日本におけるグリーンスチールへの道
脱炭素製鉄への転換をめざして

2022年11月

謝辞
本レポートの作成に当たり、内外の専門家、関係企業の皆様にご協力いただきました。特にアゴラ・インダ
ストリーには、貴重な情報をご提供いただくとともに、意見交換から多くの示唆を得ました。また、ブルーム
バーグ NEF には貴重なデータ・情報の使用を許可していただきました。
ここに感謝の意を表します。

作成担当者
本報告書は、自然エネルギー財団の気候変動チームが作成しました。
主要執筆者

西田 裕子

シニアマネージャー（気候変動）

作成協力

相川 高信

上級研究員

大久保 ゆり 上級研究員
広瀬 朗子

リサーチスタッフ

大野 輝之

常務理事

免責事項
本レポートに記載した情報の正確性については万全を期しておりますが、自然エネルギー財団は本レポー
トの情報の利用によって利用者等に何らかの損害が発生したとしても、かかる損害については一切の責任を負うものではありません。

公益財団法人 自然エネルギー財団とは自然エネルギー財団は、東日本大震災および福島第一原子力発電所の事故を受けて、孫 正義（ソフトバンクグループ代表）を設立者・会長として 2011 年 8 月に設立されました。安心・安全で豊かな社会の実現には自然エネルギーの普及が不可欠であるという信念から、自然エネルギーを基盤とした社会を構築することを目的として活動しています。

目次
主な内容 ..................................................................................................... 2
はじめに：日本のカーボンニュートラルの鍵を握る鉄鋼業の脱炭素化 ................................. 6
第１章 日本の鉄鋼業の現状と脱炭素化の主要な技術 ............................................... 8
1-1 日本の鉄鋼業の現状 .............................................................................. 8
1-2 鉄鋼業の脱炭素化 主要な技術オプション .................................................... 10
第２章 日本の鉄鋼業が脱炭素化を急がなければいけない理由 ................................... 14
2-1 世界の排出 1.5℃を考えた時に 2030 年までに必要な削減とは ............................. 14
2-2 投資サイクルの長さと投資の大きさ：2020 年代から転換を始める必要 ..................... 15
2-3 欧州の企業・政策は 2030 年低炭素製鉄実現にむけて動き出している..................... 16
2-4 低炭素鉄鋼製品に対する需要側の動き ....................................................... 18
第３章 日本における製鉄脱炭素化に向けた課題 .................................................... 21
3-1 日本の脱炭素製鉄への計画 .................................................................... 21
3-2 日本における高炉-転炉法＋CCS 法の課題 .................................................. 232050 年までの過渡的対策 COURSE50 ......................................................... 24
高炉の使用継続に不可欠な CCS とその隘路 ..................................................... 25
CCS プロセスでは、CO2 排出を 100％回収することはできない ................................... 26
3-3 日本における水素直接還元製鉄の課題 ....................................................... 28
日本の水素の供給は、グリーン製鉄の実現に寄与できるか........................................ 29
国際的に最も高い水準の水素コスト................................................................ 30
水素は輸入してもコスト差はなくならない............................................................ 31[BOX1] 直接還元製鉄＋電炉法に必要な鉄鉱石の質について ............................... 34
3-4 電炉法（リサイクル製鉄）の課題と展開 ..................................................... 35
電炉法で全ての鉄需要を賄えるか .................................................................. 35
スクラップ利用の電炉法で全ての用途を賄えるか ................................................... 36
海外に比べて高い日本の電力コスト ................................................................ 37
3-5 日本における脱炭素化手法の課題まとめ ...................................................... 38

第４章 カーボンニュートラル時代の日本の脱炭素製鉄の姿......................................... 39
第１の柱：資源循環時代に対応する電炉によるリサイクル製鉄の最大限の活用 ................. 40[BOX 2] 電炉によるデマンドレスポンス - 電力系統に貢献する東京製鐵の取組 ................ 42
第２の柱：水素直接還元鉄（H2-DRI）輸入の活用............................................. 42
第３の柱：国内最適地での国産水素を生かした水素直接還元製鉄の導入 ..................... 45
第５章 日本における脱炭素製鉄へのトランジション戦略 ............................................ 47
戦略１：地域経済を発展させる「電炉フェーズイン・高炉フェーズアウト計画」 ...................... 47
戦略２：国際的水素直接還元鉄（H2-DRI）市場、サプライチェーンの構築で世界をリード .... 48
戦略３：洋上風力開発と合わせた国内における水素直接還元製鉄の最適地の選択 ........... 49
戦略４：サーキュラーエコノミーへの転換で内需削減とスクラップ鉄の最大活用を推進 ............. 50
１） スクラップ利用の需要を拡大するインセンティブ .............................................. 51２） リサイクルに適したデザインの徹底 ............................................................ 51
３） クローズドループの形成 ....................................................................... 51
４） 中間処理の高度化支援..................................................................... 51
戦略５：グリーンスチール需要拡大政策の展開 ..................................................... 52
１） グリーンスチールの定義の明確化 ............................................................ 52２） 民間企業からのアクション・イニシアティブ ..................................................... 52３） 公共調達の推進 ............................................................................. 53[BOX 3] 米国連邦政府の Buy Clean イニシアティブ .......................................... 53
４） LCA からみた排出削減―エンボディドカーボン削減のしくみづくり........................... 54
参考資料：ニア・ゼロエミッションスチールの定義 ....................................................... 56

図表目次
図 1 鉄鋼業のエネルギー起源 CO2 排出（2019 年度） ............................................. 6
図 2 温室ガス排出量の合計（特定事業所排出者）に鉄鋼業の占める割合........................ 7
図 3 日本の粗鋼生産量と消費量の内訳（内外需別） ............................................... 8
図 4 普通鋼および特殊鋼の用途別受注（2019 年度） ............................................. 9
図 5 主要国の電炉シェア ................................................................................ 10
図 6 高炉-転炉法および直接還元－電炉法のプロセスと CO2 排出（粗鋼 1 トン生産あたり） .. 12
図 7 今後設備寿命を迎える高炉（生産能力） ..................................................... 16
図 8 発表されている低炭素製鉄プロジェクト ........................................................... 16
図 9 トランジションファイナンスにおける鉄鋼業のロードマップ ............................................ 21
図 10 研究開発・社会実装計画 ....................................................................... 22
図 11 COURSE50 の概要 ............................................................................. 24
図 12 ネットゼロスチールの均等化コストの変化 ........................................................ 27
図 13 CStore1 プロジェクト ........................................................................... 28
図 14 水素還元製鉄の潜在需要量とパリティコスト ................................................... 30
図 15 水素の均等化コスト予測 ........................................................................ 31
図 16 キャリア別の水素の運送コスト.................................................................... 33
図 17 鉄スクラップ消費量（2019 年度） ............................................................ 36
図 18 鉄鋼製品の要求性能と電炉のシェア ............................................................ 37
図 19 スクラップベースの電炉製鉄のコスト（主要国におけるホットコイルのキャッシュコスト） ........ 37
図 20 オーストラリアと日本における製鉄・製鋼のロケーションによるエネルギーコスト比較 ............. 44
図 21 スタディケースごとのエネルギー需要・コスト（粗鋼 1 トン当たり）.............................. 45
図 22 ニア・ゼロエミッションスチールの閾値設定......................................................... 57
図 23 ニア・ゼロエミッションスチール定義のための分析の範囲設定 .................................... 57
表 1 炉別鉄源消費と粗鋼生産量（2019 年度）（千トン） ........................................ 9
表 2 従来の製鉄と脱炭素製鉄の主要な技術オプション ................................................ 12
表 3 オフテイク協定や資本参加に動き出す自動車産業 .............................................. 19
表 4 水素の運送手法（キャリア）とその得失.......................................................... 32
表 5 脱炭素化手法 - 日本における鉄鋼脱炭素化に向けた利点と課題 ............................ 38
表 6 スクラップの種類とその性状、将来の方向の考え方 (2019 年度) ............................. 41

略語一覧
略語

英語

日本語・備考

BF

Blast furnace

高炉

BF-BOF

Blast furnace - basic oxygen furnace

高炉-転炉（酸化炉）

BF-BOF+CCS

Blast furnace - basic oxygen furnace

高炉-転炉＋CCS：高炉-転炉（酸化combined with carbon capture and

炉）に二酸化炭素回収・貯留装置を付帯

storage
BNEF

Bloomberg NEF

ブルームバーグ NEF

BOF

Basic oxygen furnace

転炉（酸化炉）CCS

Carbon capture and storage

二酸化炭素回収貯留

CCUS

Carbon capture, utilization and/or storage

二酸化炭素回収・利用・貯留

CO2

Carbon dioxide

二酸化炭素

DAC

Direct air capture（CO2 の）大気からの直接回収

DR

Direct reduction

直接還元

DR-EAF

Direct reduction - electric arc furnace

直接還元-電炉

DRI

Direct Reduction of Iron

直接還元製鉄EAFElectric arc furnace

電炉

ETC

Energy Transitions Commission

1.5℃目標達成に向け、勧告等を行う、世界の各界リーダーによる連合体。2016 年に設立

ETS

Emissions Trading System

排出量取引制度

FMC

First Movers Coalition

産業部門等の脱炭素化を、購買力の集約により目指す世界的イニシアティブ。2021 年
世界経済フォーラムと米政府が共同で設立

GHG

Greenhouse gas

温室効果ガスH2Hydrogen水素

H2DR-EAF

Hydrogen-based direct reduction - electric

水素直接還元-電炉

arc furnace
H2-DRI

Hydrogen Direct Reduction of Iron/

水素直接還元製鉄／水素直接還元鉄

Hydrogen Direct Reduced Iron
HBI

Hot Briquetted Iron

ホットブリケット鉄（ブリケット型鉄塊）

IDDRI

Institute for Sustainable Development and

持続可能な開発への移行を促進する仏のシInternational Relations

ンクタンク

International Energy Agency

国際エネルギー機関

International Renewable Energy Agency

国際再生可能エネルギー機関

Normal Cubic Meter

ノルマルリューベ

SBT

Science Based Targets

パリ協定が求める水準と整合した GHG 排出

SBTi

Science Based Targets Initiative

削減目標（SBT）を参加企業が設定する

IEA
IRENA
Nm

3

ことを要求するイニシアティブ（SBTi）

グリーンスチール等の定義について
このレポートにおいては、生産時の CO2 等の排出量を削減した鉄鋼を、グリーンスチール、ゼロエミッショ
ンスチール、脱炭素鉄鋼、低炭素鉄鋼など、文脈に応じて様々な用語で表記している。
排出量について、明確な定義が行われているのは、国際エネルギー機関（IEA）が定義した「ニア・ゼロエミッションスチール（NZS）」であり、この定義は 2022 年 5 月に開催された G7 環境・エネルギー大臣会合のコミュニケの中で、定義に関する共通理解にむけた出発点であると位置付けられている。
その詳細を、巻末の「ニア・ゼロエミッションスチールの定義」に記したが、基本的には「粗鋼１トンを生産するにあたり、原材料の調達も含めて、CO2 等の排出を 400kgCO2e 以下に抑えたもの」としている。現在、高炉-転炉法による生産時の排出量は、粗鋼１トンあたり２トンを超えるとされ、一次製鉄にとってはかなり厳しい基準だと言える。しかし IEA の定義では、スクラップ鉄を利用した場合により厳しい基準の適用を求めており、電炉によるリサイクル製鉄への転換を妨げるとして、議論となっている。
これ以外では、ドイツのシンクタンク、アゴラエナギーヴェンデの”Global Steel Transformation
Tracker“が、従来の高炉-転炉法より CO2 排出が半減以下となるものを「低炭素プロジェクト（lowcarbon steelmaking）」と定義している。
グリーンスチールなど、他の用語についても必ずしも明確な定義はないが、定義・基準の明確化の必要性は高く、リサイクル製鉄の評価を含めて、今後議論や取り組みの進展の中で共通化されていくと考えら
れる。

1

主な内容
１．日本の鉄鋼業は、脱炭素化を急がなければならない● 日本の産業部門の CO2 排出量の中で、鉄鋼業からの排出は 48％を占め、日本の総排出量の中でも 13％となっている。今後、自然エネルギー拡大などにより火力発電からの排出が削減される中で、日本の脱炭素化にむけて鉄鋼業の排出削減の重要性は高まっていく。
● 日本の鉄鋼の 76％は高炉によって生産されているが、高炉の設備寿命は 25 年程度であり、現在の国内の高炉の約半分が 2030 年までに寿命を迎える。2050 年カーボンニュートラルをめざす時
代において、高額な再投資の必要な高炉が座礁資産とならないように、鉄鋼業の脱炭素化をどのように行うか、判断が迫られている。
● 世界では排出量を半減以下にする低炭素製鉄プロジェクトが始動しており、その計画生産量の合計は日本の年間生産量に匹敵する 1 億トンを超える。欧州自動車メーカーなどを中心に、「グリーンスチール」を求める動きも活発になっている。供給、需要の両面で、日本の鉄鋼脱炭素化の取組を加速しなければ、世界市場での競争をリードすることはできない。
２．高炉＋CCS による脱炭素化の隘路● 日本においてこれまで鉄鋼業脱炭素化の中心的な取組だったのは、高炉生産で水素を利用し、更に CCS を活用する COURSE50 および SuperCOURSE50 プロジェクトである。しかしその削減目
標は、それぞれ 30％、50％とされ、脱炭素製鉄をめざす手法とはいえない。
● また、COURSE50 では水素利用による削減は 10％にすぎず、高炉での水素利用による削減は
20 数％が限界と言われている。
● 結局、COURSE50 も SuperCOURSE50 も脱炭素化のためには、削減の大半を排出した CO２を回収・貯留する CCS に依存することになる。
● 2050 年に必要な貯留量は、年間約 4700 万トンと試算される。政府の 2050 年シナリオに基づき火力発電の CO２対策に必要な貯留量を試算すると、約 2.5 億トンに達する。一方、政府の「CCS 長期ロードマップ」では 2050 年の年間貯留量を 1.2 億トンから 2.4 億トンとしており、火力発電対策だけで全貯留量を使いきってしまうことになる。そもそも、日本では貯留可能な場所がどこにあるのか、全く具体化されていない。

2３．日本における水素直接還元製鉄の課題● 欧州などで始動している低炭素製鉄プロジェクトの半数は水素直接還元法を採用している。しかし、この方法の前提となるのは、安価なグリーン水素を大量に利用できることである。
● 日本の水素戦略では、2030 年までは水素供給が限定的であり、グリーン水素の供給は更に少ない。先進国に求められる鉄鋼脱炭素化の速度に合致していない。
● 日本の自然エネルギー発電拡大の立ち遅れを反映し、2030 年時点で国産グリーン水素コストは、
世界 25 か国で最も高いと予測されている。輸入をしても、船舶輸送に依存する日本の水素コスト
は国際的には高いものになってしまう。
４．電源脱炭素化により電炉でのグリーンスチール生産が可能● 電炉製鉄では、使用する電源の脱炭素化を進めればグリーンスチールを生産することができる。その可能性を最大限に発揮するためには、スクラップ鉄の最大限の活用、新たな鉄源としての直接還元
鉄の輸入が必要である。また、自動車向けの高級鋼材の生産などに向け、技術開発が必要である。
５．日本における脱炭素製鉄の三つの柱
脱炭素時代の日本の製鉄は、電炉によるリサイクル鉄の最大限の利用、水素直接還元鉄（H2DRI）輸入の活用、国内最適地での国産水素を生かした水素直接還元製鉄の導入という三つの柱で構成される。日本国内の粗鋼生産は、これまでの高炉による製鉄を中心としたものから、電炉による製鉄を中心としたものとなる。国内に存在するスクラップ鉄を最大限に活用するとともに、水素直接還元鉄を輸入あるいは限定的に国内で生産し、この両者を様々な配合で使用し電炉での製鉄を行うことが、日本の条件に適った合理的な選択である。
第１の柱 電炉によるリサイクル鉄の最大限の利用
脱炭素製鉄への基本戦略としては、できる限りスクラップ鉄を活用する方策を講じていくことが不可欠だ。今後は、従来電炉では対応してこなかった製品も、スクラップ鉄を利用して製造していくための技術開発や設備投資等を進めていく必要がある。併せて必要となるのは、スクラップ鉄側の対策である。特に一旦市中で消費・回収された老廃スクラップの質を確保し、隅々まで効率よく回収していくためには、民間、政府含めて、製品や建物のデザイン・設計から中間処理、回収までを考えた、総合的な対策が必要である。

3

第２の柱 水素直接還元鉄（H2-DRI）輸入の活用
水素直接還元製鉄は大量の水素と、水素を製造するための大量の自然エネルギー電力を必要とする。水素直接還元鉄を自然エネルギー発電コストが低く、また鉄鋼資源に恵まれた地域（海外）で生産し、ホットブリケット鉄（HBI）として日本に輸入することが合理的である。これによって、日本における脱炭素製鉄のトータルコストを抑え、国際競争力の確保に寄与するだけでなく、水素の大量輸入に必要な過大なインフラ投資を回避できる。
第３の柱 国内最適地での国産水素を生かした水素直接還元製鉄の導入
ある程度のコスト高を許容しつつも、国内生産による様々な利点を生かせる水素直接還元製鉄のプラントの導入も、国内での脱炭素製鉄の選択肢として追求すべである。生産コストを抑えるためには、国内の自然エネルギー発電の適地に水素製造プラントと水素直接還元製鉄プラントを集中的に立地することが合理的である。
６．日本の鉄鋼脱炭素化に向けたトランジション戦略
戦略１ 地域経済を発展させる「電炉フェーズイン・高炉フェーズアウト計画」
これまでの製鋼・製造過程で培われてきた日本の技術、また製鉄業を支えてきた地域の産業と雇用を、
脱炭素時代の製鉄をはじめとする新たな産業の中で引き継ぎ、発展させていくため、高炉の休廃止にあ
わせて電炉を導入する「電炉フェーズイン・高炉フェーズアウト計画」を策定する。地域の雇用と経済の維持を考慮し、政府や自治体のリードのもとに地域のステイクホルダーと対話し戦略化していく必要がある。
戦略 2 国際的水素直接還元鉄(H2-DRI)市場、サプライチェーンの構築で世界をリード
水素直接還元鉄市場は、日本だけでなく、プラントを自国で整備していく条件・技術が揃わない世界の多くの国での脱炭素ソリューションとして大きな役割を果たすことが期待できる。日本が世界をリードして「国際グリーン DRI 市場」を形成し、世界の脱炭素化を加速させることを目指して、早い段階で、水素直接還元製鉄プラントの実現を支援し、現地の経済・社会にも貢献するような連携体制を築いていく。
戦略 3 洋上風力開発とあわせた国内における水素直接還元製鉄の最適地の選択
大規模な自然エネルギー電源である洋上風力のポテンシャルが高い地域が水素直接還元製鉄の候補地になるが、これらの地域には、現在、高炉での鉄鋼生産が行われている地域もある。国内での水素直接還元製鉄の実現に向け、洋上風力開発、水素生産、水素直接還元製鉄の 3 者が連携し、実現するような取組を戦略的に進める必要がある。

