令和4年度 廃棄物資源循環学会 春の研究討論会
セミナーB ⼀般廃棄物焼却施設におけるカーボンニュートラルの可能性
2022年5⽉25⽇

2050年カーボンニュートラル化に向けた
⼀般廃棄物を取り巻く環境の変化

廃棄物焼却研究部会
森岡泰樹 ((株)タクマ)

⽬次
1. 廃棄物・資源循環分野における2050年カーボンニュートラル
2. ⼀般廃棄物焼却施設における2050年カーボンニュートラル
〜当部会の設定シナリオ〜

1. 廃棄物・資源循環分野における2050年カーボンニュートラル
• 廃棄物分野における温室効果ガス(GHG)
排出量の現状• 2050年カーボンニュートラルに向けた廃棄物・資源循環分野における中⻑期
シナリオ

廃棄物分野における温室効果ガス(GHG)排出量の現状

⽇本全体および廃棄物分野のGHG排出量(2019年度)
その他分野

1,300
H FC等4 ガス【ガス種類別】

【分野別】

1,200

5 5 MtCO 24.6%

日本全体の温室効果ガス(GHG)
排出量：1,212 MtCO2

3 MtCO 20.3%廃棄物分野

1,1004 0 M tCO 23 .3%

2 0 MtCO 21.6%

1,000

農業分野

CH 4900

2 8 MtCO 22.3%

温室効果ガス排出量（ MtCO2 ）N 2O

廃棄物分野の温室効果ガス(GHG)排出量：40 MtCO23 1 MtCO 22.6%

工業プロセス及び製品の使用分野

800

1 0 2 MtCO 28.4%

700
600
500
400
300

CO 21 , 1 0 8 MtCO 291.4%200
エネルギー分野
1 , 0 3 5 MtCO 285.5%

100年度（令和 年度）

室効果ガ 排出量（確報値）

環0「（境省） お る排出分野• 廃棄物分野の温室効果ガス(GHG)排出量は全体の3.3%と大きくはない。
• 2050年に向けて他分野でのカーボンニュートラル化が進む中、廃棄物分野においてもカーボンニュートラルに向けた取り組みが必要である。

定義 基づき「中央環境審議会 循環型社会部会（第38回）資料１」をもとに作成

5廃棄物分野のGHG排出内訳(2019年度)
N 2O【ガス種類別】4 , 1 2 8 ktCO 210.4%

排水処理

その他

埋立

5 8 2 ktCO 21.5%

2 , 8 1 1 ktCO 27.1%

生物処理

3 , 6 1 5 ktCO 29.1%

CH 4

3 8 3 ktCO 21.0%

4 , 6 5 9 ktCO 211.7%

CO 2【排出源別】

3 0 , 8 7 9 ktCO 277.8%

焼却
1 2 , 9 7 6 ktCO 232.7%

原燃料利用
1 9 , 2 9 8 ktCO 248.7%

焼却＋原燃料利用：

81.4%
焼却＋原燃料利用によるGHG排出量が、廃棄物分野全体の81.4%を占める。
廃棄物の焼却処理におけるGHG削減対策が必須である。
「中央環境審議会 循環型社会部会（第38回）資料１」をもとに作成

6

廃プラスチックの焼却・原燃料利⽤に伴うGHG排出内訳(2019年度)

一般廃棄物：46.3%

廃プラスチックの焼却・原燃料利用によるGHG排出量は、一般廃棄物由来・産業廃棄物由来が、それぞれおよそ半分ずつを占める。
「中央環境審議会 循環型社会部会（第38回）資料１」をもとに作成

7

2050年カーボンニュートラルに向けた廃棄物・資源循環分野における中長期シナリオ

廃棄物・資源循環分野における2050年温室効果ガス排出実質ゼロに向けた中⻑期シナリオ(案)中央環境審議会における中⻑期シナリオ検討の経緯

2021年8月5日の中央環境審議会循環型社会部会において、「廃棄物・資源循環分野における2050年温室効果ガス排出実質ゼロに向けた中長期シナリオ(案)」について議論「中央環境審議会 循環型社会部会（第38回）資料１」をもとに作成

9廃棄物・資源循環分野における2050年温室効果ガス排出実質ゼロに向けた中⻑期シナリオ(案)

