2024年4月17日（水）バイオマス産業社会ネットワーク（BIN）第222回研究会
＠地球環境パートナーシッププラザ オンラインハイブリッド「一般廃棄物処理施設焼却熱の
産業用熱利用」

国立環境研究所 福島地域共同研究拠点
大西 悟

2024/1/10

https://www.nies.go.jp/fukushima/magazine/research/202309.html
2

本日の講演の着目点
I. 研究の概略紹介
II. 新たな補助線として① 資源の効率性という視点② 国土計画の視点③ 対・巨大需要家の視点
III. 具体的な解決提案・研究紹介① ライフサイクルCNと地域共生② 現実的な課題
3本日の講演の着目点
I. 研究の概略紹介
II. 新たな補助線として① 資源の効率性という視点② 国土計画の視点③ 対・巨大需要家の視点
III. 具体的な解決提案・研究紹介① ライフサイクルCNと地域共生② 現実的な課題
4専門分野の紹介
都市・産業共生 (Urban-Industrial Symbiosis)；「生態系の共生関係に倣った研究分野。都市と産業の複数主体
が、廃棄物・副産物／エネルギー／情報の交換を実現する社会シス
テムの研究 (大西ら,2014)」
自然／森林

産業/生産

都市/消費

5

地域循環共生圏

210402時点【資料１】2050年カーボンニュートラ
ルに向けた廃棄物分野の脱炭素対策について(env.go.jp)

https://www.env.go.jp/council/03recycle/council/03recycle/y030-37-s1-1.pdf

6

環境分野の支援スキーム
 2021年～ 脱炭素先行地域
 2018年～ ＳＤＧｓ未来都市
 2013年～ バイオマス産業都市
 2010年～ 環境未来都市
 2008年～ 環境モデル都市
 2004年～ バイオマスタウン
 1997年～ エコタウン事業

7

ライフサイクル思考の応用
https://www.jstag
e.jst.go.jp/browse/lca/17/4/_conten
ts/-char/ja•••

情報技術・現場のデータを融合したオープンなインベントリ整備
ライフサイクル・デザイン思考
地域の資本の蓄積と利用（大西、2021）

8

情報技術・現場のデータを融合したオープンなイン
ベントリ整備・循環資源利用において、需要先との近接性が事業性を高める要因の一つ
・大規模な産業団地でも改善の余地があり、多様な業種は選択肢を増やす
エコタウンプラン承認自治体への事前調査[2008.6]
・対象：26自治体

検討項目の整理等
自治体へのアンケート調査[2009.1]

自治体の
協力

エコタウン施設へのアンケート調査（予備調査）
・対象：4地域9施設

・対象：26自治体

アンケートの改善等
エコタウン施設へのアンケート調査[2009.2]

自治体の
協力

・対象：26地域170施設
有効回答数：93施設(54%)

分析結果の解釈等

調査結果の分析・まとめ[2009.3]

エコタウン
などによる
地域循環圏
の構築
に向けた
研究会
・メンバー構成：
事業主体(2名)
自治体(1名)研究者(4名)環境省

調査の設計等

詳細調査
・対象：5地域

地域循環圏の構築にむけた研究のフレーム（大西ら、2010、土木学会G、Oh ni s hi et al. 2012,大西、藤井ら（2014） ）9情報技術・現場のデータを融合したオープンなイン
ベントリ整備・循環圏は，種類により大きく異なる．
・総じて，市場性の高い循環資源は，広域循環が進み，循環圏が大きい．
・食品廃棄物や廃木材は，地域循環が進み，循環圏が小さい．
presentage of waste
collected within eco-town

平均輸送距離(濃い線）
Average transport distance(km/t-waste)（km/t-waste)

平均輸送距離（濃い線）
Average transport distance(km/t-waste)（km/t-waste)

average transport distance
100.0

80.0

60.0

40.0

20.0

0.0 0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

shredder dust
used oilwaste paper
waste plastics
electronic waste
metal scraps
assorted ind waste
sludgeglass
automobileincineration ashes
wood
food waste
assorted MSW
debrisfeces

paper/pulp
oilglass/cullet
plastic resin
wood chips/charcoal
wooden products
metalothersfertilizer
fusion fly ash
construction material
feeding
feedstock for cement …
feedstock for steel …
RDF

100%

80%

60%

40%

20%

Waste collected within eco-town

地域調達率（薄い線）

0% 0%

20%

40%

60%

80%

100%

Product delivered within eco-town

地域供給率（薄い線）

Chen, Ohnishi etal.
（2012）, Ohnishi10et.

