欧州はエネルギー転換に必要な重要な原材料の確保に躍起になっているが、依然として輸入、特に中国からの輸入に大きく依存している。
同時に、使用済みバッテリーの量が増加しているため、これまで大規模に回収することが困難であったリチウム、グラファイト、その他の材料の国内供給源が生み出されています。バッテリーリサイクルの新興企業であるtozeroは、ドイツで初の産業実証プラントを立ち上げ、使用済みバッテリーを重要な原材料の大規模な国内供給に変える一歩を踏み出した。
この工場は、リサイクルされたリチウムと黒鉛を、建設、セラミックス、潤滑剤などのさまざまな分野の企業に提供し、さらに他の材料や産業も提供する予定です。
バイエルン州のケミカルパーク ゲンドルフにあるこの工場は、毎年 1,500 トンを超えるバッテリー廃棄物を処理できます。 tozero はこの廃棄物から高純度の炭酸リチウムを生産できます。これは電気自動車 6,000 台分のバッテリーを埋め立て地から節約するのに相当し、グラファイトとニッケルコバルト混合物を回収することができます。
連続起業家で機械エンジニアのサラ・フライシャー氏と、冶金学の第一人者であるクセニヤ・ミリセヴィッチ・ノイマン博士によって 2022 年に設立された tozero は、順調に規模を拡大してきました。
パイロット施設の開設から9か月後の2024年4月、同社はリサイクルされたリチウムを商業顧客に提供したヨーロッパ初の企業となった。
私は、tozero が自社の事業を拡大するだけでなく、新興産業向けの戦略を効果的に作成している方法について詳しく知るために、tozero の共同創設者兼 CEO であるサラ・フライシャー氏に話を聞きました。
ヨーロッパの重要物質のパラドックス: 輸入に依存し、廃棄物が豊富
世界のリチウム需要は2030年までに4倍に増加すると見込まれている一方、EUだけでも黒鉛需要はEV、系統規模の蓄電、産業用電化によって2040年までに最大25倍に増加すると予想されている。
しかし、欧州は依然としてほぼ完全に輸入に依存しており、中国が世界の黒鉛供給を管理しており、欧州のリチウムの99パーセントは海外から来ている。皮肉なことに、主に欧州のEVの成長により、欧州は使用済み電池の数が増え、その中から調達しようと争っているまさにその材料の備蓄を抱えている。
2035 年以降、需要が供給を 33% 以上上回ると予想されているため、バッテリーのリサイクルは不可欠になっており、tozero はそのギャップを埋めることを目指しています。
「はい、機能します」: tozero が OEM と協力してリサイクル技術を検証した方法
tozero のバッテリーリサイクルに対するアプローチは、従来の方法とは根本的に異なります。独自の無酸湿式冶金プロセスを導入することで、バッテリーの燃焼ではなく、低温の水ベースの化学処理に重点を置いています。
これに基づいて、同社はバッテリー材料のループを閉じ、重要な原材料のさらなる独立性を達成するというヨーロッパの野心を支援することを目指しています。これは、供給量の 25 パーセントをリサイクル源から調達することを求める EU 重要原材料法と一致しています。
tozero のリサイクルは単一サイクルで行われ、回収された材料は製造に直接フィードバックできるほど純粋です。 tozero はすでに、大手カソードおよびアノード メーカーと協力して、リチウムイオン電池用のリサイクル リチウムとグラファイトの認定に成功していることを実証しています。
BMW を含む OEM とのパイロットを通じて、tozero はリサイクル プロセスの柔軟性と将来の規制要件を満たす能力の両方を検証することができました。フライシャー氏は、インバウンドへの関心自体が市場の需要の初期のシグナルだったと指摘しています。
「まず第一に、彼らはパイロットのために私たちに声をかけてきました。これはすでに、この種のリサイクルが実際に機能するかどうかを検証するという需要についての強い表明であると思います。」
彼女は、tozero のアプローチは従来のリサイクル方法とは根本的に異なると説明します。
「私たちがやっていることは非常に斬新で、これまでに行われたことがありません。
