「水資源消費量を削減したＰＥＴボトル充填方法」報告書

大日本印刷株式会社

1

一般的事項

1.1

評価実施者

所属機関: 大日本印刷（株） 包装事業部
名

前：柴田あゆみ、藤森麻子

連 絡 先 ：Shibata-A3@mail.dnp.co.jp, Fujimori-A@mail.dnp.co.jp

1.2

報告書作成日2010 / 06 / 172

調査実施の目的2.1 調査実施の理由
DNP では、得意先に PET ボトル（プリフォーム）だけでなく、当社で開発した成形充填包装システムも納入している。PET ボトルに飲料を充填する場合、電力などのユーティリティの他、ボトル洗浄に用いる水や、加熱のための蒸気など大量の水を使用する。DNPが従来から採用している無菌充填方式は、高温・短時間で殺菌した飲料を常温で充填するために、熱の使用量が尐なく、また特殊な殺菌方法を用いるため、PET ボトルの洗浄に用いる水の量を減らすことができるという特長がある。
近年、大切な水資源をより効率よく使う方法や、節約する方法を得意先から要望されることも多く、さらなる水の削減を目指した充填方式の開発が求められている。そこで、新たに開発した方式は、ブロー成形機と無菌充填機を直結することにより、洗浄水の使用量を約 1/6 まで削減することを可能にした。また、エネルギー効率が向上することで熱使用量も削減することができる。
この新充填方式について以下の目的で調査することとした。
ウォーターフットプリントネットワークとして注目されている水を、評価対象項
目に加えて LIME2 による環境影響評価を実施し、新方式と従来方式の比較を行う

2.2

調査結果の用途各充填方式の環境影響を把握すると共に，新方式の優位性をアピールする。

3

調査範囲

3.1

調査対象とその仕様

PET ボトル無菌充填システム（プリフォーム成形から液処理、ボトル成形、充填、ラベリング、廃棄処理までの各段階を含むシステム）において、充填段階が異なる２種類のシステムを従来方式と新方式と名づけ、比較を行う。

1

図 3.1.1

無菌充填システムイメージ図① 従来方式： 高温の過酸化水素ミストを吹き込むＤＮＰ独自の殺菌充填方式。短時間で高い殺菌効果を得ることができる。
② 新方式：

従来方式の進化型。ブロー成形機と無菌充填機を直結することによりエネルギー効率の向上や、水使用量の削減を実現している。

3.2

機能および機能単位

500ml の低酸性飲料（茶系飲料）を PET ボトルへ充填するために必要なシステム

2

3.3

システム境界プリフォーム成形から、液処理、ボトル成形、充填、ラベリング、廃棄処理までの各段階を評価対象とし、充填内容物自体については、評価対象外とした。また、インベントリ
分析は、PET ボトル入り飲料（茶系飲料）のプリフォーム成形から廃棄処理段階までをライフサイクルとし、その全体を評価した。ボトル容量は 500ml、１時間生産当たり（36000 本）とした。環境影響評価は、パフォーマンス評価として、充填段階のみの評価とした。

ﾌﾟﾘﾌｫｰﾑﾌﾟﾘﾌｫｰﾑ内容物成形機

ﾎﾞﾄﾙ
ﾎﾞﾄﾙ

滅菌機

ｷｬｯﾌﾟ
ｷｬｯﾌﾟ

無菌充填機

ﾗﾍﾞﾙ
ﾗﾍﾞﾙ

ﾗﾍﾞﾗｰ

滅菌、充填、滅菌、充填、キャッピング
キャッピング
製品

廃水処理

図 3.3-1 システム境界

3.4

システム境界廃棄・ﾘｻｲｸﾙ・ﾘｶﾊﾞｰ
パフォーマンス評価

特記事項（除外したプロセス・項目等について）

廃水には被害評価係数が無いため、調査対象から除外した。廃水処理の投入エネルギーは、計上した。
また、PET ボトルの廃棄処理段階の投入エネルギーは、公表データとして詳細が明らかにされたものが無いため、含めていない（ただし、大気排出データは入力した）。