本日の講演の着目点
I. 研究の概略紹介
II. 新たな補助線として① 資源の効率性という視点② 国土計画の視点③ 対・巨大需要家の視点
III. 具体的な解決提案・研究紹介① ライフサイクルCNと地域共生② 現実的な課題
11II. 新たな補助線として① 改めて、バイオマスの有効利用→資源の効率性という視点② 一般廃棄物政策の動向→国土計画の視点③産業部門のカーボンニュートラル

→対・巨大需要家の視点

12

「バイオマス」の特徴
木質
私有林

国有林
公共

事業
一般廃棄物

産業廃棄物
廃棄物

13

「一般廃棄物」の特徴• 大目的が、「公衆衛生」。
• 収集運搬・施設整備は、公的資金。
• 概ね10GJ/tの低位発熱量。
ただし、廃プラスチック：35GJ /t、厨芥：3.4GJ /t• 自治体ごとに異なる処理計画。
• 自区内処理の原則は、緩和されつつある。

14

「廃プラスチック」リサイクルの効率• 分別して材料リサイクルは、理想的には高効率。
ただし、全量できるわけではない。
• 現状は焼却発電が主。だが、効率には限界がある。
理論最大値

材料リサイクル

容器包装プラ(平均)
コークス炉化学原料化
油化
産業蒸気供給廃棄物焼却発電

ケミカルリサイクル

LCCN
エネルギー回収材料リサイクルの残差も高効率で利用可能化石資源削減効果 発電効率換算値(%)
藤井、The author calculated based on the Report of Japan Containers andPackaging Recycling Association (2012)15

廃棄物発電の限界と産業利用の可能性•

腐食の問題で、現状では、ボイラーで400℃、4.0MPa。
将来的にも500~550℃、6.0MPa• 当然、タービンの発電効率は限界がある。
• ボイラーで回収した熱を熱のまま使うことが望ましい。
A

煙突

バグフィルター

減温塔

低温エコノマイザー

ボイラ⓪単純焼却（対照）

焼却炉

高圧蒸気
蒸気供給バルブ②蒸気（提案）＊Aへ
戻り復水①発電（従来）冷却式復水器
蒸気タービン発電機

図２ 焼却施設の設備構成【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

16

資源の特性に応じてバイオマス利用を考える•

例えば、製造工場でガスボイラーを使っている場合を考える。
天然ガスは、発電効率60%程度を達成できるが、それを200℃の蒸気に使ってしまっている。
廃棄物の焼却発電は、25%以下の効率で発電効率。
<エネルギー源>

現状

エネルギーの質（エクセルギー率）

•
•

天然ガス

<エネルギー需要>複合サイクル
ガス火力発電発電効率60%(燃焼ガス, 1600ºC)

廃棄物
（焼却）
焼却炉蒸気
(300–450ºC)

廃棄物焼却発電(蒸気, 300-450ºC)
製造工場(蒸気, 200ºC前後)

発電効率<25%

廃棄物の高度な地域熱利用のための技術・社会システムに関する研究(推進費3-1709)藤井実

17

資源の特性に応じてバイオマス利用を考える
天然ガスは、効率60%程度で発電に利用。
廃棄物の焼却熱を産業の製造工場で利用。
エクセルギーの観点から、資源・廃棄物の「適材適所」へ。

<エネルギー源>

天然ガス

改善
エネルギーの質（エクセルギー率）•••<エネルギー需要>複合サイクル
ガス火力発電発電効率60%(燃焼ガス, 1600ºC)

廃棄物
（焼却）
焼却炉蒸気
(300–450ºC)

製造工場(蒸気, 300-450ºC)
製造工場(蒸気, 200ºC前後)

廃棄物の高度な地域熱利用のための技術・社会システムに関する研究(推進費3-1709)藤井実

18

焼却熱の産業利用のモデル• 配管設計含めて事業化検討、システム提案

廃棄物の高度な地域熱利用のための技術・社会システムに関する研究(推進費3-1709)
19

I.

新たな補助線として① 改めて、バイオマスの有効利用→資源の効率性という視点② 一般廃棄物政策の動向→国土計画の視点③産業部門のカーボンニュートラル

→対・巨大需要家の視点

20

輸送条件に変化が起きてきた• とはいえ、今のインフラを維持し続けるかは不確実

インフラみらいマップ（国土交通省）。

21

50年前の価値観をアップデートできるか？
•

縮小経済 ＋ 情報技術：→いかに少ない人・資源・エネルギーでシステムを維持するか？
「バイオマス」は、国土の基盤であり、生活の要。
カーボンニュートラルは、災害国日本にとって切実な課題。
20XX年 シナリオA イメージ

