2024年3⽉29⽇（⾦）13:40 – 14:10
⽇本建築学会⼟⽊学会連携タスクフォース
脱炭素WGオンラインワークショップ

カーボンニュートラル社会を先導する
循環経済への転換と建設材料
南齋規介
国⽴環境研究所

資源循環領域 国際資源持続性研究室

名古屋⼤学⼤学院
国連環境計画

mif.nies.go.jp

環境学研究科室⻑

客員教授

国際資源パネル パネルメンバー

1本⽇の内容• 世界の物質利⽤に伴う気候変動と⽣物多様性影響• ⽇本の物質フローの構造と脱炭素化との関係• CCSに依存しない素材の全球的な脱炭素化経路（鉄鋼，⾦属）• CCSに依存しない素材の⽇本の脱炭素化経路（鉄鋼，セメント）• 建築物の⽇本の脱炭素化経路• まとめ

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2

カーボンバジェット2024
地球温暖化を1.5、1.7、2度に抑える可能性が50％ある残りのカーボンバジェットは、2024年初めで、それぞれ275GtCO2、625GtCO2、1150GtCO2である。これらは、約7年、15年、28年分の排出量に相当する。1850年から既に2550GtCO2が排出されたと推計。

275625

1150

2550

2550

2550
Source) Friedlingstein et al (2023), Global
Carbon Budget 2023, EESD, 15, 5301-5369,
https://doi.org/10.5194/essd-15-5301-2023

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3

資源供給に伴う世界の温室効果ガス排出量

材料の原料採掘から加⼯に要する
温室効果ガスは2015年で110億トンで世界排出量の23％を占める。
⽣産プロセスの電化が困難で再⽣可能エ
ネルギー電⼒による脱炭素が困難

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Source) Edgar Hertwich (2021) Nature Geoscience, 14, 151-155.

4

⾦属⽣産に伴う世界の温室効果ガス排出量

⾦属⽣産からのGHG排出量は1995年から2015年の間に2.5倍に増加した。
GHG排出量全体に占める割合は、1995年の約7%から2015年には約11%に増加した。
⾦属のGHG排出量に占める割合は、鉄鋼が約76%で最も⼤きく、アルミニウムが約13%、銅が約4%である。

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Data source: Edgar Hertwich (2021) Nature Geoscience, 14, 151-155

5資源利⽤に伴う多様な環境影響
2022年
Figure 3.2: Relative contribution of different types ofresources (extraction and processing), theremaining economy (downstream use of resourcesin the economy after extraction and processing) andhouseholds (impacts of direct emissions andresource consumption) to global environmental andsocioeconomic impacts for 2022.

Source) United Nations Environment Programme (2024):
Global Resources Outlook 2024: Bend the Trend –Pathways to a liveable planet as resource use spikes.
International Resource Panel. Nairobi

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6

供給システムによる気候変動と⽣物多様性影響

2022年Source) United Nations
Environment Programme(2024): Global Resources
Outlook 2024: Bend theTrend – Pathways to aliveable planet as resource
use spikes. International
Resource Panel. Nairobi

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7循環経済への転換と建設材料に関する提⾔
1.建築・建設材料の要である鉄鋼，セメント，⾦属，⽊材等の供給は世界のGHG総排出量の２割強を占め，建築環境に関わる排出量は増加傾向にあり，早急なネットゼロ対策の必要性を再認識すべきである。
2.ネットゼロ対策とする⽊材利⽤はネイチャーポジティブとの調和が不可⽋である。

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8900800⽇本の温室効果ガス削減⽬標

700
600
500
400
300
200
1000

NF₃
SF₆1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007200820092010
20112012
20132014
20152016201720182019
2020

各温室効果ガスの排出量の推移（2020年度）
1,400
1,300
1,200
1,100
1,000
900
800
700
600
500
400
300
200
1000（年度）

