テキスト
テキスト

002

鉄鋼

2021
年度版

002

鉄鋼

最新環境教育（二酸化炭素（CO2）等）授業テキスト

対象学年：小学５・６年

1 〜 2 時間─ 日本の鉄鋼業の二酸化炭素削減技術 ─

授業の感想をまとめよう

せ かいさいせんたん

はし

世界の最先端を走る！！

日本の鉄鋼業の二酸化炭素削減技術
日本は省エネルギーの面で大変優れている国です。また、二酸化炭素 (C O 2) の出る量を減らす技術でも世界でもっとも進んでいます。鉄を作る仕事を例に、日本の技術を勉強してみましょう。

アンケート
このテキストを使ってみてどうでしたか？あてはまるところに○をつけてください。

（）よくわかった （）少しわかった （学校住所：）むずかしかった

都道

市区

府県

町村

学 校 名：

学 年：年
1 鉄ができるまで ………………………………… 2

本教材を使った授業の感想文を募集しています。郵送かファックスにて、下記の「最新環境教育研究会」までお送りください。記念品をお送りいたします。
＊このページをコピーしてお使いください。

2 鉄を作 るのに必要なエネルギー ……………… 33 鉄を作 るときの省 エネルギー設 備 …………… 44 鉄を使 うときの環 境への影 響 ………………… 6発 行 日2021 年 2 月 28 日

監修向山洋一担当谷発行

最新環境教育研究会〒 142-0064 東京都品川区旗の台 2-4-12TELFAX協力

5 素 材 を作 るときの環 境 への影 響 ……………… 86 製 品を使 い終 わったときの環 境への影響 …… 9和樹
03-5702-5835

03-5702-2384

一般財団法人 経済広報センター＊本書は学校教材の資料として作成されたものです（非売品）。本書の無断転載・複写、また、学校の授業以外での使用はお控えください。

7 製品のライフサイクル全体で見たときの環境への影響 … 11年組

名前て つて つ1 鉄ができるまで

ひ つ よ う2 鉄を作るのに必要なエネルギー

私たちの生活は鉄なしでは成り立ちません。それでは、その鉄はどうやって作られるのでしょうか。

問題

1

鉄は、製鉄所で以下のような流れで作られます。

鉄を作るときにはたくさんのエネルギーを使いますので、なるべくエネルギーを節約することがたいせつです。
下のグラフは、日本の製鉄所で、鉄を１トン作るのに必要なエネルギーを 100 とした場合、ほかの国ではどれだけ必要かをあらわしたものです。

