エネルギー研究会12月用配布資料No.1

2022/12/19

資源循環と地域連携による未来社会の共創
地方独立行政法人 北海道立総合研究機構 道総研フェロー
ホクレン肥料株式会社 生産企画部 特任技監 赤澤 敏之

2030年まで SDGsへ「行動の10年」

本気新活動 連携

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本発表の内容資源循環と地域連携による未来社会の共創

１ 令和の激震とSDGs活動
２ 窒素循環と地域社会のリデザイン
３ みどりの食料システム戦略と農工連携
４ 地域社会の理想像と異種産業の融合
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昭和から平成, 令和へ変遷
1980年から2020年へ

自然環境破壊・地球温暖化・感染症蔓延

2019～20??年 コロナ世代
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自然環境・生物圏の重要な課題
Planetary boundary（地球環境の限界）
経済発展や技術開発により, 人間生活は物質的に豊かになった！
しかし, 人類が豊かに生存するための基盤, 地球環境は限界？
気候変動
生物圏の一体性
土地利用変化

人間が安全に活動できる境界を越えるレベルに到達
農業による窒素固定の限界値は年間3500万t
大気中の窒素ガスは4400万t/y以下の指標

窒素生産量は2015年時点で1億5000万tに到達！
生物地球
化学的循環

Will Steffen et al., Planetary boundaries:Guiding human development on a
4changing planet (2015).

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SDGsは人類, 世界, 産学官の目標
国連 持続可能な開発目標（SDGs: Sustainable Development Goals ）2015年9月, 国連サミット採択の「持続可能な開発のための2030アジェンダ」で記載された, 2016-2030年の国際目標

持続可能な世界を実現するため 17の Goal（目標） と 169の Target（取組・手段） https://imacocollabo.or.jp/about-sdgs/17goals/ から構成

貧困

飢餓保健

地球上の誰一人として取り残さないNo one will be left behind.
教育 ジェンダー 水・衛生
SDGsは, 発展途上国,先進国を含めた全て生産・消費 の主体が取り組む
普遍的なものエネルギー成長・雇用イノベー 不平等ション

都市

気候変動 海洋資源 陸上資源 平和

実施手段

日本も積極的に取り組む！
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アジア太平洋化学工学連合会議（APCChE2019）の札幌宣言
札幌宣言 -人々の「健康、安心、幸福」のための化学工学技術 Efficiency から人と社会の Sufficiencyの最大化へ
東北大 WPI-AIMR 阿尻 雅文先生 E114, SCEJ 85th Annual Meeting (2020)2019年9月, 札幌市開催のアジア太平洋化学工学連合会議 （APCChE 2019）
ー札幌宣言「国連持続可能な開発目標に関する宣言 －人々のWell-being（心身ともに健やかで安心と幸せが満たされている状態）のための化学工学－
国連持続可能な開発目標に関する宣言
人(People), 地球(Planet), 繁栄(Prosperity), 平和(Peace), パートナーシップ(Partnership)の5つのPを包含した17の持続可能な開発目標(SDGs)を, アジア・太平洋地域の共通の地域目標と共有されたビジョンとして掲げることを認識し, 世界の中で高度成長が見込まれているアジア・太平洋地域において, 経済における物質とエネルギーの使用強度が今後さらに高まることを予測し, 近年「気候危機」と表現される目に見える気候の急激な変化の悪影響が, パリ合意やキガリ改正などの国際環境条約の緊急的実施を必要としていることに直面し, 小島嶼開発途上国（SIDS）が直面する解決が困難な課題, 特に自然災害と経済的損害という喫緊の課題を認識し,国連工業開発機関（UNIDO）が, 循環型経済社会とグリーンインダストリーを推進する立場の国連機関として, この宣言の起草と周知に参画していることに謝意を表し, 積雪寒冷地において,次世代の子供達が笑顔で暮らせる持続可能な都市モデルの構築を目指す札幌市SDGs未来
都市計画を意識し, 化学工学会の理事, 個人会員, 法人会員は, 以下の決意を宣言する。
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バックキャスト法による持続可能な未来社会の創造

2050年 温室効果ガスの排出量実質ゼロ
地球環境の改善

再エネ
省エネ

カーボンニュートラルの実現

水素社会

グリーンリカバリー

2040年まで 段階的目標を設定？
グリーン水素循環経済2030年 新型電動車投入等？？？
カーボンプライシング
環境債

汚染土壌の浄化
人工凍土工法2020年 SDGsへ「行動の10年」
COVID-19感染症の拡大
生活様式や社会活動が激変

持続可能な社会ビジネスモデルへの転換

2015年 パリ協定と持続可能な開発
生物多様性 のための2030アジェンダ
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SDGs:人間社会, 経済活動は自然環境が基盤
経済圏

