アルミニウムは私たちの身の回りにあふれています。飲料缶から自動車部品、住宅の外装から航空機の外板に至るまで、その耐久性、独自の特性、そして優れた強度対重量比により、アルミニウムはメーカーにとって人気の材料となっています。
しかし、アルミニウムで最も重要な特性はリサイクルの可能性です。多くの材料はリサイクルのたびに劣化していきますが、アルミニウムは溶かして再成形しても元の強度や品質を失わず、無限に再利用することができます。
「アルミニウムはリサイクルに最適な材料です」と語るのは、Shredding Systems Inc（SSI）のデイブ・ウィルソン氏。彼は40年近くにわたりアルミニウム業界向けのリサイクルシステムを提供しており、需要の増加とともに成長を続けるこの業界を支えています。
アルミニウムは地殻中で最も豊富な金属であるにもかかわらず、依然として生産には高コストと複雑さを伴います。
多くの場合、アルミニウムは鉱物を豊富に含む堆積岩であるボーキサイト鉱石から始まります。ボーキサイトの採掘は、二酸化炭素排出、水質汚染、生息地の破壊など、深刻な環境リスクを伴います。さらに、ボーキサイトからアルミニウムを抽出するには、多くのエネルギーと化学処理を要する一連の工程が必要です。
新しいアルミニウム1トンを生産するには、約15,000 kWhの電力が必要です。これは電気自動車を約60,000マイル（地球をほぼ2周半走行できる距離）走らせるのに相当するエネルギー量です。
一方で、アルミニウムをリサイクルする場合は、そのわずか5％のエネルギーで済み、ボーキサイトの採掘も不要になります。
アメリカにおけるアルミニウムリサイクルの現状
現代におけるアルミニウムリサイクルへの関心は、1904年にアメリカで最初の専用リサイクル施設が開設されたことから始まりました。第一次・第二次世界大戦中、アメリカ政府は国民に対して、古い鍋やフライパン、農機具、自動車などを寄付し、戦争支援に役立てるよう奨励しました。
アルミニウムをリサイクルすることには経済的な利点や環境上のメリットがあるにもかかわらず、アメリカではアルミニウムのリサイクル率はわずか約45％にとどまっており、残りの55％（約610億本分のアルミ缶に相当）は埋立地に廃棄されています。これは年間で12億ドル相当の価値がゴミとして捨てられていることを意味します。
イギリスと日本では、それぞれ飲料缶（UBC）の82％と71％がリサイクルされており、ドイツはアルミ缶の回収・処理・リサイクルにおいて世界をリードしており、その回収率は99％に達しています。
なぜアメリカはこれほどリサイクルで遅れを取っているのでしょうか？
その大きな要因のひとつが「ボトル法」の不在です。ボトル法とは、消費者が飲料容器の購入時にデポジット（預かり金）を支払い、使用済み容器をリサイクル施設に返却することでその金額を返金してもらえるという法律のことです。
これまでの数十年で、ボトルデポジット法は非常に効果的であることが証明されていますが、アメリカでこの法律を採用している州はわずか10州に過ぎません。そのうち8州は、アルミニウムリサイクル率において全米トップ10に入っています。
しかしこうした成功例にもかかわらず、他の州でボトル法を成立させようとする試みは、大手飲料メーカーの強固な反対により失敗しています。
家庭ごみの回収におけるリサイクルの非効率性も、この問題に拍車をかけています。ほとんどの自治体では、単一ストリーム方式の家庭回収リサイクルを採用しており、すべてのリサイクル可能な資源を1つの容器に混ぜて回収します。この方式は消費者にとって便利で参加を促す効果がありますが、分別や汚染の問題を生みます。混合された資源は高コストの選別作業が必要で、汚染があると実際にリサイクルに適したアルミニウムの量が減ってしまいます。
アルミニウムのプレコンシューマーおよびポストコンシューマー経済
アルミニウムのリサイクルは、青いリサイクルボックスや飲料缶だけにとどまりません。製造現場では、押出材のヘッドやテイル、スリッターの端材、プレス加工スクラップなどの製品化前のアルミニウム廃材を回収してリサイクルすることは、廃棄物ゼロのアルミニウム経済に向けた簡単な一歩です。製品化前のアルミニウム廃材であるプレコンシューマー・スクラップは通常、清潔で合金別に分別されているため、再び生産サイクルに戻す前の処理は最小限で済みます。
製品に求められる特性を実現するため、メーカーはアルミニウムに銅、マグネシウム、錫、ニッケルなどの金属を混ぜたアルミニウム合金を使用します。
「ほとんどのメーカー、特に自動車メーカーは、自社独自の合金、いわば“秘密の配合”を持っています」とSSIのアルミニウム専門家リー・セージ氏は説明します。
「リサイクル業者はそれを見極める必要があるんです。」
スクラップ業者は、アルミニウムを自動車、家電、建設廃材、産業廃棄物などさまざまな供給源から回収します。アルミニウムの価値を最大化するためには、汚染物質を取り除き、合金ごとに分別する必要があり、この工程はシュレッディングによって最も効率的に行えます。分別・等級分けされたアルミニウムは、通常、大規模な製錬所に送られ、そこでは独立系の小規模スクラップヤードやサプライヤーのネットワークによって支えられています。