2020年度目標
2005年度比-3.8%（※）※出典：地球温暖化対策計画 （令和３年10月22日閣議決定）
2030年度目標
2013年度比-46.0％（※）

PFCs
HFCs
N₂O
CH₄
CO₂

NDC of the Paris agreement
760Mt

Ambitious
target

NF₃
SF₆
PFCs

200Mt

Source) NIES-GIO

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CH₄CO₂2040（年度）

N₂O2030

HFCs-200Mt(CCS)

2050

2020 y: 1149 MtCO2eq

1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020

2（単位 百万トンCO換算） eq)
GHG emissions(MtCO
22030年度目標
2013年度比-46.0％（※）※出典：地球温暖化対策計画 （令和３年10月22日閣議決定）

9⽇本のマテリアルフロー（炭素排出源）
Export(184)

Export(179)
Imported
Products(63)Imported
Resources(675)

ditions to Stock(497)

14億9800万ト
ンの物質が最終需要を満たすために経済に投⼊される。

Consumption andns from Industrialcesses (524)Returnedto Nature(76)Reduction(223)

Final Disposal(14)Net Additions to Stock(454)NaturalResources, etc.
Input (1,263)

FoodConsumption(85)
Fertilizer(14)

Import(738)DomesticResources(525)

Energy Consumption andEmissions from Industrial
Processes (477)

FoodConsumption(86)
Fertilizer(17)

Total Materials
Input (1,498)

Including Water(262)

投⼊物質の1/3は社会に蓄積され、1/3は環境に放出される。

Generationof Waste, etc.
(546)

Returnedto Nature(76)
Reduction(222)

Final Disposal(13)

Amount of
Cyclical Use (235)

Figure: Japanese economy-wide material flow in 2019
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10家計消費の⽣産と固定資本に伴うマテリアルフロー

Fig. Material footprint of household consumption in Japan in 2015Source) Corrigendum to ‘Fixed-capital formation for services in Japan incurs substantial carbonintensive material consumption’, Resources, Conservation and Recycling 182, (2022), 106334
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11単位⽣産あたりの製品別マテリアルフロー

Source) Hata et al. (2022), Fixedcapital formation for services in Japan
incurs substantial carbon-intensive
material consumption, Resources,Conservation and Recycling, 182,106334.

12家計消費の⽣産と固定資本に伴うマテリアルフロー

Fig. 2. Capital-embodied material footprint (MF) for household consumption by supply chain typeand carbon footprint (CF) per unit MF by supply chain type, organized by material composition.
Source) Hata et al. (2022), Fixed-capital formation for services in Japan incurs substantial
carbon-intensive material consumption, Resources, Conservation and Recycling, 182, 106334.

mif.nies.go.jp

13

家計消費の⽣産と固定資本に伴うマテリアルフロー

Fig. 2. Capital-embodied material footprint (MF) for household consumption by supply chain typeand carbon footprint (CF) per unit MF by supply chain type, organized by material composition.
Source) Hata et al. (2022), Fixed-capital formation for services in Japan incurs substantial
carbon-intensive material consumption, Resources, Conservation and Recycling, 182, 106334.

mif.nies.go.jp

14マテリアルフローの指標と⽬標
Fiscal Year 2019

Material flow indicators (MFIs)

⽇本の物質フローFiscal Year 2019

Export(184)

Export(179)
Imported
Products
(63)

⼊⼝:RP

Imported
Resources(675)

Net Additions to Stock(454)NaturalResources, etc.
Input (1,263)

oodonsumption5)

ertilizer
4)

Import(738)Domestic
Resources(525)

eturnedNature6)

nal Disposal4)

Energy Consumption andEmissions from Industrial
Processes (477)

Generationof Waste, etc.
(546)

Amount ofCyclical Use (235)