生産性

公平なアクセス

社会圏

自然環境圏
生物圏
レジリエンス84

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農業用製造工場のSDGs活動は？
パートナーシップで目標を達成しょう
産業と技術革新の基礎をつくろう

経済

つくる責任
つかう責任

社会
エネルギーをみんなにそしてクリーンに
陸の豊かさを守ろう

すべての人に健康と福祉を

環境

飢餓をゼロに
気候変動に具体的な対策を

安全な水とトイレを世界中に

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地域独自のSDGsを構築？
持続可能な開発に向けて実施手段を強化し、グローバル・パートナーシップを活性化する
強靭なインフラを整備し、包摂的で持続可能な産業化を推進する
と共に、技術革新の拡大を図る
飢餓に終止符を打ち、食料の安定確保と栄養状態の改善を達成するとともに、持続可能な農業を推進するあらゆる年齢のすべての人々の健康的な生活を確保し、福祉を推進する
陸上生態系の保護、回復及び持続可能な利用の推進、森林の持続可能な管理、砂漠化への対処、土地劣化の阻止及び逆転、並びに生物多様性損失の阻止を図る

持続可能な消費と生産のパターンを確保する

すべての人々に手ごろで信頼でき、持続可能かつ近代的なエネルギーへのアクセスを確保する
すべての人々の水と衛生の利用可能性と持続可能な管理を確保する
気候変動とその影響に立ち向かうため、緊急対策を取る
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2022年版 SDGs目標別の達成度
日本は163か国中19位

Sustainable Development Report 2022, June 2022

「達成済み」：目標4, 9, 16「課題が残る」：目標1, 3, 6, 8, 11「重要な課題がある」：目標2, 7, 10「深刻な課題がある」：目標5, 12, 13, 14, 15, 1711

窒素循環
窒素循環（Nitrogen cycle）は, 地球上において窒素が大気圏, 岩石圏,生物圏等の各環境間でやり取りされる中で形成される大きな循環
炭素循環等ともに生物地球化学的循環の一つ, 地球上の生物にとって窒素はタンパク質や核酸の主要構成要素, 必須元素
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%AA%92%E7%B4%A0%E5%BE%AA%E7%92%B0126

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窒素循環の概要
・窒素循環は複数反応に分けられ, 各反応で窒素は様々な化学的形態（N2, NH4+, N2O, NO2-, NO3-等）。
・化合物に対して生産者と分解者（その物質を代謝できる生物）が存在
・地球における窒素の最大貯蔵所は大気, 大気78%は窒素ガス（N2）
窒素ガスは不活性物質, そのままではほとんどの生物利用不可能
・一部の生物は窒素固定と呼ばれる能力をもち, このプロセスによって窒素ガスは生物に利用可能形（アンモニア）に化学的に変換
固定アンモニアはアンモニウム（NH4+）として通常存在
・窒素固定能力を持つ生物（窒素固定菌）はバクテリア, アーキア（メタン菌）
・窒素固定菌は, マメ科植物の根に共生する根粒菌, 好気性, 嫌気性・アンモニウムは亜硝酸菌によって代謝され, 亜硝酸塩（NO2-）に変化
・亜硝酸塩は硝酸菌に利用されて硝酸塩（NO3-）に変化
・植物と菌類はこれら硝酸塩中の窒素を利用して, 窒素を含む各種生体物質（タンパク質や核酸等）を合成, 有機物は他の生物に利用・硝酸塩の一部は硝酸還元菌により窒素ガスまで還元（脱窒）, 大気中へ・窒素固定は, 雷により無機的にも発生, 雷のエネルギーにより大気のN2とO2が反応して各種窒素酸化物（NOx）が生成
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人工的な窒素固定・ハーバー・ボッシュ法が発明され, 窒素と水素からNH3が合成
・オストワルト法によりNH3からHNO3が人工的に作られ, 肥料へ活用
化学手法の工業化より生体窒素の50%は工業的固定化窒素で利用
・全世界のNH3の年間生産量（2010年）は1.6億t, その8割が肥料用・生物による窒素固定は1.8億t, 雷の自然放電による生成と排気ガスのNOxは0.4億t

