資源生産性からみた低炭素社会への道 resource productivity...

1

資源生産性からみた低炭素社会への道

Resource productivity toward Low Carbon Society

環境研究総合推進費S-6 一般公開シンポジウム Symposium

アジア低炭素社会へのチャレンジ－アジアはリープフロッグで世界をかえられるか？

Challenges to Low Carbon Asia - Can Asia change the world through leapfrogging ?

国連大学ウ・タント国際会議場 U Thant International Conference Hall, United Nations University

平成25年10月17日（木） 13:00 - 17:00, Thursday, October 17, 2013

森口祐一 Yuichi Moriguchi

東京大学大学院工学系研究科都市工学専攻 Department of Urban Engineering, The University of Tokyo

S-6-4 チームリーダー Team Leader of S-6-4 project

S-6-4研究参画機関 (Members of S-6-4 project) 東京大学 (The University of Tokyo) （独）国立環境研究所 (National Institute for Environmental Studies) みずほ情報総研 (Mizuho Information & Research Institute) 名古屋大学 (Nagoya University) 立命館大学 (RitsumeikanUniversity)

2

内容

1. はじめに～デカップリングと資源生産性～

2. アジア低炭素社会プロジェクトにおける資源チームの役割

3. 資本の蓄積に着目した資源消費と炭素排出の分析

Contents

1. Introduction – Decoupling and resource productivity

2. The role of resources management subproject in the LCS Asia project

3. Analysis of resource consumption and carbon emission associated

with capital stock

3

地球上の大量の物質フロー

資源 CO2 ,廃棄物など

消費財

資源の供給源としての環境

排出物の吸収源としての環境

有限な地球

太陽エネルギー

社会基盤施設

（インフラ）

面積・土地の有限性

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Crude Steel Production by World Regions (1000 ton)

WorldAsiaChinaEU15JapanUSAIndia

世界の地域別粗鋼生産量の推移 (1000t)

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UNEP国際資源パネルによる「デカップリング」報告書

“Decoupling” report by

UNEP International Resource Panel

http://www.unep.org/resourcepanel/Publications/Decoupling/tabid/56048/Default.aspx

「デカップリング」の概念

6

より効率的な利用によって、経済成長と資源の消費量とを切り離す

資源利用のよりよい管理によって、資源消費と環境への悪影響とを切り離す

Source: UNEP/IRP

国際資源パネル

設立：2007年11月9日（ブダペスト）

事務局：UNEP/DTIE（国連環境計画・技術産業経済局）

共同議長

• Ernst von Weizsäcker（元Wuppertal研究所長）

• Ashok Khosla (IUCN会長、Development Alternative代表）

目的

• 自然資源の持続可能な利用に関して、ライフサイクル全てにわたる環境影響に特に焦点をあてながら、独立した、首尾一貫した科学的アセスメントを提供する。

• 経済成長を環境の劣化から如何にdecoupleするかについての理解の改善に貢献する

7 http://www.unep.org/resourcepanel/

http://www.unep.org/resourcepanel/

8

資源生産性とは？

• 資源生産性の向上とは、化石燃料、金属、鉱物、バイオマス、土地、水などの使用量を抑えながら、生産物（財、サービス）から人の生活の豊かさのためのより多くの効用を得ることを意味する。

• 同じ文脈で「デカップリング」という用語がよく使われる。

• IPAT 式

I P A T

9 一人あたりGDP

一人あたり

資源消費量

Source:

UNEP/IRP

世界各国の資源消費量と経済水準との関係

10

内容




Contents




with capital stock

11

CO2排出量資源消費量エネルギー消費量 CO2排出量

GDP GDP 資源消費量エネルギー消費量＝ × ×

資源消費の観点からみて、アジア主要国で先進国とは異なる発展経路は可能か？（「循環経済」は可能か？）

GDP/人

資源・資材需要量

/（人・年）

インフラ建設

（コンパクトシティ、

資材リサイクル）

耐久消費財利用

（リユース、リース、レンタル）

消費財適量消費

（リデュース、

リサイクル）

鉄、セメントなど

非鉄金属など

プラスチック、紙など

GDP/人

資源・資材需要量

/（人・年）

インフラ建設

（住宅、交通基盤、生産設備など）

耐久消費財所有

（自動車、家電など）

消費財大量消費

（短寿命の日用品）

鉄、セメントなど

非鉄金属など

プラスチック、紙など

従来の資源大量消費型の発展低資源消費・低炭素型の発展

「循環」の観点から解明すべき問の例：

先に資源を人工物として（過剰に）ストックした国・地域からの二次資源利用がどこまで見込めるか？

12

需要構造

土木構造物

ビル・住宅生産設備

生産機器耐久消費財

非耐久消費財

サービス

経済発展による種々の物的資源需要とGHG排出

生産・供給

消費・需要

需要ベースの

排出量勘定

原材料

低炭素技術の

ための稀少資源

プラスチック

木材、紙

非鉄金属

鉄鋼

セメント

技術革新、材料代替（副産物、二次資源利用を含む）等による緩和策

使用段階での直接エネルギー消費によるGHG排出

生産段階でのエネルギー消費・工業プロセスからのGHG排出

発展途上国新興経済国

経済発展と種々の財の需要との関係

需要区分ごとの物的資源需要

原材料生産のためのＧＨＧ排出

先進国

過去のトレンド分析・シナリオ分析物質フロー・ストックモデル技術インベントリ

低炭素社会の新技術

13

物質資源と低炭素社会に関する主要課題

Key Issues for Material Resources vs. LCS

• Demand for carbon-intensive material production (e.g. Steel, cement)

• Possibility of consumer/importer-based accounting scheme to consider GHGs and their reduction potential embodied in international trade of resource-intensive commodities → An indicator for OECD’s Green Growth Strategy

• Availability of critical metals for Low-Carbon Technologies (e.g. PGMs, Lithium, Rare-earths, etc.)

• Wise use of secondary resources as potential to reduce carbon emissions, e.g.,

– Scrap iron to EAF with low-carbon electricity

– Efficient cascading use of waste plastics

– Use of slag as substitute of limestone in cement production

• 炭素集約度の高い原材料（鉄鋼、セメント）の需要予測

• 資源集約度の高い財の国際貿易に内包された温室効果ガスおよびその削減ポテンシャルの消費国・輸入国ベースでの勘定スキームの適用可能性

→OECD Green Growth Strategyの指標

• 低炭素技術に必要な稀少金属（白金族、リチウム、希土類等）の供給制約

• 炭素排出の抑制のための二次資源・副産物の賢明な利用

– 低炭素電力を用いた電炉での鉄スクラップ利用

– 廃木材や廃プラのカスケード利用（再生材料として利用した後にエネルギー利用）

– セメント生産におけるスラグや石炭灰利用による石灰石代替

技術と必須金属（ただしCriticalとされるもの限定）

•太陽電池

– Cd, Te: Cd-Te 太陽電池

– In, Ga: CIGS 太陽電池

– Sn, Ag: Si 太陽電池

•永久磁石(風力, EVs)：REE (Dy, Nd)

– Nd-F-B磁石中のDy含有量の削減は進行中

•Hf, In: 原子炉制御棒

•Ni, V, Nb: CCS用のパイプライン

•Cu: 電化する限りは必須でかつ代替が不可能という意味では最もCritical

低炭素社会構築に必須なCritical Metalsの検討

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日本の国内最終需要に伴うアジア地域への誘発エネルギー消費量:

2292 PJ （国外消費量の53%に相当）

図2 日本の消費者責任基準によるエネルギー消費量の世界分布（2005年）単位: PJ-NCV

大韓民

国

6.8%

北朝鮮

0.2%

中華人民共和国

57.3%

台湾

3.6%

モンゴル

0.0%

香港

0.7%

ベトナム

1.8%

タイ

4.7%

シンガポール

1.1%

マレーシア

4.1%

ブルネイ

0.6%

フィリピン

1.5%インドネシア

10.7%

カンボジア

0.0%

ラオス

0.0%

ミャンマー

0.1%

インド

4.9%

パキスタン

1.6%

スリランカ

0.1%

モル

ディ

ブ0.0%

バングラデシュ

0.1%

東ティモール

0.0%

マカオ

0.0%

図3 日本の消費者責任基準によるアジア地域におけるエネルギー消費量（2005年）

-10 0 10 20 30 40 50 60

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>10000

15

日本の消費財生産に伴いアジア地域に依存するエネルギー消費量の同定

原単位の論文報告とDB公開

Application of GLIO to compilation of Japanese IO-LCA database with global system boundary

Nansai et al. (2012), Estimates of Embodied Global Energy and Air-Emission Intensities of Japanese Products for Building a Japanese Input-Output Life Cycle Assessment Database with a Global System Boundary, Environ. Sci. Technol., 46(16), 9146-9154 .