循環利⽤:
CUin/CUout
mfi.nies.go.jp[3] 循環利⽤率（⼊⼝）:
CU!" ＝ 𝐶𝑈⁄(𝐶𝑈 + 𝐷𝑀𝐼)*2[1]*2: CU; Amount of cyclical use[2] 最終処分量: FD[4] 循環利⽤率（出⼝）:CU#$% ＝ 𝐶𝑈⁄𝐺𝑊 *3[1]*3: GW; Amount of generated waste＝𝑎𝑚𝑜𝑢𝑛𝑡 𝑜𝑓 𝑙𝑎𝑛𝑑𝑓𝑖𝑙𝑙𝑒𝑑 𝑤𝑎𝑠𝑡𝑒

Fertilizer(17)

Total Materials
Input (1,498)

Including Water
(262)

Food
Consumption(86)[1] 資源⽣産性: RP＝𝐺𝐷𝑃 / 𝐷𝑀𝐼 *1[1]*1: DMI; Domestic material input

Returnedto Nature(76)Reduction(222)

Final Disposal(13)

出⼝: FD2020年値

2025年⽬標値RP = 460,000 JPY/t
FD = 12.8Mt
CUin = 15.9%
CUout = 41.6%

RP = 490,000 JPY/t
FD = 13Mt
CUin = 18%
CUout = 47%

15資源⽣産性指標の改善とカーボンフットプリント削減との関係
2011年値

2015年値

38万9千円/t

42万7千円/t

MFIとCFの変化に関する4分類
資源⽣産性指標(M)とGHG排出量(C)の変化に対する産業分類別の改善・改悪効果（緑:MC両改善, ⾚:MC両改悪, ⻩:M改善C改悪, ⻘:M改悪C改善）

percentages of the four types in 22 industries, weighted by the total output ofthe sectors included in each industry
Source) Hata et al. (2023) Supply Chain Factors Contributing to Improved Material FlowIndicators but Increased Carbon Footprint, Environmental Science & Technology 2023 57 (34),12713-12721.

16循環利⽤率指標の改善とカーボンフットプリント削減との関係
2011年値

2015年値

15.2%

16.3%

MFIとCFの変化に関する4分類
資源⽣産性指標(M)とGHG排出量(C)の変化に対する産業分類別の改善・改悪効果（緑:MC両改善, ⾚:MC両改悪, ⻩:M改善C改悪, ⻘:M改悪C改善）

percentages of the four types in 22 industries, weighted by the total output ofthe sectors included in each industry
Source) Hata et al. (2023) Supply Chain Factors Contributing to Improved Material FlowIndicators but Increased Carbon Footprint, Environmental Science & Technology 2023 57 (34),12713-12721.

17循環経済への転換と建設材料に関する提⾔
1.建築・建設材料の要である鉄鋼，セメント，⾦属，⽊材等の供給は世界のGHG総排出量の２割強を占め，建築環境に関わる排出量は増加傾向にあり，早急なネットゼロ対策の必要性を再認識すべきである。
2.ネットゼロ対策とする⽊材利⽤はネイチャーポジティブとの調和が不可⽋である。
3.消費者の物質利⽤は製品材料だけでなく製品⽣産に必要な固定資本形成を通じても⼤きく⽣じるため，ネットゼロ化には消費者への協⼒を明確に求めるべきである。
4.循環型社会の状態を観察する物質フロー指標の改善とGHG排出削減が両⽴していない産業部⾨があり，物質循環によるGHG増加を防ぐ取り組みが産業レベルで重要である。
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18

将来のベースメタル需要予測
Demand for basemetals other than leadis expected to growlinearly with pasttrends.