4

戦略４ サーキュラーエコノミーへの転換で内需削減とスクラップ鉄の最大活用を推進
人口減少が確実な日本では、少なくとも内需の規模は縮小する前提で、鉄鋼業の脱炭素戦略を検討する必要がある。さらに、ライフサイクルの視点での GHG 排出や資源の収支・循環を考え、製品の長寿命化や軽量化を追求していくことも欠かせない。併せて貴重なリサイクル鉄源の質をできるだけ低下させる
ことなく活用していくため、リサイクルに適した製品や建築のデザイン、クローズドループの形成、中間処理の高度化支援などの課題に取り組む必要がある。
戦略５ グリーンスチール需要拡大政策の展開
グリーンスチールの将来需要を明示することで、脱炭素製鉄への投資リスクを軽減できる。需要を拡大していくため、次のような政策の導入に向けて早急に動き出すべきである。
１）需要拡大策の基盤となるグリーンスチールの定義の明確化と活用
２）民間企業を巻き込むグリーンスチール購入イニシアティブの構築・拡大
３）グリーンスチールの公共調達推進とその仕組みづくり
４）エンボディドカーボン削減の仕組みづくり
以上のような鉄鋼生産の脱炭素化戦略を進めるとともに、日本では、電力・水素をはじめエネルギー
政策の抜本的な見直しが必要である。2030 年、2050 年の自然エネルギー電力導入目標を引き上げ、価格を一層低減していく必要がある。現在のように CO2 排出量の高いグレー水素、ブルー水素もグ
リーン水素と同様に扱う政府の政策のままでは、直接還元製鉄を行ったとしてもグリーンスチールとは見なされない。早急な水素戦略の見直しが必要である。カーボンプライシングも鉄鋼業の脱炭素化に必須の政策である。実効性あるレベルの炭素税の導入や義務的な排出量取引制度の導入を急ぐべきである。

5

はじめに：日本のカーボンニュートラルの鍵を握る鉄鋼業の脱炭素化
日本の産業部門の CO2 排出の 48％を占める鉄鋼業
鉄鋼業は、世界の総最終エネルギー消費の８％を占め、エネルギー起源の CO2 排出（直接排出）では、産業の 25％、世界の総排出の７％（2.6Gt-CO2）という 1、高エネルギー消費、高排出セクターである。自然エネルギーの導入が進む電力部門の排出が急速に低減していることから、早晩、鉄鋼業が世界で最大の排出部門となるといわれている。鉄鋼製品が使用される多くの製品や建築物のカーボ
ンフットプリントに直結し、影響する分野は広い。製鉄プロセスは、超高温の熱を使用するために電化が困難といわれ、また石炭をエネルギー源だけでなく還元剤としても使用するために、脱炭素化がいっそう困難である。このため鉄鋼業は「対策の難しい-hard to abate-分野」の一つとされてきた。
日本でも、鉄鋼業からのエネルギー起源 CO2 排出量（直接排出）は、産業部門の 48％、日本全体の 13％を占める（図１）。事業者別の温室効果ガス排出量でも、鉄鋼業は軒並み排出量上位であり2、報告事業者の全排出量（間接排出）の約 3 割が鉄鋼業である（図２）。鉄鋼業の脱炭素化が、世界と日本のカーボンニュートラルの実現を大きく左右する状況である。
図 1 鉄鋼業のエネルギー起源 CO2 排出（2019 年度）（注）2020 年度の生産量等は、コロナ禍の影響で大きく落ち込んだため、2019 年度データを参照（出典）国立環境研究所、部門別排出量（電気・熱配分前）

1

IEA “Iron and Steel Technology Roadmap”（2020.10）

2

環境省「温室効果ガス排出量選定・報告・公表制度 2018 年度集計結果」（報告事業者数 12,150）、日本製

鉄、JFE スチール、神戸製鋼、日鉄日新製鋼が、排出の大きい順で、1，2，4，10 位となっている。

6

図 2 温室ガス排出量の合計（特定事業所排出者）に鉄鋼業の占める割合（出典）環境省・経済産業省「地球温暖化対策の推進に関する法律に基づく温室効果ガス排出量算定・報告・公表制度による平成 30（2018）年度温室効果ガス排出量の集計結果」（2022 年 3 月）

自然エネルギー財団では、2021 年 12 月にインフォパック「鉄鋼業の脱炭素化に向けて：欧州の最新動向に学ぶ」を公表した3。この中では、脱炭素化が困難とされてきた鉄鋼業においても、既に脱炭素製鉄の実現に向けた様々なプロジェクトが始まっていることを紹介し、日本の鉄鋼業は脱炭素化を急ぐ必要があることを訴えてきた。
2022 年 2 月にロシアのウクライナ侵攻が開始されて以降、欧州ではロシアからの天然ガス供給が急激に減少し、短期的には石炭火力の利用増加により、二酸化炭素排出量が増大しかねないという問題を引き起こしている。しかしその一方で、中期的には化石燃料からの転換を加速する機会と捉えられており、欧州委員会は REPowerEU 計画を発表した4。
この中では、ロシアからの化石燃料の代替として、自然エネルギーの導入加速が計画されるとともに、産業部門においても、生産プロセスにおける天然ガス、石炭、石油を、2030 年までに、あらゆる手段をもって代替し、化石燃料依存度を低下させていくことが計画されている。鉄鋼業をはじめとする重工業の脱炭素化をエネルギー対策と共に進める政策も始まっている。エネルギー危機は産業部門でも、脱炭素化の動きを弱めるのではなく、むしろ加速させていることを見逃してはならない。
既に日本の鉄鋼業界においても、大型電炉での高級鋼板製造技術開発の開始、水素直接還元製
鉄技術の活用、直接還元鉄などの活用をめざす海外の鉱山会社との連携など、脱炭素製鉄への転換にむけた先駆的な取組が開始されている。
本報告書においては、こうした先駆的な取組も踏まえ、日本の鉄鋼業の脱炭素化をどのように進め、
加速するべきか、そのために必要な政策がどうあるべきか、考えていく。

3https://www.renewable-ei.org/activities/reports/20211214_1.php

4

https://energy.ec.europa.eu/system/files/2022-05/COM_2022_230_1_EN_ACT_part1_v5.pdf

7

第１章 日本の鉄鋼業の現状と脱炭素化の主要な技術
1-1 日本の鉄鋼業の現状
まず日本の鉄鋼業の現状について概観する。日本の粗鋼生産量は、中国、インドに次ぐ世界第３位であり、世界の５％を占める5。日本製鉄は、世界の鉄鋼メーカーの粗鋼生産高ランキングで 4 位、JFE
スチールは 13 位である6。
日本における粗鋼生産量の推移は図３に示すように、リーマンショック直後の 2009 年以外は、一貫
して 1 億トンを超える水準だったが、2020 年に大きく落ち込んだ。長期的に低減傾向にある内需が一層縮小したことに加え、堅調だった外需がコロナ禍の影響を受けて減少したことによるものと考えられる。
図 3 日本の粗鋼生産量と消費量の内訳（内外需別）（出典）経済産業省製造産業局金属課「金属産業の現状と課題」（2021 年 12 月 21 日）

外需の生産に占める割合が大きいのも日本の特徴である。国内生産量の 40％近くがアジア諸国を中心に輸出されている7。内需の内訳は、建設、自動車が多い（図４）。特に自動車は、普通鋼においても、特殊鋼においても大きな割合を占めるだけでなく、輸出のなかでも相当量を占めると考えられ、その需要動向が鉄鋼の生産に大きく影響する。
今後の粗鋼生産量の見通しとしては、政府は、第 6 次エネルギー基本計画で 2030 年の粗鋼生産量を 9,000 万トンと想定している。2050 年に向けた予測では、内需については、今後日本の人口が減少すること、輸出については、途上国を中心に鉄鋼需要の増大が予測されるものの、自国での鉄鋼生産を政策として進める傾向があること、世界的に鉄鋼の過剰生産の傾向があることなどから、減少していく傾向が予測されている。例えば、日鉄総研におけるシナリオ研究では、中位シナリオ（2030 年の政府想定を前提）において 2050 年の生産量を 2019 年比 24%減の 7,522 万トンとしている8。

5World Steel Association “World Steel in Figures 2022” 2021 年値。EU を一国とすれば、EU が世界 2位、日本は 4 位となる。
6

同上

7

79％（2020 年度）がアジア向けである。日本鉄鋼連盟「鉄鋼統計要覧 2021」

8

日鉄総研「カーボンニュートラルを踏まえた我が国金属産業の持続的発展に向けた調査事業報告書」（2022 年 2月）高位シナリオでは 9,049 万トン(-8%)、低位で 4,190 万トン（-57％）を想定している。

8

図 4 普通鋼および特殊鋼の用途別受注（2019 年度）（注）2020 年度の生産量等は、コロナ禍の影響で大きく落ち込んだため、2019 年度データを参照（出典）日本鉄鋼連盟「鉄鋼統計要覧 2021」（2021 年 10 月）

製鉄には、鉄鋼石から粗鋼を製造する一次製鉄（プライマリー製鉄）と、スクラップ鉄を使って粗鋼を生産する二次製鉄（リサイクル製鉄）がある。日本の一次製鉄は、高炉で鉄鉱石を還元して銑鉄を作り、転炉で不純物等を除去して粗鋼とする。一方、二次製鉄では、主としてスクラップ鉄を原料として電炉で粗鋼を作る。転炉では、一部スクラップ鉄が使用されているが、電炉では、高炉で作られた銑鉄はほとんど使われていない（表１）。
表 1 炉別鉄源消費と粗鋼生産量（2019 年度）（千トン）
製 法

消費鉄源

粗鋼生産量
（製法別シェア）スクラップ鉄消費量

銑鉄消費量

高炉-転炉法

74,900（76％）

8,891

71,006

電炉法

23,526（24％）

23,67495（注）2020 年度の生産量等は、コロナ禍の影響で大きく落ち込んだため、2019 年度データを参照（出典）鉄鋼新聞社「鉄鋼年鑑令和 3 年度版」（2021 年）

表 1 のように、日本では、高炉-転炉による粗鋼生産が全体の 76％と多くを占めている。電炉の割合
が 69％の米国や 44％の EU と比較して、25％と低いのも日本の特徴である。（図５）。

9図 5 主要国の電炉シェア(出典) Bureau of International Recycling Ferrous Division (2022) World Steel Recycling in Figures 20172021 を基に自然エネルギー財団で作成 (2016 年以前は過去のレポートに遡って追加)

日本の鉄鋼生産の 4 分の 3 を担う高炉メーカーは、近年の統廃合で日本製鉄、JFE スチール、神戸製鋼の３社のみとなっており、各社が有する全国 11 拠点で、19 基の高炉が稼働している。高炉の総容量 8300 万 t は、世界第 4 位である。
一方、電炉も総容量としては 3700 万 t と大きいが、電炉メーカーの数は多く、約 60 社あると言われる。小規模から大規模なメーカーまで多様であり、取り扱う製品も様々で、各地に存在する。
鉄鋼関連の会社の従業員数は約 22 万人9（2019 年実績）で、そのうち高炉事業所10で約 4 万人、電炉事業所で112.7 万人の従業員が雇用されている。粗鋼生産量あたりの雇用でいうと、高炉メー
カーが 5.3 人／万トンなのに対し、電炉メーカーが 11.6 人／トンで、電炉メーカーのほうが労働集約型である。（ただし、高炉メーカーは関連企業からの派遣工等も多いといわれ、常用従業員数に反映されていない可能性もある。）その他は、製鋼を行わない圧延や鋼管製造などの鋼材製造の事業所や、鋳物・鍛工関係など、内容は多岐にわたる。スクラップ鉄に係る事業所も 4.5 万人の従業員を有する。
1-2 鉄鋼業の脱炭素化 主要な技術オプション
世界で鉄鋼業の脱炭素化への取組が始まっている。鉄鋼業、特に石炭を大量に使う高炉製鉄は、
CO2 排出量が大きく、どのように排出削減を行うかが脱炭素化への重要な課題となってきた。しかし、近年、排出をゼロにしていくための技術検討が進み、主流となりそうな手法もみえてきた。

9

経産省「工業統計調査 2020 年確報産業別統計表」(2021 年 8 月)

10高炉による銑鉄製造と、高炉一貫作業で鋼材製造を行う事業所をいう。

11

電炉による鋼塊の製造と、電炉からの一貫作業で鋼材製造を行う事業所をいう。

10

現在の製鉄プロセス
表２では現在の技術を左側に、右側に主要な脱炭素製鉄の技術オプションを示している。現在、鉄鉱石を原料として鉄鋼製品を作る手法としては、まず、高炉-転炉法があり、これは 20 世紀に確立した大量生産に適した手法で、中国、日本、ドイツをはじめ、世界で最も多く使われている。石炭を還元剤
及び燃料として多く使用し、CO2 の排出は高い。図６の左側に高炉-転炉製鉄のプロセスと粗鋼生産 1トン当たりの CO2 の排出量を示した。鉄鉱石は酸素と結びついていることから、還元をする必要がある。
高炉に、石炭を処理したコークスを投入することで炭素が供給され、酸素を除去する還元が行われる。
CO2 は、この還元プロセス自体から排出されるが、コークスを作る時や、還元の前処理として鉄鉱石を焼結させる時にも排出される。還元された鉄（銑鉄）に対し、転炉では酸素を吹き込み、生石灰を投入して、銑鉄に含まれる炭素や不純物を除去するが、ここでも CO2 が発生する。
高炉以外の手法として、直接還元法があり、現在は主として天然ガスが使われている。イラン、ロシア、
サウジアラビアなど天然ガス産出国で多く使われる手法である。図６の右側に示すように、還元剤の炭素を直接天然ガスで供給するため、還元前プロセスがない。また天然ガスは鉄鉱石の還元に必要な一酸化炭素（CO）と水素の原料となり、一酸化炭素に加えて、水素成分による還元も進行するため、排出する CO2 の量は高炉に比較して少ない12。
これら一次製鉄に対して二次（リサイクル）製鉄がある。電炉メーカーは、スクラップ鉄を電炉で溶かして粗鋼を作り、鉄鋼製品を製造する。エネルギー源は主に電力で、CO2 排出は、電力の排出係数に左右されるが、一次製鉄と比較すると、鉄鉱石還元プロセスでの排出がないことから、圧倒的に少ない。

12

シェブリエ 他 「ミドレックスプロセス－その進化と脱炭素製鉄への展望－」（神戸製鋼技報/Vol.70 No.1）（2020年 7 月）および日鉄エンジニアリング株式会社「直接還元鉄（DRI）製造設備」（2022 年 10 月 19 日アクセス）11

表 2 従来の製鉄と脱炭素製鉄の主要な技術オプション（出典）各種資料より自然エネルギー財団作成

図 6 高炉-転炉法および直接還元－電炉法のプロセスと CO2 排出（粗鋼 1 トン生産あたり）（出典）各種資料より自然エネルギー財団作成、高炉一貫製鉄における CO2 排出量は Carbon Trust (2011)より

脱炭素の技術オプション
このように現在製鉄のプロセスの中で排出している CO2 をゼロにしていく手法が、表２の右半分である。
現在、主として、ここに記した 3 つの製鉄手法の開発が進められている。

12⓵高炉-転炉＋CCS（一次製鉄）：BF-BOF＋CCS
高炉-転炉製鉄プロセスを使い、排出する CO2 を回収して永久に貯蔵する CCS を活用する方法である。従来の製鉄技術をそのまま生かせるというメリットはあるが、大量に排出された CO2 を全て回収することが可能かどうか、さらには回収した CO2 を運搬、永久貯蔵することが可能かどうかという問題がある。この問題については後述する。一般的に CO2 の回収率が 100％に近づくほど回収コストが指数関数的に上昇するため、経済的に回収しきれない CO2 については、森林吸収などによりオフセットするなど、別の手法をとる必要がある。従って表２では CO2 排出を「低」としている。
この手法の改良版として、高炉の還元プロセスにおいて、水素を投入し、石炭からの炭素だけでなく水素による還元を付加していく試みが日本で始まっている。しかし、コークスを全て水素に転換していくことはできないとされ、最終的に CCS に依存する割合が高い。
②水素直接還元法＋電炉（一次製鉄）：H2-DR＋EAF
一次製鉄で、現在最も期待されている脱炭素手法は、直接還元法を使って、還元剤をカーボンフリーの水素に置き換えていくというものである。天然ガスによる直接還元製鉄をシャフト炉で行う、直接還元技術は従来から商用化されており、天然ガスの一部を水素に変えていくことも既に実施されている。今後
水素 100％に向けてさらなる技術改良が必要であるが、最終的に排出ゼロに近い製鉄が可能とされる。
この時、製造された直接還元鉄（Direct Reduced Iron: DRI）を粗鋼（Crude Steel）にするた
め、電炉を使う必要がある。したがって、プロセス全体の脱炭素化には、電炉の電源もカーボンフリーにしていくことが必要だ。日本では、神戸製鋼所の 100％出資子会社がこの直接還元製鉄の主たる技術
手法（世界の直接還元鉄生産の 63％を占める13）であるミドレックス技術（MIDREX®）を有している14。
③電炉法（リサイクル製鉄）：EAF
リサイクル製鉄は現在でも最も排出の少ない手法であるが、さらにカーボンフリーの電力を使用すること
で排出ゼロに近くなる。
このほかに、新たな技術として、鉄鋼石を直接電解するという手法も開発されているが15、まだ技術が成熟しておらず、2050 年までに大規模に商用化されるかどうかは明らかではない。