廃棄
棄物
物量
量組
組成
成別
別 )
廃
( (別
廃
棄物
量組
(成
))
廃棄物量 組(成別 )将来の廃棄物組成の空間分布
及び熱量の推計を行える

人口のシナリオによる廃棄物発生
人口のシナリオによる廃棄物発生
人口のシナリオによる廃棄物発生量
人口のシナリオによる廃棄物発生
量
シナリオ１
量
シナリオ１
量
シナリオ１

SHPシナリオのみ想定した
LHV基準での素計算イメージ

2015 2025 2035 2045 2055 2065 2075 2085 2095
20152015
20252025
20352035
20452045
20552055
2065
2075
2085
2095
2065
2075
2085
2095
2015 2025 2035 2045 2055 2065 2075 2085 2095

【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

シナリオ１

シナリオ
シナリオ
２ シナリオ
２ シナリオ
２
２
シナリオ
シナリオ
３ シナリオ
３ シナリオ
３
３
シナリオ
シナリオ
４ シナリオ
４ シナリオ
４
４
シナリオ
シナリオ
５ シナリオ
５ シナリオ５５22

廃棄物の「質」が変化する• 人口減少、ライフスタイル、商品の変化などが影響• バイオマス炭素割合も変化していく。

早崎 真也, 大下 和徹, 河井 紘輔, 高岡 昌輝, 脱炭素社会における都市ごみ焼却施設からの温室効果ガス排出量の将来推定, 廃棄物資源循環学会論文誌, 2022, 33 巻, p. 69-82

23

焼却炉の規模を再検討• 日本の焼却炉は、小さすぎる、多すぎる。
5,000

Rosenberg

日本 施設処理能力[t/日]
欧州 施設処理能力[t/日]

4,500

4,333

4,000
施設件数

3,500
施設規模(t/d)

3,000

日本

欧州

焼却発電

2,500
2,000

WtE

3000-

0

3

1500-2999

142

1000-1499

3

41

1,500

600-99943

94

300-599

117

137

1,000

0-299

231

129

500

合計

395

446

東京二十三区清掃一部事務組合
1,800

0
1

101

201

301

401

501

601

701

801

各施設（日欧合計841件、左から規模の小さい順）【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

24

産業セクターからのGHG排出の特徴
地域製造業
合計 26%、9,810万t-CO2/年
全国で数千件RESAS に基づく産業中分類事業
所数（2019年）

鉄鋼業

他製造業,
10%

■合計53％ 19,890万t-CO2/年

食品飲料,
5%
機械,
11%

産業部門
CO2総排出量
3億7,300万t(2021年度)

パルプ製紙工業 製紙・パルプ,
5%
全国で32社、85工場
化学, 16%
化学工業
全国で221社344工場
コンビナート15箇所

素材産業■合計 21％、7,690万t-CO2/年

鉄鋼, 39%

窯業・セメント,7%

非製造業, 7%

製鉄企業
全国で32社、25拠点
・日本製鉄
・JFEスチール
・神戸製鋼所

セメント企業19社、33工場

・UBE三菱セメント
・太平洋セメント・住友大阪セメント

図1-3 産業部門の内訳別の削減主体の企業数
注1）地域製造業件数は、 経済産業省「工業統計調査」再編加工、総務省・経済産業省「経済センサス－活動調査」再編加工、総務省「住民基本台帳に基づく人口、人口動態及び世帯数調査」
https://resas.go.jp/industry-statistics-all/#/portfolio/13/13101/1/1/1/2019/E/-/注 2 ） CO2 排 出 量 は 、 産 業 部 門 エ ネ ル ギ ー 起 源 CO2 排 出 量 の 業 種 別 内 訳 （ 2021 年 時 点 、 環 境 省 ） 温 室 効 果 ガ ス イ ン ベ ン ト リ を 基 に 作 成
https://www.env.go.jp/content/000150033.pdf【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

25

産業セクターからのGHG排出の特徴

GHGの排出源は、特定の地域に集中している

26

投資家にむけた国際的なイニシアティブ

27

セメント産業
石灰石

資源投入

生産・転換

製品化工程

資材破砕

回転炉

セメント粉末化

セメント
製品

粘土
石炭
受け入れ前処理

廃棄物
代替
•産業
廃棄物
他

Pretreatment

汚泥など

産廃系廃プラ

循環セメント生産；粘土、石炭を廃棄物で代替図20 セメント産業のリサイクル技術

28

鉄鋼産業
前処理工程

鉄鉱石

製造工程

高炉

転炉

石灰石
微粉炭
コークス炉

圧延

石炭
コークス

前処理

廃
プラス
チック

鉄鋼
製品
図22鉄鋼産業のリサイクル技術

29

温度帯を考慮した産業熱利用
ヒートポンプで代替可能

バイオマスで代替しうる温度域

高いエネルギー
密度が必要

Ta b l e 1 ： 大 西 ら ( 2 0 2 3 ) C l a s s i f i c a t i o n o f t e mp e r a t u r e r a n g e i n t h e i n d u s t r i a l s e c t o r＊ B a s e d o n I E A ( 2 0 2 1 ) 1)

