環境科学レポート

身の周りの環境問題について

提出日　 H23-8-9

1-ME 菅 埜 諒 介

リ チ ウ ム イ オ ン 電 池 に つ い て

近年注目される電池

近年注目されている電池に「リチウムイオン電池」がある。従来のバッテリと比べ以下

の長所が挙げられる [1]

• 高い電圧が得られる。

• メモリー効果が小さく継ぎ足し充電をする機器に適している

• 自己放電特性がよい

• 氷点下の環境でも使用できる

　こうした長所から携帯電話やパソコンなどの機器に多く搭載されている。更なる技術開

発が進み小型軽量化などが進んでいる。普及が進んでいるハイブリッド車（ HV ）や電気

自動車（ EV ）に搭載することも期待されている。

今後のリチウムイオン電池の現状

経済産業省は「次世代自動車戦略 2010 」の中で、リチウムイオン電池の性能向上とコ

スト低減に力を入れるとしている。この一環として、同省は 2010 年４月にリチウムイオ

ン電池など蓄電池開発の拠点となる「技術研究組合リチウムイオン電池材料評価研究セン

ター」を、大阪府池田市の産業技術総合研究所関西センター内に設立した。今後、リチウ

ムイオン電池の実用化はさらに行われていくと思われる。

リチウムイオン電池の環境問題

　リチウムはレアメタルの代表である。埋蔵量は塩湖かん水として 1866 万 t 、鉱石とし

て 1050 万 t と見積もられている。これは電気自動車などに需要が急増したとしても可採

年数400年以上と十分な量である。しかし、以下のような問題がある。

• 産出地が限定される

　リチウムの埋蔵量ではチリとボリビアが全世界の80%を占める。

現在チリで採掘されているのはアタカマ塩湖（ Salar de Atakama ）にある塩の鉱床。

未開発で世界の埋蔵量の 50%近くを保有するボリビアの資源はウユニ塩湖（ Salar de

Uyuni）にある。このことから各国がボリビアでのリチウム採掘に名乗りを上げた。（日

本では三菱商事、住友商事など）

　しかし、リチウム採掘を管轄するボリビア国営鉱業公社 (COMIBOL) のトップは、

「わが国の天然資源に関しては、以前の帝国主義採掘モデルはボリビアでは二度と繰り返

さない」としている。

大統領も何度も「リチウムのある塩湖は世界のものではなく、ボリビア国民のものである」

と述べている。つまり、採掘によって環境が破壊されることを懸念しているのである。

　スマートフォンや環境対策としてのハイブリッド車など多くの物が作られているが、そ

れも環境を壊している、という認識が必要であると私は考える。

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太 陽 光 発 電 に つ い て

太陽光パネルについて

図 1 　太陽電池の構造　　　　　　　　図 2 　エネルギーバンド図

　光起電力効果を利用し、光エネルギーを電力に変換する素子。 p 型と n型の半導体を接

合した構造を持つ。 pn 接合型ダイオードである。シリコン製（単結晶、多結晶、アモル

ファス）のものから化合物半導体（ InGaAs 、 GaAs ）を利用したものや、色素増感型

（有機太陽電池）と呼ばれる太陽電池や薄膜化技術が盛んに研究されている。

太陽光発電の利点・欠点

利点

発電部（セル）は原理的に可動部分が無く、磨耗等による機械的な故障がない

発電時に廃棄物・温排水・排気・騒音・振動などの発生がない

出力ピークが昼間電力需要ピークと重なり需要ピーク電力の削減に効果がある

構成材料の大部分がリサイクル可能

欠点

単純な発電電力量当たりのコストが他の発電方法に比べて割高な場合が多い

夜間は発電せず、昼間でも天候等により発電量が大きく変動する設置面積当たりの発

電量が集中型の発電方式に比べて低い

太陽光発電の環境問題

　代表的な太陽光パネルには Cd 、 Te 、 Ga 、 As 、 Pb などの重金属が含まれている。

それらは有害であり環境汚染につながる。そのことから自然エネルギーに意欲的な EU が

リサイクルに乗り出した。 2008 年、エコロジー・エネルギー・持続可能開発・国土整備

省（ MEEDDAT ）は、欧州市場で販売されるソーラーパネルの70%以上のシェアを持つ

ソーラーパネルメーカー 30 社以上が、欧州域内で使用済みになったソーラーパネルの回

収・リサイクルに関する自主協定に合意したと発表した。こうした自主協定は欧州では初

めてだ。

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原 子 力 発 電 に つ い て

核分裂反応について

　核分裂反応とは、何らかの要因で中性子を捕捉した原子

が 2つないしそれ以上に分裂する事である。ウラン 235の

中性子吸収に起因する核分裂反応を例に取ると、以下の様

に記述する事が出来る。

ウラン235の核分裂の結果、核分裂片以外にも2 - 3個の中

性子が発生するのである。この核分裂反応で発生した中性

子は、他のウラン235に吸収され順々に核分裂反応が起こ

っていくことになる。この反応を核分裂連鎖反応と言い、連鎖反応の進展程度を示す増倍

係数k が 1.0 以下の状態を未臨界、 1.0 の状態を臨界、 1.0 以上の状態を超臨界と言う。

尚、中性子を吸収したウラン235は必ず核分裂を起こす訳ではなく、 15 % 程度の確率で

γ線を放出し、ウラン236のまま基底状態に陥る事がある。

発電について

　原子炉には種類があり、軽水炉、重水炉、黒鉛炉、高速中

性子炉、高速増殖炉などがある。 使う減速材によって分か

れる。構造を右に示す。

原子力発電の仕組みを簡単に表現すると、核分裂反応で発

生する熱を使って水を沸騰させ、その蒸気で蒸気タービンを

回す事で発電機を回して発電していると言える。

放射能について

　国内海外問わず多くの事故が起こっている。スリーマイル

島やチェルノブイリはあまりに有名である。炉心融解や臨界

事故など事故にもレベル分けがある。

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放射能の影響については、一般の人が日常生活で受ける自然放射線の量は１年間で１～

２ミリシーベルト。健康診断で受ける胸のレントゲン撮影は一回で０・０５ミリシーベル

ト程度という。クリーンなエネルギーと言われ続けていたが今後どのような影響が出るか

長期的な影響について注意する必要がある。

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