熱水鉱床開発の社会受容性と	  事業性評価に関する研究	
東京大学新領域創成科学研究科	  海洋技術環境学専攻	  笠島優希	  背景	

熱水鉱床開発を海洋産業にするための課題	
事業性の問題	

社会受容性の問題	

経済面と環境面の持続可能性	  （包括的指標による評価）	

不確実性を考慮した事業性評価	  （金融工学的手法による評価）	  環境リスクの定量化	  社会受容性と事業性という２つの問題には、共通して、環境リスクという本質的な問題を抱えており、海洋産業として育成する為には早急な解決が不可欠。	

研究目的	
目的①	  開発によって被る生態系への影響と、金属資源獲得のトレードオフの関係を定量的に明らかにする事で、持続可能性の検討を行い、社会受容性評価に貢献する。	  
環境リスクと経済性の関係を定量的に明らかにする	

持続可能性の検討を行い、社会受容性評価に貢献	  目的②	  事業者が背負う可能性のある不確実な環境リスクを定量的に明らかにする事で、事業性評価に役立てる。	  
環境リスクの不確実性を定量的に明らかにする	

事業性の評価	  研究手法の概要	
環境リスクの定量化	

経済性に関する文献調査	

ハザードマップの作成、	  専門家アンケート調査	

初期費用、運転費用、品位、	  金属価格など	

持続可能性評価	  事業性評価	  一般的な手法	  により現状把握	

環境リスクと経済性	  を包括的に考慮	

不確実性を考慮	  した事業性評価	

持続可能性	  を検討	

本研究の対象範囲	
小濱ら(2010)にならい、右のような操業フローモデルを対象とする。		  
破砕・脱水		  【海上】設備新設	

採鉱	

回収率:66.67%	

Fig.事業フローモデル（小濱ら,2009）	

浮選		  
	  【陸上】	  既存設備使用		  
	  

亜鉛精鉱	
銅精鉱	
鉛精鉱	

平均実収率:82.56%	  売却市場価格の75%	

専門家アンケート概要	
ll

熱水鉱床を業務や研究の対象としている回答者を専門家として位置づけた。	  
大宮ら(2009)を参考に、ハザードマップを作成した。先行研究では、ハザードマップが複雑であった点と、種数減少率を一定としていた点が課題であった。そこで、本研究では、よりシンプルなハザードマップを作成し、且つ、種数減少率もアンケートの設問に加えた。	  
算出するパラメータ	

有効回答数	

生起確率P

熱水鉱床開発に関する意見	

17	

種数減少率sn大いに推進すべきである	

1	  どちらかというと推進すべきである	

6	  7	10	  生態系の経済価値	

所属別による回答数	

12	  10	  10	  8	  専門領域別による回答数	
8	  7	  6	  6	  6	  4	  どちらかというと推進すべきでない	

17	4	  4	  3	  4	  2	  2	  0	  大学	

研究機関	

企業	

0	  海洋化学・生態学・生物学	

海洋工学	

海洋地質学	

ハザードマップの作成とアンケート集計結果	  生起確率Ｐと種数減少率ｓn	
１	  熱水鉱床の採掘を行う	
０．６７	

採掘場所	

０．６１	

２	  採掘場所近傍で、	  生物多様性が減少する。	  

３	  採掘場所近傍で、	  物質循環が変化する。	  

０．４９	
０．５５	

Ｐ＝０．７５	  Ｐ＝０．７８ ｓｎ＝２９．６４％	
０．２５	

採掘場所 	 
近傍	

０．２５	
０．１８	

０．２０	４	  深海のかなり広い範囲で	  生物多様性が減少する。	  

５	
深海のかなり広い範囲で	  物質循環が変化する。	  

０．２８	
０．３５	

Ｐ＝０．４２ ｓｎ＝３．８２％	  深海のかな
り広い範囲	

Ｐ＝０．３８	  ０．２３	

０．２４	
０．２４	
０．１９	

０．２３	６	  海洋全体の	  生物多様性が減少する。	  

７	  その他の海洋環境に	  影響を与える。	  

Ｐ＝０．２１ ｓｎ＝１．２０％	  Ｐ＝０．２６	  ０．１８	８	  海洋全体の	  物質循環が変化する。	  

Ｐ＝０．１９	  海洋全体	

専門家アンケート分析（クロス・インパクト分析）	
回答データ 	 事象iの生起確率P(i) （設問1-1） 	 事象jが生起するとしたときに事象iが生起する確率P(i,j)
n{i⎧1θ ki = ⎨⎩0：2n2} + ∑ {P (i, j ) − P(i, j )}min .∑ P (i ) − P(i )∗（設問1-3）	