・人工肥料による過剰な窒素は土壌から流出し, 河川・沼沢地・海洋で富栄養化や無酸素化等の環境問題
Planetary boundary（地球環境の限界）
Will Steffen et al., Planetary boundaries :Guiding
human development on a changing planet (2015).
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N2Oの発生源
このN2OはCO2の約300倍の温室効果を有し,深刻な地球環境問題であるオゾン層破壊の原因物質
N2Oの主要な発生源は農業, 世界の人為的発生源の60％を占有

74.88%

4.57%

9.17%

7.98%

3.17%

ダイズ根圏のN2O発生機構と根粒菌によるその削減0.21%
www.microbial-ecology.jp/?p=6292

世界の亜酸化窒素（N2O）の排出の原因 - fumiblog

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世界のN2O収支 2020年版
グローバル・カーボン・プロジェクト（GCP）は, N2Oの全ての発生源と吸収源を詳細に網羅した世界のN2O収支「世界の一酸化二窒素収支2020」を公表
2020年10月8日に国際学術誌Natureに掲載

最近10年間, 世界の人為的なN2O排出総量の内, 農業生産起源の排出が82％を占有

食糧生産システムが気候変動に与える影響を緩和することが喫緊の課題

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反応性窒素の問題
反応性窒素の年生産量が陸上微生物による年間処理能力（光合成による植物への取り込む）を超越

産業（農業）の利用実態解析,影響調査, 対応技術の開発,窒素管理LCA, 窒素管理ビジネス等の振興が重要
東京工業大学名誉教授 秋鹿研一氏
2022/9/17, 134回 SCE Net技術懇談会談
https://www.env.go.jp/policy/hakusyo/h25/img/fb1_2_5_05.gif

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土壌微生物による尿素肥料の窒素生成反応(NH2)2CO + 2H2O
→ 2NH4 + + CO32-

2NH4+ + 3O2→ 2NO2－ + 2H2O + 4H+

2NO2－ + O2 → 2NO3－

2NO3－ + 2H2 → 2NO2－ + 2H2O
2NO2－ + 2H2 → N2O + H2O + 2OH－
N2O + H2 → N2 +H2O

自然環境の視点では, 尿素の過不足ない土壌供給が必要！
作物の生産には, 効果的なアンモニア化と硝化の抑制制御が重要

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肥料システムの課題
・47%しか植物に吸収されない・残りは反応性窒素（NH4+, N2O, NOX, NO3-）となり環境負荷・窒素のバクテリア処理に限界
吸収効率の高い肥料の開発植物工場の活用等が重要！
>

Wasted reactive N: NH3 > NH4+ > N2O > NOX > NO3- > > >N219

農業分野の緊急対策
地球温暖化問題
環境に及ぼす影響
窒素による地下水汚染

肥料の施肥過多ではなく肥料使用量の適宜制御が極めて重要！

肥効調節型肥料とは？
肥料成分の溶出を調節した化学肥料
種類：緩効性窒素肥料, 硝化抑制剤入り肥料, 被覆肥料
1. 露地栽培では, 施肥直後の降雨や長雨等による肥料成分の溶脱や表面水による流出を防止
2. 施設栽培では, 急激な硝酸化成やアンモニアの揮散による特肥料の流亡を防止
徴3. 肥料の損失を抑制し, 効率的な施肥が可能。
4. 従来よりも減肥が可能となり, 作物に適当な肥料の溶出型を選定し追肥回数を減少

2010

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新型コロナ感染症のパンデミックに伴う日本の再デザイン 令和2年12月20日 環境省
コロナ危機・気候危機

2019-nCoVの電子顕微鏡写真（国立感染症研究所）

資源循環を利用, 持続する「自立」した地域が相互に連携, 機能する

京都シンポジウム

経済社会の Redesign
脱炭素社会
循環経済 分散型社会へ移行

地域循環共生圏
・地域特性, 地域資源の性質に応じて最適な規模で地域資源が循環
・狭い地域での循環に適した資源⇒ コミュニティや自治体レベルの小さな領域で循環・広い地域での循環に適した資源⇒ 河川流域, 都道府県, 国等地域を越えたより広い領域での循環 21

みどりの食料システム戦略 (概要)2021/5/12

https://www.maff.go.jp/j/kanbo/kankyo/seisaku/midori/index.html

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みどりの食料システム(具体的内容)
2021/5/12

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未来へ持続的発展に向けた技術

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ゼロエミッション化への取り組み

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脱炭素社会実現へ革新的イノベーション

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