日本の消費財生産に伴いアジア地域に依存するエネルギー消費量の同定

17

S-6プロジェクトにおける資源チームの役割

低炭素アジアに向けた10の方策のとりまとめ

18

方策３資源の価値を最大限に引き出すモノ使い

3.3

資源を繰り返し

使用する

システムづくり

3.2

寿命を長くする

モノづかい

3.1

資源の利用を

画期的に減らす

モノづくり

3.3.2

様々な物品のリサイクル・リ

ユースのシステム構築・導入

3.2.1

長寿命化技術・メンテナンスシステムの開発・積極採用

3.2.3

長寿命住宅の建設と住み替え

3.2.2.1

低炭素型の都市・国土のデザイン

3.2.2.2

長寿命インフラの建設・既存インフラの維持支援

3.1.2

物質的にはシンプルだが豊かさを感じる生活の

創造

3.2.2.3

公共事業の有効性評価機関の設立・運営

3.3.1

リサイクル・リユースの技術システムの開発・積極採用

3.2.4

資源消費の少ない長寿命でリサイクル・リユース可能な製品の選好

方策3：資源の価値を最大限に引き出すモノ使い

3.1.1

軽量化・素材代替技術の開発・積極採用

3.2.2

低炭素型都市・国土の開発

3.1.1.1

技術の研究開発支援

3.1.1.2

技術の普及支援

3.2.1.1


3.2.1.2


3.2.3.1

長寿命住宅の建設支援

3.2.4.1(3.1.2.2)

製品評価制度の普及

3.1.2.1

幸福度指標等の新たな評価指標の活用

3.2.4.2

ポイント制度等のインセンティブの創設

3.3.1.1


3.2.1.2


3.3.2.1

様々なリサイクル法の制定

3.3.1.2

リユースに関わる制度の構築

3.1.2.2(3.2.4.1)

製品評価制度の普及

3.2.3.2

住宅評価制度の普及

3.3.3 (3.2.4)

資源消費の少ない長寿命でリサイクル・リユース可能な製品の選好

20

内容




Contents




with capital stock

Journal of Industrial Ecology

Vol. 16, No.4. Special Issue (August 2012)

Greening Growing Giants

21

Editorial

Greening Growing Giants :

A Major Challenge of Our Planet

(pages 459–466)

Seiji Hashimoto, Marina Fischer-Kowalski,

Sangwon Suh and Xuemei Bai

Journal of Industrial Ecology

Vol. 16, No.4. Special Issue (August 2012) Greening

Growing Giants

22

Resource Use in Growing China : Past Trends, Influence Factors, and Future Demand

(pages 481–492)

Heming Wang, Seiji Hashimoto, Yuichi Moriguchi, Qiang Yue and Zhongwu Lu

Toward a Low Carbon–Dematerialization Society : Measuring the Materials Demand

and CO2 Emissions of Building and Transport Infrastructure Construction in China

(pages 493–505)

Feng Shi, Tao Huang, Hiroki Tanikawa, Ji Han, Seiji Hashimoto and Yuichi Moriguchi

Paper and Paperboard Demand and Associated Carbon Dioxide Emissions in Asia

Through 2050 (pages 529–540)

Chihiro Kayo, Seiji Hashimoto and Yuichi Moriguchi

Result of MF modeling :Buildings (by SHI Feng et al.)

23

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Construction

Demolition

Construction (Statistical data)

Stock

Flow (106 m2/year) Stock (109 m2)

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Construction

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Short lifetime Medium lifetime Long lifetime

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Lime Wood


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Glass Asphalt

Lime Wood


Brick Cement

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rick, cem

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Result of MF modeling : MF with recycling

Materials input Materials output

Sh

ort

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No

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clin

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Result of MF modeling : CO2 emission and raw material

consumption (by SHI Feng et al.)

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CO2 emissions

Iron ore

Limestone

Mil

lion t

ones

Short lifetime, Non-recycling Long lifetime, High-recycling

The iron ore and limestone will continue increased until around 2030, which means China must

import more and more limestone and iron ore in the future and faces depletion under current

cement consumption in China.

Prolonging the lifetime of buildings, railway and roadways and strengthening materials

recycling obviously decreased demand for iron ore and limestone, and CO2 emissions.