∗i j

事象iがある状態kで生起の場合

N

ikjk

P (i ) = ∑ θ θ π k∗：事象jがある状態kで非生起の場合

N k =1∑πk=1N

P (i, j ) = ∑ θ kiθ kjπ k∗

k =1πk ≥ 0k =1

確率論との整合性を修正 	 P* (i)：生物多様性の減少の起こる	確率(i:2, 4, 6)	

修正後の生起確率 P*(i)
採掘場所近傍 	
深海のかなり広い範囲	
海洋全体	
0.64
0.43
0.29

生態系の経済価値の算出	
Costanza et. al. (Nature:1997)が算出している生態系サービスの経済価値を回答者に提示して、熱水鉱床近傍に生息する生態系の経済価値をアンケートで算出した。

Table 生態系の経済価値[$/(ha・year)]
平均値	

5511

経済性に関するパラメーターの値	
初期費用・運転費用	
Nautilus社HPを参考

金属価格	
1990年～2009年までの金属価格を参考

品位	
3団体(JOGMEC,AIST,深海技術協会）が公表しているサンライズ鉱床の品位データを参考
対象鉱床	
賦存海域	
品位	

JOGMEC	

AIST	

Cu	
Pb	
Zn	
Au	
Ag	

6.50%
0.1%
2.4%
0.0001%0.004%

5.50%
2%
21.9%
0.002%
0.12%

その他	
•初期費用は借入金で賄う•法人税50%

明神海丘サンライズ鉱床	
伊豆小笠原海域	
（社）日本深海技術協会	
LOW	
HIGH	
5.56%
6.67%
1%
1%
12.5%
15.0%
0.0005%0.0006%
0.03%
0.04%

包括的環境影響評価指標
Inclusive Impact Indicator (III, triple I)について	

ＩＩＩ=EF+αER+ γ(βHR+CB)
環境影響	経済性	

特徴：	  • 環境影響と経済性の概念を統合した環境影響指標。	  
• ＩＩＩ＜０であれば、社会的に有用な開発であると判断できる。	
– EF：エコロジカル・フットプリント	– ER：生態リスク→専門家アンケートで算出した環境リスクを適用	  – α：生態リスクからフットプリントへの変換係数→大宮,佐藤にならい、α=1	– HR：人間リスク	  – β：HRを経済価値に変換する係数	
– CB：コストーベネフィット	  – γ：通貨の単位で表現されるHRと(C-­‐B)を面積単位に変換するための係数→専門家アンケートから算出した生態系の経済価値から、
γ=2.7×10-6 (gha・year/yen)とする。	

環境リスク（ ER ）の算出方法	
üある経済活動が、将来的に、生態系に及ぼす影響の度合いを示す指標。本研究では、絶滅する生物種と同価の面積の大きさとして表現する。
ü熱水鉱床開発が及ぼすERは科学的調査がされておらず算出が困難。

Specie Area Relationship(SAR)の経験式に基づく生態リスクの算出	

ERregion(k) = A original,region(k)(１－(１－ｓ n,region(k) )1/z )× Pregion(k)	

region(k)：海域k（ k=採掘場所近傍、深海のかなり広い範囲、海洋全体）
Aoriginal,region(k)：海域kの生息面積
ｓn,region(k)：海域kで生じる生物種数減少率⇒ 専門家アンケートで算出
z：経験的に0.25
Pregion(k):海域kで生物多様性が減少する確率⇒ 専門家アンケートで算出

ER の算出	
ER= ΣERregion(k) =Σ{A original,region(k) ×(１−(１−sn,region(k) )1/z )× Pregion(k)}	