4インベントリ分析

4.1

フォアグラウンドデータ

得意先に設置済みの充填ラインにおいて調査した 2008 年度の素材・資源・エネルギーの投入量データを用いた。

3

4.2

バックグラウンドデータ

JEMAI-LCA Pro および、JEMAI-LCA オプションデータパックを利用した。廃棄処理段階には、リサイクルのリカバリーも含めた。PET ボトル協議会 1）の使用済み PET ボトル 1g の処
理データおよび、リサイクルに関する、耐熱用 500ml 業界平均値（回収率 62.3％）の場合の入力値を採用した。

4.3

インベントリ分析対象項目と分析結果

表 4.3-1 に、ＰＥＴボトルへの無菌充填システム・新方式のインベントリ分析の対象項目と分析結果の一例を示す。従来方式もインベントリ分析の対象項目は同じであるため、分析結果を割愛する。

表 4.3-1 PET ボトルへの無菌充填システムの LCI 分析結果【新方式】（単位（kg/f.u.）
）
プリ名

前単位

フォーム

ボトル液処理

成形

充填

ラベリング

廃棄処理

成形

枯
渇資源
消費
負荷

再生
可能資源

環
境排出負荷

屋
外大気

石炭kg

1.41E+02

6.51E+00

7.46E+01

5.09E+01

3.04E+01

1.26E+01

原油（資源）kg

1.16E+03

2.61E+02

1.38E+01

1.64E+02

1.27E+02

4.87E+00

天然ガス

kg

1.39E+02

3.02E+00

3.47E+01

2.37E+01

1.87E+01

5.99E+00

U(資源)kg

1.24E-02

5.72E-04

6.57E-03

4.48E-03

2.67E-03

1.11E-03

Cu(資源)kg

2.98E-05

2.70E-03

0.00E+00

1.59E-04

2.64E-05

0.00E+00

Al(資源)kg

1.26E-04

1.14E-02

6.70E-04

1.12E-04

Pb(資源)kg

9.61E-07

8.69E-05

5.11E-06

8.52E-07

Zn(資源)kg

5.33E-06

4.82E-04

2.83E-05

4.72E-06

石灰石kg

1.82E-04

1.65E-02

9.70E-04

1.62E-04!!プロセス水kg

1.26E+04

3.51E+03

4.75E+03

1.47E+03!!純水kg

2.53E+03!!冷却水kg

3.14E+05

2.51E+00

水力発電用水kg

4.25E+04

1.97E+03

CO2kg

2.09E+03

Askg

Cd

1.36E+01

1.56E+02
1.47E-01

1.93E+04

6.07E+02

2.26E+04

1.54E+04

9.19E+03

3.80E+03

8.93E+02

3.42E+02

7.36E+02

4.00E+02

2.35E+02

1.17E-05

5.42E-07

6.24E-06

4.25E-06

2.54E-06

1.05E-06kg

9.70E-07

4.48E-08

5.16E-07

3.51E-07

2.10E-07

8.68E-08

CH4kg

1.10E-01

2.37E-02

7.32E-03

1.87E-02

1.35E-02

1.71E-03

Crkg

2.13E-05

9.86E-07

1.14E-05

7.74E-06

4.62E-06

1.91E-06

4Hgkg

1.42E-05

6.54E-07

7.53E-06

5.13E-06

3.06E-06

1.27E-06

N2Okg

1.18E-01

1.52E-02

1.48E-02

1.84E-02

1.43E-02

2.75E-03

Nikg

2.40E-05

1.11E-06

1.28E-05

8.69E-06

5.19E-06

2.15E-06

NMHCkg