30

産業セクターのカーボンニュートラル
→産業団地のカーボンニュートラル
「縦」：
サプライチェーン上位からのプレッシャーと協働「横」：
地理的に近接した産業
との協働

31

産業団地のカーボンニュートラル化（ING)

https://www.jstage.jst.go.jp/article/lca/
20/2/20_62/_article/-char/ja32

本日の講演の着目点
I. 研究の概略紹介
II. 新たな補助線として① 資源の効率性という視点② 国土計画の視点③ 対・巨大需要家の視点
III. 具体的な解決提案・研究紹介① ライフサイクルCNと地域共生② 現実的な課題
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研究プロジェクトを紹介
国立研究開発法人 国立環境研究所
社会システム研究領域
システムイノベーション研究室（藤井実室長）

廃棄物の高度な地域熱利用のための技術・社会システムに関する研究(推進費3-1709)
2017～2019年度

プラスチック等脱炭素広域循環経済と
食品廃棄物地域循環による環境・経済効果の最大化(推進費3CN-2202)
2023～2025年度

実践例：
北九州市「産業スマートエネル
ギーシェアリング研究会」
川崎市「川崎スマートヒートサプライ
プロジェクト」
等
脱炭素化・先導的廃棄物処理
システム実証事業（地域の熱利用マッチングによる焼却施設からのエネルギー回収高度化実証）2022～2024年度

34

当初の研究モチベーション 高度な熱利用システムの社会実装、水平展開を実現するため、 意思決定の観点から
ステークホルダーの実態調査を実施。

 清掃工場の選好・現状把握のためのウェブア
ンケートサイトの開発(系統電力)

社会実装可能性分析
 国内・ステークホルダー
100～数100度の高温熱
ヒアリング調査を需要する、産業への ベストプラクティス調査
 韓国・蔚山市の事例分
熱供給
析（社会インフラ(ソフト)）②産業部門への熱供給

ビジネス性大①清掃工場の意思決定

阻害要因と
突破口

(余熱の場内・近接地域利用) 60度の低温熱供給

35

公共性大

（地域電力利用）現状分析
 国内・地域熱供給事業ビ
ジネスモデル分析③民生部門への熱供給
ベストプラクティス調査
民生への熱供給は、発  デンマークの地域熱供給
電を犠牲にしない50～の事例分析（制度）環境省令和3年度～令和５年度脱炭素化・先導的廃棄物処理システム実証事業（地域の熱利用マッチングによる焼却施設からのエネルギー回収高度化実証）【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】
全体最終目標：実証を通して廃棄物焼却施設からの熱回収の高度化に向けた普及シナリオを取りまとめること。

（委託者）環境省 廃棄物適正処理推進課
代表事業者：エックス都市研究所（EXRI）

共同事業者：国立環境研究所（NIES)
再委託者：エネルギー総合工学研究所

共同事業者：東海クリーン（東海C）
再委託者：アイフォーコム 【需給管理システム】
再委託者：アクトリー 【熱回収・蒸気配管】R3,4
再委託者：早稲田環境研究所【事業性評価】R3,4
再委託者：デザイナーズユニオン【3D施工,動画】R5

共同事業者：廃棄物・3R研究財団（JWRF）

・大手焼却炉メーカー５社（JFEエンジニアリング、日立造船、タクマ、川崎重工、
神鋼環境ソリューション）
・有識者２名以下【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】にて成果を引用

36

環境省令和3年度～令和５年度脱炭素化・先導的廃棄物処理システム実証事業（地域の熱利用マッチングによる焼却施設からのエネルギー回収高度化実証）【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】
全体最終目標：実証を通して廃棄物焼却施設からの熱回収の高度化に向けた普及シナリオを取りまとめること。
第1章 業務計画・管理
第6章 課題の整理
パート横断的視点から普及に向けた課題を整理し、廃棄物焼却施設からの熱回収の高度化に向けた普及シ
ナリオを取りまとめ、提案を行う。

第2章 産業への蒸気安定供給システムの基本設計（熱需要地内での新設による供給）
化学工場との連携による蒸気産業利用の事業化可能性調
査第3章 地域の熱供給需給管理システム実証（
既設炉の周辺熱需要への供給）
工業団地立地の一廃・産廃混焼炉での周辺需要家との需給システム設計