Table パラメータ値 	
海域 	

生起確率 P

採掘場所近傍深海のかなり広い範囲 	
海洋全体 	

0.64	

生息面積 Aoriginal[ha]	

3.0×102 	

0.43	

0.29	

種数減少率snER[gha]	

30%	

1.6×102 	

3.0×102～3.9×1010 	

4%	

1.7×10～2.3×109 	

3.9×1010 	

0%～1. 2% 	0～5.4×108 	

ER[gha]	

1.0E+12	  1.0E+10	  1.0E+08	  1.0E+06	  1.0E+04	  1.0E+02	  1.0E+00	  採掘場所近傍	

深海のかなり広い範囲	
Fig.ER算出	

海洋全体	

EF・HR・（Cost-Benefit)の算出	
①EFの算出
前提条件：•輸送プロセスのEFを算出。
•年間採掘量600万トン•サンライズ鉱床を対象（東京から南東に400km）•採掘した鉱石は東京近郊の港に輸送される。
•輸送には、140バラ積船を用いる。	

Fig.国内EEZの熱水鉱床（資源エネ庁,2008）	

ＣＯ2に換算	
1.0×104 	1.8×10 	
7.9×10 	
1.0×104 	

CO2CH4（CO2換算量）	
t-CO2/year
N2O（CO2換算量）	
合計	

ＥＦに換算	

合計	t-CO2/year

1.0×104 	

EF

gha

2.6×103 	②HRの算出HRは、EFやERと比較して、相対的に小さいと考えられる為、本研究ではHRを考慮しない事にする。	

③（Cost －Benefit）の算出
CostBenefit

Table Cost - Benefit	
初期投資額	
年間運転費用(p.a.)

１年あたりの費用(p.a.)
売鉱による売上(p.a.)
Cost – Benefit (p.a.)916
2,764億円	

2,810
4,391-1,580

ＩＩＩ 算出と考察	

ＩＩＩ=EF+αER+ γ(HR+CB)
Table III算出	

α・EF

2.6×103 	

ER採掘場所近傍

1.6×102 	

ER深海のかなり広い範囲 	

1.7×10～2..3×109 	

ER海洋全体 	gha

ＩＩＩ＞０：持続可能性が低い	  ＩＩＩ＜０：持続可能性が高い	

0～5.4×108 	

HR

0γ×（Ｃ－Ｂ）-4.3×105 	

III-4.2×105～2.8×109 	

üIIIを用いた評価を行う事で、生態系リスクと金属資源獲得の経済性の関係が定量的に明らかになった。
ü持続可能性を見出すには、開発によって被る深海の生態系の生息面積Aoriginal,深海6 (ha)以下で、且つ、海洋全体の種数減少率ｓのかなり広い範囲が約3.9×10n,海洋全体が約1.0×10-5以下でなければならない事が示唆される。これを満たすように、熱水鉱床開発を進めていく必要があると考えられる。

モンテカルロDCFによるNPV算出	

Tl1万通りの経路を生成。	  
l各経路毎に鉱量、品位、金属価格、環境リスクを算出。	  
l各経路でNPVを算出。	  
l事業性リスクを評価できる。	  
１、NPV算出方法	
鉱量	×	

品位	  ×	－	  金属価格	CFn− CF0nn =1 (1 + r )NPV = ∑

NPV：事業性
CFn：n年後の収支額
CF0：初期費用
T：事業期間(年)r：割引率	

環境リスク	   －	  収益	

初期費用、	   ＝	  運転費用	  NPV	  費用	２、モンテカルロ・シミュレーションイメージ	
鉱量	

NPV	

１	×	万通２	×	２	×	２	－	  ２	－	  ２	＝	  ２		

初期費用環境	  運転費用	
品位	
金属価格	 リスク	１	１	 －	  １	 －	  １	 ＝	  ×	－	  １	

３	×	３	×	３	－	  ３	－	  ３	＝	  ３	万通	  

鉱量、品位	×	

品位	  ×	金属価格	

－	  環境リスク	   －	  収益	

NPV	  費用	

鉱量	
対象鉱床	
腑存海域	
推定鉱量	
ボラティリティ	規模	（標準偏差）	
確率分布	

初期費用、	  ＝	  運転費用	  明神海丘サンライズ鉱床	
伊豆・小笠原海域	
9,000 K tonne (wet)31.5%
対数正規分布	

小濱ら(2010)によると、サンライズ鉱床と類似した成因を持つ世界の148鉱床を対象に、鉱量データを集計。対数をとると、正規分布に近い分布が得られ、平均900万トン、ボラテリィティ31.5%となり、サンライズ鉱床もこの分布に従うと仮定している。	