検討の対象範囲(カーボンニュートラル化の範囲)
廃棄物の種類
一般廃棄物

︓検討対象範囲

産業廃棄物

廃棄物処理過程
分別
プラスチック分別
バイオマスプラス
チックの普及

収集・運搬
収集⾞燃料

中間処理
焼却
メタン発酵
リサイクル

最終処分
発酵
浸出⽔処理

• 一般廃棄物・産業廃棄物の両方を対象として、収集・運搬、中間処理、最終処分まで含めた廃棄物・資源循環分野トータルでの2050年カーボンニュートラルに向けた検討• 廃棄物分野における非エネルギー起源CO2に加えて、燃料・電気の使用に伴うエネルギー起源CO2も対象「中央環境審議会 循環型社会部会（第38回）資料１」をもとに作成

10廃棄物・資源循環分野における2050年温室効果ガス排出実質ゼロに向けた中⻑期シナリオ(案)

CO2排出削減効果の範囲

2050年︓
電⼒CO2排出係数０エネルギー分野における2050年カーボンニュートラル達成により廃棄物発電・熱利用によるCO2削減は考慮されない
廃棄物・資源循環分野のGHG排出はCCUSで相殺する必要あり「中央環境審議会 循環型社会部会（第38回）資料１」をもとに作成

11廃棄物・資源循環分野における2050年温室効果ガス排出実質ゼロに向けた中⻑期シナリオ(案)廃棄物・資源循環分野で想定するシナリオ

現況年度(2019年度)付近の対策のままで2050年まで推移することを想定

計画シナリオ

GHG削減・資源循環に資する既存の計画・法制度や業界団体の目標等に基づき対策導入量を想定

拡大計画シナリオ

計画シナリオに加え、廃棄物処理施設や収集運搬車両等のエネルギー起源CO2対策を導入

イノベーション
実現シナリオ

拡大計画シナリオに加え、現状の技術開発動向を踏まえたイノベーションによる削減量を見込む

イノベーション
発展シナリオイノベーション実現シナリオに加え、現状からは必ずしも十分担保されない技術水準まで対策導入を見込む

実質排出ゼロ
シナリオ

イノベーション発展シナリオに加え、廃棄物・資源循環分野のGHG排出量を相殺するだけのCCUSを導入

最大対策シナリオ

実質排出ゼロシナリオに加え、廃棄物処理施設におけるCCUS量を最大限見込む「中央環境審議会 循環型社会部会（第38回）資料１」をもとに作成

対策を強化

BAUシナリオ12廃棄物・資源循環分野における2050年温室効果ガス排出実質ゼロに向けた中⻑期シナリオ(案)

実質排出ゼロシナリオの前提条件
実質排出ゼロシナリオ
ごみ量・ごみ質• 人口減少、ごみ発生量の削減、リサイクルの促進などにより2050年の一般廃棄物量は、現状から半減する。
• プラスチック使用量削減や、プラスチックリサイクルの促進などにより、ごみの発熱量は6,000kJ/kg程度まで下がる。
 廃プラスチックの発生量25%抑制
 循環型CR(ケミカルリサイクル)収率90%
 バイオマスプラスチック250万t導入 (全量バイオマスプラスチック)

エネルギー利用• 2030年以降の新規焼却施設は300t/日以上に集約化• 新規施設は蒸気条件の高温高圧化(6MPa, 450℃)により高効率発電

燃料• 一般廃棄物処理施設で使用する燃料はすべてバイオマス由来燃料

CO2回収• カーボンニュートラルに必要となる施設にCO2回収設備を導入「中央環境審議会 循環型社会部会（第38回）資料１」をもとに作成

13廃棄物・資源循環分野における2050年温室効果ガス排出実質ゼロに向けた中⻑期シナリオ(案)中⻑期シナリオ検討結果• 廃棄物・資源循環分野の2050年カーボンニュートラルには、これまでの計画等の延長線上の対策では不十分。
• 実質排出ゼロシナリオでは、CO2排出量をBAU比86%削減するとともに、CCUSによるCO2削減により2050年カーボンニュートラルを実現できる可能性を示唆。
「中央環境審議会 循環型社会部会（第38回）資料１」をもとに作成

14

2. ⼀般廃棄物焼却施設における2050年カーボンニュートラル
〜当部会の設定シナリオ〜• 焼却部会にて検討するカーボンニュートラルの範囲• 2050年ベースシナリオの設定• 2050年ベースシナリオの検討結果• 2050年の廃プラスチック量に関する感度分析