1. 原料の受け入れと処理グラフを見て、わかったことを下の□に書きましょう。

鉄の原料は鉄鉱石と石炭などです。石炭はあらかじめ蒸し焼きにしてコークスにします。

《鉄を１トン作るのに必要なエネルギーの比較（2015 年）》

２. 製銑

（2015 年の鉄鋼生産量上位７カ国での比較）

鉄 鉱石をコークスなどと一 緒に高 炉に入 れて加熱し、とけた鉄分を取り出します。これが炭素を多く含む、かたくてもろい「銑鉄」です。

100103109116123128130116（参考）2015 年の鉄鋼生産量上位 7 カ国
（世界全体の生産量：16 億 1496 万トン）

3. 製鋼

順位

国名生産量（万トン）

１

中国

７億９８７９

２

日本

１億

５１３

３

インド

８９０３

４

アメリカ

７８８５の他 のいらない物 を取 り除 き、強 くてしなやか

５

ロシア

７０９０な「鋼」を作ります。

６

韓国

６９６７７

ドイツ

４２６８

転 炉に移 した銑鉄に酸 素を吹 き込 んで炭 素やそに ほん

かん こく

日本

韓国

ちゅうごく

ドイツ

中国

せインド

ロシア

アメリカ

かい へいきん

世界平均

資料提供：日本鉄鋼連盟

資料提供：地球環境産業技術研究機構（RITE）

4. 鋳 造「2015 年時点のエネルギー原単位の推計」

とけた鋼 を加工しやすい形に固め、必要な大きさに切 断します。この鋼 のかたまりを「鋼 片」といいます。

5. 圧延・表面処理
鋼片をローラーで用途に合った厚みと形におしの ば し、 必 要 に 応 じ て メ ッ キ や 塗 装 な ど の表面処理をして、完成品の「鋼材」となります。
写真提供：日本製鉄
中国は世界一たくさんの鉄を作っているのに省エネルギーは世界一ではない。 など
問題１：答え＝日本は世界一省エネルギーで鉄を作っている、アメリカは先進国なのに省エネルギーが進んでいない、

2

3

て つ

3 鉄を作るときの省エネルギー設備
鉄を作るときには、たくさんのエネルギーを使います。このエネルギーを、できるだ問題

2

日本の製鉄所では、コークス 乾式 消火設備 (C DQ) や高炉 炉頂圧 発電装置 (TRT) の設置率は 100％です。
では、ほかの国の製鉄所でも設置されているのでしょうか。
下のグラフを見て、わかったこと、思ったことを書いてみましょう。

けむだにせず、有効に使うことで、社会全体として、発電に必要な二酸化炭素の削減につながります。
〔原料処理での省エネルギー〕コークス 乾式 消火設備

《高炉メーカーにおける省エネ設備設置率の国際比較》

CDQに石炭を蒸し焼きにしてできた約 1000℃のコークスを消火してさますときに、水ではほん

コークス 乾式

日本

消火設備 (CDQ)

インド

ちゅうごく

中国

なく、窒素ガスを使い、高温になった窒素ガスの熱で蒸気を発生させ、タービンを回にして発電します。
《コークス乾式消火設備による発電のしくみ》

ほん日本

高炉 炉頂圧

ちゅうごく

中国

発電装置 (TRT)

インド

ねつ

熱コークス
ダストキャッチャー
じょじん

き（除塵器）

0%

20%

40%

ボイラー

60%

80%

100%

設備設置率
注 1：日本は 2012 年時点、中国は 2010 年時点、インドは 2000 年時点。

れいきゃくしつ

冷却室

じょうき

はっせい

蒸気が発生

ダスト

タービン

インド＝ Diffusion of energy efficient technologies and CO2 emission reductions in iron and steel sector（Oda etal.
Energy Economics, Vol.29, No.4, pp.868-888, 2007）

はつ でん きそう ふう き

発電機

送風機

しょうか

注 2：中国は大手企業に限る。
資料提供：日本＝日本鉄鋼連盟
中国＝治金報（2012/11/27）、王維興（中国金属学会）「2010 年重点鉄鋼企業能耗述評」『世界金属導報』（2011/3/8）

出典：日本鉄鋼連盟 https://www.jisf.or.jp/news/topics/080225.html

消火されたコークス

写真提供：新日鐵住金

日本製鉄資料より作成〔高炉での省エネルギー〕高炉 炉頂圧 発電装置

T RT

銑鉄を作る高炉のてっぺんに吹き上がるガスの圧力と熱でガスタービンを回して、発電します。

《高炉炉頂圧発電のしくみ》
あつりょく ろ ちょうあつ せいぎょ べん
こう

圧力炉頂圧制御弁

ろ

高炉ガス

こうろ

高炉ガスホルダー
せ かいいちこうりつに ほんせいてつがいしゃ

世界一のエネルギー効率をほこる日本の製鉄会社
しょ り そう ちガス処理装置
ふん じん

ゆう どく

じょ きょ

（粉塵や有毒ガスの除去）

日本の製鉄会社は、上記 2 つの手法に加え、転炉で銑鉄から鋼を作るときに出るガスからはつ でん きタービン

こう発電機

も熱を回収したり、発電などに利用しています。
さらに高炉で石炭の代わりに水素を使って銑鉄を作ることによって、二酸化炭素を最大 3ろ高炉割減らす技術の開発に取り組んでいます。