鉱量[万トン]	

Table 品位分布	

品位	
文献調査で得られたデータを基に、金属種毎に品位の最大値と最小値をとって、一様分布としてモンテカル
ロDCFに組み込んだ。	  
（出所によって、品位データのバラつきが大きい＆詳細な情報が公表されていない）	

20%	  相 16%	  対 12%	  頻 8%	  度	 4%	  0%	  300～400	  400～500	  500～600	  600～700	  700～800	  800～900	  900～1000	  1000～1100	  1100～1200	  1200～1300	  

鉱量	

Cu

6.7%～5.5%

Pb2.0%～0.1%

Zn15.0%～2.4%

Au

0.002%～0.0001%

Ag

0.12%～0.004%

金属価格	
鉱量	×	品位	×	

金属価格	

－	

初期費用、	 ＝	運転費用	

環境リスク	 －	

収益	

NPV	

費用	

金属価格の幾何ブラウン運動	

P(t=1)の算出方法	

dP = Pαdt + Pσdz

P1 = P0 + dP0= P0 + P0 (α•･dt + σ•･dz )α ：一定成長率(=4% per year)
σ ：ボラティリティ
dz：標準正規乱数	

2.5 	

年次ボラティリティσ※月次データから算出	

Cu	

Pb 	

Zn	

Au	

Ag	

23%	

16%	

28%	

P	

[100万円/トン]	

Table ボラティリティσ	

2.0 	

Cu	

Pb	

1.5 	

Zn	

1.0 	

Table 初期値P(0)	

P(0)
[100万円/トン]
※1990年～2009年平均	

Cu	

0.58	

Pb 	

Zn	

Au	

Ag	

0.16	0.26	2188	

43	0.5 	0.0 	0	 3	 6	 9	 12	15	18	21	24	27	30	33	36	39	42	45	

t[年]	

環境リスク、初期費用・運転費用	
×	

品位	  ×	金属価格	

－	  環境リスク	   －	  収益	費用	①環境リスク	
環境リスク
経済価値[億円/年]

海域	
採掘場所近傍	
深海のかなり広い範囲	
海洋全体	

専門家アンケートから算出した生態リスクER[gha]から変換係数γ[yen/gha/year]を乗じて算出。	  

標準偏差	
0.1

120%

19952%

43670%

アンケート回答者のERの標準偏差	  9%	  8%	  7%	  6%	  相
対 5%	  頻 4%	  度	3%	  2%	  1%	  0%	  ②初期費用、運転費用	

初期費用	

基本的なパラメータ 	
探査費用 ※1 	
開発費用※1 	
環境調査費用 ※2

初期費用、	  ＝	  運転費用	  NPV	  期待値:675億円	  ボラティリティ（標準偏差）：33%	

0～50	  100～150	  200～250	  300～350	  400～450	  500～550	  600～650	  700～750	  800～850	  900～950	  1000～1050	  1100～1150	  1200～1250	  1300～1350	  1400～1450	  1500～1550	  鉱量	

環境リスク[億円/年]	  60億円 	
262億円 	60億円 	

運転費用※1 	116億円/年 	

割引率	

3%

※1NauGlus社HPを参考に年間採掘量で調節	  ※2経済産業省HP参考:	  hKp://www.meG.go.jp/informaGon_2/downloadﬁles/review_sheet/0111.pdf	  NPV	
鉱量	×	×	

