環境創成計画学講座

Ecomaterial Design and Process Engineering

ライフサイクル評価学分野 Life Cycle Assessment

持続可能な物質循環を目指した
環境経済工学研究
Ecomaterial design and process engineering
toward sustainable material cycle

教授

長坂 徹也

Professor

Tetsuya Nagasaka

准教授

松八重（横山）一代
Associate Professor

Kazuyo Matsubae-Yokoyama

EMP

The objectives of our research subjects are the design of eco-material processing for base-metalproduction, waste treatment and artificial resource development with the minimum energy consumption,
resource input and environmental load. Some research projects include the design of eco-material, material/substance flow analysis and its management, development of new index of sustainability. We are now
trying to establish new academic area by combining“Material Process Engineering”and“EnvironmentalEconomics”（we are calling this area as“Econo-Engineering”）to solve environmental problems.

ライフサイクルアセスメント（LCA）の中で、産業連関表をイアッシュは、現状では大部分がフライアッシュセメントの原基礎としたハイブリッドLCAの手法の一つとして、廃棄物産材料としてリサイクルされている。石炭フライアッシュはその生業連関表（WIO）を用いた分析がある。WIOは廃棄物処理を成過程で種々の環境規制物質を濃化させる。中でもホウ素・介して動脈部門と静脈部門の間に存在する相互依存関係をヒ素・セレンの3元素は環境基準を超えて溶出することが多描写したものである。本年度は東北６県（青森県、岩手県、いため、石炭フライアッシュを安全な状態でリサイクルするた

秋田県、宮城県、山形県、福島県）の東北地方廃棄物産業

めには、石炭フライアッシュからのホウ素・ヒ素・セレンを含連 関 表（Tohoku Region Waste Input-Output Table: TR-当 分 野 では 環 境 親 和 型 素 材 製 造・資 源 再生プ ロセスが一般的である。有機リン酸は、生体内における重要な構成む環境規制物質の除去技術の開発が望まれている。本研究WIO）の整備をすすめ、これを基に東北地域内で発生する牛（EcoMaterial Processing：EMP）、マテリアルフロー分析要素であり、体内のエネルギー源であるATPや遺伝情報の要で提案している「酸洗浄プロセス」を図に示した。石炭フライ糞をはじめとするバイオマスの石炭代替を進めた場合の効果（Material Flow Analysis：MFA ）、ライフサイクルアセスメである、DNAやRNAにとって重要な役割を演じている。また、アッシュと希酸とを適切な固液比で混合・攪拌の後遠心分について、環境影響評価を行った。

ント（Life Cycle Assessment：LCA ）の3本柱を中心とした無機リン酸は骨の主成分であり、有機、無機化合物のいず離による脱水を施し、石炭フライアッシュ中のホウ素・ヒ素・物質循環のための環境経済工学の研究を進めている。

れにおいても、リンは動植物の成長、生命維持に必須の栄セレンの3元素を含む環境規制物質を除去するものである。

養元素である。一方、工業的なリンの利用は多岐にわたり、酸洗浄プロセスの核となる新規な技術的ポイントは、以下のMFA

触媒、化成品、発火材、半導体材料、食品添加剤、消泡剤3点に集約される。

「持続可能社会」を実現するためには「物質循環 」を効果的など、多数の用途があるが、動植物の必須栄養元素であるこに果たすことが重要である。それでは循環させるべき物質は、とから、肥料としての用途が圧倒的に大きい。

どのような形態で、どれくらいの量が社会を動いているのだろ

リンは自然界、人間経済活動圏の両者において重要な役うか。国、地域、産業部門などを単位として物質収支を定量割を担っているが、工業的には主要用途が食料生産を下支え化し、環境負荷や資源消費を体系的に把握することで環境･する肥料成分であったり、最終製品を形作るポリリン酸等の資源効率を改善しようという調査研究は、マテリアルフロー・素材成分であったり、従来は概して地味な存在であった。しアカウンティング（Material Flow Accounting：MFA ）と呼ばかしながら、直近ではリンは戦略物質のひとつとして脚光をれており、90年代後半から欧州を中心に盛んに行われるよう浴びており、リン資源を海外に全面依存している我が国におになっている。本研究室ではマテリアルフロー分析の手法をいては、リンの安定確保は急務であるとされている。

用いてリンレアメタルのフローについての調査・整備を行った。

現在工業的に利用されている高品質のリン鉱石は、現在リンはクラーク数で13番目にランクされ、地殻中の平均濃のペースで消費が進むと100年以内に枯渇することが懸念さ度は0.08％とされている原子番号15の元素である。自然界でれており、新たなリン資源の開発が強く望まれている。本研

は呈する色彩によって白リン、黒リン、紫リン、赤リン、紅リ

究室では、詳細なリンの国内マテリアルフロー分析を通じて、ン、黄リンと呼ばれる同素体の存在が知られているが、リン製鋼スラグと下水汚泥に濃縮されるリンは、質および量におは極めて酸化しやすいために元素単体としての存在は希であいて輸入リン鉱石とほぼ同等であり、人工リン資源として極り、大部分は無機、有機リン酸化合物の形態をとっているのめて高いポテンシャルを有することを示した。

１.希酸との混合・攪拌による、極めて短時間でのホウ素・ヒ素・セレンの除去
２.NaOHを用いた中和によるホウ素以外の環境規制物質の液相からの分離
３.イオン交換膜を用いた液中のホウ素の選択的除去と再資源化

現在進行中のその他の課題

特筆すべき業績●トランプエレメントの混入を考慮した鉄資源循環分析用●柏倉俊介君（D2）、小野恭平君（M2）が（社）
日本鉄鋼協会秋季講

産業連関モデルの構築●東北地域における木質資源量の推定とGISデータベース化●新エネルギーとしての家畜系バイオマスの利用●電気炉ダストからの亜鉛回収技術の開発

Fig.1 Domestic material flow of phosphorus in Japan（2002）

LCA

石炭火力発電所より年間1,000万t程度排出される石炭フラ

Coexistence Activity Report 2008

Fig.2 Phosphorus flow among South Korea,Japan,
China and other phosphate ore exporting countries

演大会学生ポスター賞奨励賞を受賞いたしました。
（2008年9月）●長坂徹也教授らが発起人としてリン資源リサイクル推進協議会を発足いたしました。
（2008年11月）● 松八重一代准教授、長坂徹也教授らがInternational Con-

●石炭灰からの環境規制物質溶出防止技術の開発

ference on EcoBalance 2008でBest Poster Awardを受賞●製鋼スラグの再生及び発生量極小化プロセスの開発いたしました。
（2008年12月）

アクティビティレポート 2008