Fig. 2. Summary of demandoutlook for major metals
through 2030, 2050, and 2100
at the global scale. N indicatesthe number of data points; atotal of 197 data points areincluded. Open circles
represent the median of thedata.

mif.nies.go.jp

Takuma Watari et al. (2021), Resources, Conservation and Recycling, 164, 105107

19脱炭素技術に要するクリティカルメタル需要

低炭素技術の必要性か
ら、クリティカル・メタルの需要増加を⾒込
む研究報告が多数

Fig. 3. Summary of demand
outlook for critical metals
through 2030 and 2050 at theglobal scale; 546 data points
are included. Twenty-twometals for which data could beobtained are presented, for all
end-uses and for low-carbon
technologies.

mif.nies.go.jp

Takuma Watari et al. (2020), Resources, Conservation and Recycling, 155, 104669

20

マテリアルバジェット• カーボンバジェットの下で脱炭素化が困難な材料の供給可能量（マテリアルバジェット）とは︖• 素材⽣産部⾨が気候変動⽬標の達成に向かう平等なGHG排出削減率に貢献する場合の素材の供給可能量を算出する。
Minimizing gap

Stock (t) / cap

Metal stock demand at busines as usual

mif.nies.go.jp

Metal stock supply with carbon
constraint for climate target

Takuma Watari et al. (2021) Global Environmental Change, 69, 102284

21

⾦属資源に関する物質バジェット戦略

⾼所得国

中上位
所得国

世界平均中下位
所得国

7t

技術
シナ
リ
オによる
幅

低所得国

気候 2℃ ⽬標へのGHG削減割合を⽣産者が等しく⽬標に持つ
場合、社会蓄積としての⼀⼈当たり⾦属利⽤可能量は約7トンに収斂する必要性を⽰唆。
約7トンは⽇本を含む⾼所得国の現状（約12トン/⼈）を⼤きく下回わる。

図: 気候2℃⽬標に対応した⾦属（鉄）の⼀⼈あたり社会蓄積量に関する⻑期⽬標値（2100年まで）
出典: Watari et al. (2021) Contraction and convergence of in-use metal
stocks to meet climate goals, Global Environmental Change, 69, 102284.

22

⾦属資源に関する物質バジェット戦略
⼀次資源の⽣産を削減し，⼆次資源を現状以上に押し上げることが肝要。
脱炭素⽣産技術の開発と共に物質利⽤効率の向上
による脱物質化が気候安定化には不可⽋。

2度の炭素制約のもとでは、⼀次⽣産は2030年までにピークアウトし、⼆次⽣産は2050年までに⼀次⽣産を上回る必要性がある。

Fig. 2. Primary and secondary production of the six major metals under conditions of anemissions budget, 2010–2100. The thin lines show the various scenarios with different advancesin technology and circular economy, and the thick lines represent the means of the scenarios.
mif.nies.go.jp

Takuma Watari et al. (2021) Global Environmental Change, 69, 102284

23

1.5℃の炭素予算の下での銅サイクルからの温室効果ガス排出量(84Mt-CO2)(26Mt-CO2)

Fig. 5: GHG emissions associated with the global copper cycle, 2015–2050: (a) Share of
the copper cycle in the total emissions budget for fossil fuels and industry; (b) Waterfall
chart showing the extent to which different production-side strategies reduce GHG
emissions from the global copper cycle in 2050.
mif.nies.go.jp

Takuma Watari et al. (2022) Resources, Conservation and Recycling,179, 106118.

24

1.5℃の炭素予算の下での銅サイクルからの温室効果ガス排出量(-23%)(94kg/capita)

Fig. 7. Global copper in-use stock available under the emissions budget, 2015–2050. The
business-as-usual scenario is presented as a comparison, showing the gaps that cannot
be filled by strategies to increase the available in-use stock.
mif.nies.go.jp

Takuma Watari et al. (2022) Resources, Conservation and Recycling,179, 106118.

