◇ 無機工業化学

✍ サプライチェーンとライフサイクルアセスメント―資源はどこから?-

米沢市の ごみの分別区分表を検索し、そこに掲載されている工業製品からひとつ選びましょう。 その工業製品のサプライチェーンをさかのぼってたどり、どんな 物質資源 にいきつくか調べましょう。 物質資源のうち鉱物資源について、その鉱石がどこにあるか調べましょう。 またその鉱石がなぜそこにあるのか、いつからそこにあるのか調べてみましょう。 そして、その鉱石の採掘に伴う環境負荷や労働災害について考えてみましょう。


地球規模のサプライチェーン

図   1 .  地球規模のサプライチェーン
© K.Tachibana

資源から、 廃棄物まで。 ヒト、 カネ、モノ、情報のサプライチェーンを地球規模で。


鉱物資源の可採年数

表   1 .  鉱物資源の可採年数
鉱物資源 用途 可採埋蔵量 年間生産量 可採年数 枯渇年
鉄鉱石 鉄鋼 170000000 2460000 61 2087
ボーキサイト アルミニウム 30000000 327000 83 2109
銅 銅 870000 20400 34 2060
ニッケル めっき、合金など 89000 2400 29 2055
金 半導体 など 50 3.3 7 2033
亜鉛 塗料 に使う顔料 など 250000 12500 12 2038

物質資源として 化学工業に使われます。

可採埋蔵量(確認埋蔵量)とは、現時点で、技術的、経済的に採掘できる埋蔵量を言います。よって地球上にあるその資源の総量(原子埋蔵量)より小さく、時代につれて変化します。

資源は、地球上に偏在するので、国際紛争の火種になりやすいです。 ウクライナには鉄鉱石があるし、中国には レアアース(希土類元素)があります。 1 )

鉱石

天然資源

表   2 .  天然資源
大分類 小分類 項目 枯渇が懸念されるもの
物質資源 ◇ 鉱物資源 🏞 空気、 🏞 海水、 河川水、 地下水、 砂利、 鉱物、 化石燃料( 石油、 石炭、 天然ガス )、 炭素繊維、アスベスト、ガラス繊維 レアメタル・レアアース
🏞 👨‍🏫 植物資源 麻、 木綿、 木材、 バイオマス、 農作物(麦、米、大豆)
🏞 👨‍🏫 動物資源 絹、羊毛、 水産資源、家畜
エネルギー資源 再生可能エネルギー 太陽光 ( 水力発電、 風力発電、 波力発電 ) 潮汐力、地熱エネルギー
核エネルギー
化石燃料 🏞 石油 、 🏞 石炭、天然ガス
空間資源 廃棄物の 最終処分場、静止衛星の軌道
情報資源 * * 電波資源 、 IPアドレス、ドメイン名、 言い回し、音楽などの表現

地球の 物質資源は、化学工業の 原料 として使われます。 物質資源には、水資源、鉱物資源、農林水産資源があります。このうち鉱物資源の可採年数は数十年程度です。

ほとんどのエネルギー資源は、 発電によって 電気エネルギー に 変換されます。

空気や海水、電力は、 工場ユーティリティとしても重要です。


工業化学の原料となる物質資源

表   3 .  工業化学 の原料となる物質 資源 と工業製品
分野 相 ( 状態 ) 🏞 原料 🚂 製品 環境
無機工業化学 気体 🏞 空気 ( 大気 ) アンモニア・ 🚂 肥料・酸素 地球温暖化ガス
液体 🏞 水資源 ・ 🏞 海水 食塩・ 苛性ソーダ・ 塩素・ 水素 排水
固体 鉱物 金属( 🚂 鉄鋼
アルミニウム )・セラミックス 🏞 フロン *
有機工業化学 気体 LNG 水素・ エチレン フロン
液体 🏞 石油 水素・ エチレン ・酢酸ビニル
固体 石炭 水素・ 鉄鋼 炭素材料

天然資源 には、物質資源、 エネルギー資源、情報資源があります。

工業化学のうち、 炭素資源 (化石燃料 )を原料とするものを有機工業化学と言います。


鉱物

表   4 .  鉱物
分類 鉱物 組成 特徴・用途
元素鉱物 金 Au 半導体後工程 、通貨
黒鉛・石墨 C リチウムイオン二次電池負極材料
硫化鉱物 辰砂 HgS 顔料の 原料
ハロゲン化鉱物 岩塩(halite) NaCl 立方晶系 ソーダ工業 の原料
氷晶石 NaAlF6 ( アルミニウム溶融塩電解 の 原料、合成品ができてからは採掘されなくなった)
酸化鉱物 赤鉄鉱 Fe2O3 鉄の 原料
炭酸塩鉱物 方解石(calcite) CaCO3 大理石、鍾乳石、 石灰岩の主成分、 ソーダ灰、 セメント、 鉄の 原料
珪酸塩鉱物 カオリナイト Al2Si2O5(OH)4 粘土鉱物 。 陶磁器の原料。製紙、 ゴム、医薬品など広く化学工業に使われる。
硫酸塩鉱物 石膏
CaSO4・2H2O
単斜晶系、 密度 2.3g/cm3
セメント 原料

物質資源として 化学工業の 原料に使われます。

鉱石 👨‍🏫 JIS.M―鉱山

✍ 平常演習

平常演習の配点と取り扱いについて

平常演習の配点は、授業1回ごとに、一律加点です。 平常演習には、ワークショップ、意見交換、発表、質疑応答など授業時間内の学習活動を含みます。 そのほかに授業時間外の0.5時間の学習活動を含みます。 平常点は、学期末に WebClass の 成績評価申請書 に申告していただき集計します。

授業時間外の活動の一助としてWebClassへの提出を推奨します。〆切は講義後1週間です。 ただし平常点の加点は、授業時間内の学習活動も含みます。 WebClass への提出のみでの、平常点の申告はご遠慮ください。

WebClass への平常演習提出は、推奨しますが、必須ではありません。 提出されていなくとも、 成績評価申請書 に、各回の授業時間以外の0.5時間の取り組みが申告されれば十分です。未提出だからと心配することはありません。

成績評価申請書 では、それぞれの授業で何を学び身につけたかを申告してもらいます。 WebClass に提出したかどうかより、身につけることを優先してください。 授業で取り上げたトピックや、グループワークの意見交換の内容は、期末までノート 2 ) などに記録しておくことを推奨します。 逆に授業に参加していないのに、WebClassの出席や提出だけの場合は不正行為として扱うことがあります。 平常の取り組みだけで、「到達目標を最低限達成している。成績区分:C」となります。 評点が60点に満たない場合は、不合格となります。 欠席した場合、課外報告書へ取り組むことで挽回してください。 出席が60%に満たない場合、課外報告書を提出しても、単位認定できません。


◇ 参考文献


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名称: 教育用公開ウェブサービス
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🏫 学問の自由 は、心の自由。 大学では、精神は自由であらねばならない。(松木健三)
📆 20251028 明日からやろう!インピーダンス測定・解析
名称:C1ラボラトリー
URL:🔗 https://c1.yz.yamagata-u.ac.jp/
管理運用 :
山形大学 工学部 化学・バイオ工学科 応用化学・化学工学コース
C1ラボラトリー ( 伊藤智博 ・ 立花和宏 ) @ 米沢

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