第5章 工業団地及び水平展開時のCO2削減費用対効果拡大推計（
拡大推計）
各パートの成果から得た数字を利用し、各モデルに適用した場合の推計を行う。

廃棄物処理施設を核とした
地域循環共生圏への展開→事業実施計画

第4章 自治体における展開可能性の検討
主要プラントメーカーとの連携で、自治体の焼却炉更新機会へ提案【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

37

事業モデル
素材産業連携モデル

産業への熱供給モデル
地域製造業連携モデル①熱需要地での焼却炉新設• 収集範囲を拡大し集約処理を推進して新設する事業。
• 焼却熱供給のほか、施設集約の合理化、大規模化による効率化が図れる。
• 将来的なCCU基地となりうる。
• 国内のコンビナートに大規模なものを数カ所設置する。

←本日の主眼【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

38

課題番号：3CN-2202
研究課題名：プラスチック等脱炭素広域循環経済と食品廃棄物地域循環による
環境・経済効果の最大化研究代表者名：藤井実（国立環境研究所）【研究目標（全体目標）】
プラスチックを含む有機系廃棄物の処理・リサイクルの仕組みを、カーボンニュートラルに適したものに転換するとともに、化学産業の製造工程の大幅なCO2排出削減が可能な、セクター横断的なシステムを提示し、その費用対効果及び便益の評価を行って導入の可否を判断する。
システムの構成要素となる選別や蒸気供給（サブテーマ1）、輸送の各プロセスのモデル化（サブテーマ3）を行うと共に、大都市や地方都市など、異なる条件の自治体や産廃事業者を対象としたケーススタディを実施する（サブテーマ2）。プロセスモデルとケーススタディに基づいて全国規模
でのCO2排出削減ポテンシャルや費用対便益を推計する（サブテーマ1）。その際、将来の有機系素材（プラスチック、紙、木材）の使用や資源循環に関するシナリオ分析を行って、発生する廃棄物の変化を踏まえたシステム分析となるようにする（サブテーマ4）。
各サブテーマの成果を併せた検討により、個別地域での焼却処理への依存度が大きなこれま
でのリサイクル・処理の仕組みから、少子高齢化等に伴う社会の変化にも柔軟に対応し得る、廃棄物と地域の特性に最適化された、有機系資源のカーボンニュートラルの実現と社会コストの低減にも繋がる新たな地域循環共生圏の姿を提示する。
加えて、システムの社会実装に向けて、化学メーカー、自治体、処理業者等と協力して、実現に向けて課題を整理した上で、ロードマップを提示する。

産業セクターのカーボンニュートラル
→産業団地のカーボンニュートラル

40

石油化学コンビナート
発熱反応・吸熱反応

石油化学工業協会ホームページより
Copyright(C) Japan Petrochemical Industry Association All Rights Reserved.

41

石油化学コンビナートのエネルギー
大規模のコジェネ（蒸気 数千トン／時）

必要な温度・圧力帯を3圧ヘッダーから調整して入手

【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

42

石油化学コンビナートへの焼却熱供給【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

43

海外の事例
素材産業連携モデル③熱需要地での焼却炉新設• 収集範囲を拡大し集約処理を推進して新設する事業。
• 焼却熱供給のほか、施設集約の合理化、大規模化による効率化が図れる。
• 将来的なCCU基地となりうる。
• 国内のコンビナートに大規模なものを数カ所設置する。
新構想ECLUSE2：
400℃, 4MPaのグリーン蒸気で、工場からのCO2排出量を年間10万トン削減しているが、EECLUSE２に拡張すると、15万トン/年の削減となる。政府からECLUSE２に14億円が気候変動対策の一環として支援された。
右図：INDAVERのスチームネットワークECLUSR【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

44

２つの施設をつなぐ

プラスチック等脱炭素広域循環経済と食品廃棄物地域循環による環境・経済効果の最大化(推進費3CN-2202)藤井実

45

蒸気のバランスと燃料削減量
１ton/日の焼却炉で0.147ton/
時の蒸気を供給
10ton/日の蒸気で4.80MWの燃料削減（ケース1）【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

46

情報技術で効率的なエネルギー利用予測機能（AI）付き

EMS

蒸気配管
ループ

工場群

廃棄物
焼却施設

スチーム
アキュムレータ8

図2-5 多数の工場群へ複数の廃棄物焼却施設から蒸気供給‐蒸気配管ループとEMSで運転変動を平滑化（一般財団法人エネルギー総合工学研究所/NIES）【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