6.06E-02

3.99E-03

2.12E-02

1.57E-02

1.03E-02

4.26E-03

NOxkg

9.87E-01

4.49E-01

1.43E-01

3.51E-01

1.89E-01-3.90E-01（移動発生源）kg

1.31E-01

3.55E-03

4.03E-02

2.77E-02

1.98E-02

1.23E-02

Pbkg

5.62E-05

2.60E-06

2.99E-05

2.04E-05

1.22E-05

5.03E-06（移動発生源）kg

9.63E-03

2.61E-04

2.95E-03

2.03E-03

1.45E-039.01E-04

SO2kg

1.84E+00

1.31E+00

6.42E-02

7.98E-01

3.92E-01-4.87E-01

ばいじんkg

1.93E-01

1.28E-01

2.69E-03

7.56E-02

3.81E-02

1.04E-03

Askg

1.25E-09

1.13E-07

6.66E-09

1.11E-09

Cdkg

1.88E-10

1.70E-08

9.98E-10

1.66E-10

Hgkg

1.25E-10

1.13E-08

6.66E-10

1.11E-10がれき類(埋立)kg

3.90E-08

3.53E-06

2.08E-07

3.46E-08

鉱さい(埋立)kg

5.04E-05

4.56E-03

2.68E-04

4.47E-05kg

7.92E+03

5.40E-04

3.14E-03

4.86E+02

1.05E-07

1.74E-08

NoxPM10

水域

廃棄物

産業廃棄物
(不明・一律)廃プラスチック類(埋立)4.60E-03

1.96E-08kg

1.78E-06
6000

二酸化炭素排出量
図 4.3-1 に二酸化炭素排出量を示した。充填の約 2 割程度ではあるが、新方式を採用する
ことで、1 時間あたり約 300kg、1 日で 7.2tもの二酸化炭素を削減できることがわかった。
これにはエネルギー効率の向上により電力やCO2排出量【kg】

段階より排出される二酸化炭素排出量は全体5000
4000
3000
2000
1000

蒸気などを削減できたことが寄与している。
また、廃水量が減ることにより、廃水処理段

0
新方式階における二酸化炭素排出量が減尐していた。

従来方式
充填方式

プリフォーム成形
ボトル成形
ラベリング

図 4.3-15

液処理
充填
廃棄処理

二酸化炭素排出量7.94E+01

水使用量
充填段階における水使用量の分析結果を表 4.3-2 に示した。また、図 4.3-2 にグラフを示した。

表 4.3-2水使用量

充填方式

新方式

従来方式

ﾕｰﾃｨﾘﾃｨ由来の水 (t)

17.1

18.7

殺菌・洗浄に用いる水 (t)3.018.0

合計

20.1

36.750

水使用量（t）

4030
20100新方式

従来方式
充填方式

ユーティリティ由来

殺菌・洗浄に用いる水図 4.3-2 水使用量
50

水使用量に着目した評価を行ったところ、新方式は、従来方式に比べ、水の使用量を約 2/3
40水使用量（t）に削減できることが表 4.3-2 及び図 4.3-2 からわかった。特に殺菌・洗浄に使用する水は30
従来方式の 1/6、1 時間あたり約12ｔの水使用量を削減することができる。また、ユーティリティ由来の水の削減率は、殺菌・洗浄に用いる水の削減率に比べて顕著ではないものの、20
1 時間あたり約 1.6t の水を削減できることが明らかになった。
100新方式

従来方式
充填方式

ユーティリティ由来

充填ﾌﾟﾛｾｽ投入水6

55.1

インパクト評価対象とした評価ステップと影響領域

インパクト評価は日本版被害算定型影響評価手法 LIME2 を利用し、被害評価、統合化の２ステップについて評価をした。また水資源消費による健康被害評価係数を用いて被害評価を行った。評価対象とした影響領域と評価ステップについて表 5.1-1 に示す。