物理フロー量

資材フロー量

（実績）

コホート

モデル

寿命関数

（過去想定）

物理ストック量

資材ストック量

（実績）

人口・GDP

（実績）

ストック

回帰モデル

物理ストック量

資材ストック量

（将来）

コホート

モデル

物理フロー量

資材フロー量

（将来）

寿命関数

（将来想定）

（必要に応じて）

1人あたりの最大値を想定

人口・GDP

（将来）

モデル定数

ストック

回帰モデル

老廃屑

（実績）

加工屑

（実績）

老廃屑

（将来）

加工屑

（将来）

歩留り*

歩留り*

フロー・ストックモデルの構造

26

* 歩留の設定は鉄のみ

物理量あたり

資材原単位

物理量あたり

資材原単位

S-6-1

要点：

一人あたりの財のストックをDriving force と考える

モデルにおける用途区分

27

区分細区分鉄鋼セメント備考

建築物

住宅（都市部） ○ ○ 「A:鉄多め住宅（セメントも多い）」「B:鉄少なめ住宅」の２つのタイプを設定。A,Bそれぞれの資材利用原単位(kg/m2)を設定するとともに、都市の農村のそれぞれにおけるA:B比率を想定。

住宅（農村部） ○ ○

非住宅 ○ ○

インフラ ○ ○

輸送機器

乗用車 ○ －

貨物等 ○ －

他輸送機器 ○ －

生産設備 ○ －

その他 ○ －

• 対象資源はデータ利用可能性とCO2排出に与える影響の観点から、鉄鋼とセメントを対象とした。

• 最終製品（用途）の区分は以下とした。

ストックモデルの構造と変数

区分被説明変数（Y）回帰

モデル* 寿命（参考）

飽和水準(Ymax) （ベースケース）

建築物住宅（都市部） 1人あたり床面積 S2 30 50m2/人

住宅（農村部） 1人あたり床面積 S2 30 55m2/人

非住宅 1人あたり床面積 S2 30 40m2/人

インフラ 1人あたり鉄消費量 S2 40 3トン/人

1人あたりｾﾒﾝﾄ消費量 S2 40 15トン/人

輸送機器乗用車 1人あたり保有台数 S2 15 0.6台/人

貨物等貨物車等保有台数 E 15 想定なし

他輸送機器 1人あたり鉄消費量 S1 15 0.6トン/人

生産設備 1人あたり鉄消費量 S1 20 1.3トン/人

その他 1人あたり鉄消費量 S1 10 0.5トン/人

* S1: sigmoid関数、 S2: Quasi-sigmoid 関数、E: 弾性値モデル、説明変数(X)は GDP per capita

28

モデルの推計過程の例：人口あたり床面積ストック量（住宅・都市部）

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000

一人あたりストック量［m

2/人］

一人あたりGDP［$/人］

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

一人当たり水準

(t/pe

rson

)西暦

実績値

理論値

29

実績値

予測値

一人あたりストック量

(m

2 / 人

)

中国における用途別鉄鋼需要量の推計結果

30

中国における１人あたり用途別鉄鋼蓄積の推計結果

中国の鉄鋼・セメント需要に伴うCO2排出量（ベースケース）

中国の鉄鋼・セメント需要に伴うCO2排出量のシナリオ分析結果

当日の講演で用いた上記４スライドについてはWeb掲示版では非公開

まとめ

31

• 資源の消費量や資源消費に伴う環境への負荷量の増加を経済成長から切り離す「デカップリング」の考え方、資源生産性の向上が世界的な課題。

• 資源消費に伴うCO2排出量の低減のためには、資材生産におけるエネル

ギー効率向上、エネルギーの低炭素化に加え、資源生産性の向上が有効。

• この考え方を表したものとして、低炭素アジアに向けた10の方策において、

方策3「資源の価値を最大限に引き出すモノ使い」を提案。

• 一人あたりの住宅床面積、乗用車保有率などのストック水準を素材生産の駆動力とみなすモデルをもとに、中国の将来の鉄鋼、セメント需要に伴うCO2排出量を予測し、長寿命化やストックの飽和水準の影響を定量化。

• 低炭素技術の普及の鍵となるCritical metalの需給、貿易に内包されたCO2排出の分析など、持続可能な資源管理の主要課題はわが国とアジア諸国の関係においても特に関係が深い課題。

資源生産性からみた低炭素社会への道 resource productivity...

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