47

茨城県で
のケース
スタディ

WB1
WB2

栃木県

IB2:県央焼却施設

WB3

廃棄物集約ブロック

WB1
IB5:県西 0（地域区分）
県北

WB9

県央

埼玉県

WB4

WB7

鹿行
県南

IB1:県北

WB8

WB5
WB6

IB3:鹿行

県西

IB4:県
南
千葉県

【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

48

シナリオの設定
シナリオ1
分散発電の
現行計画

シナリオ２
工業団地
4カ所集約

現状

2030年時点

2050年時点

24清掃工場

23清掃工場

13清掃工場

24清掃工場が23清掃工場延命化及び基幹改良工事によって維持され、1清掃工場が廃止される。2050年時点では、新設工場を含む13清掃工場体制となる。地域に分散した焼却発電、平均発電効率が14.5%。
24清掃工場

14清掃工場

2清掃工場(残置）4清掃工場

4清掃工場(拡張）

24清掃工場のうち、2030年時点では、10の清掃工場が集約化され、14の清掃工場が現状維持となる。2050年時点では、さらに12清掃工場が集約化され、２清掃工場
が現状維持で運営される。廃止した施設で処理していた廃棄物は、４清掃工場に集約化される。燃料はＡ重油として計算した。

シナリオ３
コンビナート
1カ所集約

24清掃工場

14清掃工場

2清掃工場(残置）１清掃工場

１清掃工場(拡張）2030年、2050年ともに対象清掃工場はシナリオ２と同じ。コンビナート近接地の１か所への集約化を想定する。燃料はＣ重油と石炭として計算した。

【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

49

シナリオの設定
シナリオ１：BaU（発電）現状（2020年）

将来
2050年

・・・
・・・

県の広域
化計画で
更新

発電
効率
=14.5%

一部最新施
設は継続
24清掃工
場体制

13清掃工
場体制

【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

50

シナリオの設定
シナリオ2：工業団地（拡大推計）
現状（2020年）Ex) IB1：県北

・・・

将来
2050年
1ブロック1つの大規模焼却炉

・・・
24清掃工
場体制

近接する
工場団地

蒸気利用

４大規模＋２通常
清掃工場体制【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

51

シナリオの設定
シナリオ2：工業団地（拡大推計）
現状（2020年）
全地区
・・・

将来
2050年
1ブロック1つの大規模焼却炉

近接する石油化学コンビ
ナート
蒸気利用

・・・
24清掃工
場体制

１大規模＋２通常
清掃工場体制【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

52

シナリオの設定条件
シナリオ１
BaU

項目

シナリオ２
工業団地

シナリオ３
コンビナート注釈

2050年焼却施設数

13施設

4施設

1施設

*1

年間稼働日数

280日

280日

280日

*2

廃棄物処理規模（平均）173 t/日

190 t/日

1,945 t/日

*1

発電効率（平
均）

12.9%

-

-

*3

ボイラー効率

-

85%

85%

*4

蒸気条件

-

1.80MPaG・
284℃

1.80MPaG・
284℃

*5

蒸気供給量

-

71 t/日（4施設平均）

285 t/日

*6

配管損失

-

10%

10%

*7

機器損失（設備効率）-

15% (85%)

15% (85%)*7*1: 第５章第１節でのシナリオ設定の試算結果に基づく*2: 需要家の工場は、廃棄物処理施設よりも稼働日数が多いことを想定し、工場の休業日と処理施設の休止日を調整することで、280日の供給が可能になる。
*3: Ohnishi, Fujii et. al., (2018)に基づき、第5章第1節の施設規模、搬入廃棄物熱量ごとに発電効率を試算した結果に基づく。
*4: 一般廃棄物でのボイラー熱回収効率を85%と想定。
*5: 第２章モデル工場Xの分析のうち、中圧蒸気相当での代替を推計するため、1.80MPaG・284℃を採用。
*6: 焼却施設規模と蒸気供給能力の単回帰分析より推計。
*7: エンジリング会社、焼却炉メーター、需要家工場管理者等へのヒアリング結果、機械工学便覧等を参考にそれぞれ10%、15%と仮定した。

【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

53

産業熱需要の推計手法
熱電エネルギー需要推計 産業ごとの蒸気利用割合は、検討
している温度帯で参照可能な
Lenz et. al., (2020) 21)の割合を用いている。国内応用では課題はあり。
 産業団地スケールで集計すること
で地域特性を分析することを試みる．そこで，各事業所の立地情報（
ポイント）と自治体が定める産業団
地（ポリゴン）を紐づけ，それらをデータベース化する．