表 5.1-1 評価対象とした環境影響領域と評価ステップ
被害評価

統合化

資源消費（エネルギー）○○

資源消費（鉱物）

○

○

地球温暖化

○

○

都市域大気汚染○○

オゾン層破壊

×

×

酸性化

○

○

富栄養化

×

×

光化学オキシダント

○

○

人間毒性

×

×

生態毒性

○

○

室内空気質×

×

騒音

×

×

廃棄物

○

○

土地利用×

×

水使用

○

○

7

5.2

インパクト評価結果

5.2.1

被害評価

水資源消費による被害評価係数は以下 2 種類の係数を使用して評価した。
A)

独立行政法人

産業技術総合研究所

本下氏提供「水資源消費による健康被害評価係数リスト（暫定版 2009.10.18 現在）」2）B)

Anne-Marie Boulay, Jean-Baptiste Bayart, Cecile Bulle, Manuele Margni, Louise
Deschenes「Using GIS to evaluate regional human health impacts from water use」
3）

5.2.1.1

係数 A を用いた場合の被害評価

水資源消費による被害評価係数として係数 A（5.2.1 参照）を適用し、充填段階で消費される水量（以下、水消費量）について、国別の被害評価を行った。対象国としては、当社製充填機を導入した事例のある国やその可能性のある国、また被害係数の高い国等を選択した。各国の健康被害係数に 1 時間あたりの水消費量を掛け合わせ、健康被害（円）に換算した。その結果を表 5.2-1、表 5.2-2 及び図 5.2-1 に示した。

表 5.2-1

無菌充填システム導入国における水の健康被害（係数 A）
健康被害係数

1 時間あたりの健康被害【yen】【DALYs/m3】

新方式

従来方式

世界平均

9.47E-09

¥0.5

¥2.6

中国

1.30E-10

¥0.0

¥0.0

韓国

6.72E-10

¥0.0

¥0.2

アメリカ

4.00E-09

\0.2

¥1.1

ベトナム

5.92E-10

¥0.0

¥0.2

日本

9.90E-10

¥0.1

¥0.3

国

表 5.2-2

その他の国における水の健康被害（係数 A）
健康被害係数

1 時間あたりの健康被害【yen】【DALYs/m3】

新方式

従来方式

シンガポール

1.38E-09

¥0.1

¥0.4

インド

1.25E-08

¥0.7

¥3.4

インドネシア

1.84E-09

¥0.1

¥0.5

ミャンマー

9.47E-09

¥0.5

¥2.6

中央アフリカ

1.30E-06\68.4\355.3

国

8

\400

人間健康の被害量【YEN/hour】\350\300\250
新方式
従来方式

\200\150\100\50\0中央アフリカ

ミャンマー

インドネシアインド

シンガポール

日本

ベトナム

アメリカ

タイ

シンガポール

韓国

中国

世界平均

図 5.2-1

各国における水に健康被害（係数 A）

水資源消費による健康被害は、ほぼ 0 円であることが表 5.2-1、表 5.2-2 及び図 5.2-1 よりわかった。日本における水の健康被害もほぼ 0 円であった。ただし、被害係数が最も高い
中央アフリカにおいては、従来方式が 355 円、新方式は 68 円と大きな差が生じることが明らかになった。

9

物質ごとの被害評価を図 5.2-2 に示した。
人間健康の被害量は、新方式の方が 1.22E-04(DALYs)、日本円に換算すると、1 時

4.00E-04間あたり約 1800 円の被害が軽減されることとなる。

3.50E-04

それらは、二酸化炭素と二酸化窒素の削減が影響してとによるエネルギー効率化の達成が、使用電力量等の削減につながったためと考えられた。
一方、水資源消費による影響は多くの国でほぼ 0 円であり、人間健康に与える影響としては、水資源消費よりも二酸化