焼却部会にて検討するカーボンニュートラルの範囲

検討対象の範囲
廃棄物の種類
一般廃棄物

︓検討対象範囲

産業廃棄物

廃棄物処理過程
分別
プラ分別
バイオプラの普及

収集・運搬収集⾞CO2

中間処理
焼却
メタン発酵
リサイクル

最終処分
発酵
浸出⽔処理

カーボンニュートラル化の対象となるCO2排出量
ごみ焼却(バイオマス由来)

ごみ焼却(非バイオマス由来)

燃料

電気

本検討では、一般廃棄物の中間処理(焼却)において発生するCO2排出量を検討対象とする。
非バイオマス(プラスチック等)由来のCO2排出量を対象にカーボンニュートラル化を検討する。
17

検討対象とするCO2削減量の定義
外部施設の化⽯燃料削減分もカウント

売電外部熱利⽤

CCUSのみカウント

CCS

CCU

CCS

CCU

2050年には、燃料・電気はすでにカーボンニュートラル化

廃棄物発電や熱利用に伴うCO2削減量はカウントしない。
CCUSのみをCO2削減量としてカウントする。
(中央環境審議会による検討と同様の考え方)

18

2050年ベースシナリオの設定

焼却処理量イノベーション実現シナリオの条件(16,600kt/年)を採用(実質排出ゼロシナリオのごみ質が不明であったためイノベーション実現シナリオを採用)

16,600 kt/年

人口減少や3Rの推進により、年間処理量は現在の半分以下まで減少。
出典︓中央環境審議会 循環型社会部会（第38回）資料１20

ごみ組成
イノベーション実現シナリオにおけるグラフをもとに、ごみ組成を下表の通り設定。簡略化のため、全施設(全国)共通のごみ組成とする。
項目

割合（湿重量）紙くず

20％

プラスチック+PET

5％

厨芥類

42％

繊維くず

3％

木竹草類

22％

不燃物

8％

プラスチックの消費量削減やリサイクル推進により、ごみ組成におけるプラスチック＋PETの割合が、現状15％程度から5%に減少。
出典︓中央環境審議会 循環型社会部会（第38回）資料１-1

21ごみ低位発熱量割合（湿重量）

低位発熱量※20％

11,099 kJ/kg

5％25,230 kJ/kg

厨芥類

42％

2,251 kJ/kg

繊維くず3％

17,101 kJ/kg

木竹草類

22％

7,510 kJ/kg

不燃物

8％

0 kJ/kg

合計

100%

6,600kJ/kg

項目
紙くず
プラスチック+PET

各ごみ組成別の発熱量をもとに算出すると、ごみ低位発熱量は6,600kJ/kg。
プラスチック＋PETの割合低下により、現状8,000～10,000kJ/kgから発熱量が低下。
※出典︓早崎、⼤下、河井、⾼岡︓廃棄物資源循環学会論⽂誌（in press）(2022)22ごみ中のバイオマス炭素割合(バイオマス⽐率)
各項目のバイオマス炭素割合をもとに、ごみ全体のバイオマス炭素割合(バイオマス比率)を算出。
※ バイオマスプラスチックの普及により「プラスチック＋PET」の炭素分の一部もバイオマスとしてカウントできる可能性はあるが、ここでは「プラスチック＋PET」は全て非バイオマスとしている。

項目割合(湿重量)

焼却炭素量(t-C/ごみt) ※バイオマス炭素割合(%) ※バイオマス炭素量(t-C/ごみt)

紙くず

20％

0.0502

94.3％

0.0473

プラスチック+PET

5％0.02780.0％

0.0000厨芥類

42％0.0500100.0％

0.0500繊維くず

3％0.013375.6％

0.0100木竹草類

22％0.0517100.0％

0.0517不燃物

8％0.0000ー-合計ー

0.192982%

0.159

設定したごみ組成を元に、バイオマス比率は上表の通り82％と設定。
※出典︓早崎、⼤下、河井、⾼岡︓廃棄物資源循環学会論⽂誌（in press）(2022)

23

処理システム
補助燃料を使用しない燃焼方式（ストーカetc.）とする。
高効率発電を行うため、乾式排ガス処理システムを基本とする。
施設外• メタネーション• エタノール合成• EOR利⽤• 地下貯蔵(CCS)