開始

地理情報
システム
自治体の定める産業団地(IP)のデータベース作成（ポリゴン情報）

ＳＨＫ制度対象
事業所(i)
Yes
No
産業中分類(c)の判定調査対象外

産業団地と事業所(i)の紐づけ事業所(i)の(t)年度のエ
ネルギー起源燃料CO2①エネルギー消費統計を基に算定した産業中分類ごとの原単位（GJ/t-CO2)

事業所(i)の(t)年度のエネルギー消費量の推計（TJ）②エネルギー消費統計および総合エネルギー統計を基に算定した
温水・冷水、蒸気、電気利用割合の原単位（%)

集
計③lenz (2020)を基にした蒸気の温度
帯割合の原単位%)事業所(i)の(t)年度の熱電エネルギー需要量の推計
・温水・冷水 (energy=1)・蒸気（100-200℃） (energy =2)・蒸気（200-500℃） (energy =3)・電気(energy =4)

自治体の定める産業団地(IP)の(t)年度の熱電エネ
ルギー需要量の推計

産業団地(IP)および事業所(i)の熱電エネルギー需要推計データ
ベースの設計終了

大西ら(2022)産業団地の熱電エネルギー需要の推計手法の開発と福島県地域でのケーススタディ

54

産業熱需要の推計結果
化学コンビナート別の熱電需要量(全業種)
80,000,000
70,000,000
60,000,000

注：コジェネ・自家発分を考慮していない。

50,000,000
40,000,000
30,000,000
20,000,000
10,000,000
0CB1 CB2 CB3 CB4 CB5 CB6 CB7 CB8 CB9 CB10CB11CB12CB13CB14CB15

温水冷水
蒸気(500℃＜)

蒸気(100-200℃) 蒸気(200-500℃)
電力需要量【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

55

焼却熱の産業利用のモデル• 改めて、ビジネスモデルの特定熱供給事業者

熱仲介事業者

熱需要事業者

廃棄物の高度な地域熱利用のための技術・社会システムに関する研究(推進費3-1709)56費用対効果• A:焼却炉建設費、B:蒸気供給設備建設費、C:集約
輸送コスト、D:売電・買電、E:蒸気販売収益• 誰が費用を負担し、収益を得るのか？
コーディネート機能
地域EIPセンター

蒸気売買（相対取引時）
蒸気供給

熱供給事業者

蒸気供給(発電所、焼却炉）

熱仲介事業者(インフラ，制御)

蒸気供給

熱情報事業者
蒸気売買（卸し）

初期投資補助

(システム
ベンダー)

熱需要事業者(製造業工場)

蒸気売買（卸し）エネルギーフロー

初期投資補助

お金のフロー57

公的セクター（自治体，都道府県，国）57

費用対効果の結果• 総額で、シナリオ1BaUで22.8億円/年の費用• シナリオ２工業団地で6.28億円/年、シナリオ3コンビナートで10.5億円/年の費用• シナリオ２工業団地での蒸気販売収益は65.9億年／年、シナリオ３コンビナートで65.2億円／年【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

58

主体別の費用対効果••••

横断的連携による利益を公平に分配する価格決定
収集運搬費用を市町村が負担自治体からの広域の集約輸送費を効率化
需要家が、化石燃料の削減益よりも高額な蒸気価格設定を許容する
地方自治体（国）蒸気需要家（工場）

蒸気供給事業者
・大規模焼却炉

8,000

8,000

8,000

蒸気供給収益

6,000

6,000

6,000

買電費用

4,000

4,000

4,000

2,000

2,000

2,000

0

0

0

-2,000-2,000-2,000-4,000-4,000-4,000-6,000-6,000-6,000

集約処理・蒸気供給施設-8,000
建設費-10,000
基幹改良及び新設費-8,000-8,000-10,000-10,000

売電収益
集約輸送費
蒸気供給設備費

(百万)

(百万)

総計

【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

蒸気購
入費用

燃料削
減益

(百万)

59

CO2削減量• 2050年時点でのCO2削減効果は、シナリオ１で9.51万t-CO2／年、シナリオ
２工業団地で27.2万t-CO2／年、シナリオ３で33.8万t-CO2／年と推計。
• 発電と蒸気供給のCO2削減効果を比較すると、シナリオ２ではシナリオ１の2.86倍、シナリオ３コンビナートではシナリオ１の3.56倍の効果が推計。

