碘对于药物和液晶面板的关键部件——偏光膜是不可或缺的。碘还是作为新一代太阳能电池而备受期待的钙钛矿型太阳能电池的材料。尽管日本的碘资源产量占世界产量的30%左右,但存在难以增产的问题。《日经产业新闻》就日本碘的现状采访了千叶碘资源创新中心主任、千叶大学教授荒井孝义先生。
千叶碘资源创新中心主任荒井孝义
——碘到底是一种什么样的物质?
“在自然界中,碘微量存在于海水中,主要集中在海藻和浮游生物中。其最常见的用途是作为拍摄X射线时的造影剂。因具有易吸收X射线的作用,可以使人看到血管的形状。碘也常用于化工领域,如制造化工产品的催化剂和液晶面板的偏光膜等。另外,由于碘是生物体必须的元素之一,因此也用于药物中。”
“在钙钛矿型太阳能电池中,碘也是吸收太阳光发电不可或缺的物质。钙钛矿晶体中就使用了碘。另外,在制造导电性高分子时也会使用。可以说碘是我们生活中不可缺少的物质。”
日本大部分的碘出产于千叶县(供图:碘学会)
——日本的碘产量占世界产量的30%。
“根据2016年的数据,全球碘的年产量约为3.22万吨。智利以约60%的产量在世界排名第一,日本以约30%的产量排名第二。其中日本产量的75%来自千叶县。然而,日本国内产出的碘大部分作为原料出口海外,同时从他国进口加工后的碘产品也很多。为了提高附加价值,未来需要培养只能在日本进行加工的技术。”
“在千叶县,碘是从挖掘天然气时一起出现的‘卤水’海水中提取的。一般认为富含碘的海藻和浮游生物经过沉积,经过大洋板块的运动下沉,并在热量和压力的作用下浓缩,因此卤水中含有丰富的碘。在日本的其他地区很难大量提取。”
——对碘的需求将会增加。可以增加碘的产量吗?
“由于卤水存在于地下,如果突然增加提取量,很可能会引发地面下沉。目前的年产量约为1万吨左右,预计可以持续开采600年。但是,很难一下子增加产量。”
“随着国内外对X射线造影剂和偏光膜等的需求扩大,年使用量也在不断增加。将来还将用于钙钛矿型太阳能电池的材料等,预计需求会进一步增加。据估计,即使碘的年用量比现在增加10%左右,也会对价格造成很大的影响。由于无法增加国内产量,业界正在研究回收和循环利用碘的方法。”
——碘资源中心的职能是什么?
“碘资源中心于2018年作为产官学的合作组织而成立。目前有6家与碘的生产和应用相关的公司加入其中。我们正在与千叶大学合作,研究开发使用碘的高附加值产品以及回收利用的方法。”
“碘在尖端材料中的应用十分广泛,预计未来用量将不断增加。通过建立回收和循环利用技术进行可持续利用,同时,在日本国内推动高附加值碘产品的制造及研究创造新的应用方法也非常重要。”
提高加工技术势在必行
与同为卤族元素的氯、溴等相比,碘的交易价格更高。其原因之一被认为是在医疗用途中很难用其他材料代替。
预计今后对液晶面板的偏光膜和钙钛矿型太阳能电池等尖端材料的需求也会增加。也很有可能会发现利用碘特性的新用途。因此,其存在感预计会越来越高。
距离碘的使用量预期增加的2020年代后半期,所剩的时间已经不多了。在进行旨在建立回收和循环利用技术的研究开发的同时,作为日本可以稳定生产的为数不多的资源之一,完善其加工技术势在必行。
日文:福井健人、《日经产业新闻》、2023/5/22
中文:JST客观日本编辑部