25

CCSに依存しないセメント・コンクリート供給のネットゼロ排出経路

Fig. 3: Role of supply- and demand-side strategies in net CO2 emissions
associated with the cement and concrete cycle in Japan, 2020–2050..
mif.nies.go.jp

Takuma Watari et al. (2022) Nat Commun 13, 4158

26

CCSに依存しないセメント・コンクリート供給のネットゼロ排出経路

Fig. 4: CO2 emission and uptake associated with cement and concrete
cycle in Japan under the three representative scenarios, 2010–2050.
mif.nies.go.jp

27

CCSに依存しないセメント・コンクリート供給のネットゼロ排出経路

Fig. 5: Domestic consumption and in-use stocks of concrete with andwithout a set of supply- and demand-side strategies in Japan, 2010–2050.
mif.nies.go.jp

Takuma Watari et al. (2022) Nat Commun 13, 4158

28

需要側対策導⼊率とCCS付帯キルン導⼊率との相互関係

Fig. 6: Sensitivity of 2050 net
CO2 emissions attributable to thecement and concrete cycle in Japanto the implementation level ofdemand-side strategies and theproportion of kilns equipped withcarbon capture and storage (CCS).

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29⽇本の鉄鋼フローにおける質の違い
Imports of pig iron

Imports of finished steel 6

Imports of ingots 0.3
and semis

Raw material

Imports of end-use goods 8

Finished steel
Blast furnace

Basic oxygen furnace

BOF carbon steel
71316Bars
56
2

Imports of iron ore

1Wire rods
Sheet piles

10 Plates

916

BOF alloy steel

Electric arc furnace162638

EAF alloy steel
7Foundry iron casting3

Cast iron

Infrastructure

3

Mechanical machinery

3

Electrical equipment

12Automobiles

2

Other transport

6

Metal products

30
623Sheets

12Plated sheets

4TubesElectrical equipment

33Alloy steel

0.2 Tool steel
8Structure steel

2

Stainless steel

14

Automobiles
20

Cast ironHigh-tensile-strength steel

2

Other alloy steel

3Cast iron

3

Other transport
5

Metal products

194

Exports of pig iron

EAF steel share (%)

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9Mechanical machinery

53

Ferroalloy

Buildings

9Tube

Purchases ofend-of-life scrap

13

Infrastructure

Flat

EAF carbon steel

Scrap preparation

Inflow

973

75

End-use goods
Buildings

LongSections

01-9

4

27

Exports of ingots and semis

10-19

20-29

Fig. : Map of steel
flows from raw
materials to enduse goods in Japanin 2019.

30-39

40-49

50-59

Exports of finished steel

18

Exports of end-use goods

Source) Watari, T. et al.
(2023) Limited quantityand quality of steel supply
in a zero-emission future.
Nature Sustainability, 6,336–343

>60

30

⽇本の鉄鋼⽣産のネットゼロシナリオSource) Watari, T. etal. (2023) Limited
quantity and qualityof steel supply in azero-emission
future. Nature
Sustainability, 6,336–343

Fig. 2: Production of crude steel, finished steel and end-use
goods, available under the carbon budget in Japan, 2010–2050.
mif.nies.go.jp

31⽇本の建築物の⽣産に伴う炭素排出量Fig. 2. Embodied carbon
in building construction
by material, structure,and end-use across Japanin 2019. Carbon
accounting here includes
carbon storage inconcrete and HWPs, inaddition to emissions
from materials
production.

Source) Watari, T. et al. (2024) Net-Zero Embodied Carbon in Buildings with
Today’s Available Technologies. Environ. Sci. Technol, 2024, 58, 4, 1793–1801
mif.nies.go.jp

32

循環経済への転換と建設材料に関する提⾔
5. ネットゼロに向かう素材供給量（物質バジェット）は2050年までの⼤規模なCCSの導⼊を前提としなければ，供給側の脱炭素技術だけでは不⼗分であり，需要側の対策を同時に展開する必要がある。
6.鉄鋼はアップサイクルによる資源循環を指向しなければ，建築・建設材料への供給に偏るため，鉄鋼需要者全体として循環経済の戦略を持つべきである。

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33

⽇本の建築物のネットゼロ炭素排出への達成経路

Figure 3. Pathways toachieving net-zeroembodied carbon inbuildings across Japan.
Net CO2 emissions
include carbon storage
in concrete and HWPs,
in addition to carbon
emissions from material
production. A detailedbalance of positive andnegative CO2 fluxes isshown in Figure S12 in
the SI.