従来のバッテリーのリサイクルは、約 1,400 度の非常に高い温度でバッテリーを燃焼させることに基づいています。それは乾式冶金と呼ばれます。この方法でニッケルとコバルトを抽出することはできますが、リチウムとグラファイトはその過程で基本的に失われます。そこで私たちの出番です。」
NDA により非公開のままのパートナーを含む複数の OEM と協力して、パイロットは次の 2 つの主要な質問に答えるように設計されました。
「第一に、私たちのプロセスは不可知論的ですか? さまざまなバッテリーの化学的性質に対応できますか? 各 OEM は異なるバッテリーを使用しています。
第二に、リチウムなどの重要な材料を回収できるか、また重要な原材料の 80% 以上の回収を義務付ける 2031 年欧州電池指令などの規制要件を満たすことができるか?」
結果は予想よりも早く出たと彼女は言います。
「それが私たちが実証できたことです。非常に早い段階から、将来の要件を満たす回収率をすでに示すことができました。」
最終的に、パイロットはプロセスの技術的な堅牢性と規制への対応の両方を確認しました。
「したがって、重要な学びは次のとおりです。はい、私たちのプロセスは化学物質に依存しません。そして、はい、私たちは将来の EU 回収規制にすでに準拠しています。たとえ施行されるのが 2031 年になってもです。」
材料科学を現実世界の供給に変える
Tozero は、30 名強のチームで無駄のないアジャイルな考え方を採用することで、大幅な成長を達成しました。
「わずか 4 年足らずで、tozero は実験室規模の実験から産業運営に移行し、リサイクルが単なるパイロットプロジェクトではないことを一貫して証明しています。リサイクルは、ヨーロッパに将来を支える重要な材料の国産循環供給を提供できるレベルで提供できるのです。」
フライシャー氏は、迅速に行動し、実行に集中するチームの能力が重要であると考えています。
「私たちは話すだけではなく、納品します。2024年に最初の炭酸リチウムを顧客に出荷しましたが、最初は数百キロからでした。現在はデモンストレーションプラントでトン単位に移行しています。早期の納品が重要です。」
これは材料科学です。顧客と直接協力しなければ、製品を改善することはできません。したがって、私たちのアプローチはシンプルです。実際に実行し、顧客のフィードバックから学び、迅速に反復します。」
化学から地政学まで: リチウムと黒鉛の回収が今重要な理由
ディープテック企業として、tozero はプロセスの基礎として、リチウムとグラファイトの挙動を化学レベルで理解すること、つまり何に反応し、何に反応しないのかを理解することに重点を置いています。
「これにより、効率的に抽出できるようになります。」
フライシャー氏は、サプライチェーンのダイナミクスの変化と地政学的な圧力の増大によってグラファイトの重要性が高まっていることを特に指摘している。彼女は、欧州連合が包括的な重要原材料戦略が実際にどのようなものであるかをまだ定義しているところだが、他の地域では長い間これを戦略的優先事項として扱ってきたと主張する。
「米国を見ると、産業の成長に不可欠な材料を確保するために、数十年前、すでに1930年代にこれを定義していました。」
対照的に、欧州は、エネルギー自給に関連する材料の輸入、特に中国からの輸入に依然として大きく依存している。精製リチウムの90パーセント以上は輸入されているが、黒鉛の供給はさらに集中しており、99パーセント近くが中国から調達されている。この不均衡はすでに業界全体で需要の増加につながっています。
「それが、顧客から多くのインバウンドの関心を集めている理由です。電池業界だけではありません。これらの材料に依存しているガラス、セラミック、潤滑剤、セメント業界もあります。それらの材料を代替することはできず、利益率は厳しいです。」
最終的に、グラファイトはその用途だけでなく、供給が集中しているため、ますます戦略的になってきている、とフライシャーは主張する。
「黒鉛は重要であり、供給の面で非常に濃縮されているため、重要です。」
持続可能性を超えて: 価格で勝つ
フライシャー氏は、これにはビジネスの位置付けを根本的に再考する必要があったと述べています。
私たちは自分たちを明日の鉱山労働者だと考えています。」
同社は早い段階で、排出量削減アプローチに対して割増料金を請求することを検討しましたが、すぐにその考えを放棄しました。