液化

CO2回収設備(化学吸収法)
出典︓中央環境審議会 循環型社会部会（第38回）資料１

別添

24

CO2回収技術の整理
手法

原理

起因力

長所

化学吸収法

化学反応

温度差

• 低分圧ガス向き• 炭素水素への親和力が低い• 大容量向き• 吸収液が高価• 腐食、浸食、泡立ちがある• 適用範囲が限定的

物理吸収

分圧差
（濃度差）

• 高分圧ガス向き• 適用範囲が広い• 腐食、侵食、泡立ちが少ない• 再生熱源を必要としない• 吸収液が高価• 重炭化水素への親和力が高い

吸着

分圧差
（濃度差）

• 高純度精製が可能• 装置が比較的簡易• 適用範囲が広い• 再生ガスが必要• 水分の親和性が強い

吸着温度差• 高純度精製が可能• 適用範囲が広い• 吸収材料が多く、装置が大型化する• 吸着材料費が掛かる• 再生用熱源が必要

透過分圧差
（濃度差）

• 簡便• 安価
• 小容量向き• 回収したCO2が低純度• 運転比が高い• 大容量に不向き• 油脂分含む有ガスに弱い

相変化• 高純度精製が可能• 大容量向き• 装置が複雑• 建設費が高価• 運転費が高い

物理吸収法

PSA
吸着分離法
TSA

膜分離法

深冷分離法

液化・精留

短所

本検討では、実績がもっとも多い化学吸収法を廃棄物焼却施設に導入することを前提として、以降の検討を行う。
出典︓環境省 https://www.env.go.jp/earth/ccs/attach/mat03.pdf

25

化学吸収法(アミン系吸収液)のフロー例
電⼒投⼊部
蒸気投⼊部

排ガス
CO2ガス吸収液吸収液の再生や、CO2回収後の排ガス加熱に蒸気が必要
CO2回収設備のポンプ・ブロワーや、CO2の液化に電気が必要
出典︓東芝レビューVol. 76 No. 3 （2019年5⽉）様々な排ガス源に対応可能なCO2分離回収技術

26

CO2回収技術の廃棄物処理施設への適⽤事例紹介
佐賀市(2016年〜)

化学吸収法 (アミン吸収法)
最大10t-CO2/日
気体のまま藻類培養、植物工場へCO2供給

オランダダイフェン(2019年〜)

化学吸収法(アミン吸収法)
最大10万t-CO2/年
植物栽培用の温室へCO2供給

オランダヘンゲロー(2022年〜(予定))

化学吸収法(アミン吸収法)
最大10万t-CO2/年
液化後、タンカー輸送
温室及び産業向けに供給

出典︓佐賀市HP https://www.city.saga.lg.jp/main/44494.html、⽇本産業機械⼯業会 海外情報 産業機械業界をとりまく動向(2020年3⽉号)

27発電量・燃料使⽤量
発電量• 6MPa, 450℃を前提とした発電量とする。
• CO2回収設備を導入する施設においては、CO2回収設備で使用する蒸気があるため、発電量が低下する。
燃料• 燃料のカーボンニュートラル化が達成されていることを前提に燃料消費に伴うCO2排出量は検討対象外とする。

28

2050年ベースシナリオの検討結果

CO2発⽣量
CO2発⽣量原単位設定したベースシナリオにおけるCO2発生量原単位は以下の通り。
バイオマス由来：

0.583 t-CO2/ごみｔ

非バイオマス由来：

0.124 t-CO2/ごみｔ

合計：0.707 t-CO2/ごみｔ※ CO2発生量原単位(t-CO2/ごみt)＝焼却炭素量(t-C/ごみt)×44/12

各焼却施設規模における1⽇あたりCO2発⽣量
CO2排出量(t-CO2/⽇)

400
300(354)
62(283)50200
10037292233

⾮バイオマス由来(212)

175(141)25117(71)1258200t/⽇

100t/⽇0500t/⽇

400t/⽇300t/⽇

焼却施設規模バイオマス由来30

カーボンニュートラル化に必要なCO2回収規模設定したベースシナリオにおける年間のCO2発生量は、年間の焼却処理量(16,600kt/年)と前ページの原単位より以下の通りとなる。
バイオマス由来：9,680 kt-CO2/年