品位	  金属価格	

－	  収益	

初期費用、	   ＝	  運転費用	  環境リスク	   －	  NPV	  費用	

事業性条件	
期待収益
（現在価値）	

4,361

運転費用(per year）
環境リスク（per year）
探査コスト	
環境調査費用	
開発準備費用	NPV（期待値）

1166756060
262
416億円	

12%
10%
相 8%
対頻 6%
度	 4%
2%
0%

期待値:416億円	  ボラティリティ:446%	

NPV[100億円]
NPVが0以下になる頻度は約50%で、事業のリスクが大きい事が分かる。ボラティリティは446%と非常に大きい。不確実性が事業性に与える影響は大きく、事業者にとって参入障壁が大きい事を裏付けている。	

不確実性を考慮した事業性評価手法であるリアル・オプション(ROV)法を適用する事が有用であると考えられる。	

リアル・オプション(ROV)法によるNPV算出	
金融工学から派生した手法で、事業に内在する不確実性によって持ちうる経営上の意思決定（オプション）の価値を含めた事業価値を算出する事が出来る。
例：ある事業に投資をしようとしており、現時点(t=0)で投資を実行すればV0が得られるが、1年後(t=1)にV1,upかV1,downに変化する。投資額 Ｉ とすると、このとき、静的なNPV評価においては現時点で投資を実行するのでV0- Ⅰが事業価値となる。一方、ROV評価では、現時点で投資実行する場合(V0 – Ｉ )と、投資を延期する場合の事業価値を比較して、事業価値が高い方を選択する。
•ROV評価	•NPV評価	現時点	

原資産価値	  
V0	1年後	V1,up	

現時点	
原資産価値	  
V0	V1,down	

この時点で必ず投資実行する。	

この時点では、必ずしも投資を実行しない。	

1年後	
V1,up	
V1,down	
投資を実行するか中止するかを選択する。	

熱水鉱床開発の事業フロー	  投資機会：探査、開発準備、	  環境ベースライン調査	  小濱(2009)が提唱している事業フローに、環境調査を追加	

ケース１：（探査→環境ベースライン調査＋開発準備）	  投資判断1(24ヶ月)
不確実性：鉱量、金属価格、環境リスク、品位

探査（24ヶ月）

投資判断2(36ヶ月)
不確実性：金属価格、環境リスク、品位50%操業
6ヶ月

試験操業（無収益）
6ヶ月

環境ベースライン調査（48ヶ月）、開発準備（24ヶ月）

ケース２：（環境ベースライン調査＋探査→開発準備）	  探査（24ヶ月）、
投資判断1(24ヶ月)
不確実性：鉱量、金属価格、環境ベースライン調査
環境リスク、品位（48ヶ月）

50%操業
6ヶ月

試験操業（無収益）
6ヶ月

投資判断2(36ヶ月)
不確実性：金属価格、品位

開発準備
24ヶ月

パラメーターの値	  Table 基本的なパラメータ 	
収益 （期待値）	
4,361億円 	
※1
原資産価値（期待値）	
769億円 	原資産のボラティリティ 	
242%
上昇率（原資産価値） 	
11.2
下降率（原資産価値） 	
0.09
割引率	
3%
※1原資産価値：収益－運転費用－環境リスク	  Fig. 採掘された鉱石（Nautilus社HP）

ROV結果 ケース１：（探査→環境調査＋開発準備）	  l投資判断１（探査）	  （億円）	

t=0	t=2	

t=1	

96,400	  投資	

σ = 242%投資判断1	  (24ヶ月)	  不確実性：鉱量、金属価格、	  環境リスク、品位	  探査	  （24ヶ月）	  投資判断2	  (36ヶ月)	  不確実性：	  金属価格、	  環境リスク、品位	  試験操業	  （無収益）	  6ヶ月	  環境ベース	  ライン調査	  （48ヶ月）、	  開発準備	  （24ヶ月）	  8,560	  延期	709	  投資	769	  延期	58	  延期	

50%操業	  6ヶ月	  0	  中止	

l投資判断２（環境調査＋開発準備）	  t=0	

t=1	

σ = 257%742	  延期	t=2	130,000	  延期	9,450	  延期	48	  延期	

681	  延期	0	  中止	t=3	

1,710,000	  投資	  9,610	  投資	  0	  中止	0	  中止	

ケース１結果	
期待収益（現在価値）	
運転費用(p.a.)
環境リスク（p.a.）
探査コスト	億円	環境調査費用	
開発準備費用	NPV
事業価値	
オプション価値	