2050年時点

CO2削減量単位

シナリオ１・
BaU

削減量
シナリオ1との比較

t-CO2

95,117

272,054338,870

倍

-

2.86

3.56

発電効率25%想定時のシナリオ１との比較

倍

-

1.66

2.07

シナリオ２・ シナリオ３・
工業団地 コンビナート【東海村実証共同実施事業体（EXRI/NIES/東海C/JWRF）】

60

さらに先を見据えると61

ライフサイクルカーボンニュートラル（LCCN）• リサイクル困難な有機素材も含め、生産・廃棄の総てのライフサイクル
でカーボンニュートラル
を達成（Life Cycle
Carbon Neutral:
LCCN）• LCCNでは、ケミカルリ
サイクルの効率を上回るエネルギー効率で焼却・蒸気供給＋CCUを実現することを目指す※製紙工場は、輸送が容易なメタノールやエタノー
ルをCCUで製造し、化学産業に出荷する。

ケミカルリサイクルによるCNプラスチックの製造

再エネ
電力

CN原料

熱分解

廃プラ
水電解

水素

燃焼

CN電力

(コジェネ)
CN熱

分別

消費

CNなプラスチック

合成

残渣
LCCN（焼却＋CCU）によるCNプラスチックの製造
プラ以外の可燃廃棄物(コジェネ)CO
2
焼却
CCU

低品位
廃棄物
再エネ
電力

LCCNプラント

水電解

水素

CN原料
CN電力
CN熱

分別

消費

CNなプラスチック

合成

高品位プラ（材料・ケミカルリサイクルへ）

プラスチック等脱炭素広域循環経済と食品廃棄物地域循環による環境・経済効果の最大化 62(推進費3CN-2202)藤井実

広域輸送にむけてプラスチック等脱炭素広域循環経済と食品廃棄物地域循環による環境・経済効果の最大化(推進費3CN-2202)藤井実

63

LCCNプラントへの転換によるポテンシャル
将来3000万t/年の一廃・産廃をコンビナートのLCCNプラントに集約した場合のおおよその経済性の変化（焼却発電との比較）+：費用増加 -：費用削減
LCCN ReadyLCCN Plant
Plant

輸送費の増加

+3500億円/年

焼却炉の建設・運転経費の削減(LCCN Ready)-4000億円/年

蒸気供給と発電との差額-2000億円/年

2400万t/年(80%）のCO2の回収費用（カーボンマイナス）+500億円/年
反応させる水素の価格（20円/Nm3の場合）+7000億円/年生産されるエチレン・プロピレン（580万t/年*）の現在価値-7000億円/年
CCUのための装置の建設・運転経費
合計

削減額不明

カーボンリサイクルまで行った上で（廃棄物については300万tCO2/年程度のカーボンマイナス）、2000億円/年以上の経済的メリットが得られる可能性がある。

現在と同等の費用で、カーボンリサイクル（カーボンマイナス）の達成を目指す
プラスチック等脱炭素広域循環経済と食品廃棄物地域循環による環境・経済効果の最大化 64(推進費3CN-2202)藤井実

総合的にバイオマスの利活用を検討
LCCNと同時に実現可能な選択肢• 既存の焼却炉でチップ・ペレット乾燥• 木質と湿潤系バイオマスのコンバインド• 地域産業エコシステムの再構築
政策的な垣根な
く、「適材適所」、
かつ「適所適材」
の利活用。

65

まとめ
•
•
•
•

一般廃棄物焼却炉を広域・大規模化し、石油化
学コンビナートに近接することで、産業・廃棄物分野のカーボンニュートラルに近づく
特に、資源の効率性、国土計画、巨大な需要家と視点が鍵になる
一方、その動きと連動して、木質バイオマス・湿潤系バイオマスのエコシステムも再検討が必要
縮小社会の中で、自然・産業・都市/地方の共生関係を見直すことが重要な課題

66

ご清聴ありがとうございました
Question and comment to;
onishi.satoshi@nies.go.jp

FRECC+（フレックプラス） | 福島から地域と環境の未来を考えるWEBマ
ガジン (nies.go.jp)67謝辞
本発表にあたっては、脱炭素化・先導的廃棄物処理システム実証事業（地域の熱利用マッチングによる焼却施設からのエネルギー回収高度化実証）＊、及び環境研究総合推進費 3CN-2202「プラスチック等脱炭素広域循環経
済と⾷品廃棄物地域循環による環境・経済効果の最⼤化」での成果を反映している。関係各位に深謝いたします。
なお、 ＊株式会社エックス都市研究所 EXRIが代表、国立研究開発法人国立環境研究所 NIES、一般財団法人エネルギー総合工学研究所、株式会社
東海クリーン 東海Ｃ、アイフォーコム・スマートエコロジー株式会社 IFC，株
式会社デザイナーズユニオン DU、公益財団法人 廃棄物・3R研究財団
JWRFの事業体の成果です。

68