHG）排出に寄与しています。

従来のニッケル生産は、ニッケル1トンあたり約20トンのCO2を排出します。2019年には、ニッケル採掘が世界で約1億2000万トンの二酸化炭素換算（CO2e）を排出した原因となっています。around 120 million metric tons of carbon dioxide equivalent (CO2e) worldwide.

MPI‑SusMatの研究によると、業界全体のフットプリントはニッケル1トンあたり約20〜27トンのCO2eで、鉄の2.3トン/トンの10倍以上です。したがって、ニッケルは採掘時に環境に大きな害を及ぼす金属です。

CO2排出は気候変動の主要因であり、ニッケル生産産業がこれに対抗しカーボンニュートラルを目指すなら、炭素排出を大幅に削減する必要があります。

興味深いことに、炭素排出削減の世界的な取り組みは電化の潮流を伴い、化石燃料の使用が電力に置き換えられています。しかし、この転換はニッケルに大きく依存しており、取り組みの効果を著しく低減させ、環境負荷が冶金へ転嫁される懸念があります。研究の第一著者であるMPI‑SusMatの博士課程研究者Ubaid Manzoorによれば：

「従来の方法でニッケルを生産し続け、電化に使用すれば、問題を解決するのではなく単に転嫁しているだけです。」

So, with their new way to produce nickel, researchers are offering a sustainable pathway to remove the metal from ores where hydrogen plasma is replacing carbon, hence making the process CO2‑free, which also saves energy and time. 特筆すべきは、複雑さゆえに見過ごされてきた低品位ニッケル鉱石を使用している点です。

現在、このような鉱石、すなわちニッケルラテライトの工業的処理は、ニッケルを含む相の結晶構造と鉱石中のニッケル・鉄含有量によって決定されています。

ニッケルとMgO含有量が低いリモナイト鉱石（<4 wt% Mg）は、通常、高圧酸リーチング（HPAL）で処理され、ニッケルとコバルト（Co）を回収します（存在する場合）。このプロセスのエネルギー需要は非常に大きく、ニッケル1トンあたり230〜570 GJで、鉄製造に必要な22 GJを大幅に上回ります。

この懸念すべき状況を踏まえ、研究のアプローチは従来の工業技術からの有望な脱却を約束します。炭素（C）や硫黄（S）系還元剤を水素に置き換えることで、直接的なCO2および二酸化硫黄（SO2）排出を最小化します。

また、HPALで使用される硫酸（H2SO4）などの有害酸の使用を回避し、高価な前処理・後処理の必要性も排除します。

一段階水素駆動ニッケル加工革命

欧州研究評議会（ERC）のアドバンスド・グラントで支援されたこの研究は、Nature誌に掲載されました。新しいニッケル抽出プロセス¹の詳細が示されています。

彼らの全く異なるアプローチは、水素プラズマを用いた単一の冶金工程で、乾燥した鉱石全体を一度に還元する製錬プロセスです。

このプロセスは、焼成、製錬、精錬を一つの工程に統合します。すべての操作が同時に、同一の炉で行われます。これにより、チームは乾燥鉱石から単一工程で高品位フェロニッケル（鉄とニッケルからなる金属材料で、合金添加剤として使用）を直接抽出できました。

「単一工程」とは、研究者が乾燥鉱石から精製フェロニッケルを単一の冶金プロセスで生産することを指し、従来のRKEFルートと比較しています。RKEF（回転キルン‑電気炉）は、ラテライトニッケル鉱石からフェロニッケルを製造する方法で、乾燥鉱石の焼成、電気アーク炉（EAF）での製錬、最後に不純物を許容レベルまで低減する精錬という三段階を経ます。

対照的に、Hydrogen Plasma Smelting Reduction（HPSR）プロセスは、これらすべてを一段階で実施します。

このアプローチにより、研究者は高速還元速度で高品位・精製フェロニッケル合金を製造しました。炉内雰囲気の熱力学的制御により不純物が最小限に抑えられ、ニッケルを選択的に還元できました。シリコン（Si）が0.08 wt.%未満、カルシウム（Ca）が0.09 wt.%未満、リン（P）がほぼ0.00 wt.%であることにより、さらなる精錬が不要となりました。

「水素プラズマを使用し、電気アーク炉内部の熱力学プロセスを制御することで、低品位ニッケル鉱石中の複雑な鉱物構造をより単純なイオン種に分解でき、触媒さえも必要ありません。」

– 共同執筆者 プロフェッサー Isnaldi Souza Filho、MPI‑SusMatの「持続可能材料合成」グループ長

完全に再生可能エネルギーで稼働できるこの新プロセスは、炭素系燃料と還元剤を再生可能電力と水素に置き換えます。これにより、エネルギー削減は最大18％、CO2排出削減は最大84％実現します。

研究の実験結果は、酸化物と珪酸塩の両方から金属を生産する持続可能な代替手段として、単段階HPSRが有効であることを裏付け、低コスト・低品位鉱物への原料選択肢を拡大します。

全体として、この持続可能なアプローチは、ニッケルの生産による環境被害を軽減しつつ、持続可能エネルギー技術でのニッケル利用を促進します。同様のプロセスは、もう一つの重要なバッテリー元素であるコバルトにも適用可能です。

特筆すべきは、産業応用へのプロセス拡大が可能であり、これがチームの次のステップです。これには高電流の短絡アークの導入、ガス注入の利用、または炉下に外部電磁撹拌装置を統合することが必要です。これにより、未還元の溶融物が反応界面に継続的に到達し、ニッケル鉱石がより単純なイオン種に還元されるのはこの場所だけであることが保証されます。

これは、確立された産業手法を用いて、既存のプロセスに新手法を統合できる、確立された産業手法を用いて実現可能です。

グリーンニッケルへの投資

Tesla (TSLA ) は、クリーンなニッケル調達を推進する主要企業の一つです。電気自動車はニッケルリッチなバッテリーに大きく依存しているため、同社は低排出・より良い採掘基準に注力する生産者、例えばオーストラリアでのBHP (BHP ) の事業から供給を確保し始めました。

And when Tesla chooses greener nickel, it influences how the rest of the industry thinks about sourcing, which is why it plays such a central role in this space.

