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石炭を燃やしたあとに残る灰に、レアアースがまとまって入っている。それを取り出せば、アメリカ国内だけで1,000億ドル近い価値になる——そんな話が、2026年9月にScienceAlertで紹介されました。土台になっているのは、テキサス大学オースティン校の経済地質局を中心とするチームが2024年9月に発表した論文です。
アメリカでは何十年ものあいだ、石炭火力発電所から出た灰が埋立地や貯留池に積み上げられてきました。その山を、新しい鉱山を掘る代わりに使えないか、というのがこの研究の出発点です。国全体の石炭灰を資源としてまとめて数え上げたのは、これが初めてだそうです。
ただ、報道で使われている数字を論文と突き合わせていくと、見出しの印象とは少し違う姿が見えてきます。
レアアースの供給をめぐる現状
レアアースは、周期表でいうとランタンからルテチウムまでの15元素に、性質の近いイットリウムとスカンジウムを加えた17元素の総称です。名前に「レア」とついていますが、地球上に少ないわけではありません。厄介なのは、鉱石の中に薄く散らばっていて、ほかの元素と分けるのに手間とコストがかかることです。
使い道はスマートフォンからハードディスク、風力発電機のモーター、電気自動車、戦闘機まで幅広く、とくにネオジムやジスプロシウムを使った強力な磁石はいまの産業に欠かせません。ところが供給は極端に偏っていて、採掘の約7割、重レアアースの精製にいたっては約9割を中国が握っています。アメリカも輸入の約7割を中国に頼り、国内で稼働している大きな鉱山はカリフォルニアの1か所だけ。しかも掘った鉱石を国内で精製する体制が整っていません。中国が輸出管理を強めるたびに各国が身構えるのは、この構造があるからです。
日本も事情は同じで、レアアースの多くを輸入に頼っています。使い終わった電子機器から金属を回収する「都市鉱山」が話題になるのも、新しい鉱山を掘る以外の供給源を探している点では、今回の石炭灰の話と地続きです。
燃やすことで濃くなる灰の中身
石炭は、数億年前の植物が地中で押しつぶされてできたものです。植物が生えていた土や水に含まれていたレアアースは、石炭の中にもごく薄く残っています。
これを発電所で燃やすと、炭素や水素は気体になって煙突から出ていきますが、レアアースは高温でも蒸発しません。結果として、燃え残った灰の中に取り残され、濃度が4倍から10倍に上がります。つまり石炭灰は、自然が数億年かけて集めたものを、人間が燃やしてさらに濃縮した粉ということになります。
その量が、アメリカでは桁違いです。論文の集計によると、1950年から2021年までにアメリカで生産された石炭は約520億トンで、灰は重さにして石炭の1割ほど、約53億トンにのぼります。記録がしっかり残っている1985年以降だけを見ても、発電所が出した灰は約27億トン。このうち約31%はセメントや道路の材料として売られたり使われたりしましたが、残りの約69%、約18億7,000万トンは埋立地や貯留池、保管場所に置かれたままです。この「置かれたままの分」が、取り出しの対象になります。
灰1キログラムに含まれるレアアースの量は産地によって違い、東部のアパラチア炭田の石炭から出た灰がいちばん濃く、中央値で431ミリグラム。イリノイ炭田で282ミリグラム、西部のパウダーリバー炭田で264ミリグラムでした。天然の鉱石と比べれば薄いものの、すでに掘り出されて粉になった状態で、しかも国中に山ほどある。共著者のひとりは「鉱物を掘り出すという最初の工程が、もう済んでいる」と表現しています。
84億ドルと970億ドルの間にあるもの
ここで、報道の「1,000億ドル」を論文の数字で確かめてみます。
論文が主結果として示している金額は、84億ドルです。三大炭田の灰について、埋立地などに残っている割合（約69%）を掛け、さらに現在の技術で実際に取り出せる割合を掛けて出したものです。この抽出率は産地によって大きく違い、アパラチアとイリノイの灰は30%、パウダーリバーの灰は70%と見積もられています。おもしろいことに、レアアースがいちばん濃いアパラチアの灰は、レアアースがガラス質の粒に閉じ込められているため取り出しにくく、いちばん薄いパウダーリバーの灰は、カルシウムが多いおかげで取り出しやすい。濃さと取り出しやすさが逆になっています。
そして84億ドルという数字は、ランタノイド15元素だけを数えたものです。論文はここにイットリウムとスカンジウムを加えた場合も計算していて、その場合の金額が970億ドル。ScienceAlertが伝えた「1,000億ドル近く」は、この後者です。
2つの元素を足しただけで金額が10倍以上に跳ねる理由は、スカンジウムにあります。灰に含まれる量そのものは多くないのですが、スカンジウムは酸化物の取引価格がほかのレアアースとは桁違いに高い金属です。航空機のアルミ合金や燃料電池に使われる一方で、まとまった量を安定して供給できる鉱山が世界にほとんどなく、値段が高止まりしています。つまり「1,000億ドルのレアアース」と聞いて思い浮かべる、磁石用のネオジムやジスプロシウムの山があるわけではありません。金額の大半を担っているのは、レアアースの中でも脇役扱いされがちなスカンジウムの分です。
もうひとつ、報道でよく使われる「1,100万トン」という量についても補足が要ります。これは論文の計算値ではなく、アメリカのエネルギー省が2020年に出した推計を、論文が序論で引用したものです。石炭とその副産物を含む「非在来型の資源」全体でレアアースが1,100万トンあり、国内の通常の埋蔵量140万トンの約8倍にあたる、という数字でした。論文自身が三大炭田の灰について見積もった希土類酸化物の総量は、1950年から2021年までの発電所向けの灰をすべて合わせて約197万トン（イットリウムとスカンジウムを含めれば約262万トン）。埋立地に残っている分に絞り、抽出率を掛ければ、さらに小さくなります。