4日本製鉄資料より作成

問題２：答え＝省エネ設備は日本が一番進んでいる、中国やインドは鉄をたくさん作っているのに省エネが進んでいない。

写真提供：日本製鉄

5

て つ4 鉄を使うときの環境への影響問題

5下の図は、高張力鋼板を使っていなかった昔（1970 年代）の自動車の重さ（重量）と燃費（一定の量の燃料で走れるきょり）を 100 として、高張力鋼板をある程度使っている現代の自動車、もっと使われると思わ

鉄は、使い道に合わせてさまざまな性質や形のものが作られています。

れる将来の自動車を比較しています。それぞれの重さと燃費、および、そのひとつに、普通の鉄よりも優れた性質をいくつか持っている「高張力鋼板」があ

燃費がよくなることによる省エネルギー量（年間の燃料の節約量）をあります。高張力鋼板を使ってできたものは、使うときに出る二酸化炭素を減らすことらわしたものです。

ができます。日本は高張力鋼板を作る技術では世界のトップです。

下の文章の□にあてはまる数字を書きましょう。
《自動車の省エネルギーに役立っている高張力鋼板》
しょう

問題

3

りょうじゅう りょう

ねんぴ

高張力鋼板にはどんな優れた性質があると思いますか。
予想して書いてみましょう。
ねん だい＜上から力を加えたときの様子＞
高張力鋼板

普通の鉄

きじゅん

＜複雑な形にプレスされた高張力鋼板＞

げん

だいまんキロリットル / ねん

しょうらい

まんキロリットル / ねん

写真提供：JFE スチール

問題

4

高張力鋼板を使った自動車は普通の鉄を使った自動車よりも二酸化炭素
資料提供：日本鉄鋼連盟 「みんなの鉄学」https://www.jisf.or.jp/kids/index.htmlの出る量を減らせます。それはなぜですか。下の文章にあてはまる言葉を入れましょう。

高張力鋼板は強いので、薄い鉄でも自動車の重さは、乗用車の場合、1000kg 前後から 2000kg を超えるものまであります。
《自動車に使われている高張力鋼板》
ボディー①

くらべて、重さは、①な自動車を作る

軽くなることによって燃費も②

こ と が で き、 軽 く な る の で、②とが出来る。

現代の自動車はボディーなどにある程度の高張力鋼板が使われ、1970 年代の自動車に③燃料で動かすこ％軽くなりました。
％良くなり、年間の省エネルギー量は、万 kℓ にもなります。この節約できた燃 料の分だけ二酸化炭素の出る量が減ります。

アンダーボディー

将来の自動車はもっと高張力鋼板を使って、重さを、④日本製鉄資料より作成と予想されています。
問題５：答え＝① 4.5（5） ② 5 ③ 276 ④９

問題３：答え＝強い（硬い）、加工しやすい、薄い（軽い） 問題４：答え＝①丈夫 ②少ない6％軽くできる

75 素材を作るときの環境への影響

6 製品を使い終わったときの環境への影響

下 のグラフは、普 通の鉄 100kg と同 じ強 さの自 動車部材を作 るときに出 る CO2 の使い終わった製品を捨てたり、リサイクルするときもエネルギーが必要です。ただ、排出量を比べたものです。