13

神戸製鋼ウェブサイト「直接還元製鉄プロセスの世界シェア」（2022 年 10 月 19 日アクセス）

https://www.kobelco.co.jp/products/ironunit/dri/dri02.html
14

ミドレックスの改良進化により水素を利用し、CO2 をほとんど排出しない製鉄が実現可能とされる。詳細は、脚注 12 の資料を参照されたい。
15

米国のボストンメタル社は、排出ゼロの鉄鋼生産を目指し、鉄鋼石を、石炭や水素を使って還元するのではなく、溶融

酸化物電解（MOE: Molten Oxide Electrolysis）により直接電気分解するという、特許を取得した革新的な生産技術を商業化しようとしている。将来的にはコスト面も含めて画期的な技術となると評されている。
https://www.bostonmetal.com/

13

第２章 日本の鉄鋼業が脱炭素化を急がなければいけない理由
2-1 世界の排出 1.5℃を考えた時に 2030 年までに必要な削減とは
上記のように鉄鋼業は、日本でも世界でも排出が多く、その脱炭素化が待たれているが、還元プロセ
スにおける石炭や天然ガスの代替手法がまだ技術的に完成していないことが大きな課題となっている。しかし、日本は世界の鉄鋼業の中で第３位16、先進国 - G7 の中では最も粗鋼生産量が多く、他の国にもまして脱炭素化への早い移行が求められている。
これまで世界の 2050 年の脱炭素化を前提に、1.5℃目標を達成するために必要な 2030 年目標
を考えるにあたって、鉄鋼業がどのような脱炭素化経路をとらねばならないかが検討されてきた。これまでに
IEA の NET Zero by 5050、ETC の Mission Possible Project17、IDDRI の Net Zero Steel
Project18、Agora Industry19など多くのシナリオ研究が公表されている。「グラスゴー・ブレイクスルー・
アジェンダ」（COP26 において、特に重要な課題の解決に向けて緊急に国際的な協調行動を喚起すべく立ち上げられたイニシアティブ）の報告書20が、これらの研究成果を集約して下記の点にまとめている。


2030 年までにニア・ゼロエミッションスチール（NZS）21の生産は、年間 1 億トン～ 5 億トン稼働（世界の生産全体の 5～25％）



鉄鋼生産の平均の直接排出原単位を 30％削減して、1 トン CO2 未満とする

2030 年までに最も有利な場所において、ニア・ゼロエミッションの鋼材コストは、高エミッションの鋼材コストに近づく

16

World Steel in Figures 2022, EU を一国と捉えた場合 は第 4 位

17Energy Transitions Commission, “Keeping 1.5 ℃ Alive: Closing the Gap in the 2020s” （2021

年 9 月）
18

Bataille, IDDRI 他”Global facility level net-zero steel pathways: technical report on the firstscenarios of the Net-zero Steel Project” （2021 年）
19Agora Industry, Global Steel at a Crossroads（2021 年 11 月）

20

IEA, IRENA, UN Climate Change High-level Champions “Breakthrough Agenda Report 2022”（2020 年 9 月）
21

ニア・ゼロエミッションスチール（NZS）は、ほぼ排出がゼロとなる粗鋼・鋼材をいう。定義等については、巻末資料を参照されたい。

14

2030 年までに達成すべき NZS の規模については、シナリオ間の差が大きいが、最低でも 1 億トン、直接還元製鉄では現在最大級の 250 万トン規模のプラントが 40 基分である。一方、途上国や新興国を中心に新規プロジェクトも進んでおり、その大半が高排出の高炉-転炉である状況を考えると22、先進国では一層 NZS を進める必要がある。IEA の G7 を対象としたレポート23では、2030 年における G7
諸国のマイルストーンを示しており、2030 年には、水素ベースの直接還元-電炉法や、CCS を付帯させた鉄鋼生産は合計 14％となっている。1 億トン近い粗鋼を生産している日本でいえば、1500 万トン近いプロジェクトを、2030 年までに展開していく必要がある。日本でも 2030 年までの脱炭素化への取り組みを加速し、世界と協調・リードしていくことが求められている。
2-2 投資サイクルの長さと投資の大きさ：2020 年代から転換を始める必要
鉄鋼業では、設備投資の規模が大きく、寿命も長いため、既存の設備をできるだけ長く運用し続ける
ことが、投資を回収し収益を上げるために重要である。鉄鋼製造プロセス全体で、CO2 の排出が最も大
きく、かつ投資額も寿命も長い設備が高炉である。最近では、高炉寿命は 20 年を超え、新設高炉では設備寿命 25 年以上として設計・建設されている24。したがって、カーボンニュートラル目標の 2050 年までには、あとぎりぎり一回の投資サイクルしか残されていない。今後 2025 年までに、従来の技術のまま改修・投資を行えば、2050 年前であっても排出量の多い高炉設備は座礁資産となり、寿命を全うできない可能性がある。
高炉の改修投資額は大きいというだけでなく、近年コストが上昇している。2010 年代の高炉改修では、㎥当たりの改修額は 6.5 百万円なのに対し、2020 年代の改修は 10.2 百万円となっている25。拡張規模や改修の程度が異なるので正確な比較は難しいが、AI 化など付加される機能が高度になっているという側面に加え、技能労働者のひっ迫や賃金上昇、工期の長期化もあって、建設費が上昇しており、それも常態化しているという。
現在稼働している高炉は、全国で 21 基あるが、そのうち、2030 年までに稼働開始から 20 年以上経過し、改修など再投資が必要になる高炉は 10 基あり、生産能力でいうと、今後休止が決まっている
2 基を除く 19 基全体の 48％となる（図 7）。この 10 基については、座礁資産リスクを避け、2050
年以降の脱炭素化時代に適合する製鉄を目指して、どのような方式を採用するのか、重大な判断を迫られている。

22

OECD “Latest developments in steelmaking capacity 2021”

23

IEA, “Achieving Net Zero Heavy Industry Sectors in G7 Members”（2022 年 5 月）

24

中野他「高炉長寿命化技術の開発」（2019）252010 年以降の高炉改修のうち、2010 年代 5 件、2020 年代 4 件の平均（不明の１件を除いた各社公表資料

および報道によるデータによる）

15

図 7 今後設備寿命を迎える高炉（生産能力）

10 基
48 ％
0

（出典）各種資料より自然エネルギー財団作成

2-3 欧州の企業・政策は 2030 年低炭素製鉄実現にむけて動き出している
鉄鋼業の脱炭素化において、特に注目すべき動きは、欧州をはじめとして商用化を目指す低炭素プ
ロジェクト26が始動していることだ。近年になって、世界で公表されるプロジェクトは数を増してきており、低炭素製鋼能力の合計は、2030 年までで 1 億トンを超えるという（図 8）。
図 8 発表されている低炭素製鉄プロジェクト（出典）Agora Energiewende ”Global Steel Transformation Tracker – Low Carbon Steel Announcements”（2022 年 8 月 11 日最終更新）

26

図８、Agora Industry による Global Steel Transformation Tracker においては、低炭素プロジェクトとは、従来の高炉-転炉製鉄に比べて CO2 排出が半減以下となるプロセスを採用、計画するものを指す。（新設の直接還元鉄プラントで当初天然ガスを使用し、水素への転換を図るプロジェクトについても、化石燃料使用へのロック・インのリスクが少ないとして、低炭素プロジェクトに含めている。）
また、このレポートにおける低炭素鉄鋼／グリーンスチール等の定義については冒頭で、ニア・ゼロエミッションスチールの詳細については巻末で説明している。

16

パイロットレベルでは、スウェーデンの鉄鋼会社 SSAB が、鉱業会社 LKAB、エネルギー会社バッテン
フォールと共同で化石燃料フリーの一次製鉄を目指す HYBRIT プロジェクトを 2016 年に着手し、既に試験運転を開始している。採鉱の段階から化石燃料を使用せず、水素直接還元炉と電炉を使い、スクラップも利用して、化石燃料フリーの鉄鋼生産が実現している。次の段階では 130 万トンのプラントで2026 年から商用化開始を目指す。
ただし、プロジェクトが本格的に事業開始するには、巨大な投資が必要で、計画がアナウンスされても最終投資判断が行われるというニュースはなかなか聞かれなかった。しかし直近では、その状況が少し変わってきたように見える。ドイツの鉄鋼会社ザルツギッターAG は、2022 年 7 月、その監査役会が低炭素
鋼 SALCOS を生産するプロジェクトの第一段階を実施するための 7 億 2,300 万ユーロの資金を承認したと公表した27。ドイツのもう一つの鉄鋼大手ティッセンクルップも、9 月にドイツで最大級となる直接還元プラントへの大規模投資へ合意した28。欧州の各国政府・州は 2030 年前に脱炭素化への道筋をつけようと政策・支援を進めている。EU は 2021 年に 2030 年目標を強化し、1990 年比 55％削減を掲げているが、排出のシェアの大きな鉄鋼業をはじめ、産業部門においても削減が進まなければ、目標の達成はおぼつかない。
また同時に、世界の鉄鋼業界では、2050 年という期限までに脱炭素化を実現するというだけではな
く、世界市場で勝ち抜くために、脱炭素技術において先んじようとする激しい技術開発競争が展開されている。鉄鋼業界の巨人である中国でも鉄鋼業低炭素化推進委員会が組織され、ビジョンやロードマップ
を作成し、低炭素化への動きが見える29。日本では、自然エネルギー電力の普及や、カーボンフリー水素の供給という面で世界の他の地域の後塵を拝しており、鉄鋼の脱炭素化においては、競争優位とは言えない状況である。先を行く欧州、動き始めた中国に伍し、日本の鉄鋼業も脱炭素時代での生き残りをかけて、日本の状況にふさわしく、またこれまでの蓄積を活かすことのできる戦略が必要とされている。

27

Salzgitter AG, “Green light for green steel” （2022 年 7 月）

28

Thyssenkrupp, ”Thyssenkrupp is accelerating the green transformation: Decision taken on theconstruction of Germany's largest direct reduction plant for low-CO2 steel” （2022 年 9 月）
29

中国鉄鋼協会、鉄鋼業低炭素化推進委員会 ”2022 annual meeting of the steel low carbon work

promotion committee successfully”（2022 年 8 月）

17

2-4 低炭素鉄鋼製品に対する需要側の動き
低炭素製鉄プロジェクトの始動という鉄鋼会社、供給側の動きに加え、需要側から、低炭素鉄鋼製品を求める動きが広がっている。低炭素な鉄鋼製品の生産を計画している鉄鋼会社に対し、将来の需要があることを明確に発信することで、低炭素／脱炭素スチールの供給を確実にするとともに、需要側の企業の中長期の排出削減対策としていくことができる。特に初期の製品は、15～40％のコストアップが見込まれるだけに30、将来の需要が確実に存在するという需要家からのシグナルは重要だ。需要家からのアクションが、最終的なプロジェクトの始動、投資判断への大きな後押しとなる。中でも欧州の自動車産業はこの２年間、活発に動いている。先にも挙げたスウェーデンの HYBRIT プロジェクトでは、ボルボが化石燃料フリー鋼材の購入だけでなく、それを自動車に使っていくための研究開発から連続生産や商品化までコミットしており、プロジェクトを軌道に乗せるための貢献は大きい。
自動車産業は、次の点で需要側の牽引役に適していると考えられる。
① 鉄鋼の大口需要家であること31② 鉄鋼会社への影響力のある取引形態で購入する企業が多い32③ 市場を広範に占める大企業が多い④ 低炭素鋼を使った場合の自動車一台当たりのコスト増が限定的33⑤ 最終消費者との距離が近く、環境コンシャスな消費者を巻き込んで、低炭素の自動車製造・販
売のイニシアティブを展開することが可能
このように「グリーンスチール」の需要をリードする条件が揃っており、実際に需要側のイニシアティブを先導している（表 3）。その形態も、将来グリーンスチールが製品化された時に購入するという「オフテイク協定」だけでなく、グリーンスチール製造への資本参加、グリーンスチールを活用した製品開発、プラント整備を含むパートナーシップ協定まで、多様に展開している。

30

Mission Impossible “Steeling Demand: Mobilising buyers to bring net-zero steel to market

before 2030”（2021 年 7 月）
31

受注に占める自動車向け鋼材の割合は 25％に達する。（日本鉄鋼連盟「鉄鋼統計要覧 2021」）

32

鋼材が作られる時点ですでに販売先・納入先が決まっている、いわゆる「ひも付き取引」、部品・車体メーカーが使用する分も含めて購入する、集中購買なども含めて考えている。
33

脱炭素製鉄のプレミアムコストとして鉄鋼のコストが 2～3 割上昇したとしても、乗用車一台当たりの鉄鋼使用量 0.7トンとすると、上昇額は 3 万円程度、自動車価格の 1％程度であり、製品価格への転嫁が可能な水準と考えられる。

18

表 3 オフテイク協定や資本参加に動き出す自動車産業
自動車会社
フォルクスワーゲン

鉄鋼会社
ザルツギッターAG

協力の形態
2021 年オフテイク協定

ボルボ

SSAB

シェイプ
（自動車部品）
ゲシュタンプ（自動車部品）SSAB

2021 年研究、開発、連続生産、商品化の協定
2022 年オフテイク協定

アルセロールミタル

2021 年パートナーシップ
協定

ダイムラー（メルセデスベンツグループ）BMW

H2 グリーンスチール
H2 グリーン
スチール

2021 年資本参加
2022 年オフテイク協定

内 容 等
低炭素鋼供給の MOU
2025 年から供給予定
傘下企業と、気候中立車両開発等に向けて戦略的協業
化石燃料フリー・スチール製の衝突管理
システムおよび車体構造システムを開発
リサイクル鋼材と 100％RE 電力の電炉で製造した脱炭素鋼材（グリーンスチー
ル認証 XCarb®）を購入・使用
2025 年に各種車種にグリーンスチール
導入
BMW グループの SBT 目標に対応、野心的な CO2 削減スケジュールの達成に貢献する技術協力にも合意（出典）各社の発表資料等から自然エネルギー財団作成

一方、需要企業のコミットメントを引き出す活動として、SBTi が効果をみせ始めている34。参加企業
は、企業自身の事業による直接排出（スコープ１）や電力使用に関する排出（スコープ２）だけでな
く、その他すべてのサプライチェーンによる排出（スコープ３）削減の取り組みも求められることから、原料調達をはじめとするサプライチェーンへの働きかけを強めている。たとえば、ダイムラー社は、2039 年までに新車の乗用車は、バリューチェーン全体、サプライヤーネットワークも含めて CO2 ニュートラルを達成するという目標を立てており、全ての鉄鋼材のサプライヤーと共に、グリーンスチールサプライチェーンの構築を目指すとしている。

34

SBT／SBTi(Science Based Target initiative)は、パリ協定が求める水準と整合した GHG 排出削減目標（SBT）を参加企業が設定することを要求するイニシアティブである。2021 年度までに世界の 20761 企業がコミット
し、うち 1237 社が目標設定の認定を受けている。SBT が求めている下記の点は、グリーンスチールに対する需要側企業の行動を促すことにつながる。
・1.5℃目標を達成するために、毎年 4.2％以上の削減を目安に、5～10 年先の目標を設定すること・サプライチェーン排出量も含めた排出量（事業者自らの排出（スコープ１と２））に加え、原材料を含めた事業活動に関係する上流及び下流の排出量（スコープ３）の削減も必要であること
現在、鉄鋼業に関して、目標設定のための手法、ツール、ガイドラインを策定中である。（SBT ウェブサイト
https://sciencebasedtargets.org/sectors/steel および環境省「SBT」ウェブサイト
https://www.env.go.jp/earth/ondanka/supply_chain/gvc/intr_trends.html）

19

また Steel ZERO35や FMC(First Movers Coalition)36が設立され、活動を始めている。単独では影響力の低い企業や団体組織も巻き込み、より多くの企業や政府等が集合することで、低炭素／脱炭素鉄鋼製品への需要を集約し、より明確でインパクトのある需要シグナルを発信することができる。日本政府も FMC に参加しており、積極的な活動が期待されている。政府はもとより、日本の自動車産業をはじめとする企業や様々な団体にも需要側からのアクションを起こすことが求められている。

35

Steel Zero は、RE100 や EV100 などを運営する国際 NGO の Climate Group が 2020 年発足 させた排出ゼ

ロの鉄鋼製品を購買するグループイニシアティブである。遅くとも 2050 年までにネットゼロスチール 100%、また中間目標
として 2030 年までに少なくとも 50%の達成を宣言して公的にコミットする企業、組織を募り、ネットゼロスチールの実現、
またその需要を高めることを目的とする。現在 27 の企業・組織が参加する。Climate Group 「STEELZERO」ウェブサ
イト https://www.theclimategroup.org/steelzero
36

FMC(First Movers Coalition)は、2021 年 11 月 COP26 で世界経済フォーラムと米国政府が共同で立ち上げたイニシアティブで、2050 年までにネットゼロを達成するために必要な重要技術の早期市場創出に向け、世界の主要グ
ローバル企業が購入をコミットするためプラットフォームである。アップル、アマゾンなどが初期メンバーで、鉄鋼をはじめとする対策の難しい産業や、DAC（Direct Air Capture）CO2 の大気からの直接回収）を対象としている。鉄鋼については、購入企業は、2030 年までに年間調達量のうち 10％以上ニア・ゼロエミッションスチールを購入することがコミットメンの内容である。FMC ウェブサイト https://www.weforum.org/first-movers-coalition/about