スクラップ業者にとっては輸送効率が重要で、通常アルミニウムはコスト削減のために圧縮梱包（ベーリング）されます。圧縮梱包はスクラップ業者にとって有利ですが、製錬所では溶解前にベールを解体する必要があり、これには専用の設備が求められます。
「ベールはどんどん密度が高くなっています」とデイブ・ウィルソン氏は指摘します。「その対策として、SSIは設計・製造しています…」
アルミニウム製錬における考慮事項
「製錬所が最も重視しているのは、安全性と効率です」とSSIのリー・セージ氏は語ります。「シュレッダーは、その両方に貢献します。」
シュレッダーは材料を閉じ込めるのではなく解放することで、汚染物質の除去を容易にし、清浄で高付加価値の原料を生産できるようにします。また、ハンマーミルの高衝撃設計や微粉生成の増加は、作業現場の安全性にも影響します。
製錬所で使用される炉の種類によってアルミニウムの処理要領は異なり、シュレッディングは効率的な溶解を実現する上で重要な役割を果たします。
製錬所では通常、反射炉（リバーバトリー炉）、回転炉（ロータリー炉）、誘導炉のいずれかを使用しており、それぞれに適した前処理が必要です。
反射炉（リバーバトリー炉）は大規模操業で一般的に使用され、混合スクラップやコーティング材のついたスクラップも処理可能ですが、汚染物質を除去し、均一な原料サイズを確保するために事前にシュレッディングされていることが望ましいです。
回転炉（ロータリー炉）はスラグや低いグレードのスクラップを処理する炉で、シュレッディングによって金属面が露出することでフラックス効率が向上し、金属回収率の改善につながります。
誘導炉（インダクション炉）は高純度アルミニウムを必要とする炉で、汚染には非常に敏感です。そのため、正確なシュレッディングと分別が不可欠で、異物混入を防ぎ、均一な溶解を確保します。
製錬所では、高度なシュレッディング技術を採用することで、清潔で高付加価値の原料を生産し、溶解プロセスにおける安全性と効率を同時に向上させています。
シュレッディング技術の進歩
回転式シュレッダーは、アルミニウムスクラップ処理において業界標準となっており、従来のハンマーミル方式から代わってきています。
ハンマーミルは高い処理能力を持つ一方で、その強い衝撃と高速回転により過剰な微粉を発生させます。これらの微細なアルミニウム粒子は、製錬時に廃棄物として失われてしまいます。
溶解工程では、こうした軽量の微粉は溶融アルミニウムの表面に浮かび、ドロスと呼ばれる廃棄物を形成します。これに対して、せん断式シュレッダーは微粉の発生が少なく、製錬時の金属回収率を向上させます。
さらに、ハンマーミルは汚染物質を閉じ込めたアルミニウムの塊（ワッド）を生成しやすく、その結果、ドロスの発生量が増加します。
1981年の創業以来、SSIはアルミニウムリサイクル業界向けシュレッダーの開発においてリーダー的存在であり続けています。SSIは、数十年にわたる顧客からのフィードバックと、現場での数十万時間に及ぶ稼働実績を、アルミニウム用シュレッダー、前処理破砕機、グラインダーの設計に反映しています。
「アルミニウムの面白いところは、当社の製品ライン全体が、顧客のニーズに応じて工程のさまざまな段階で活用できる点です」とセージ氏は述べています。
SSIは、圧縮されたベールのアルミニウムを解体・開放するために使用されるPRI-MAX®シリーズの前処理（一次）破砕機を設計しており、アルミニウム処理に特化した独自の機能を備えています。大きな破砕室と正逆転機能により、高密度のベールを攪拌し、向きを変えながら、分解されるまでほぐすことが可能です。
より大きなせん断力を必要とする前処理（一次）破砕用途には、低速・高トルク設計の, DUAL-SHEAR® ２軸シュレッダーが適した選択肢となります。
QUAD® ４軸シュレッダーは、その汎用性とパワーにより、事前に破砕された材料を受け入れ、均一な粒度を生成できる理想的な二次破砕機です。扱いやすい粒度を実現することは、アルミニウムの効率的な選別、洗浄、輸送、そして製錬において重要な要素です。用途によっては、QUAD®は前処理（一次）シュレッダーとして、または低密度ベールの解砕機としても使用することができます。
SSIのUNI-SHEAR® １軸シュレッダーは、アルミニウム用途における二次破砕機として優れた性能を発揮し、コスト効率の高い粒度減容を実現します。
QUAD®と組み合わせることで、UNI-SHEAR®シュレッダーは最高レベルの処理能力と最も安定したアウトプットを提供します。
未来に向けて
アルミニウムリサイクル業界の成功は、効率的なスクラップ処理と製錬プロセスにかかっています。2050年までにアルミニウムの世界需要は倍増すると予測されており、持続可能なリサイクルの取り組みはこれまで以上に重要になっています。
リサイクル技術の進歩、回収率の向上、そしてマテリアルハンドリングの改善によって、環境への影響を最小限に抑えながら、増大する需要に対応することが可能です。
アルミニウムリサイクルの未来は、私たちの手に、そして私たちのシュレッダーにかかっています。
シュレッディングの様子を見てみませんか？
アルミニウムシュレッディング動画 Aluminum Shredding Videosぜひご覧ください。
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