素材をリサイクルすると、新たな資源が必要なく、捨てる時や新たに素材を作るとき

ふつう

てつおな

つよ

じどう しゃぶ ざい

つくはいしゅつりょうひかく

普通の鉄100kgと同じ強さの自動車部材を作るときのCO2排出量比較（kg・CO2）
990

851
223のエネルギーを減らすことができます。

問題

8169

自動車用の鉄やスチール缶のリサイクル率はどれくらいでしょうか？
次の中から選びましょう。

たんそせんいきょうか
てつ

こうちょうりょくこうはん

普通の鉄ふつう

高張力鋼板

アルミ

炭素繊維強化プラスチック

1007567452.22.312.722.0

きのうとうかじゅうりょう

機能等価重量（kg）
たんいじゅうりょうあ単位重量当たりCO2はいしゅつりょう

排出量（kg・CO2/kg)
しゅってん

せかいてっこうきょうかい

じどうしゃぶんかかい

もとさくせい

① 30％〜 40％② 50％〜 60％③ 70％〜 80％④ 90％以上

答え：かいせつ出典：WorldAutoSteel（世界鉄鋼協会の自動車分科会）公表データに基づき作成

解説
鉄は金属の中で圧倒的に高いリサイクル率を誇っています。鉄スクラップは、製鉄所で問題

6

同じ強さの自動車部材を作るとき、高張力鋼板を使うと、普通の鉄より鉄鋼製品を作る原料となり、車やビル、橋などを作る材料に “何度でも何にでも” 生まれも少ない重量で作ることが出来ます。CO2 を約何％減らすことができる変わっているのです。

でしょうか。次の文章にあてはまる数字を書きましょう。

普通の鉄 100kg（CO2 排出量＝ 223）と同じ強さの自動車部材を、高張力鋼板で作る
ときの CO2 排出量は 169 となります。従って、普通の鉄に比べて約％の CO2問題

9鉄が高いリサイクル率を達成できるのはなぜでしょう。
下の文章にあてはまる言葉を入れましょう。

を減らすことが出来ます。
鉄には、紙やプラスチックなどの素材と違って、
問題

7

最近では、鉄よりも軽いアルミニウムや炭素繊維プラスチックが注目されています。これらの素材で自動車を作ると、燃費が良い自動車を作ることはできるのですが、その素材を作るときに出る CO2 排出量は、普通の鉄や高張力鋼板と比べてどうでしょうか。グラフを見てわかることを書きましょう。にくっつくので、分別がしやすいという優れた特性があります。
かいせつ

解説
車の材料には鉄のほかアルミ、プラスチック、炭素繊維、銅、マグネシウムなど、様々な素材が使われています。
飲料容器もまたスチール缶だけではなく、アルミ缶、ペットボトル、びん、紙パックなど、様々な材質の容器があります。これらを一つひとつ、人の手で分けていくのは大変な作業です。しかし、鉄は磁石にくっつく特性があるため、異なる材質のものが混ざっていても、簡単に分別することができます。

問題８：答え＝④

問題９：答え＝磁石

問題６：答え＝ 24

問題７：答え＝鉄以外の軽い素材は、大量の CO2 を排出する。など。

89

て つな ん ど

ゆ い い つそざい

鉄は、何度でもリサイクルができる唯一の素材

7 製品のライフサイクル全体で見たときの環境への影響

リサイクルには大きく 3 種類あり、素材によってさまざまな運命をたどっています。鉄は環境への影響（環境負荷）は、少ない方が環境にやさしいですが、素材選びで重要なリサイクルしてもほとんど品質が変わらないことから、素材の持つ本来の性質を保ったまま、同じ製品の原料として無限にリサイクルができます。これは鉄にしかできないリサイクルことは、使 うときだけでなく、製 品のライフサイクル全 体で評 価することです。

方法です。

「製品を使うとき」「素材を作るとき」、「製品を使い終わったとき」を見てきましたが、、ライフサイクル全体で環境負荷を考えてみましょう。
作るとき

使うとき

代替リサイクル排出量︶

CO2

てんねんしげんそざいせいぞう

せいひんせいぞう

せいひんしゃかいりよう

せいひんじゅみょう

天然資源

素材製造

製品製造

製品社会利用

製品寿命の終わりお① 燃やしてエネルギーとするリサイクル

ちょくせつさいしゅうしょぶん

直接最終処分そざいじゅみょう

環境負荷︵② 品質劣化を伴う

鉄使い終わったときほかの素材③ 鉄は無限のリサイクル

だいたい

鉄は巨大な製鉄所で作られ強くて丈夫な鉄は比較的重使い終わった鉄は、分別・回収ていますが、実は作るときいため、使うときのエネルが簡単。リサイクルされて新しのエネルギーはほかの素材