20第３章 日本における製鉄脱炭素化に向けた課題
3-1 日本の脱炭素製鉄への計画
現在、日本では鉄鋼業の 2050 年脱炭素化はどのように計画されているのだろうか。これまで、鉄鋼連盟や鉄鋼各社（高炉メーカー）が脱炭素への道筋を計画・発表し、政府もエネルギー基本計画や長期計画でその内容を踏襲しているが、2021 年 10 月に策定された「『トランジションファイナンス』に関する鉄鋼分野における技術ロードマップ」がその全容をよく表している（図 9）37。これは、企業が、脱炭素化を進めるための資金調達にあたって、脱炭素化への移行を考えたときに、当該取組が、投資対象として適格かどうかを、金融機関、投資家が判断するために造られた、いわばオフィシャル・ロードマップである。
図 9 トランジションファイナンスにおける鉄鋼業のロードマップ（出典）経済産業省「トランジションファイナンス」に関する鉄鋼分野における技術ロードマップ」（2021 年 10 月）

また、2021 年３月には、政府の支援制度としてグリーンイノベーション基金の立ち上げが発表され、「２兆円の基金を造成し、官民で野心的かつ具体的な目標を共有した上で、これに経営課題として取り組む企業等に対して、10 年間、研究開発・実証から社会実装までを継続して支援」するとした。38その 14 の対象事業の一つが、「製鉄プロセスにおける水素利用」であり、日本の鉄鋼業の脱炭素化に向けた R&D への支援が具体化している。2021 年 9 月には、研究開発・社会実装計画が発表され（図10）、内容・スケジュールが示されている。

37

経済産業省「「トランジションファイナンス」に関する鉄鋼分野における技術ロードマップ」（2021 年 10 月）

38

経済産業省「グリーンイノベーション基金事業の基本方針」（2021 年 12 月）

21図 10 研究開発・社会実装計画（出典）経済産業省製造産業局 グリーンイノベーション基金事業「製鉄プロセスにおける水素活用」プロジェクトに関する研究開発・社
会実装計画（2021 年 9 月）

これらの資料をみると、1 章でみた、脱炭素製鉄の技術オプションとオーバーラップする 3 つの手法が示されている。
１）高炉法での水素利用＋CCUS39
図 9 における高炉の水素直接還元製鉄（所内水素利用および外部水素利用）
図 10 における【研究項目１】⓵高炉を用いた所内水素を活用した水素還元技術等の開発及び②外部水素や高炉排ガスに含まれる CO2 を活用した低炭素技術等の開発＊後述する COURESE50 および Super COURSE50 プロジェクトに該当

39

CCUS とは「Carbon dioxide Capture, Utilization and Storage」の略で、排出ガスから CO2 分離・回収し、貯留もしくは利用するという削減手法である。しかし、回収した CO2 の利用は殆ど実用化されていない。想定されている用途は、合成燃料やプラスチックなどの素材への転換利用だが、多くが短寿命の製品であり、結局は大気中に CO2 の形で放出されてしまうことから、CO2 貯留としては意味をなさないのは明らかである。国際エネルギー機関の"Net Zero by2050”では、2050 年時点でも回収された CO2 の 95％は貯留され、利用は 5％にとどまるとされている。本文で説明しているように CO2 の貯留には様々な困難がある。「CCUS」という用語は、現実には CO2 の再利用が可能であるように見せることで CCS 実現の困難性を覆い隠すために使わることが多い。したがって本報告書では、基本的にこの削減手法を「CCS」と表記する。

22２）直接水素還元法＋電炉
図 9 の直接還元における部分水素直接還元および 100％水素直接還元
図 10 の【研究項目２】水素だけで低品位の鉄鋼石を還元する直接水素還元技術の開発⓵直接水素還元技術の開発
３）電炉での直接還元鉄活用
図 9 の、電炉における不純物除去・大型化技術
図 10 の、【研究項目２】②直接還元鉄を活用した電炉の不純物除去技術開発
図 9 でスケジュールをみると、一番早い①高炉を用いた所内水素を活用した水素還元技術等の開発
でも実装されるのは 2030 年頃である。最近では、2022 年 6 月、高炉メーカー等が「水素製鉄コンソー
シアム」を結成した際に、上記の研究開発・社会実装計画（図 10）を示しつつも、「可能な限り前倒しも検討」するとの見解を示したと報道されている。2025 年にもフルスケールの直接還元（DRI）プラン
トが動き出すという欧州の動きに、日本でも脱炭素化への加速が必要との認識が広がってきていると推察される。
しかし、スケジュールを前倒しすることだけが日本の鉄鋼業の脱炭素化の課題ではない。以下、３つの脱炭素手法ごとに、その課題と日本のとるべき道を検討する。
3-2 日本における高炉-転炉法＋CCS 法の課題
日本政府および高炉製鉄各社が、2050 年のカーボンニュートラル実現の道筋として第一に位置付けているのは、高炉３社が共同して取り組む COURSE50、Super COURSE50 の技術開発プロジェクトである（図 11）。これは図 9、図 10 でいう「高炉の水素直接還元製鉄（所内水素利用および外部
水素利用）」に該当する。新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託事業として、2008 年から 2020 年までに 433 億円の政府支援のもとに進められてきた。2021 年度からはグリーン
イノベーション基金事業として、2030 年度までに 1,935 億円の助成が計画されている。高炉製鉄プロ
セスにおいて、水素ガスを吹込み、還元剤、加熱用エネルギーとしての役割を一部担わせるとともに、排出した CO2 を回収するというのがこの技術の基本である。高炉からの CO2 排出の 30％削減を目指す。
小型炉でのパイロット試験により、目標を超える削減の目途が立ったと発表されており、2025 年からは実際の高炉40での実証事業に入る。

40

日本製鉄東日本製鉄所君津地区の第二高炉に設備を導入予定

23

図 11 COURSE50 の概要（出典）経済産業省製造産業局「『製鉄プロセスにおける水素活用』プロジェクトの研究開発・社会実装の方向性(案)」（2021 年
６月）

2050 年までの過渡的対策 COURSE50
まず課題として挙げられるのは、そもそも COURSE50 が目標とする、CO2 排出削減効果41が 30％であることだ（図 11）。COURSE50 の発展形である SuperCOURSE50 でも、削減率の目標は50％である。この目標設定と、導入スケジュールを見れば、この手法が脱炭素化を目指していないことが明確である。おそらくこの計画が、日本の 2050 年カーボンニュートラル、鉄鋼連盟や鉄鋼各社の 2050
年脱炭素化目標設定以前に開始されからであろう。
ま た 、 高 炉 で 水 素 を 活 用 す る こ と に よ る 削 減 率 は 、COURSE50 で 10％ と さ れ て い る 。
SuperCOURSE50 では他の手段と合わせてさらなる削減が目指されているが、高炉への水素吹込みは、還元反応の物理的空間を維持するためのコークス（石炭）の必要性から限界があると言われている。計算上の最適値でも削減率は 20 数％だとする研究もある42。この手法では、最終的に残余の削減を CCS が担うことになり、脱炭素製鉄の手段として 2050 年以降も高炉が使えるかどうかは、CCS

41石炭を使用する従来の高炉-転炉における排出量との比較による

42

Can Yilmaz 等 “Modeling and simulation of hydrogen injection into a blast furnace to reducecarbon dioxide emissions”（2017）24

（回収というよりむしろ貯蔵）の実現可能性次第ということになる。結局、これらを脱炭素化手法として
用 い る とす る と 、 遅 く と も 2050 年 以 降 は 、水 素 利 用 によ る 削 減 の 残 余 の CO2 排 出 、つ ま り
COURSE50 では 90％、SuperCOURSE50 でも 80％近くを、CCS とカーボンオフセットで対応しなけ
ればならない。
高炉の使用継続に不可欠な CCS とその隘路
上記のように、高炉を脱炭素時代にも継続して使用し続けるためには、最終的には、残りの排出を
CCS で処理することが必要だ。高炉を使い続ける限り、2030 年から 2050 年に至るまで、CCS への必要性・依存度は急激に高まっていく。鉄鋼連盟が 2030 年目標を設定するに当たって、「国主導により
CCS を行う際の貯留地の選定・確保等を含めた社会的インフラが整備されていることを前提条件とする」
43と述べているのは、CCS への依存の大きさに対する懸念を表明したものかもしれない。CCS の実現には、回収と貯留の両面で大きな課題がある。
まず、鉄鋼生産の脱炭素化にどのくらいの CCS 貯留が必要になるのか、概算してみる。
2050 年時点で予想される CCS の必要量
年間 約 4700 万トン【概算の条件】
・高炉プロセスによる CO2 排出量：2.3 トン CO2e44・削減目標とそのうちに占める CCS の比率
Course50：水素吹込みによる削減 10％以外は全て CCS 対象
SuperCourse50：水素等による削減を 25％と設定、それ以外は CCS 対象
・2050 年の一次製鋼による粗鋼生産量：4,100 万トン（2050 年における粗鋼年間生産量：7,500 万トン、電炉年間粗鋼生産量：3,400 万トン45）
・2050 年における一次製鉄手法を水素直接還元と SuperCOURSE50、COURSE50 の3 手法とし、生産量を 1/3 ずつと想定
・CO2 回収の最大値を、回収対象の 90％と設定※残りはオフセットと想定する

43

日本鉄鋼連盟「地球温暖化対策への取り組み状況について カーボンニュートラル行動計画（低炭素社会実行計画）報告」（2022 年３月）
44

Carbon Trust “International Carbon Flows Steel”（2011 年 5 月）における平均値

45

日鉄総研株式会社「カーボンニュートラルを踏まえた我が国金属産業の持続的発展に向けた調査事業 報告書」

(2022 年 2 月) 中位シナリオから設定

25

このように COURSE50 と SuperCOURSE50、そして 100％水素直接還元製鉄が目標通り実現
した場合、2050 年カーボンニュートラルを達成するには、回収される CCS の量は、年間約 4700 万ト
ン-CO2 という規模に達する。一方、2022 年 5 月に発表された経済産業省の「CCS 長期ロードマップ
検討会中間とりまとめ」では、「2050 年時点において想定される CCS の年間貯留量として、『2050 年
時点で年間約 1.2 億トン～2.4 億トン』という目安を共有し、共通の認識を得た」46としている。同時に政府は、2050 年で CCS 付き火力発電と原子力発電の合計で電源ミックスの 30～40％を供給することを計画しており47、その検討過程で示された地球環境産業技術研究機構（RITE）の示した参考値ケースで試算すると、CCS 付き火力発電からの CO2 対策に必要な貯留量は、2.45 億トンにのぼる
48。これを前提とすれば、鉄鋼をはじめとする産業部門が CCS を使う余地はなくなってしまう。
このように、長期ロードマップで示された政府の CCS 目標が、同じく政府が示す産業や電力部門の脱炭素化シナリオと整合しないように見えるのは、それだけ CCS の日本における実現が難しいからに他ならない。そもそも CCS は封じ込めた CO2 を恒久的にモニタリング管理していくことが必要で、長期的な影響が完全に見通せないリスクがあり、サステナブルな脱炭素技術・手法とはいえない。もし日本の脱炭素化に向け CCS を使わざるを得ないとした場合には、少なくとも貯留に関する次の課題を念頭に置く必要がある。詳細は、財団のレポート「CCS 火力発電政策の隘路とリスク」を参照していただきたい 51。
日本の CCS の隘路１）

日本には CO2 貯留に適した既存の枯渇した油田やガス田がない

２）

日本の陸域には、CO2 貯留に適した場所がない

３）

日本では、CO2 貯留が高コストとなる、知見のない海域での開発が必要

４）

日本では地震リスクなど CO2 貯留のもたらすリスク評価が行われていない

CCS プロセスでは、CO2 排出を 100％回収することはできない
CO2 の回収だけをとってみれば、現在 COURSE50 プロジェクトの中で、研究・実証が重ねられ、高炉ガスからの回収で、目標の 20％削減が見通せる段階になっている、と発表されている。しかし、実質排出ゼロとするためには、高炉ガス以外の場所からの排出も含め、残る大半の CO2 を回収し、回収できない部分はオフセットをしていく必要がある。さらにオフセット手法も、当初はクレジットの購入が可能だとしても、将来的にはネガティブエミッション手法、例えば大気からの CO2 の直接回収 DAC や、バイオマスエネル
ギー燃焼時の CO2 を回収、貯留する BECCS を使用する必要も出てくるだろう。こうした条件を解決していくには、時間も必要だが、なによりコストが嵩んでいく。

46

資源エネルギー庁「CCS 長期ロードマップ検討会中間とりまとめ」（2022 年 5 月）

47

内閣官房 成長戦略会議(第 6 回) 資料 1 「2050 年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」(2020 年 12月)
48

自然エネルギー財団「CCS 火力発電政策の隘路とリスク」（2022 年 4 月）

26

図 12 は Bloomberg NEF による脱炭素化手法のコストの現在と 2050 年予測との比較である。
米国、ドイツ、中国について予測算定し、平均値をとっている。2050 年値をみると、高炉＋CCS 法のコ
ストは他の手法と比較して割高となっている。高炉＋CCS 法の中では、最後に残った排出をオフセットでなく DAC（大気からの CO2 直接回収）による場合、さらにコストが高くなっている。
図 12 ネットゼロスチールの均等化コストの変化（出典）BloombergNEF “Decarbonizing Steel: Technologies and Costs”を基に自然エネルギー財団作成(2021 年 8 月)

国内での貯留場所確保の極めて困難な状況を鑑みて、直近では、国内で排出される CO2 を海外へ輸出する構想の検討が加速している。例えば、オーストラリアの沖合で開発が始まっている CStore1 プロ
ジェクトでは、日本製鉄の製鉄所から年間 100 万トンから 500 万トンの CO2 を回収・液化・海上輸送する事業の採算性検証を行うとしている(図 13)49。しかし、CO2 の回収、液化、運搬、搬入、貯蔵とそのモニタリング、海外への運搬そのものの可否も含めて、多くの課題があり、特にオーストラリアまでの長距離を運搬することを考えると、コストのハードルは高い。2022 年 5 月に発表された「CCS 長期ロードマッ
プ検討会 中間とりまとめ 参考資料」によると、CO2 運搬は LNG や LPG より厳しい低温・低圧制御の条件をクリアし、かつ現在の LNG 輸送船と比べて何倍にも巨大化した専用輸送船を開発して大量に投入する必要があるという。いずれにしてもコスト増となる。

49

CStone1 ウェブサイト https://www.nipponsteel.com/news/20220214_100.html

ならびに日本製鉄株式会社「大型洋上浮遊式 CO2 回収貯留ハブ・プロジェクト CStore1 への CO2 回収・液化・海上輸送に関する共同スタディ契約の締結について」（2022 年 2 月 14 日）

27

経済産業省は CO2 輸出の受け入れの多くを東南アジアに期待している。先進国である日本が、自国で処理できない CO2 を途上国に輸出するスキームは、率先して排出削減を行うべき先進国の役割を放棄したものとみなされるのではないか50。まして、早い段階でグリーンスチールを購入する顧客は、プレミアム
コストを支払う代わりに、サステナビリティについては高い判断基準を持つ、環境コンシャスな企業・組織であると考えられる。このような CCS に依存する脱炭素プロジェクトは、そもそもサステナビリティの観点から、これらの将来の顧客に評価されない可能性も大きい。
上記を考慮すると、2050 年以降、日本においては、CCS を大量に必要とする高炉を使い続けることは高いコストを伴うとともに、サステナビリティの観点から問題を抱えたものであり、脱炭素時代の競争に生き残る手法としては非常にリスクが高いと言わざるを得ない。日本における脱炭素製鉄の手法としては、
COURSE50 や SuperCOURSE50 を全面的に活用しても、高炉を継続利用していく手法の現実味は薄い。
図 13 CStore1 プロジェクト（出典）CStore1 ウェブサイト

3-3 日本における水素直接還元製鉄の課題
それでは、水素直接還元法（H2-DR）による製鉄はどうだろうか。CCS に依存して高炉を使用し続けるのは、日本ではリスクが高いという状況を現実的に受け止めれば、この手法を強化することが重要になってくる。第 1 章でみたように、欧州を中心として始動している低炭素製鉄プロジェクトでは、そのほとん
どが水素直接還元法を採用している。しかし、日本においてはこの手法も大きな課題がある。水素を大量に消費することから、水素が豊富に、適切なコストで供給されるかどうかが重要な条件となるからだ。