「当初、リサイクルによって排出量が削減されるため、グリーンプレミアムを請求することを考えました。しかしすぐに、そのために追加料金を支払う人はいないことにすぐに気づきました。これはイデオロギーですが、現実の市場、特に利益率が厳しい市場では当てはまりません。」
代わりに、tozero はコストメリットを中心にモデルを再構成しました。
「そこで私たちはグリーン割引という考えに移行しました。」
彼女は、基本的なレベルでは、リサイクルは効率の点で採掘よりも優れているはずだと主張しています。
「物理学の観点から見ると、リサイクルはより安価なはずです。採掘すると、地球から使用可能な物質が 0.2 パーセント抽出される可能性があります。バッテリーには、リチウムなどの物質が約 4 パーセントの濃度で含まれています。つまり、リサイクルの方がはるかに効率的です。」
これは同社の長期ベンチマークを裏付けるもので、「当社の目標は現金コストを中国の鉱山労働者の約半分にすることだ。それがベンチマークだ。」
世界市場で競争するということは、有力な生産者が設定する価格動向と緊密に連携することを意味します。
「中国の生産者が安くなるなら、私たちも安くする必要があります。彼らが赤字なら、私たちは持続可能であり続ける必要があります。それが私たちが競争力のある代替原材料源として自分たちを位置づける方法です。」
同時にフライシャー氏は、リサイクルは採掘に代わるものではなく、より広範な供給構成の一部であると強調しています。
「リサイクルが鉱業に完全に置き換わるとは考えていません。需要の伸びが速すぎます。しかし、リサイクルは重要な補完資源になるでしょう。」
Tozero のアプローチにより、業界はバージン材料への依存を減らしながら、この備蓄から現在および将来の材料を再利用できるだけでなく、循環型の国内サプライ チェーンを構築し、次世代エネルギー技術の世界的な競争における欧州の競争力を強化します。
ヨーロッパのバッテリーリサイクル工場の青写真を構築
その成功を受けて、この工業用デモプラントは、数千トンの炭酸リチウムとグラファイトを生産できる、2030年に計画されている本格的な商業運転の青写真を形成することになる。
また、これは、成長する電池産業が必要とする重要な原材料の持続可能かつ独立した供給を確保するヨーロッパの能力の基礎を築きます。
tozero は、最適化と改善をより詳細に制御できるため、現時点では自社のプラントを運用したいと考えていますが、パートナーと協力しています。 2025 年には、世界最大手のエンジニアリング会社の 1 つである日揮株式会社と覚書を締結しました。
フライシャー氏によると、彼らはアラムコのような企業向けを含め、何千もの産業プラントを建設しており、強力な専門知識をもたらしているという。
「私たちが規模を拡大するには、独立して行う方法とパートナーシップを通じて行う方法の両方で、複数の方法があります。」
「欧州はもっとリスクを取らなければならない。」
ヨーロッパで真の循環型バッテリーエコシステムを構築するには、テクノロジーだけでなく、リスクと資本の配置方法の変化も必要になる、とフライシャー氏は主張する。彼女は、特に新興プレーヤーの支援に関しては、他の地域に比べてより保守的なアプローチであると指摘しています。
「欧州はさらにリスクを取る必要がある。
他の地域では、複数の企業が同時にサポートされており、競争が生まれ、成功の可能性が高まっています。ヨーロッパでは、私たちは 1 つの企業を支援する傾向があり、その企業が失敗すると、その分野への投資をやめるのです。」
資本へのアクセス、特に産業規模のプロジェクトでは、依然として別の重要なボトルネックが残っています。
「また、特に産業プロジェクトに対する資本へのアクセスを改善する必要があります。これには、初期段階での設備投資のための負債による資金調達も含まれます。」
また、金融機関は小規模で革新的な企業よりも、確立された大企業を優先する傾向がまだあります。結局のところ、問題は資本の不足ではなく、それをどのように展開するかであると彼女は主張します。
「ヨーロッパに資金が不足しているわけではありません。その資金が常に画期的なイノベーションをサポートする形で展開されているとは限らないのです。」
そしてここから彼女は、「私たちはまだ始まったばかりです。ああ、採用を始めています。」と断言します。