そう聞くと期待が萎むかもしれませんが、論文の著者たちは金額の大きさを売りにしているわけではありません。もともとの狙いは、どこにどれだけの灰があり、どの産地の石炭から来たかを国全体で初めて突き合わせ、これから取り出しを検討する人のための土台を作ることでした。エネルギー省もこの手法を借りて、独自の全国調査を進めているそうです。
取り出し方をめぐる各地の試み
灰の中にあることは分かっていても、安く、大量に、きれいに取り出す方法はまだ定まっていません。従来のやり方は強い酸で灰を溶かすもので、収率が低く、処理のあとに有毒な廃液や残りかすが出ます。これを何とかしようという研究が、いくつかの方向で進んでいます。
オーストラリアのモナシュ大学のチームは、環境負荷の小さい酸を使う方法で、2026年5月の時点で17元素すべてを90%以上回収できたと発表しています。1時間あたり100リットルを処理するパイロット装置が動いていて、同じ方法が電子機器の廃棄物や、鉱石から金属を取ったあとに残る尾鉱にも使えるとしています。研究者のひとりは、新しい鉱山を掘る必要はなく、すでに処理されて埋立地に眠っているものを使えばいい、と話しています。
アメリカのノースイースタン大学では、石炭の選別で出る廃棄物を前処理してから従来の方法にかけることで、収率を3倍に引き上げる研究が報告されています。ほかにも、電気の力でレアアースを引き寄せる電気化学的な方法、微生物が作る物質でレアアースだけを沈殿させる方法、レアアースを吸い上げる性質を持つ植物を灰の上で育てて回収する「ファイトマイニング」まで、候補は多彩です。
視野を世界に広げると、数字はさらに大きくなります。2025年に環境管理の専門誌に出た総説論文は、世界で毎年出る石炭灰から約31万トンのレアアースが回収できる可能性があると見積もっていて、これは世界の年間需要を上回る量です。
ただし、どの方法にも一長一短があります。薬品や水やエネルギーをどれだけ使うか、工程が何段階になるか、灰の種類が変わっても同じように働くか。実験室で成功した方法が、何百万トンという規模で採算に乗るかどうかは別問題で、いまのところどれも「規模」と「費用」の両方を満たせていません。
汚染源としての灰と資源としての灰
この話には、もうひとつの側面があります。石炭灰にはレアアースだけでなく、水銀やヒ素、カドミウム、放射性の元素も含まれています。とくに底に遮水シートを敷いていない古い貯留池は、地下水や川を汚す原因として長く問題になってきました。
論文の著者たちが強調しているのは、レアアースを取り出して得たお金で、こうした池や埋立地の片づけ費用の一部をまかなえないか、という発想です。汚染源をそのまま置いておくのではなく、掘り返して資源を回収し、残りを安全な形に処理する。どこから手をつけるかは、金額の大きさだけでなく、水源の近さや周囲に住む人への影響も見て順番を決めるべきだ、とも書いています。
「捨てたものの中にある」という点では日本の都市鉱山と似ていますが、石炭灰の場合は「片づけなければならないもの」でもあるところが違います。資源としての価値がどこまで浄化の費用に届くのか。84億ドルなのか970億ドルなのかは、その計算に直接響いてきます。取り出し方の研究がどこまで進むかとあわせて、しばらく追いかける価値のある話です。
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画像について
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出典
Reedy, R.C., Scanlon, B.R., Bagdonas, D.A. et al. “Coal ash resources and potential for rare earth element production in the United States.” International Journal of Coal Science & Technology 11, 74 (2024).
https://doi.org/10.1007/s40789-024-00710-z（オープンアクセス）
テキサス大学オースティン校ジャクソン地球科学大学院のプレスリリース（2024年11月19日）
Enormous Cache of Rare Earth Elements Hidden Inside Coal Ash Waste
モナシュ大学 Critical Minerals Initiative（2026年5月14日）
From ash to asset: Could coal waste power our clean energy future?
Agrawal, R. & Ragauskas, A.J. “Sustainable recovery of Rare Earth Elements (REEs) from coal and coal ash through urban mining.” Journal of Environmental Management 384, 125411 (2025).
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2025.125411
ScienceAlert（2026年9月4日）
The US Could Have a $100 Billion Stash of Rare Earth Elements – Hiding in Coal Waste
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