鉄鋼のリサイクルを考慮したライフサイクルインベントリ
2018年8月2日
日本鉄鋼連盟 LCA検討WG主査
新日鐵住金 礒原豊司雄
一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation1鉄鋼の製造プロセスと、鉄鋼製造時/使用時の環境負荷一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation2

鉄鋼製造プロセス

鉄鉱石（Fe2O3）

石炭（C）

スラグ
Fe

新日鐵住金

スラグ

Fe
←O2

一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation

→→→

電気炉
高炉
転炉
Fe2O3 ＋C → Fe（銑鉄）＋CO2 →［不純物除去］→ Fe（粗鋼） →［圧延］→ Fe（鉄鋼製品)
リサイクル

3

素材製造時のCO2排出原単位（等価機能あたり）[kg-CO2eq/軟鋼1kg相当部品]
10200軟鋼

2.3

1kg＝基準部品質量

高強度鋼板

1.70.75kg （等価機能部品）

アルミニウム30408 0.67kg （等価機能部品）

マグネシウム炭素繊維（CFRP）

World Auto Steel

23 0.50kg （等価機能部品）

10 0.45kg （等価機能部品）

鉄鋼の製造時の環境負荷は他の軽量素材より少ない。
一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation

4各素材の比強度
比強度（比重量あたり強度） [103m]
05

1015

一般構造用圧延鋼板（270MPa）

熱延超高張力鋼板（1,470MPa）

25303540

アーサー・D・リトル:
重要技術分野に関する技術動向等
調査成果報告資料 （2014）から作図

一般構造用圧延鋼板（440MPa）
熱延高張力鋼板（780MPa）

20ハイテン
超ハイテン

アルミニウム合金
チタン合金

マグネシウム
ガラス繊維強化プラスチック
熱硬化性CFRP（迅速成型, Vf=0.6）

超高張力鋼板（超ハイテン）の比強度は軽量材料レベル→鉄鋼は使用時も環境に優しい
一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation

5

自動車の種類とライフサイクルインベントリ
EEA Signals 2017からの抜粋

走行時

燃料製造

素材・自動車製造・廃棄
ガソリン

ディーゼル

電気

自動車の低燃費化で、素材製造時のCO2排出の影響が相対的に大きくなってくる。
一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation

6素材のリサイクル

一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation

7

リサイクルの種類
クローズドループリサイクル（無限リサイクル）

オープンループリサイクル（有限リサイクル）・マテリアルR・ケミカルR

季刊新日鐵住金

リサイクルにも色々ある。
鉄鋼はクローズドループリサイクルを実現。
一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation8

自律的/持続可能なリサイクルの要件① 分別が容易
鉄は磁石に付く② 再生のための負荷が低い
鉄は溶かすだけで再生③ 経済合理的なリサイクルシステムが存在
鉄スクラップは有価で取引されている

Closed-loop Recyclingに必要な追加要件④ リサイクルによる品質低下が起こりにくい
鉄は不純物除去が容易⑤ 多様な製品に再生可能鉄は再生材の用途が限定されない
一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation

9鉄鋼の老廃スクラップ回収率（日本）

醍醐市朗: 第7回グリーンスチールセミナー (2017)

鉄は高リサイクル率。
他金属と比べてもリサイクル率は高い。
一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation

10

リサイクルによる品質低下
平木岳人也: 第23回廃棄物資源循環学会研究発表会（2012） 23_269を改変

ガス相

Ce

スラグ相

Ti

Si

Ca

B

Cr

V

除去できない成分（トランプエレメント）

Ca

Mn

Ni

メタル相

Mg

除去できる成分

Mg

Nb

Zn

Zn

Zn

Pb

Mg
Ca

Al
Ce

Co
Cu

SnMo

鉄 (Fe)

Ti

B

Si

V
Fe

Co

Pb

Cr

Sn

Nb
Cu

Ni

B
Mn

Mo

アルミ (Al)

AlCe
Ti
VFe

Sn

SiCrPb

Co

Nb
Cu

Ni

MnMo

マグネシウム (Mg)

CeCo

Pb

B

SiVFeCr
SnAl

NbCu

NiMnMoチタン (Ti)

E : 鉄からは除けるがAl、Mg、Tiからは除けない元素

鉄は混入元素の多くを再生時に除去可能。
除けない金属も、ほとんどは回収時に磁気選別可能。
一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation11鉄の循環と生涯環境負荷の考え方

一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation12鉄の循環（世界）製鉄所内スクラップ： 粗鋼生産の12.5％
加工スクラップ： 鋼材出荷の9.3％
老廃スクラップ： 社会蓄積の0.8％
ロス： 社会蓄積の0.1％

天然資源を使った

銑鉄12.2億t

スクラップ
5.6億t

老廃スクラップ
2.3億t

2015年
世界鉄鋼循環Loss 0.3億t

社会蓄積300億t ＝4.0t/人*

製品供給*日本の社会蓄積
13.6億t ＝10.7t/人（＝需要）12.7億t日本鉄鋼連盟, Bureau of International Recycling aisbl
一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation13鉄の循環（日本）