Tesla (TSLA ) 

During the company’s Q2 2020 Earnings Call, Musk urged miners to invest in “environmentally‑friendly nickel mining at high volume” in preparation for the increase in EV production over the next few years.

2022年、同社は金属企業Talon（TSX:TLO）と提携し、ミネソタ州の高品位Tamarackプロジェクトからニッケルを供給する契約を締結しました。TalonのCEO Henri van Rooyenは当時、「鉱山からバッテリー正極まで直接バッテリー材料を責任ある形で生産する」ことを目的としたパートナーシップであり、同社は「業界で最も低い埋め込みCO2フットプリント」を有すると述べました。

同時に、TeslaはTalonのバッテリー材料の探索、開発、生産における革新的アプローチ、すなわち炭素の永久貯蔵や新規材料抽出の探求を称賛しました。

同年、TeslaはValeと長期契約を結び、カナダ事業から低炭素ニッケルを供給させました。

これらに先立ち、Teslaは時価総額1277億ドルのオーストラリア拠点BHPグループと提携し、EV向け低炭素ニッケルの生産に関わり、バッテリーサプライチェーンのレジリエンス向上と炭素排出削減を図りました。

昨年後半、BHPはオフグリッドの採掘用太陽光とバッテリーエネルギー貯蔵システムの建設を開始し、Nickel WestのMount KitおよびLeinster事業に電力を供給し、Teslaへニッケルを供給します。

このプロジェクトは「BHPの全世界事業における初のオフグリッド大規模再生可能エネルギー事業であり、年間最大23,000台の内燃機関車を道路から排除し、温室効果ガス削減目標を支援する」と、BHP Nickel West資産部門長のJessica Farrellは述べました。

Teslaの市場パフォーマンスについて言えば、同社株は現在$340.20で取引されており、今年は約14％下落したままですが、先月の$217.80の安値から回復しています。この回復により、TSLA株は2024年12月に記録した約$484の史上最高値（ATH）に徐々に近づいています。

現在、Teslaの時価総額はついに1兆ドルを超えており（正確には1.2兆ドル）、EPS（TTM）は1.82、P/E（TTM）は191.36です。

一方、2025年第1四半期の財務結果は、前年同期比で売上高が9％減少し$213億となりました。自動車部門の売上は20％大幅に減少し$140億となり、クレジット収入は37.7％増の$5.95億、エネルギー生成・貯蔵収入は67％増の$27.3億となりました。

さらに、純利益は$4.09億（1株あたり12セント）に減少し、営業利益は$4.00億となり、営業利益率は2.1％となりました。

販売インセンティブや平均販売価格の低下に加えて、減少は工場のラインを更新し、Model Y SUVの刷新バージョンの製造を開始する必要があったことに起因しています。

この期間中、Teslaは36万2千台以上の車両を生産し、33万6千台以上を出荷しました。「全4工場でのModel Yラインの切り替えにより第1四半期に数週間の生産ロスが生じましたが、新型Model Yの立ち上げは順調に進んでいます」と同社はプレスリリースで述べました。

Teslaは2025年第1四半期に10.4 GWhのエネルギー貯蔵製品を展開しました。同社はAIインフラの成長がこのセグメントにとって「大きな機会」を創出し、電力網の安定化に寄与すると指摘しています。

株主向け資料で、自動車メーカーは急速に変化する貿易政策が海岸やサプライチェーンに悪影響を及ぼすため、市場の「不確実性」を投資家に警告しました。Teslaは、近い将来において「ダイナミック」かつ「変化する政治的感情」が製品需要に影響を与えると予測しています。

この中で、Teslaは中国の低コストEV競合他社やAlphabetの(GOOG ) Waymoがロボタクシー分野で競争を繰り広げています。

結論

ニッケルはクリーンエネルギー転換の基盤ですが、従来の抽出方法は環境に害を与え、その目的を損なっています。

このような背景の中で、水素プラズマ製錬のようなイノベーションはニッケル生産の脱炭素化への有望な道筋を示します。MPI‑SusMatのグリーンニッケル生産アプローチは、輸送部門のより持続可能な電化への扉も開きます。さらに、低品位鉱石から作られたニッケル合金はステンレス鋼の製造に直接利用でき、さらに精錬すればバッテリーの電極材料としても使用可能です。プロセス中に生成される廃棄物（スラグ）さえも、建設業界にとって価値ある資源となり得ます。

したがって、新しい持続可能なニッケル生産プロセスは、EVや電力網の蓄電の拡大と進化に大きな可能性を提供し、よりグリーンな未来を約束します！

バッテリー金属上位10銘柄と再生エネルギー鉱業株のリストはこちらをご覧ください。

参照研究：

1. Manzoor, U., Mujica Roncery, L., Raabe, D., & Souza Filho, I. R. (2025). Sustainable nickel enabled by hydrogen‑based reduction. Nature, 641(8062), 365–373. https://doi.org/10.1038/s41586-025-08901-7 （日本語）