非バイオマス由来：

2,062 kt-CO2/年

合計：

11,742 kt-CO2/年

非バイオマス由来のCO2発生量を全量回収できるだけのCO2回収設備を設置するとした場合のCO2回収設備設置施設規模は、以下の通りとなる。
項目数値

備考

CO2回収対象設備
CO2

2,292 kt-CO2/年

CO2吸収率：90%

ごみ量換算3,240 kt-ごみ/年

原単位：0.707t-CO2/ごみt

焼却施設
施設規模(合計)

12,052 t/日

運転日数：280日/年
調整稼働率：0.96
31

2050年の廃プラスチック量に関する感度分析

感度分析の前提条件• 設定した「ベースシナリオ」に対して、「プラスチック＋PET」の焼却処理量が2倍・3倍となった場合のごみ量・ごみ質、CO2発生量等の変化を検討した。
これは、ベースシナリオに対して、プラスチックの使用量削減やプラスチックリサイクルが想定ほど進展しなかった場合に相当する。
• 「プラスチック＋PET」の焼却処理量は、以下の通り設定した。
ベースシナリオ： 830 kt/年
シナリオ①：
1,660 kt/年シナリオ②：
2,490 kt/年
• 「プラスチック＋PET」以外のごみ(紙くず、厨芥類等)の焼却処理量は、シナ
リオ①・②についても、ベースシナリオと同じとした。

33

感度分析の結果(1)
ごみ組成項目

ベースシナリオ

シナリオ①

シナリオ②

紙くず20％

19％

18%

プラスチック+PET

5％

9％

14%

厨芥類

42％

41％

39%

繊維くず

3％

3％

3%

木竹草類

22％

21％

20%

不燃物

8％

7%

7%

焼却処理量・ごみ低位発熱量・バイオマス比率項目

ベースシナリオ

シナリオ①

シナリオ②

焼却処理量

16,600 kt/年

17,510 kt/年

18,340 kt/年

ごみ低位発熱量

6,600 kJ/kg

7,393 kJ/kg

8,423 kJ/kg

バイオマス比率

82%

73%

64%

プラスチック＋PETの割合増加により、発熱量が増加して熱回収には有利となるが、バイオマス比率は減少。
34

感度分析の結果(2)CO2排出量プラスチック＋PETの増加により、⾮バイオマス由来のCO2排出量が増加。

CO2排出量(kt-CO2/年)

20,000(14,262)

15,000(10,538)
10,0002,062(13,274)
3,594

5,625

⾮バイオマス由来
バイオマス由来

5,000

9,680

9,680

9,680

ベースシナリオ

シナリオ①

シナリオ②0プラスチックの焼却処理量を想定通りに削減できなかった場合、それに応じて必要となるCO2回収量が増加。
35

まとめ

まとめ(1)[中長期シナリオ(中央環境審議会)]• 廃棄物・資源循環分野トータルでのカーボンニュートラル化を目指し、7つのシナリオを検討。
• CO2排出量の大幅な低減とCCUSによりカーボンニュートラル化を実現できる可能性を示唆。同時に、これまでの計画等の延長線上の対策では不十分なことが明らかとなった。

[焼却部会の検討範囲]• 焼却部会では、一般廃棄物の中間処理施設において、非バイオマス系廃棄物を焼却処理することで発生するCO2排出量をカーボンニュートラル化の対象とする。
• 廃棄物発電や熱利用に伴うCO2削減量はカウントせず、CCUSのみをCO2削減量としてカウントする。(中央環境審議会と同様)

37

まとめ(2)[2050年ベースモデル(焼却部会)]• 2050年には、プラスチック割合が5%に低下することで、ごみ低位発熱量は6,600kJ/kgに低下。この時のバイオマス比率は82%。
• 2050年のごみ量減少とバイオマス比率上昇により、非バイオマス由来のCO2排出量は2,062kt-CO2/年• カーボンニュートラル化の達成には、2,292kt-CO2/年のCO2回収設備が必要となり、焼却施設規模で12,052t/日の焼却炉にCO2回収設備設置が必要。

[廃プラスチック量に関する感度分析]• プラスチック量がベースシナリオの2倍、3倍となる条件で感度分析を実施した結果、プラスチック量の増加に伴いCO2排出量、CO2回収設備の必要量はともに2倍、3倍と増加。
• プラスチックの焼却処理量が想定通りに削減できなかった場合、それだけカーボンニュートラル化へのハードルが上がる。

38