50

自然エネルギー財団「CCS 火力発電政策の隘路とリスク」（2022 年 4 月 14 日）P.24～25 参照

28

日本の水素の供給は、グリーン製鉄の実現に寄与できるか
まず水素の供給に関する政府の計画・戦略について、グリーン製鉄を実現するために十分なものとなっているか、確認しておきたい。その意味での確認点は 4 つある。
１）水素の供給スケジュールは鉄鋼業の脱炭素化スケジュールに整合するか
２）目標供給量は適切か（現在の政府目標は、2030 年で新規に 100 万トン超、2050 年で2000 万トン程度）
３）CO2 排出量の多い、グレー水素、ブルー水素も区別せず支援する政府の政策の影響
４）目標コストは適切か（2030 年で 30 円／Nm3、2050 年までに 20 円／Nm3）
１）現在の政府の水素戦略による水素供給は、2030 年段階ではごく限定的な需要に対応する形となっている。先に見た鉄鋼側の脱炭素化への動きが、現在のところ日本では 2050 年近くまで実機レベルで大きく拡大しないことと軌を一にしている。したがって、形式的には整合がとれているが、国際的に先進国に求められる鉄鋼脱炭素化の速度からは、遅いスケジュールになっている。
２）水素供給量については、一次製鉄における潜在需要量の目安が、日本鉄鋼連盟により示されている。現在の高炉による銑鉄生産で還元剤として使われている石炭を、水素に置き換えたとした場
合、約 700 万トン（800 億 Nm3）が必要だというものだ（ただし還元剤以外のエネルギー用途等については、含まれていない）（図 14）。日本全体の水素供給量が、2050 年で 2000 万ト
ン程度と見込まれている中で51、その約 1／3 以上を製鉄が占めることになる。政府による供給量の目標設定は大まかな見積もりで、この 2000 万トンの中に製鉄用の 700 万トンも見込まれているようだが、産業の他分野については言及もなく、具体的にどの用途でどのように活用していくかを精査しているようには見えない。今の時点でも具体案を示して検討を進めなければ、本当の課題は見えてこない。どの需要を満たすために、いつどのように水素を活用していくのか、需要量や場所、水素・電力の供給との関係も含めて、検討されるべきである。
３）また、現状の日本の水素政策では、水素は、その製造段階での排出を問われないとしているため、初期段階で供給される水素は、化石由来のグレー水素となる可能性も高い。技術革新や、新たな資本投下によって、水素直接還元製鉄を開始しても、使用する水素がグレー水素であれば、その製品である鉄鋼材は、グリーンスチールとは評価されない。国内では、政府はグレー水素であっても、水素を活用すれば排出がゼロとみなされる仕組を作る方針だが52、国際的に認められる仕組みにはなり

51

産業技術環境局・資源エネルギー庁「今後の水素政策の課題と対応の方向性 中間整理（案）」（2022 年 3月 22 日）52

自然エネルギー財団「日本の水素戦略の再検討」（2022 年 9 月）P.27 参照。

29

えない。後述するが、世界ではグリーンスチールの定義や評価手法を定めていこうとする動きが大きくなっている。燃料である水素は、その製造時の排出も含むライフサイクルで評価される。特に、初期段階の需要家は環境コンシャスな企業・団体組織となることは予想できるし、第三者認証等により正確に評価することが求められるだろう。
４）コストは最大の課題となるため、次項で詳しく述べることとする。
これまで見てきたように、日本の水素供給は多くの課題を抱えており、水素直接還元製鉄の実現の障害となりかねない。
国際的に最も高い水準の水素コスト
日本の水素戦略で設定されたコスト目標は、2030 年で 30 円/Nm3（336 円/kg）、2050 年に20 円/Nm3(224 円/kg)である。一方、日本鉄鋼連盟は、石炭を還元剤として使った場合との比較で、必要とされるパリティコストとして、約 8 円/Nm3（89.6 円/kg）を示している（図 14）、この差は、それだけで困難さを感じさせる。
図 14 水素還元製鉄の潜在需要量とパリティコスト（出典）資源エネルギー庁「水素・アンモニアサプライチェーン投資促進・需要拡大策について」（2022 年 4 月）

30

問題は、日本の国産水素コストの水準が、世界の他の国、地域より相当高くなりそうなことである。図15 は世界的にグリーン水素のコストの低下が大きく伸展すると予測をしているブルームバーグ NEF による、水素の均等化コスト予測である。世界の 25 か国について調査しており、その幅が図上に緑色で示されているが、日本は他の国々と比較して最も高い水準となっている。この予測によれば、日本の 2030 年のコ
ストは、2.53＄（278 円）/kg、2050 年で 1.54＄（169 円）/kg と、日本の戦略目標を達成しているが、それでも他の国々と比較すると、コスト高である。また、水準こそ違うが、IRENA も同様に日本が他国と比べより高いコストとなると予測している53。
図 15 水素の均等化コスト予測（出典）BloombergNEF “1H 2022 Hydrogen Levelized Cost Update” （2022 年 6 月）

水素は輸入してもコスト差はなくならない
他の国々とのコスト差が明白に出てくると、コストの低い国々からの輸入を促進する案が浮上する。実際、日本政府の現在の水素政策においては、国産よりむしろ輸入を前提にして、国際的サプライチェーンを構築することに力を注いでいるように見える。
しかしながら、輸入の道も険しい。水素は、体積当たりのエネルギー密度が低いという物性から、効率的な輸送が難しい。日本は、水素製造コストの低い地域からの距離も離れており、船舶での長距離輸送を選ばざるを得ないが、その時に、液化、圧縮、他の物質への変換等によって体積を減らさなければならない。様々な検討がなされた結果、液化するか、アンモニアに転換するか、液体有機水素キャリア（LOHC）に変換するか、の３手法が有力な選択肢とされている。日本の企業も、政府のグリーンイノ
ベーション基金の支援を受け、それぞれの手法を追求して商用化およびコスト圧縮にむけて取り組んでいる最中であるが、表４に IRENA がまとめた各手法の得失を示す。

53

IRENA“Global Hydrogen Trade to Meet the 1.5℃ Climate Goal Part 3 Green Hydrogen Cost

and Potential” （2022 年 5 月）

31

表 4 水素の運送手法（キャリア）とその得失
利
アンモニア

点

課

 既に大規模に生産されている

題

 アンモニア合成のエネルギー消費量が多い（水素に含まれるエ 既に世界的に取引されている

ネルギーの 12～26％）

 エネルギー密度が高く、水素成分が多い

 再変換のためのエネルギー消費（輸入先）が多い（13- カーボンフリーのキャリアである34%）- 高温が必要（最高 900℃、ただし 500-550℃が

 用途によっては直接利用可能（例:肥料、発電、船舶燃料）より一般的）なため
 アンモニア燃料用の船舶用エンジンは実証が必要

 容易に液化できる（7.5 気圧では 20℃で、1気圧では-33℃で）

 製造した水素の精製が必要となる可能性がある ほとんどの用途で水素の圧縮が必要
 輸送中の高 NOx (窒素酸化物)発生のため排ガス処理が必要となる可能性がある
 毒性、腐食性がある
 アンモニア合成・分解の柔軟性については実証必要

液化水素

 再ガス化のためのエネルギー消費が少ない （エ 液化で高いエネルギー損失(現在 30-36%)、多くのエネル

ネルギーの大部分は自然エネルギーコストが低い
輸出地域で消費されるため ）ギー供給が必要・ エネルギー供給量の拡大が必要

 輸入先での精製設備が不要

・ 輸送・貯蔵時の蒸発（0.05-0.25%/日）。

 輸入先ターミナルでの輸送が容易

・ 超低温のため、設備コストが高い 水素の圧力を上げるためのエネルギー消費が少・ 現在、小規模にしか利用されていないない 液化はすでに商業化されている技術である
 カーボンフリーのキャリアである
有機ハイドライド・ 石油と同じように既存のインフラを利用して輸送

 脱水素に多くのエネルギーを消費する（水素に含まれるエネル

でき、複数の運送手段を使う場合（マルチモーダル）に適している

ギーの 25-35％）（輸入地域）
 脱水素に高温の熱（150-400℃）が必要

・ 全ての段階で資本コストが低い

 製造した水素をさらに精製する必要

・ 貯蔵が容易 水素は１気圧で製造できるが、圧縮が必要
 水素は重量比でキャリアの 4-7%だけ
 特に有利な条件の化学物質がない
 現在考えられる全てのキャリア候補はコスト高
 サイクルごとにキャリアが失われる（１サイクルあたり 0.1%)
 キャリアは化石燃料由来の CO2 を含む可能性が高い
 殆どのキャリア候補が現在の何倍もの生産拡大が必要・サイク
ルごとにキャリアを 0.1％ロスーキャリアに CO2 を含む可能性（出典）IRENA の報告書“Global Hydrogen Trade to Meet the 1.5℃ Climate Goal Part2, Technology Review of
Hydrogen Carriers” 2022 年について、船舶輸送の３手法を財団和訳

図 16 は、IRENA が、「各技術のポテンシャルが最大限に発揮された未来」におけるキャリアの違いによるコスト比較を示したものである。規模の経済を享受するためにプラント規模を大きく拡大し、コスト構
成要素ごとに（水素から（キャリアへ）の変換、輸送、水素への再変換）積み上げ算定している。結論を端的に言えば、どの手法も課題を抱えているが、中では既存のサプライチェーン等が確立されているアンモニアが優位な選択肢となっているようだ。水素への再変換の際のエネルギー消費・コストの大きいことが欠点であり、アンモニアを直接燃料として使える用途では、その点が回避できる。しかし製鉄には水素自体が必要であることから、製鉄部門で高い運送・貯蔵コスト、また再変換コストを引き受けることになる。

32

図 16 キャリア別の水素の運送コスト（注）コスト条件：水素 100 万 t/年の輸出フロー、港間の距離は 10,000km。コスト構成要素はバリューチェーンのパート毎に算定。凡例の E は「輸出国」、S は「輸送」、I は「輸入国」を表す。
※凡例の水色の「I-電力」は原典表記どおりだが、原典の説明から「I-再変換用のエネルギー」を示していると考えれる。
（出典）IRENA “Global Hydrogen Trade to Meet the 1.5℃ Climate Goal Part2, Technology Review of
Hydrogen Carriers” （2022 年 4 月）

現在の輸送コストはパイロットプロジェクトによるものであるため、水素１kg あたり 6.5～17.3 ドルであるが、プラント規模を拡大していけば規模の経済により、図 16 のように約 1～２ドル近くまで低減する可能性があるとされる。しかし、同時に水素の製造コストも大幅に低減していく。同じレポートで IRENA は「2050 年では独立型グリーン水素製造システムの LCOH は、平均して非常に低く、最良の再生可能資源を使用した場合、ほとんどの国で 水素１kg あたり 1.5 ドル を下回る。」という見通しを示しており、また、ブルームバーグ NEF は世界の 25 か国の予測として 0.7～1.5 ドル/kgH2 を予測している54。それに対して、少なくとも 1 ドル/kgH2 かそれ以上となる輸送コストは、その分がそのまま日本とグリーン水素生
産適地との差となっていくという意味で、大きな負担である。また、水素生産地から圧縮のみでパイプラインで輸入が可能な欧州などの一部地域とのコスト差も軽視できない。
このように、日本では、このままでは水素製鉄が国際競争をするのに適した、安価な水素を得ることが、国内製造でも、輸入によっても困難であることが見えてきている。したがって、水素を大量に使用する水素直接還元製鉄を国内で大規模に展開するということには、かなりの困難を伴うことが予想される。

54

BloombergNEF “1H 2022 Hydrogen Levelized Cost Update” （2022 年 6 月）

33

[BOX1] 直接還元製鉄＋電炉法に必要な鉄鉱石の質について
現在、一次製鉄の脱炭素化では、水素直接還元製鉄法が最も期待されている技術であるといっていいだろう。技術的課題はかなり克服されており、スウェーデンの SAAB 社は既にパイロットプラントで排出ゼロの鉄鋼生産を始めている。実際 Global Steel Transition Tracker による 2030 年までに計画されている低炭素製鉄プロジェクトは、一次製鉄ではほとんど全てが直接還元製鉄である（図 8）。ただし、この手法の課題として、水素の供給ともう一つ、鉄鋼石の質の問題が挙げられている。現在、直接還元プラントでは、平均鉄分が 67％台の最高品質（DR グレード）の鉄鋼石を使わなければならないとされるが、現在世界の鉄鋼石輸出品の４％に過ぎない。近年鉄鋼石全体の品質の低下が指摘されている中で、今後 DR グレードの生産増や、選鉱がより容易なマグネタイト鉄鋼石の採掘拡大を単純に期待することはできない。そのため、鉄鋼各社は、様々な技術革新に取り組んでいる。ペレット化のプロセスでDR グレード化を図ろうとする取組もあるが、製鋼プロセスにおいても、低品質鉄鋼石に対応していく技術
開発が様々な形で進行中である55。
直接還元-溶解装置-転炉手法
直接還元後に溶融プロセスを追加し56、その後は電炉ではなく、既存の転炉を活用する手法で、鉄分 65％以下の高炉グレードの鉄鉱石ペレットが使用できるという。独のティッセンクルップ社や、豪のブルースコープ社が研究・開発を行っている。
流動床炉手法
鉄鋼石のペレット化を行わず、鉄鉱石微粉末を 100％水素の還元ガスにより還元反応させる流動床炉でも、DR グレードを要しないという。この技術は、韓国のポスコ社やプライメタルズ社が研究開発を進めている。
日本のグリーンイノベーション基金による NEDO プロジェクトの成果も期待されるが、2030 年までに生産開始を目指すと公表するプロジェクトもあり、水素直接還元法における鉄鋼石の質の問題も解決に向かいつつある。

55

IEEFA, “Iron Ore Quality a Potential Headwind to Green Steelmaking”（2022 年 6 月）、“Solving Iron Ore Quality Issues for Low-Carbon Steel”（2022 年 8 月）に詳しい。
56

直接還元用のシャフト炉に溶融用の電気アーク炉を付属設置(Sub-merged Arc Furnace)するもの（DRI-SAF-BOF）、直接還元後の DRI を溶解炉に投入するに溶解プロセスを追加するもの（DRI-Melter-BOF）などがある。

34

3-4 電炉法（リサイクル製鉄）の課題と展開
鉄鋼業の脱炭素化の道筋として挙げられる、①高炉-転炉法＋CCS、②水素直接還元法がどちらも国内での展開に困難が伴うのに対し、最後の道筋、③電炉（リサイクル製鉄）はどうだろうか。電炉によるスクラップを利用した製鉄は、現在でも行われており、全粗鋼生産量の 24％を占めている（表１）。
他の２手法が「革新的技術」を必要とするのに比べ、実現性についての技術的ハードルは高くない。また
CO2 削減についても、今後、使用する電源の脱炭素化が進めば、カーボンフリーの電炉粗鋼が製造できる。さらに下流工程についても電力をエネルギー源とするシフトが進んでいけば、排出がゼロに近い鉄鋼製品の生産へと展開が可能だ。
既に、日本製鉄は瀬戸内製鉄所広畑地区に電炉を新設して 2022 年 10 月より商業運転を開始
57、2030 年までに国内に 400 万トンという国内最大規模の電炉を導入すると発表している。また JFE

スチールは、倉敷の第二高炉を廃止し、電炉に切り替えることを発表している。仙台製造所の電炉も増強予定だ58。こうした高炉メーカーの電炉シフトは実現可能性の高い脱炭素手法の取組として注目に値する。
しかし、電炉法にも以下の課題がある。
１） 全ての需要を満たすために鉄源であるスクラップ鉄は十分か
２） スクラップ鉄使用の電炉で全ての品質の需要用途を満たせるか
３） 海外に比べて高い日本の電力コストの影響はどうか
電炉法で全ての鉄需要を賄えるか
国内で取得でき、コストも低い低炭素鉄源としてスクラップの価値が高まっていく。それに対して、現在のスクラップ鉄の需給は、図 17 のとおりである。消費量は高炉-転炉、電炉、鋳物等に輸出を加え約 46
百万トンである。輸出は約 8 百万トンであり、消費量の 2 割近くを占める。輸出はこれまで国内需給のバランスのバッファとなってきた側面があるため、内需でスクラップ需要が高まれば輸出が減少する可能性がある。ただし、現在の輸出分が全て国内粗鋼生産に向けられたとしても、高炉が現在生産している転炉分の鉄源（銑鉄）71 百万トン（表１）には全く足りない。また、日本からの鉄スクラップの輸出は、
まだ鉄鋼蓄積量が十分でない途上国等では大きな意味を持つ。したがって、電炉法でこれまで高炉で生産されてきた量を生産するためには、新たな鉄源として直接還元鉄を輸入するなどの対策を追求する必要がある。

57

日本製鉄ニュースリリース「瀬戸内製鉄所広畑地区電炉での商業運転開始 ～カーボンニュートラル技術である大型電炉での高級鋼製造技術の開発を着実に推進～」（2022 年 11 月 1 日）

58

JFE スチール「Environmental Vision 2050」（2022 年 9 月 1 日）

35

図 17 鉄スクラップ消費量（2019 年度）
46.4
38.6

25.2

（出典）（一社）日本鉄源協会「鉄源年報第 31 号」（2020）
各種スクラップの説明は表 6 を参照のこと。

スクラップ利用の電炉法で全ての用途を賄えるか
現在、電炉メーカーは、ほぼ鉄源の全量をスクラップ鉄で製造しており（表１）、製品ラインは従来に比べ幅広くなってきている。しかし、対応していない製品もあり、現在は高炉製鉄と、電炉製鉄は「棲み分け」に近い形となっている（図 18）。スクラップ鉄の質・状態にもよるが、スクラップ鉄だけによるリサイク
ル製鉄製品では対応が難しい分野もある。
一方で、JFE スチールは 2024 年度から仙台製造所で電炉を使った自動車向けの高級鋼材の生産を開始すべく、技術開発、投資を進めている。日本製鉄も広畑地区の新設電炉で、電磁鋼板の生産を開始する計画を発表しており59、電炉による高級鋼製造に向けて各社の取組が始まっている。電炉メー
カーも自動車鋼板の製造に取り組んでいるが、鉄源の成分をどのようにコントロールして、製品に適した性質の鋼材を製造していくかについて、電炉プロセスだけでなく、鉄源の側、そして製品の側での取り組み・さらなる技術開発が必要となっている。