3.00E-04
人間健康の被害量【YEN/hour】

おり、新方式を採用したこ

2.50E-04

CO22.00E-04

1.50E-04

1.00E-04

炭素や二酸化硫黄による影響がはるかに大きいことが明らSO25.00E-05

かになった。
0.00E+00
新方式

従来方式

二酸化硫黄

二酸化炭素

窒素酸化物

PM10（非点源）

亜酸化窒素

窒素酸化物（非点源）

鉛

総水銀

水資源消費

非メタン揮発性有機化合物(平均)メタン

図 5.2-210

物質ごとの被害評価（係数 A）

5.2.1.2

係数 B を用いた場合の被害評価

水資源消費による被害評価係数として係数 B(5.2.1 参照)を適用し、充填段階で消費される水量（以下、水消費量）について、地域別の被害評価を行った。各地域の健康被害係数(平均値)に 1 時間あたりの水消費量を掛け合わせ、健康被害（円）に換算した。その結果を表
5.2-3 に示した。

0206

243983

図 5.2-3 Characterization Factors for Human Health Impacts(water Surface1)
文献 B)「Using GIS to evaluate regional human health impacts from water use」

表 5.2-3

Legend

地域別水の健康被害

健康被害係数

人間健康被害【DALYs】

人間健康被害【yen】【dalys/m3】

新方式

従来方式

0.00E+00

0.00E+00

0.00E+00\0\0\02.80E-04

5.38E-05

2.80E-04\789\4,100\3,311

8.39E-04

1.61E-04

8.39E-04\2,367\12,299\9,932

1.68E-03

3.23E-04

1.68E-03\4,735\24,598\19,864

3.36E-03

6.46E-04

3.36E-03\9,469\49,197\39,728

5.97E-03

1.15E-03

5.97E-03\16,834\87,461\70,627

1.15E-02

2.21E-03

1.15E-02\32,353\168,089\135,736

新方式

従来方式

差
従来-新

日本や北米、ヨーロッパ地域は係数が 0 であり、水資源消費による健康被害は 0 円という結果となった。その他の地域においては、係数 A を使用した場合と比べ、水資源消費による健康影響が大幅に高くなることがわかった。被害係数が最も高い中央アフリカにおいては、従来方式が 168,089 円、新方式は 32,353 円と 1 時間あたり 135,736 円あまりの差が生じることが明らかになった。

11

中国に代表される黄色で色分け

3.50E+04

された地域の水資源消費による健康被害を、LIME2 による物質3.00E+04ごとの被害評価結果と合わせた。
（図 5.2-4）
水資源消費による被害が健康影響を使用した場合とは全く違う結果となった。
被害量を日本円に換算すると、1 時間あたり従来方式が約 30000円となり、約 82%が水資源消費に人間健康の被害量【YEN/hour】の大部分を占めるという、係数 A