Source) Watari, T. et al. (2024) Net-Zero Embodied Carbon in Buildings with
Today’s Available Technologies. Environ. Sci. Technol, 2024, 58, 4, 1793–1801
mif.nies.go.jp34⽇本の建築物のネットゼロ炭素排出への達成経路a

再造林(25%)cb

再造林(100%)

Figure 4. CO2 emissions andstorage associated with building
materials and forests. Panels (a) and(b) show emissions and storage
associated with building materials.
Panels (c) and (d) show storage
associated with forests..

dSource) Watari, T. et al. (2024) Net-Zero Embodied Carbon in Buildings with
Today’s Available Technologies. Environ. Sci. Technol, 2024, 58, 4, 1793–1801
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35

The Global Resources Outlook 2024
The 2024 edition of the Global Resources Outlook sheds light on
how resources are essential to the effective implementation of theAgenda 2030 and multilateral environmental agreements to tackle
the triple planetary crisis.

GRO2024 provides 9 key messages; speed-up, demand-side measures

Source) United Nations Environment Programme (2024): Global Resources Outlook 2024: Bend the Trend– Pathways to a liveable planet as resource use spikes. International Resource Panel. Nairobi

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36

循環経済への転換と建設材料に関する提⾔
5. ネットゼロに向かう素材供給量（物質バジェット）は2050年までの⼤規模なCCSの導⼊を前提としなければ，供給側の脱炭素技術だけでは不⼗分であり，需要側の対策を同時に展開する必要がある。
6. 鉄鋼はアップサイクルによる資源循環を指向しなければ，建築・建設材料への供給に偏るため，鉄鋼需要者全体として循環経済の戦略を持つべきである。
7. 建築物の供給側でのネットゼロ対策は国内⽊材利⽤が鍵であり，需要側の対策の導⼊量を抑制できる。
8. 循環経済への転換の必要性は既に認識されており，加速する対策と制度設計に注⼒すべき。
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循環経済への転換と建設材料に関する提⾔
1. 建築・建設材料の要である鉄鋼，セメント，⾦属，⽊材等の供給は世界のGHG総排出量の２割強を占め，建築環境に関わる排出量は増加傾向にあり，早急なネットゼロ対策の必要性を再認識すべきである。
2. ネットゼロ対策とする⽊材利⽤はネイチャーポジティブとの調和が不可⽋である。
3. 消費者の物質利⽤は製品材料だけでなく製品⽣産に必要な固定資本形成を通じても⼤きく⽣じるため，ネットゼロ化には消費者への協⼒を明確に求めるべきである。
4. 循環型社会の状態を観察する物質フロー指標の改善とGHG排出削減が両⽴していない産業部⾨があり，物質循環によるGHG増加を防ぐ取り組みが産業レベルで重要である。
5. ネットゼロに向かう素材供給量（物質バジェット）は2050年までの⼤規模なCCSの導⼊を前提としなければ，供給側の脱炭素技術だけでは不⼗分であり，需要側の対策を同時に展開する必要がある。
6. 鉄鋼はアップサイクルによる資源循環を指向しなければ，建築・建設材料への供給に偏るため，鉄鋼需要者全体として循環経済の戦略を持つべきである。
7. 建築物の供給側でのネットゼロ対策は国内⽊材利⽤が鍵であり，需要側の対策の導⼊量を抑制できる。
8. 循環経済への転換の必要性は既に認識されており，加速する対策と制度設計に注⼒すべき。
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38

ご清聴ありがとうございました。
南齋規介

nansai.keisuke@nies.go.jp

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