59

日本製鉄株式会社「産業構造審議会 グリーンイノベーションプロジェクト部会 エネルギー構造転換分野ワーキンググ

ループ説明資料」（2022 年 9 月 12 日）

36

図 18 鉄鋼製品の要求性能と電炉のシェア（出典）東京製鐵ウェブサイト https://www.tokyosteel.co.jp/pdf/q1-1-2.pdf

海外に比べて高い日本の電力コスト
コストに関しては、電炉法は大量に使用する電力コストの影響をうける。現在の日本の電力コストは、海外に比べて高い水準であることは周知の事実である。しかし、日本のリサイクル製鉄のコストは、スクラッ
プコストが比較的低く、全体では電力コストが低い米国とも引けを取らないレベルとなっている（図 19）。
当面、世界的にも化石燃料のコストの不安定さが電力コストに影響を与えるものの、将来的には、政策や規模の経済性により、自然エネルギー電力のコストは低下する可能性がある。日本でも、一層の自然エネルギー電力の導入拡大（自家自用電力の開発も含め）や、送電インフラの整備等を進めること、さらには需給バランスを考慮して電炉を柔軟に運転すること等により、電炉で使う電力のコスト低下を実現していく必要がある。
図 19 スクラップベースの電炉製鉄のコスト（主要国におけるホットコイル60のキャッシュコスト）（出典）Bloomberg NEF ”Decarbonizing Steel-Technologies and Costs” (2021 年 8 月)

60

ホットコイル（熱延広幅帯鋼）とは、高炉-転炉あるいは電炉によりつくられた鋼片を加熱圧延してコイル状に巻き取った鉄鋼製品。

37

3-5 日本における脱炭素化手法の課題まとめ
最後に日本が計画する脱炭素化手法について、まとめを表 5 に示した。
表 5 脱炭素化手法 - 日本における鉄鋼脱炭素化に向けた利点と課題
手法

高炉-転炉法＋水素還元＋CCS
 従来の高炉を改修、水素を還元剤として付加して、石炭使用を削減 残余の CO2 排出を回収、貯蔵

水素直接還元法＋電炉・水素直接還元炉を新設
・100％水素で還元

利

点

課

 現在の高炉-転炉の技術優位を生かせる可能性がある
 既存の高炉-転炉を改修、活用でき、インフラコストをある程
度は抑えられる可能性がある
 脱炭素水素利用が前提

ニア・ゼロエミッションとすることが可能
・ 脱炭素水素、脱炭素電力使
用が前提

電炉法
（リサイクル製鉄）

ニア・ゼロエミッションとすることが可能

・ スクラップ鉄や DRI を利用して電炉で粗鋼生産

・ 脱炭素電力使用が前提
・ スクラップ鉄または脱炭素の鉄源（H2-DRI）使用が前提
・ 既存の電炉など既存インフラ
活用可能―インフラコストをある程度抑制できる・ 既存の技術を活用できる

題

ニア・ゼロエミッションとするのは困難で、過渡的手法にならざるを得ない
・ 脱炭素水素を利用しても 20 数％の削減
・ CCS では排出 CO2 の 100％回収はできない
・ 残った CO2 排出は、DAC 等のネガティブエミッ
ションでオフセットする必要
大量の回収 CO2 の貯留場所がない・ 大量に生じる回収後 CO2 を恒久的に貯蔵できる場所の目途なし（深海域では陸域に比べコストが高くなる）・ CCS への十分なリスク評価が必要
技術的には完成はしていないが、一定の目途（COURSE50 で 30％削減に目途）
設備改修・付帯設備設置などインフラコスト高額
・ 水素供給コストが高い（輸入含む）
・ 水素生産には大量の脱炭素電力が必要
技術的には完成していないが、一定の目途（世界ではパイロットで実現）
鉄鉱石の質の確保／低品位鉄鉱石使用技術
開発の必要（日本、世界で技術開発が進行中）
新規設備投資、水素供給インフラコスト高額
・ 多くの脱炭素電力が必要
・ 海外と比較すると電力コストが高い
電炉の拡大には・ スクラップ鉄の供給増や直接還元鉄の輸入が必要
電炉による製品の幅の拡大には・ スクラップ鉄の質を向上させる必要
・ 脱炭素鉄源（H2-DRI）確保の必要
・ 技術開発の必要性（鋼材製造および製品側
双方）（出典）各種資料より自然エネルギー財団作成

結論的には、日本では、特に CO2 貯留の限界から、高炉-転炉法では、一部水素を活用したり、CO2 回収をしても、将来的に脱炭素手法として活用し続けることには無理がある。一方、水素直接還元法を、国内で大規模に展開していくためには、水素供給、特にそのコスト面の課題が大きい。最終的には、電炉法を最大限に活用し、水素直接還元製鉄を最適条件において限定的に活用していくことが、
日本の脱炭素製鉄の道筋として合理的な選択と考える。

38

第４章 カーボンニュートラル時代の日本の脱炭素製鉄の姿
これまで見てきたように、2050 年に向かって日本の製鉄の脱炭素化を進めるために、高炉を使い続け
CCS に依存した排出削減を行うこと、また水素を大量に輸入して全面的に水素直接還元製鉄を導入していくことは現実味のない選択と言わざるを得ない。日本の状況を踏まえ、また日本の強みを活かすた
めに、脱炭素時代の日本の製鉄は、次の三つの柱で構成されると考えられる。
第１の柱 資源循環時代に対応する電炉によるリサイクル製鉄の最大限の活用
第２の柱 水素直接還元鉄（H2-DRI）輸入の活用
第３の柱 国内最適地での国産水素を生かした水素直接還元製鉄の導入
日本国内の粗鋼生産は、これまでの高炉による製鉄を中心としたものから、電炉による製鉄を中心としたものとなる。国内に大量に存在するスクラップ鉄を最大限に活用するとともに、水素直接還元鉄（H2-DRI）を輸入あるいは限定的に国内で生産し、この両者を様々な配合で使用し電炉での製鉄を行うことが、日本の条件に適った合理的な選択である。
これまでは、高炉メーカーと電炉メーカーでは、ほぼ異なる製品を生産し、異なるマーケットを占めていたと言ってよいが、今後は両者の境目なく、脱炭素製鉄に取り組むことになる。高炉メーカーは電炉を導入
し、スクラップ鉄を積極活用するとともに、新たな鉄源である水素直接還元鉄（H2-DRI）を使いこなす。
下流工程の技術を生かして、「電炉一貫」製造プロセスで国際的優位を維持し、さらに強化するべく取り組む。他方電炉メーカーも、今後は鉄源として水素直接還元鉄も調達し、さらに多様な製品を製造していく。製品に合わせて様々な物質の含有量をコントロールする、電炉メーカーの技術を生かしていくことが可能だろう。
2050 年の国内での粗鋼生産量については、いくつかのシナリオが示されているが、国内に存在する鉄資源－スクラップ鉄を最大源に活用し、鉄源の半分程度をこれにより供給することが可能と考えられる。
一方、水素直接還元鉄の多くは海外から輸入し、国内では自然エネルギーポテンシャルの高い地域で限定的に水素直接還元鉄を生産することが合理的な選択である。これについては後述する。
こうした三つの柱で構成される脱炭素時代の鉄鋼生産への転換に向けては、製鉄側の技術開発・普及、設備投資などの一連のアクションに加え、地域経済と雇用への影響、グリーンスチール需要の拡大、循環型経済への転換、自然エネルギー電源開発の加速など、トランジション戦略が必要である。これらの戦略については第５章で述べる。以下本章では、脱炭素製鉄の三つの柱のそれぞれついて、その意義を明らかにする。

39

第１の柱：資源循環時代に対応する電炉によるリサイクル製鉄の最大限の活用
脱炭素時代への移行は、サーキュラーエコノミーの裏打ちなしには実現しない。第２章の冒頭で紹介した多くの脱炭素シナリオでも、鉄鋼のリサイクル使用を大きく見込んでいる。脱炭素製鉄への基本戦略
としては、一次製鉄による鉄源よりも優先して、できる限りスクラップ鉄を活用する方策を講じていくことが不可欠だ。
今後は、従来電炉では対応してこなかった製品も、スクラップ鉄を利用して製造していくための技術開発や設備投資等を進めていく必要がある。高炉各社が電炉での電磁鋼板生産に向けた取り組みを始めており、中でも日本製鉄の広畑地区での電炉一貫製鉄プロセスを構築する取り組み61は、脱炭素化
時代における日本での鉄鋼業のあり方として重要である。製鋼・製品製造プラントを日本で操業することを生かして、製品を差別化し、価値を高めることで、コスト差を乗り越える取り組みを、地域と連携して行っていく必要がある。
これ以外にも、東京製鐵が自動車向けの鋼板の量産を 2025 年にも開始する動き62、さらには、US
スチールが 2024 年に稼働を始める新たな電炉・鋼板工場で 90％というスクラップ鉄比率で最先端の高強度鋼板を製造することを発表する63など、国内外の鉄鋼各社が取組を加速させている。この方向をさらに強化推進していくことが重要となる。
併せて必要となるのは、スクラップ鉄側の対策である。改めて現在のスクラップの供給構成とその内容をみると表６のとおりである。製鉄所で生じる①リターンスクラップと、加工過程で生じる②加工スクラップ、製品、建築物の材料として消費・利用された後に回収された③老廃スクラップに分けられるが、リターンス
クラップや加工スクラップを、不純物と混ざらないようなプロセスで回収していくことは当然のこととして、今後は、老廃スクラップの質を高め、効率よく回収して使いこなしていくことが求められ、民間、政府含めて、製品や建物のデザイン・設計から中間処理、回収までを考えた総合的な対策が必要である。

61

日本製鉄ニュースリリース「瀬戸内製鉄所広畑地区電炉での商業運転開始 ～カーボンニュートラル技術である大型電炉での高級鋼製造技術の開発を着実に推進～」（2022 年 11 月 1 日）
62

日経産業新聞「東京製鉄、車向け鋼板を電炉で 25 年量産へ 脱炭素で需要」（2022 年 5 月 26 日）

63

US スチールウェブサイト https://www.ussteel.com/next-generation-steel-mill,

https://www.ussteel.com/prereleases/-/blogs/u-s-steel-confirms-major-near-term-expansionof-sustainability-commitments-at-ceres-202140

表 6 スクラップの種類とその性状、将来の方向の考え方 (2019 年度)
スクラップの種類

千トン％⓵リターンスクラップ

13,32035％②加工スクラップ

7,808

20％

内容・品質

将来の方向

製鉄、鋼材等の生産過程で生じ鉄鋼生産量に連動し、大きく増加はるスクラップ、質が高いしない。無駄を省き減少の方向

市中に出回るが、鋼材加工の段

鋼材消費量に連動し、大きく増加は階で発生するスクラップで質が比しない。無駄を省き減少の方向

較的高い③老廃スクラップ

17,384

合 計

38,512

④輸出

8,286

45％

製品、建設物等に使用され、そ各種製品、建築物の過去の消費・の後回収されるスクラップ、品質

需要と連動。量は増えなくとも質をは様々向上させて徹底活用

輸出されるスクラップ。国内需給

国内需給に連動し減少、内需でのバランスを補完

使用増大

100％

（出典）（一社）日本鉄源協会「鉄源年報第 31 号（2020）等を基に自然エネルギー財団作成

さらに重要となるのは、需要側の企業、特に自動車関連企業の協力である。日本の鉄鋼業の強みは自動車向けを中心とする鋼材の質であると言われる。しかしその基盤となってきた高炉が使えなくなり、還元鉄やスクラップ鉄を利用する電炉で、製品が要求する性能に高度に答えていくには、需要家側企業との協働が不可欠だ。ボルボグループが SSAB の化石燃料フリーの鉄鋼生産にコミットし、製品開発を進めていることに注目したい。日本の自動車メーカー、その他の鉄の需要家企業が、積極的に脱炭素時代の鉄鋼生産にコミットし、鋼材の利点・欠点を把握しながら製品製造に臨むとともに、鉄鋼メーカーへ要求をフィードバックしていく。こうした連携・協業体制があってこそ、日本の産業が脱炭素化時代で強みを発揮できるようになるのではないだろうか。

41

[BOX 2] 電炉によるデマンドレスポンス - 電力系統に貢献する東京製鐵の取組
電炉によるデマンドレスポンスの取り組みが始まっている。電力の大規模需要家である電炉の操業を、電力が余る時／不足する時に合わせて行うことで、電力の需給調整の一端を担うことができる。変動型
自然エネルギーが大半を占める脱炭素化時代の電力システムでは、電炉のような大型の需要家のデマ
ンドレスポンスが非常に重要になっていく。
従来電力料金の低い夜間や休祝日にフル操業をしてきた電炉だが、近年の需給バランスの変化に対応した機敏な操業を開始している。太陽光等の発電が多くなる春や秋の昼間に、電力会社の要請に応じて稼働させることで、電力需要を増やし、余剰電力を吸収し、需給バランスをとる。こうした、いわゆる「上げ DR（デマンドレスポンス）」の取り組みは、地域の太陽光の出力抑制を緩和する効果も見込める。東京製鐵は九州電力と協力して、この「上げ DR」を 2018 年から試行しており、2021 年までに、
春秋 26 回実施している。またこれとは逆の「下げ DR」については、東京電力エナジパートナーと協力して、冬の電力逼迫時に、要請に基づいて機動的に電炉の操業を調整し、需要のピークを引き下げる役割を担った。
東京製鐵はまた、中部電力ミライズとの「再エネアグリゲーション実証事業」にも様々企業や団体と共に参加している。蓄電池や EV、空調設備等、多様な調整力リソースの一部として、電炉を活用、出力調整の量や、応答時間等について、実証を進めている64。
このように電炉は大量の電力を消費する一方で、その操業の仕方により、「柔軟な需要」として電力需給の調整力として電力システムに大きく貢献することができる。
第２の柱：水素直接還元鉄（H2-DRI）輸入の活用
水素直接還元による製鉄は、大量の水素と、水素を製造するために大量の自然エネルギー電力を必要とする。国内で水素直接還元製鉄を行うために、生産コストの安い水素を輸入したとしても、3-3 でみたように長距離の船舶輸送が必要であり、船舶輸送に適したアンモニアなどに変換した場合は、輸入した
あとに水素への再変換が必要となる。いずれにしても、国内での水素直接還元製鉄のコストは割高にならざるを得ない。
リサイクル鉄利用の増大と、サーキュラーエコノミーの推進による鉄鋼需要の減少によって、鉄鋼石からの還元が必要な量は少なくなる。しかし、スクラップ 100％では製造するのが難しい製品に対応するため、また鉄源の品質低下を防ぐ意味でも、新たに水素直接還元鉄が供給されることが必要である。

64

九州電力株式会社「「上げ DR」の取り組みについて」（2021 年 11 月）、東京製鐵ウェブサイト

https://www.tokyosteel.co.jp/eco/achievement/ 、奈良「デマンドレスポンスの実例」（2022 年 8 月）、日
本経済新聞「 東京製鉄、電炉で節電支援 需給逼迫時、電力使用を一時停止 全域停電防止の一助に」（2022
年 9 月）

42

このような状況を踏まえたとき、必要な水素直接還元鉄を国内に供給する方法として合理的なのは、
水素直接還元鉄を自然エネルギー発電コストが低く、また鉄鋼資源に恵まれた地域（海外）で生産し、ホットブリケット鉄（HBI）65として日本に輸入することである。水素直接還元製鉄を、大規模なグリーン
水素製造が低コストで可能な地域で行い、国際取引市場を作ることは、国際的にも評価され始めており
66、特に日本では次のような積極的な意味を持つ。

１）日本における脱炭素製鉄のトータルコストを抑え、国際競争力の確保に寄与
２）輸送、貯蔵が困難でコスト高のグリーン水素の大量輸入、そのために必要な過大なインフラ投資を回避
３）鉄鋼石／水素の産地との協働の強化（鉄鉱石・水素の輸入だけでなく現地で水素直接還元製
鉄プラントを実現することで、現地の経済・社会に貢献するプロセスを WINWIN で構築）
製鉄方法の比較に関するケーススタデイとして、オーストラリアの鉄鉱石とグリーン水素を使って水素直接還元製鉄を行う場合に、日本とオーストラリアのどちらに水素直接還元プラント、そして電炉（EAF）
を立地させるのがエネルギーとコストの面から優位かを比較した研究がある67。次の３ケース（図 20）について、エネルギー消費量、コストを比較している。
SC1）オーストラリアから鉄鋼石とグリーン水素を輸入して、日本で水素直接還元製鉄、電炉での製鋼を行うケース
SC2）オーストラリアで水素直接還元製鉄を行い、生産された還元鉄の塊（ホットブリケット鉄）を輸入して、日本で電炉を用いた製鋼を行うケース
SC3）オーストラリアで水素直接還元製鉄と電炉での製鋼を行い、生産された粗鋼を日本に輸入するケース
その結果、2030 年・2050 年どちらの時点でも、また船舶輸送用の燃料に液体水素を使うか、アンモ
ニア燃料を使うかにかかわらず、（SC1）水素と鉄鉱石を輸入して日本で全ての工程を行うケースが最もエネルギー消費・コストが高く、それより（SC2）ホットブリケット鉄を輸入するケースの方が低エネル
ギー・低コストであり、更に（SC3）オーストラリアで全てを行うケースが最も低エネルギー・低コストとなった（図 21）。

65

還元された鉄は、そのままの形状（海綿状）では、発火しやすいなど性状が安定していないため、運搬、貯蔵に適した

ブリケットと言われる塊に固められる。これをホットブリケット鉄という。
66

例えば Recharge ”Hydrogen-derived sponge iron could become a globally traded commodity:

ETC chair” (2022 年 6 月 29 日)
67

Devlin 他 “Regional supply chains for decarbonising steel: Energy efficiency and green

premium mitigation” Energy Conversion and Management 254 (2022)43このスタディの結果に従えば、粗鋼生産までをオーストラリアで行うという方式を選択することになるが、水素直接還元鉄を原料に電炉等を使って鉄鋼半製品を作り、さらに鋼材等の鉄鋼製品を製造するという製鋼工程を日本国内で維持・再構築していくことは、日本の産業競争力と地域の雇用の維持にとって重要である。その意義については、第５章で改めて論ずるが、脱炭素時代の日本における製鉄の姿としては、水素直接還元鉄を輸入することが妥当と考える。
図 20 オーストラリアと日本における製鉄・製鋼のロケーションによるエネルギーコスト比較（出典）Devlin, et al. “Regional supply chains for decarbonising steel: Energy efficiency and green premium
mitigation” Energy Conversion and Management 254 (2022)