ギーは多いと思われていまく生まれ変わり、新たな資源がに比べて少ないという良さ

すが、実は強くて軽い鉄も必要ないため、作るときのエネがあります。

あります。

ルギーを減らせます。

お素材寿命の終わり① 燃やしてエネルギーとするリサイクルも燃えるごみは焼却処分されますが、そのときに発生した熱を、発電や冷暖房などのエネル
燃えるごみは焼却処分されますが、そのときに発生した熱を、発電や冷暖房などのエネルギーとして活用しています。素材のもととなる天然資源消費量の削減効果はなく、燃やしギーとして活用しています。素材のもととなる天然資源消費量の削減効果はなく、燃やし製品のライフサイクル全体で見てみると ･･･排出量︶

CO2② 品質劣化を伴うリサイクル
もとせいひん

ひんしつ

もど

たと

ふ る ぎ

ふるぞうきんリサイクルしても元の製品の品質には戻らないものです。例えば古着や古タオルが雑巾リサイクルしても元の製品の品質には戻らないものです。例えば古着や古タオルが雑巾に、せ ん い

じょうしつしさ い せ い した よ う

つかに、ペットボトルが繊維に、上質紙が再生紙などに、と多様に使われていきますが、ほかペットボトルが繊維に、上質紙が再生紙などに、と多様に使われていきますが、ほかの素
そ ざ い

かつか

環境負荷

（点線をなぞってみましょう）︵たあとの灰は埋め立て処理をしなければなりません。
たあとの灰は埋め立て処理をしなければなりません。

鉄

ほかの素材

ゆうげんの素材の代わりに使われるような有限のリサイクルです。
材の代わりに使われるような有限のリサイクルです。

問題③ 鉄は無限のリサイクル
そ ざ いもほんらい

せいしつ

たもおな

せいひん

げんりょう

む げ ん

素材の持つ本来の性質を保ったまま同じ製品の原料として無限にリサイクルができます。
素材の持つ本来の性質を保ったまま同じ製品の原料として無限にリサイクルができます。
てんねんしげんしょうひりょう

さくげん

かんきょうふかぶっしつ

はいしゅつていげん

さくじょ

はか10

「使うとき」は鉄の方が CO2 排出量が多いですが、ライフサイクル全体で見るとどうでしょうか。上の図を見て、気づいたことを書いてみましょう。

天然資源消費量の削減、さらに環境負荷物質の排出低減、ごみの削減が図られることから、天然資源消費量の削減、さらに環境負荷物質の排出低減、ごみの削減が図られることから、じ ぞ く か の う せ い

てんすぐ

てつ

じつげん

持
続可能性（サステナビリティ）の点で優れています。鉄はそういったリサイクルが実現持続可能性（サステナビリティ）の点で優れています。鉄はクローズドループリサイクル
ゆいいつ

そ ざ い

な ん ど

ひんしつて い かできているほぼ唯一の素材です。そのため何度リサイクルしてもほとんど品質が低下せず、が実現できているほぼ唯一の素材です。そのため何度リサイクルしてもほとんど品質が低
おな

ひんしつ

てつう

か同じ品質の鉄に生まれ変わります。
下せず、同じ品質の鉄に生まれ変わります。

日本製鉄資料より作成

問題 10：答え＝鉄は、使うときだけでなく、作るときや使い終わったときも含めた製品のライフサイクル全体で評価すると、他の素材よりも環境負荷が小さい（CO2 排出量が少ない）。など

1011