4,361
116
675
60
60
262405698293üオプション価値はNPVに対して約72%程度存在する。	  ROV結果 ケース２：（環境調査＋探査→開発準備）	  l投資判断１（環境調査＋探査）	  （億円）	

t=0	t=2	

σ = 242%

t=1	

96,400	  投資	

投資判断1	  (24ヶ月)	  不確実性：鉱量、金属価格、	  環境リスク、品位	  探査（24ヶ月）、	  環境ベース	  ライン調査	  （48ヶ月）	  投資判断2	  (36ヶ月)	  不確実性：	  金属価格、品位	  50%操業	  6ヶ月	  試験操業	  （無収益）	  6ヶ月	  開発準備	  24ヶ月	  8,500	  延期	649	  投資	746	  延期	53	  延期	0	  中止	l投資判断２（開発準備）	  t=0	t=1	σ = 212%717	  延期	

t=2	51,100	  延期	6,080	  延期	69	  延期	641	  延期	0	  中止	

t=3	426,000	  投資	  5,930	  投資	  0	  中止	0	  中止	

ケース２結果	
期待収益（現在価値）	
運転費用(p.a.)
環境リスク(p.a.)
探査コスト	
環境調査費用	億円	
開発準備費用	NPV
事業価値	
オプション価値	

4,361
116
675
60
60
262
416
487
71

üオプション価値はNPVに対して約53%程度で、オプションを設定する価値はある事が示唆される。	  環境リスクの感度分析	  

t=0	

t=1	

投資判断２	

金属資源獲得という意義を考慮す
ると、途中で中止しない方が望ましい。	

t=2	t=3	
投資	  延期	
投資	  延期	
延期	

延期	

中止	
延期	

必ず投資になるような環境リスクの条件を見つける為に、感度分析を行った。	

中止	
中止	

ここでは、投資を行わず、撤退することになる。	

ケース２のほうが、ケース１より投資になるパターンが多い。	

ケース２の方が、より確実に事業を開始できる	

Table 必ず投資になるケース	
ボラティリティ（標準偏差）	
環境リスク	
感度分析	 25% 50% 100% 150% 200%
100 1＆2 1＆2 1＆2 1＆2 1＆2
200 1＆2 1＆2 1＆2 1＆2 1＆2
300 1＆2 1＆2 222
期待値
400 [億円/年]	
500 600 700 -事業性評価考察	ü モンテカルロDCFによるNPVを算出する事により、熱水鉱床開発の事業リスクが定量的に明らかになった。その値は期待値が416億円でボラティリティσが446%である。	  
ü 熱水鉱床開発の事業性評価には、NPVによる手法のみならず、不確実性も考慮できる評価手法であるリアル・オプション法も用いる意義が有る事が分かった。	  
ü 環境リスクの感度分析を行ったところ、ケース２のほうがケース１より投資が実行される可能性が高く、熱水鉱床を確実に行うためには、ケース２のほうが優れていると考えられる。	  結論	専門家アンケートによる環境リスク定量化	
専門家アンケートとクロス・インパクト分析により、開発によって生じるハザードの大きさを定量化する事ができた。

持続可能性評価	
包括的環境影響評価を行うことで、持続可能性の検討を定量的に行い、経済性と環境リスクの関係性を明らかにした。IIIによる評価が持続可能になるためには、開発によって被る深海の生態系の生息面積Aoriginal,深海のかなり広い範囲が約3.9×106 (ha)以下で、且つ、海洋全体の種数減少率ｓn,海洋全体が約1.0×10-5以下でなければならない事が示唆された。

事業性評価	
鉱量・金属価格・品位・環境リスクを不確実性として捉え、2段階の投資延期オプションを考慮したリアル・オプション評価を行ったところ、リアル・オプションを設定する価値が認められた。また、環境ベースライン調査を早期に行う（ケース２）ほうが、より確実に熱水鉱床開発を実行できることが示唆される。