2.50E+04

2.00E+04よる被害であることがわかった。

1.50E+04

1.00E+04

一方、新方式の場合全体で約水資源消費8000 円の被害量となり、そのう

5.00E+03

ち約 56%が水資源消費による被害CO2であることがわかった。

SO2

0.00E+00
新方式

従来方式

二酸化硫黄

二酸化炭素

窒素酸化物

PM10（非点源）

亜酸化窒素

窒素酸化物（非点源）

鉛

総水銀

水資源消費

非メタン揮発性有機化合物(平均)メタン

図 5.2-412

物質ごとの被害評価（係数 B）

5.2.2 統合化
図 5.2-2 に各充填方式の統合化結果（物質毎）を示した。
新方式では、環境影響が大きい順

9.00E+03に二酸化炭素、二酸化硫黄、原油

8.00E+03

環境影響は新方式が 5340 円、従来方式が 7680 円と算出された。

統合化結果【YEN/hour】であることが明らかになった。

総水銀

7.00E+03
6.00E+03

原油

5.00E+03
4.00E+03

SO23.00E+03
2.00E+03

CO2

1.00E+03
0.00E+00
新方式
二酸化炭素
石炭
PM10（非点源）

二酸化硫黄
窒素酸化物
ニッケル

図 5.2-5

える影響が大きいことがわかる。またその二つのカテゴリーにおいて、新方式は影響が小さいことが明らかになった。

総水銀
亜酸化窒素

統合化結果（物質ごと）

8.00E+03

統合化結果【YEN/hour】

温暖化、都市大気汚染に与

原油
天然ガス

9.00E+03

図 5.2-3 にカテゴリー毎の統合化結果を示した。地球

従来方式

生態毒性（水）7.00E+03
6.00E+03

都市域大気汚染

5.00E+03
4.00E+03
3.00E+03

地球温暖化

2.00E+03
1.00E+03

非生物系資源0.00E+00
新方式
非生物系資源
酸性化
都市域大気汚染人間毒性(土壌)
生態毒性(土壌)図 5.2-613

地球温暖化
富栄養化
人間毒性(大気)
生態毒性(大気)廃棄物

従来方式
オゾン層破壊光化学オキシダント
人間毒性(水)生態毒性(水)
室内空気質汚染統合化結果（カテゴリーごと）

LIME2 による物質ごとの統合化結果に、係数 B を用いて算出した健康被害を追加した（図5.2-7）
2.00E+04
統合化結果【YEN/hour】

1.80E+04
1.60E+04
1.40E+04
1.20E+04
1.00E+04
8.00E+03
6.00E+03
4.00E+03
2.00E+03
0.00E+00
新方式
二酸化炭素
窒素酸化物

二酸化硫黄
天然ガス

従来方式
原油
亜酸化窒素

総水銀PM10（非点源）

石炭
ニッケル

棒グラフ（単色）：地域別（図 5.2-3 参照）の人間健康の被害量■ インドネシア、タイ等■ ベトナム、エジプト等■ 中国、パキスタン等■ インド、南アフリカ等■ インド南部、アルジェリア等■ 中央アフリカ、ウガンダ等

図 5.2-7

統合化結果（物質ごと）+水資源消費による健康被害（係数 B）

係数 B を用いて算出した健康被害は、統合化による結果と比較しても非常に大きいことが図 5.2-7 よりわかった。特に従来方式ではベトナムで代表される緑の地域から、健康被害が統合化結果を上回った。新方式ではインドで代表される薄オレンジの地域から健康被害が上回った。

14

6

結論

6.1 調査結果のまとめ
日本は水資源の豊富な国であり、水資源消費による人間健康への被害は、係数に関わらず、0 円に近い値であった。ただ、新方式は水の使用量を大幅に削減でき、CO2 や SO2 による被害量を低減できる非常に優れた充填方式であることが明らかになった。
一方、健康被害係数として係数 B を適用し、中国、インド、アジア諸国またアフリカ諸国
等に、弊社充填システムを導入すると仮定した場合、新方式は、従来方式に比べ、水資源消費による被害量を大幅に低減できる可能性が示唆された。

6.2

限界と今後の課題利用できる水の種類や量は全国各地、世界各地において様々である。今回の評価では、水は工業用水として評価したが、利用する水の種類に応じ、適した原単位を選択する必要があると考える。そのためには、多種多様な水原単位が求められる。
また水資源消費による被害評価係数は確立されておらず、数値に大きな違いがあるのが現状である。評価の信頼性を高めるためにも、水資源消費による被害評価係数の早期確立を望む。
今後、貴重な水資源使用の効率化・エネルギーの効率化をさらに進めるとともに、より実態に即した評価を行っていきたい。

参考文献
1） PET ボトル協議会 (2006)：PET ボトルの LCI 分析調査報告書、P31, P53
2） 独立行政法人

産業技術総合研究所 本下氏提供「水資源消費による健康被害評価係数リスト（暫定版 2009.10.18 現在）」
3） Anne-Marie Boulay, Jean-Baptiste Bayart, Cecile Bulle, Manuele Margni, Louise
Deschenes 「Using GIS to evaluate regional human health impacts from wateruse」 SETAC(2010.5) abstract

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