44

図 21 スタディケースごとのエネルギー需要・コスト（粗鋼 1 トン当たり68）（出典）Devlin, et.al, “Regional supply chains for decarbonising steel: Energy efficiency and green premium
mitigation” Energy Conversion and Management 254 (2022)

第３の柱：国内最適地での国産水素を生かした水素直接還元製鉄の導入
日本における脱炭素製鉄の第３のオプションは、水素を輸入するのではなく、国内の最適地で生産し、これを用いて水素直接還元製鉄を行う方式である。日本の自然エネルギー発電コスト、水素製造コストは低減していくが、それでも国際的には割高になり、水素直接還元製鉄のコストも割高にならざるを得ない。しかし、従来から日本の鉄鋼業は、エネルギーコストが海外よりも高いという悪条件の中でも様々な努力によって国際競争力のある製品を生み出してきた。このことを考えれば、ある程度のコスト高を許容しつつも、国内生産による様々な利点を生かせる水素直接還元製鉄のプラントの導入も国内での脱炭素製鉄の選択肢として追求するべきと考える。
国際的には不利な条件の中でも、生産コストを抑えるためには、国内の自然エネルギー発電の適地に水素製造プラントと水素直接還元製鉄プラントを集中的に立地することが合理的である。発電する地域と消費する地域（水素製造プラント）を近接させることで、送電設備に要するコストを軽減できる。さらに水素の輸送は、先に述べた船舶輸送以外でも一般にコスト高だが、消費地（製鉄所）が近接していれば、パイプラインによる輸送や、トラック輸送でもコスト的には有利である。

68

原典では「per tonne semmi-finished steel」であるが、この文脈においては、意味としてほぼ同じであり、わかりやすい「粗鋼」とした。

45

ここで 250 万トン規模の69プラントで水素直接還元鉄を製造するのに必要な電力量を試算する。還元用で水素が少なくとも 16 億 Nm3／年必要である。これに要する水素電解装置の設備容量はフルロードで 930MW、10MW 級の大電解装置でも 90 基以上が必要となる。還元鉄を製鋼する電炉プ
ロセスまでを含めると、10TWh を超える大量の電力を消費する70。
脱炭素の鉄鋼を製造するために使う電力は、当然ながら脱炭素電力でなければならない。そのための電源として原子力発電も活用できるとの見解があるが、国際エネルギー機関などの推計が示すとおり、原子力発電は、発電コストが高く水素価格を押し上げることになる。また国内での原子炉新設の現実的な見通しはたっておらず、その建設には長期間を要することから、水素直接還元製鉄への利用を想定することは困難である。
したがって、水素直接還元製鉄の実現には自然エネルギー電源を活用することになるが、大量の供給に適しているのは洋上風力発電である。1GW の洋上風力の年間発電量は約 3TWh（設備利用率35％の場合）であるから、10TWh の電力を供給するためには、3GW 以上の洋上風力発電設備が必要となる。こうした大量の脱炭素電源の供給に適しているのは、洋上風力発電の大きなポテンシャルを有する地域である。これについては次章の戦略 3 で述べる。

69

近年の高炉が 400 万トン以上であるのに比べると小さいが、現在の直接還元製鉄プラントとしては最大規模である。

70

シェブリエ 他 「ミドレックスプロセス－その進化と脱炭素製鉄への展望－」（神戸製鋼技報/Vol.70 No.1）（2020年 7 月）によれば、ミドレックスの水素直接還元製鉄プロセスでは、H2-DRI 生産 1 トンあたり還元用に 650Nm3、加熱用に 150Nm3 の水素（電力でも可）が必要という。水素電解装置の変換効率を 5kWh/Nm3 と設定している。また加熱用の熱源は電力によるとして算定した。

46

第５章 日本における脱炭素製鉄へのトランジション戦略
日本の強みを活かし、脱炭素時代に競争力のある日本の製鉄産業を発展させていくためには、CCSに多くを依存する現在の脱炭素化戦略を転換することが必要である。第４章で示した脱炭素製鉄の三つの姿－①資源循環時代に対応する電炉によるリサイクル製鉄の最大限の活用、②水素直接還元鉄（H2-DRI）輸入の活用、③国内最適地での国産水素を生かした水素直接還元製鉄の導入を実現するために、以下に５つのトランジション戦略を提案したい。
戦略１ 地域経済を発展させる「電炉フェーズイン・高炉フェーズアウト計画」
戦略 2 国際的水素直接還元鉄(H2-DRI)市場、サプライチェーンの構築で世界をリード
戦略 3 洋上風力開発と合わせた国内における水素直接還元製鉄の最適地の選択
戦略４ サーキュラーエコノミーへの転換で内需削減とスクラップ鉄の最大活用を推進
戦略５ グリーンスチール需要拡大政策の展開
戦略１：地域経済を発展させる「電炉フェーズイン・高炉フェーズアウト計画」
製鉄の脱炭素化に向け、大量の CO2 を排出し、有効な削減対策のない高炉はフェーズアウトしていくことになるが、これまでの製鋼・製造過程で培われてきた日本の技術、また製鉄業を支えてきた地域の産業と雇用は、脱炭素時代の製鉄をはじめとする新たな産業の中で引き継がれ、発展させていくことが必要である。そのために必要な戦略の一つは、高炉の休廃止にあわせて電炉を導入する「電炉フェーズイ
ン・高炉フェーズアウト計画」である。
一貫製鉄所の雇用は地域においては非常に大きい71。高炉を伴う製鉄所は 1000 人以上規模の従業員を抱え、その廃止の影響は、配置転換などで対応できる社員だけでなく、下請けや従業員サービス
含めた関連企業などへも及び、地域経済を揺るがす。脱炭素に向けての転換に際して、高炉を休止するだけでは、地域の雇用と経済のリスクは大きく高まる。したがって、高炉のフェーズアウトにあわせ電炉へのシフトをシームレスに進めていくなど、地域の雇用と経済の維持を考慮した戦略が必要である。
高炉のフェーズアウトと電炉のフェーズインを同時に行うという動きは、既に日本の鉄鋼業界でも始まっており、JFE スチールは 2022 年 9 月 1 日、岡山県の西日本製鉄所の高炉 1 基を 2027 年にも大型電炉に転換する方針を発表している72。

71

例えば、JFE スチールは 2023 年を目途に東日本製鉄所京浜地区の高炉休止を決めたが、一貫製鉄に関連する転炉、コークス炉、シャフト炉、連続鋳造機、電気炉等の設備休止に係る従業員は約 1200 人で、またグループ会社や協力会社についても約 2000 人が影響を受けるとしている（同社は従業員 1200 人については配置転換などで雇用を確保し、グループ会社・協力会社についても、誠意をもって対応する、としている） 。日本製鉄瀬戸内製鉄所の呉地区は、
2021 年に高炉を休止し、1500 人（うち 500 人は社員、1000 人は協力会社）が影響を受けた。2023 年には地区全体を閉鎖、失われる雇用は全体で 3000 人分にのぼるという。下請けや、関連する企業への経済影響も大きい。
72

JFE スチール カーボンニュートラル戦略説明会資料 （2022 年 9 月 1 日）

47

電炉を含めた製鋼・製品製造工程を日本で維持していくことは、人的資源や既存設備等の活用や、
現在優位性を持つ加工技術を生かせる可能性があり、技術・コスト面でのメリットも大きい。またこれまでの日本の鉄鋼業の高度な技術は、サプライチェーン・顧客との協働関係によって磨かれてきたという側面があり、その関係性を生かせる生産現場を維持することは重要と考える。例えばハイテン鋼の自動車への適用とその高度化は、鋼材性能の向上はもとより、最適な構造と材料配置や接合技術等について、エネルギー効率化と衝突安全性双方の要求にこたえるべく、日本の自動車メーカーと鉄鋼メーカーが協力してきた成果とされる73 。脱炭素化に向けてリサイクル鉄・水素直接還元鉄をフルに活用するには、鉄鋼メーカーだけでなく、鋼材を使う多様なメーカーが共に製品開発を進めていくプロセスが不可欠だ。
脱炭素時代への円滑な移行のためには、早い段階で全ての高炉について、政府や地域自治体と連携して電炉への移行などフェーズアウトの計画づくりを進め、地域のスティクホルダーとの対話を行うべきである。高炉から電炉へのシフトなどのトランジション計画が、将来にわたって地域のサステナブルな経済・環境を確保していくためのポジティブな計画であることを共通認識としていくことが重要である。今、転換政策をとることなく、高炉に継続依存していけば、いつかは国際的な脱炭素化競争に敗れ、高炉とともに、地域経済も廃れてしまう。政府や地方自治体がリードする体制づくりが重要だ。
戦略２：国際的水素直接還元鉄（H2-DRI）市場、サプライチェーンの構築で世界をリード
現在日本では、水素の国際的取引に向けたサプライチェーン構築の動きが盛んとなっているが、パイプラインでの輸入を中心とする欧州とは異なり、日本では船舶での輸入に頼らざるを得ない。水素直接還元製鉄で利用するためには液化水素として輸入するか、アンモニアなど輸送コストのより安価なキャリアで輸入し、国内で水素に再変換することが必要になり、いずれにしても高コストになる。
したがって鉄鋼生産に必要な水素を輸入するよりも、自然エネルギーの豊富な水素製造適地での直接還元鉄を生産し、これを日本に輸入することがより合理的な選択と考えられる。
さらに、こうした水素直接還元鉄の国際取引は、日本だけでなく、水素直接還元製鉄プラントを自国で整備していく条件・技術が揃わない世界の多くの国での脱炭素ソリューションとして大きな役割を果たす
ことが期待できる。日本が世界をリードして水素直接還元鉄の国際取引市場、「国際グリーン DRI 市場」を形成し、世界の脱炭素化を加速させることを目指して、早い段階で、水素直接還元製鉄プラントの実現を支援し、現地の経済・社会にも貢献するような連携体制を築いていくことが、重要である。

73

高橋学「薄板技術の 100 年−自動車産業と共に歩んだ薄鋼板と製造技術−」（2014 年）

48

豊富な自然エネルギー電力によるグリーン水素製造のポテンシャルと鉄鋼石資源双方を有する地域、
例えばオーストラリアや南アフリカで水素製造のコストが十分低下すれば、水素直接還元鉄の輸出が鉄鋼石の輸出に取って代わり、世界規模で製鉄プロセスを移転させ、有利な地域での水素直接還元鉄製造に変換させる動きに変わりうる74。水素直接還元鉄の輸入により、世界各地で高炉から電炉へのシフトが可能になる。水素製造等で相当条件のよい地域以外は、早晩「国際グリーン DRI 市場」に組み込まれることになるのではないだろうか。
日本では水素輸入が船舶に限られるなど、水素供給での不利な条件が明らかなことを逆に生かし、早い段階で、水素直接還元鉄輸入が大きくなることを前提にサプライチェーンの構築などを進める決断ができる。水素直接還元鉄製造に適した地域（会社）との将来を見据えた連携体制をいち早く築いていくことが重要だ。
こうした国際的な直接還元鉄取引につながる動きとして、既に、日本製鉄がブラジルの鉱物資源会社
ヴァーレ社との間で、直接還元鉄など「カーボンニュートラル製鉄プロセスに資する原料の活用」を共同研究するなど、「カーボンニュートラル製鉄プロセスに資する原料の活用について」の覚書を締結している75。
現地で、鉄鋼石生産から水素直接還元鉄製造まで、持続可能性に十分配慮した、排出ゼロのプロセスを作り上げることに協力して取組むことで、将来の水素直接還元鉄の国際的なサプライチェーンの構築が進んでいくことが期待される。
戦略３：洋上風力開発と合わせた国内における水素直接還元製鉄の最適地の選択
水素直接還元製鉄の国内での実現のためには、コスト面から最適地での立地を検討することが必要である。これまで見たように、日本の水素コストは国際的には割高なものになると推計されている。こうした不利な条件の中で競争力のある水素直接還元製鉄を実現するためには、自然エネルギー電力開発のポテンシャルの高い地域に近接して水素製造プラント及び水素直接還元製鉄プラントを立地させ、送電網など電力インフラと水素輸送に必要なインフラコストを軽減することが望ましい。
水素直接還元製鉄に必要な大量の自然エネルギー電力を供給するという点では、大規模な自然エ
ネルギー電源である洋上風力のポテンシャルが高い地域が有力な候補になる。これまでに（2022 年 5月時点）、洋上風力開発計画の環境アセスメントは、全国 32 の海域で合計 80 件が行われている。
その多くは北海道、東北に集中しているが、首都圏の太平洋側、九州などでも行われている。また、いまだアセスメントの実施には至らないが、優れた風況を持ち、地域での検討が進んでいる事例もある。政府は 2040 年までに 45GW の洋上風力発電の実現を目指しており、更に多くの地域での具体化が進んでいくことになる。

74

オーストラリアについての研究：Gielen 他” Renewables-based decarbonization and relocation of ironand steel making”2020 年、南アフリカについての研究：Trollip 他” How green primary iron production
in South Africa could help global decarbonization”（2022 年 1 月）など
75

日本製鉄「日本製鉄とヴァーレ、脱炭素ソリューションに関する覚書を締結」（2022 年 4 月）

49

現在の洋上風力計画がある地域には、現在、高炉での鉄鋼生産が行われている地域とオーバーラッ
プするケースもあり、今後浮上する地域でもそうしたケースがありうる。政府に求められるのは、国内での水素直接還元製鉄の実現に向け、今の時点から洋上風力開発計画との整合性をもち、最適な候補地を選定していくことである。
欧州の先行企業を見ると、鉄鋼会社が水素製造プラントを自ら、あるいはパートナーシップを組んで立ち上げようとする事例がみられる。日本においても、水素直接還元製鉄と歩調を合わせて水素製造設備を導入するための連携の工夫が必要だが、更に必要な自然エネルギー電力を安価に大量に利用できる
よう、自然エネルギー開発の適地に近接させることが求められる。自然エネルギー開発、国内での水素生
産、水素直接還元製鉄の 3 者が連携し、実現するような取組を戦略的に進める必要がある。
戦略４：サーキュラーエコノミーへの転換で内需削減とスクラップ鉄の最大活用を推進
製鉄の脱炭素化に向けた基本的で重要な視点として、サーキュラーエコノミーへの転換を忘れてはならない。世界全体の脱炭素化のシナリオスタディでも、サーキュラーエコノミーの進展を前提に、資源の効率化を進め需要自体をスリム化していくことが重要な要素となっている。
図３でみたように、日本では、鉄鋼の内需は長期的に漸減してきている。人口減少が確実な日本では、少なくとも内需の規模は縮小する前提で、鉄鋼業の脱炭素戦略を検討する必要がある。さらに、ライフサイクルの視点での GHG 排出や資源の収支・循環を考え、製品の長寿命化や軽量化（製品当たりの鋼材使用の低減）を追求していくことも欠かせない。
また、シェアリングエコノミーを推進していくと、ものの使い方や、住まい方、働き方も変化していく。新車を所有しては買い替える、また建築は、新築一辺倒といった日本の自動車や建築の需要の形態・サイク
ルは、変革せざるを得ず、結果として鉄鋼需要もスリム化していく。
政策としては、それぞれの製品・建築物等の長寿命化を徹底的に進めるために、製品デザインや建築設計等を再考することから始めたい。縮小する需要に向き合いながら、鉄鋼業として、いかに付加価値を高めていくかを追求すること、サーキュラー・ビジネスモデルへのシフトに地域と連携して取り組むことが重要となっている。
また、サーキュラーエコノミーへの転換は、リサイクル鉄源を最大限に活用していくという点でも重要である。前章でもみたように、脱炭素化時代にむかう製鉄では、量は異なるが、ほとんど全ての製品にスクラップ鉄が使われる。現在日本の鉄リサイクル率は高いと言われる。しかし、貴重なリサイクル鉄源の質をできるだけ低下させることなく、隅々まで活用していくためには、さらなる取組と政策的が重要となる。

50

スクラップ鉄を最大限に活用する方策として重要なポイントを以下に挙げる。
１）スクラップ利用の需要を拡大するインセンティブ
グリーンスチール需要の拡大政策を進めることを前提として、一次製鉄の脱炭素化とリサイクル製鉄を公平に評価していく必要があり、リサイクル鉄、特に老廃スクラップを活用した鉄の利用へのインセンティブが検討されるべきである。例えば、グリーンスチール評価におけるリサイクルの定義を通じたインセンティブ、
公共調達等でのリサイクル鉄の優先利用、将来的にはクオータ（使用量の割り当て）なども検討するべきである。
同時にこれまでリサイクル鉄が使われてこなかった製品にも、リサイクル鉄を使っていくために、需要家側の企業が積極的に鉄鋼会社と協働して取組み、鉄鋼生産側の対応だけでなく、需要側の製品デザイン等の対応を引き出していくことが重要である。こうした需要家企業と鉄鋼関連企業との連携・協働を促していくための政策を上記のインセンティブと合わせて進めていくことが必要である。
２）リサイクルに適したデザインの徹底
製品（建築）デザインにおいて、解体・回収しやすく、不純物が混入しにくい、ライフサイクルの排出を考えた製品デザイン（建築設計）を徹底させる必要がある。まずはガイドラインを作っていくことが必要だ
が、基準化により規制としていくことを視野において検討を進めるべきである。
３）クローズドループの形成
自動車や家電、IT 製品など、製品を特定して、生産から回収までのクローズドループを形成していくことは効果的であり、不可欠な取組である。製品デザインへのリサイクルやライフサイクルの視点の導入、回収への生産者責任、回収ルートの確立など、生産者、販売者、消費者、中間処理者などが連携してループを完成させていく必要がある。政府や自治体が業界や多くのスティクホルダーとの協働において、積極的にリードして進めていくことが必要である。
４）中間処理の高度化支援
回収・利用を質量ともに引き上げていくためには、解体前の再分別の実施や、解体処理・分別回収を高度化していくことなどが必要だが、そのための設備投資や、技術開発などに投資していくことが必要だ。
需要の顕在化や回収ルートの確立などを含め、中間処理におけるビジネスモデルが求められており、そのための政府の政策、支援が必要である。

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戦略５：グリーンスチール需要拡大政策の展開
グリーンスチール（ネットゼロエミッションスチール等）の需要拡大にむけ、欧州、米国の企業、NGO な
どの動きが活発となっている。グリーンスチールは、当初は、従来の製品より高い「プレミアム価格」で販売せざるを得ないため、将来の需要の不確実性がリスクとなる。将来需要を明確にすることは、グリーンス
チール製造への投資判断を引き出す効果を持つ。投資リスクを軽減し、脱炭素製鉄へのステップを踏み出してもらうためにも、需要を拡大・顕在化させる企業の行動や、様々なイニシアティブが効果を持つ。
当然政策としても需要を拡大していく「プル」政策は重要である。日本でも、少なくとも次のような政策の導入に向けて早急に動き出すべきである。
１）グリーンスチールの定義の明確化
グリーンスチールの需要拡大の前提として、その定義が重要となっている。G７においても IEA が提案したニア・ゼロエミッションスチールの定義に合意していく方向が打ち出されたが、日本は、この定義の課題を含めて積極的に議論をリードし、リサイクル製鉄の促進も含めた形で、望ましい定義を共通認識としていく
よう、取り組むべきだ。そして明確化された定義を基に、目標を定め、需要拡大政策を展開していくべきである。さらに、ニア・ゼロエミッションスチールに準ずる低排出鋼・製品等についてもランク付け・基準化を行い、誘導政策を展開する必要がある。
２）民間企業からのアクション・イニシアティブ
自動車産業が黎明期のグリーンスチールの需要創出のカギを握っていること、そして既に欧州の多くの自動車産業が既に積極的にグリーンスチールの将来の購入の協定締結、関連プロジェクトへの投資、イ
ニシアティブに率先参加している状況を第 2 章で述べた。日本の自動車産業も今、行動が求められている。
既に個社としては、SBT 等に参加し、サプライチェーンへの働きかけなどを開始している企業も見受けられる。しかし、重要なのは、広く世界のスティクホルダーに認知されるような形での需要シグナルの発信である。是非、グリーンスチールの直接購入にむけたオフテイク協定や、「スチールゼロ」などのイニシアティブへの積極参加などに声を上げてほしい。特に日本では、リサイクル鉄を活用していくための自動車産業をはじめとする需要側企業の技術開発を含めたコミットメントが重要であり、自動車産業の脱炭素化を決める
重要な要素でもあることから、技術開発のパートナーシップへのアクションも欠かせない。
米国政府が FMC（First Movers Coalition）の設立をリードしたことも大きな意味を持っている。
日本の政府・自治体も、自動車産業や家電メーカー建設業といった民間の主体に対し、アクションの意
義を広く伝えつつ、民間企業・組織任せにせず、拡大の仕組み、イニシアティブを構築していく必要がある。

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３）公共調達の推進
建設・土木の分野では、公共工事の需要が大きいことから、その需要をグリーンスチールに向けることができれば、グリーンスチールの安定・着実な需要拡大につながる。2022 年 9 月に米国が Buy Clean
Initiative、連邦政府の公共調達方針を公表し、世界最大の購買力である連邦政府の 6500 億ドルの調達力を、鉄鋼を含むアメリカ製の低炭素建設材料の調達に振り向けるとしたことは、好反響を呼んでいる。これに先立ち、カリフォルニア州も 2022 年 1 月に Buy Clean California Act (BCCA)を定
め、公共事業に用いる 4 種の資材について、エンボディドカーボンの排出量に上限を設定した。対象は①構造用鋼材、②鉄筋コンクリート用鋼材、③板硝子、④ロックウール断熱材で、指標は地球温暖化係
数（GWP、100 年値）としている。このようにグリーンスチールの市場形成に向けて、公共の購買力を動員する政策が既に始まっている。
[BOX 3] 米国連邦政府の Buy Clean イニシアティブ
2022 年 9 月、運輸長官・調達庁長官らが鉄鋼メーカー、クリーブランド・クリフス社（オハイオ州）の直接還元製工場を訪問し、Buy Clean Initiative、連邦政府の公共調達方針が公表された。バイデン大統領が 2021 年に発した大統領命令と「連邦持続性計画」とに基づき、世界最大の購買力である、連邦政府の 6500 億ドルを超える調達力を、アメリカ製の低低炭素建設材料の調達に振り向ける。ライフサイクルからみたエンボディド GHG 排出量が少ない国産の建設資材・製品を優先的に調達し、各省庁のインフラ建設に採用する。連邦政府によるこの種の政策としては初めてのものという。
既に 45 億ドルの予算拠出が決定され、運輸省、国務省、エネルギー省などでは既にタスクフォース
設置やロードマップ公表、コミットメント開始されている。
・目的：大幅な GHG 排出削減と同時に、国内製造業の雇用創出・競争力強化、低炭素製品の販売促進を目指す
・対象調達品目：鉄鋼、コンクリート、アスファルト、板硝子の 4 種。今後、対象の製品・内容を拡大
・低排出品の認定：ベストプラクティスに基づき、製品ごとの「タイプ III 環境ラベル(EPD)76」使用
日本では、公共事業や公共調達において環境配慮を促す制度は、グリーン購入法や、環境配慮契約法があるが、グリーンスチールの公共調達を促進するには、その制度改定や、合わせて整えていかなけ
ればならない仕組みがある。
自動車や船舶など政府が購入するものに関しては、ライフサイクル基準により、最低基準を設定していくことは、制度上は可能である。例えば現在、自動車ではバッテリーのライフサイクルアセスメント（LCA）
からみた排出が課題になっており、検討が進められている。同様に鉄等の素材について LCA の視点での

76

タイプⅢ環境ラベル：製品の環境負荷を LCA により定量的データで示すラベルのことで、内部または外部の独立した検証が必要。タイプⅠが基準に基づいて第三者認証によりシンボルマーク等で表すもの、タイプⅡが自己宣言によるもの。

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評価制度を導入していくことも可能なはずだ。各製品の性能評価手法や LCA 基準設定に向けた早急な検討が必要である。ただし、基準（グリーン購入法の「基準１」の推奨基準、または「基準２」の最低基準）として定めるためには、市場調達が容易であることが前提とされており、従来は、グリーンスチール
製品のように流通が初期段階の製品は適用されていない。これについては、既存制度の改正や別途の制度構築の検討も必要だ。一方でリサイクル鉄に関しては、既に導入されている基準もあり、さらなる拡大、充実が必要である。
一方、建設工事については、環境配慮契約を活用していくことが可能だ。現在も新築建築物の ZEB化に向けて、プロポーザル方式の導入が進められているが、プロポーザル方式で LCA 基準を導入していくこともできるはずだ。また最低基準としての性能として、グリーン鉄鋼など重要な建築材料の使用を「要求環境保全性能」を契約図書に明記していくことも可能ではある。ただし、基準を一から作っていくことが必要であり、普及が初期段階の鋼材・製品の使用についての課題は同じように残る。
いずれにしても、公共調達におけるグリーンスチール購入については、LCA 基準の導入と合わせて早急な検討が必要である。国の制度の改革が進まない中では、自治体が率先して政策形成していくことも重要となる。
４）LCA からみた排出削減―エンボディドカーボン77削減のしくみづくり
グリーンスチール需要拡大を支える仕組みとして、建築、製品におけるエンボディドカーボンの表示とその削減に向けた取り組みは早急に取り組むべき課題である。特に建築分野においては、運用時のエネル
ギー消費やそれに伴う GHG 排出は、LCA に基づく他の排出より比重が大きく、これまで排出削減対策の主な対象となってきた。その結果、運用時対策は、ある程度方策が見えてきたのに対し、建築素材である鉄鋼製品やセメントを使用することによる内在するカーボンの対策は全く進んでおらず、対策の必要性が顕在化している。
既にフランス78をはじめ欧州では新築建築物に対して、エンボディドカーボンも含めたライフサイクルでの排出量の規制を開始しており、EU でも 2021 年にエネルギー性能指令（EPBD）の改定案として、2030 年（大規模は 2027 年から）からはライフサイクルでの排出を算定・表示義務を課すことが提案されている。日本でも早急に LCA によるンボディドカーボン・排出量算定とその表示について、まずは新築から制度化し、いずれは排出削減を求める方向で政策検討を進めるべきである。そのために、建材等建築製品の EPD の促進、誰もが参照できる建材等の LCA データのデータベース化、そして算定方法の確立等が重要であり、早急に整えていく必要がある。

77

建築物のエンボディドカーボンとは、ライフサイクル全体での環境負荷を評価する LCA(ライフサイクルアセスメント)により建築で使用する資材の製造データをもとに、原材料調達から加工、輸送、建設、改修、廃棄に至る全工程の CO2 排出量を、その建築が蓄積・内包するものとして算定したもの。
78

RE2020 法：LCA で㎡当たりの排出量を、2024 年までに 15％削減、2027 年までに 25％削減することを求めて

いる。

54

建築分野だけでなく、自動車等の製品でも、製品におけるライフサイクルでの排出の算定や表示を求め、基準化していくという方向性は必須であり、制度構築にむけ、検討が必要である。
2050 年カーボンニュートラル実現へ脱炭素戦略全体を見直す
以上、日本の鉄鋼業脱炭素化に必要な５つの戦略について述べてきた。CCS 利用に多くを依存する
現在の戦略は抜本的に見直される必要がある。同時に求められるのは、2050 年カーボンニュートラル実
現に向け、電力・エネルギー、水素に係るすべての戦略の見直しである。
電力分野に関していえば、サーキュラーエコノミーへの転換を前提とし、2050 年の鉄鋼生産量自体を見直し、またリサイクル製鉄、水素直接還元鉄の輸入を活用することを前提としても、脱炭素製鉄全体に要する自然エネルギー電力量は、30TWh 以上と推計される。2050 年カーボンニュートラルの実現のためには、当然ながら鉄鋼以外の産業分野でも電化を進め、必要な電力を自然エネルギー電源で供給することが求められる。運輸部門でも電気自動車をはじめ電化が推進される。
現在の政府の計画では、2030 年の自然エネルギー電力目標は 36～38％にとどまり、2050 年でも50～60％とされている。世界的には、2050 年には 9 割程度以上の電力を自然エネルギーで供給することが標準となってきている中で、政府の計画はあまりに不十分である。また、特に 2050 年については、
どこまで産業部門の電化による電力需要の増加が見込まれているのかも明らかではない。
鉄鋼業の脱炭素化を確実に進めるためには、現在の政府の計画を上回る自然エネルギー電力の導入をめざす必要があるし、脱炭素製鉄の実現に向けた国際的な競争の勢いを考えれば、導入のテンポを加速し、価格のいっそうの低減も目指す必要がある。
水素戦略に関しては、現在のように CO2 排出量の高いグレー水素、ブルー水素もグリーン水素と同様に扱う政府の政策のままでは、直接還元製鉄を行ったとしてもグリーンスチールとは見なされなくなってしまう。
日本では残念ながらこれまで導入されてこなかったが、カーボンプライシングも鉄鋼業の脱炭素化に必須の政策である。EU では 2005 年に排出量取引制度（EU-ETS）が導入され、鉄鋼業への排出枠の無償割当が 2026 年から段階的に撤廃される。こうしたカーボンプライシングの早期導入と着実な強化
が欧州の鉄鋼産業の脱炭素化を後押ししてきた。GX リーグのような自主的なクレジット取引をこれから始め、実効性あるレベルの炭素税の導入や義務的な排出量取引制度の導入は、そのあとにする、というような現在の政府の方針は、あまりにも悠長すぎる。
多くのスティクホルダーが連携していけるような具体性を持った、新たな脱炭素化へのロードマップづくりが必要だ。国全体の計画や目標だけでなく、地域、業界、企業それぞれの計画・目標も、新たな戦略を含めて作り直していく過程で、より多くのスティクホルダーを巻き込んでいくことができる。

55

参考資料：ニア・ゼロエミッションスチールの定義
脱炭素時代にふさわしい鉄鋼の定義を定め、具体の規格・基準とすること、そしてそれを共通のものとして国際的に合意し、スティクホルダーが共通認識を持って進むことは、製鉄の脱炭素化に欠かせない重要なステップだ。需要を牽引し、供給を押し上げる政策や、国際協力の基盤となる。現在、ニア・ゼロエ
ミッションスチール（排出がほぼゼロである鋼材）またはその生産の定義を定めようとする動きが進んでいる。これまでに、鉄鋼会社（アルセロールミタルなど）、鉄鋼サプライチェーンの企業参加によるもの（Responsible Steel79）、需要側アクターによるもの（First Movers Coalition）などが定義や基準をだしているが、それらを参照しつつ、IEA が G7 に向けて共通定義の設定を提案している80。2022
年の G7 気候・エネルギー環境大臣コミュニケは、IEA の提案した定義を「ニア・ゼロエミッションスチールについての野心的で一般的な定義に関する共通理解にむけた確かな出発点である」とし、「産業脱炭素化に向けて今後のプロジェクトで定義の統一を目指す」とした。
ただし、この定義にも課題がある。粗鋼 1 トン当たりの基準は、100%鉄鋼石を原料とする一次製鉄では 400kgCO2 だが、100％スクラップ鉄を原料とする電炉でのリサイクル製鉄では 50kg とされている。
現在の高炉-転炉法による粗鋼生産１トンあたりの排出量が 2 トンを超える(しかも原料供給分を含まない)ことに比べると、かなり厳しく、また電炉法もさらなる削減が求められていて、この基準は双方の手法
にとって野心的な基準となっている。しかし、この定義では、現在既に排出が 400kg を切る二次製鉄への一次製鉄からの転換が評価されない。スクラップ利用は、現在世界中で可能な対策であり、この定義が、既にある効果的な対策を阻害するのではないかという危惧が生じる。またスクラップ鉄も製鉄所内で生じたものではなく、一旦市中で消費されたものを回収した老廃スクラップの利用が促進されるべきである（第 4 章等参照）。
したがって、この基準も修正を必要とするが、少なくとも、一次製鉄についての閾値、分析範囲の考え方などは参照すべきであり、国際的な定義、基準の出発点となると考える。
IEA の G7 に向けた報告書におけるニア・ゼロエミッションスチールの定義【定義】
粗鋼 1 トン当たり CO2 排出が 50～400kgCO2e
・ ニア・ゼロエミッション・スチール（NZS）
従来の高炉製鉄（BF-BOF）による排出と比べて、直接・間接排出合わせて 85％以上削減したもの、すなわち粗鋼１トン当たり 400kg を閾値として、CO2 排出量をそれ以下に削減したものをいう。

79

Responsible Steel レスポンシブルスチールは、責任ある鉄の原料調達、生産、使用、リサイクルの推進を目指し、多様なスティクホルダーの参加により、世界的な規格・認証制度を立ち上げている。
https://www.responsiblesteel.org/
80

IEA “Achieving Net Zero Heavy Industry Sectors in G7 Members” （2022 年 5 月）

56

・ スクラップ鉄を原料として使用する際の基準
スクラップ鉄を使わない場合（０％）を 400kgCO2e/トンとし、100％スクラップの場合を50kg CO2e/トンとしてスクラップ比率によるスライディングスケールで規定される。（図 22）
図 22 ニア・ゼロエミッションスチールの閾値設定（出典）IEA “Achieving Net Zero Heavy Industry Sectors in G7 Members” （2022 年 5 月）

【定義設定の分析範囲】
・ 原材料の供給と加工を分析（排出算定）の範囲に含める（採掘、輸送、選鉱、凝集など。ただしスクラップ鉄の選別・輸送は含まない）
・ 鉄鋼製品の基礎としての粗鋼生産（鋳造含む）（図 23）
図 23 ニア・ゼロエミッションスチール定義のための分析の範囲設定（出典）IEA “Achieving Net Zero Heavy Industry Sectors in G7 Members” （2022 年 5 月）

57

IEA は合わせて、NZS に求められる削減レベルを目標基準として、従来の排出レベルより低い場合を
低排出の鉄鋼生産とし、ランクを設定して基準化することで、ニア・ゼロエミッションに近づけていくという提案もしている。
FMC はすでにこの定義と類似した調達基準を設定して活動を開始している。またレスポンシブルスチー
ルも、類似した基準を含む認証制度を発足させており、鉄鋼サプライチェーンの 50 社以上が参加、認証を取るべく動き始めている。
また、鉄鋼各社はマスバランス方式81を活用してゼロ／ニア・ゼロエミッション鉄鋼製品をラインナップしており、日本の鉄鋼会社も、2022 年 5 月神戸製鋼が排出ゼロの「コベナブル・プレミア」の販売を発表したのに続き、日本製鉄や JFE スチールもカーボンニュートラルスチールの生産販売を 2023 年から開始するとしている。

81

マスバランス方式による低排出鋼材とは、スクラップ鉄や水素直接還元鉄の投入等の排出削減対策をとることで、従来の製品製造よりも排出削減が実現された場合に、その削減分を生産する一部の製品に割り当てて、低排出／ゼロ排出の製品とみなすことをいう。例えば、100 トンの製造について、10％削減の対策をした場合、10 トンについては、ゼロエミッ
ション鋼材とみなすことができる。
この方式により、生産プロセス全体を取り換えるといったリスクを伴う大きな投資をせずに、低排出製品を商品化できることから、早期に低排出製品を顕在化させ、グリーン市場の創出を促進するといった利点がある。排出量とその割り当て等を正確に確認する認証制度とその普及が、この方式の前提として重要である。一方で、削減策が過渡的対策に留まることを助長する可能性もあり、大きな変革を後押しする政策が必要である。

58

日本におけるグリーンスチールへの道
脱炭素製鉄への転換をめざして

2022年11月

公益財団法人 自然エネルギー財団〒105-0001

東京都港区虎ノ門1-10-5

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