2015年
日本鉄鋼循環一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation14

無限循環している鉄鋼製品のライフサイクルインベントリはどう考えるべきか？
総製造量= 1 + r + r 2 + ・・・ + r n-1

r：

スクラップ回収率Y×再生歩留RR

Xpr： 天然資源のみのプロセスのインベントリ

総環境負荷 = Xpr + r Xre + r 2 Xre + ・・・ + r n-1Xre
総環境負荷=/総製造量

Xre： スクラップのみのプロセスのインベントリ

Xpr + r Xre + r 2Xre + ・・・ + r n-1Xre
1 + r + r 2 + ・・・ + r n-1= (Xpr – Xre)

(1-r)
(1-r n)+ Xre→ Xpr – r (Xpr – Xre)(n→∞)

A Amato, L Brimacombe, N Howard. (1996)
Ironmaking and Steelmaking, Vol23, No. 3, 235-241

無限の生涯で平均化して考える。
一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation

15

リサイクルを考慮したライフサイクルインベントリ（1サイクル目）
1.0

CO2発生量

高炉

1.0

［仮定］

一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation

=1.0

鋼材生産量

鉄鋼製造時CO2排出原単位：天然資源由来＝1.0、スクラップ由来＝0.25
スクラップリサイクル率：0.9 再生：電炉のみ、歩留0.916

リサイクルを考慮したライフサイクルインベントリ（2サイクル目）
1.00+0.20
電炉

高炉

1.00

［仮定］

一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation=+0.670.81

鉄鋼製造時CO2排出原単位：天然資源由来＝1.0、スクラップ由来＝0.25
スクラップリサイクル率：0.9 再生：電炉のみ、歩留0.917リサイクルを考慮したライフサイクルインベントリ（3サイクル目）
1.00+0.20+ 0.16

電炉

電炉

高炉

1.00

［仮定］

一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation=+0.81+0.55

0.65

鉄鋼製造時CO2排出原単位：天然資源由来＝1.0、スクラップ由来＝0.25
スクラップリサイクル率：0.9 再生：電炉のみ、歩留0.918

リサイクル数とライフサイクルインベントリ
ライフサイクル平均インベントリ /Xpr

1.0

Xpr ＝天然資源由来

0.90.80.7

ライフサイクルインベントリ↓0.60.5

X

0.40.3

Xre ＝スクラップ由来

0.20.10.012345678910･･･∞

ライフサイクル数, n

無限のリサイクルで一定値に収束。
（リサイクル率と歩留が100%ではないのでXreにはならない。）
一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation

19

worldsteelのライフサイクルインベントリの考え方ではなく、と平均化して考える

鉄鋼は無限リサイクルしているのが実態。
実態に合わせた考え方をする。
一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation20

スクラップのライフサイクルインベントリ
総製造量= 1 + r + r 2 + ・・・ + r n-1

r：

スクラップ回収率Y×再生歩留RR

総環境負荷 = Xpr + r Xre + r 2 Xre + ・・・ + r n-1Xre

Xpr： 天然資源のみのプロセスのインベントリ

総環境負荷 Xpr + r Xre + r 2Xre + ・・・ + r n-1Xre=/総製造量1 + r + r 2 + ・・・ + r n-1

Xsc： スクラップのインベントリ = Y(Xpr – Xre)

= (Xpr – Xre)
→ Xpr
=Xre： スクラップのみのプロセスのインベントリ

(1-r)
+ Xre
(1-r n)– RR･Y(Xpr – Xre) = Xre

Xpr– RR･Xsc

高炉製造

リサイクル効果＋(Xpr – Xre) – RR･Y(Xpr – Xre)

= Xre＋Xsc /Y– RR･Xsc

電炉
製造

スクラップ
利用

リサイクル効果(n→∞)

スクラップのインベントリXscを考えるとどちらのプロセスの製品もライフサイクルインベントリは一緒。
一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation

21

worldsteelのライフサイクルインベントリの考え方

電炉

モリタ環境テック

スクラップ使用時には（過去の製造時の）CO2排出をカウント。
将来発生するスクラップにはCO2削減効果をカウント。

一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation

22

worldsteelのライフサイクルインベントリの考え方
1.0

高炉電炉スクラップインベントリ＝（1-0.25）× 0.9（歩留）= 0.68
スクラップ使用に伴う負荷＝0.68 / 0.9 （歩留） ＝ 0.75
スクラップ回収に伴うクレジット＝0.68 x 0.9（回収率）= 0.61

鉄鋼の環境負荷

0.5

Xpr

Xsc/YXre

0.00

鉱石から スクラップの製造 からの再生-Xsc・RR-0.5-1.0

製造・
再生工程

スクラップ
使用

スクラップ
回収

トータルの環境負荷
季刊 新日鐵住金, 20（2017）

・鉄鋼のライフサイクルインベントリは無限リサイクルの生涯で考える。
・スクラップを加算（負荷）と減算（リサイクル）の両面で考える。
一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation23

日本鉄鋼連盟のLCAホームページ

日本鉄鋼連盟一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation24

日本鉄鋼連盟のライフサイクルインベントリデータ■ データ収集時期
2014年度の操業実績。上流は二次データ。
■ 対象製品
16鉄鋼製品（熱延鋼板、冷延鋼板、鋼管、・・・）■ システム境界
スクラップリサイクルを含めたcradle to gate
■ 参加企業
16社（高炉4、電炉12）。国内粗鋼生産の85%。
■ データ形式
以下のLCIの製品毎の日本平均値
・スクラップリサイクルを考慮したLCI（A+B1+B2）
・製造時のみのLCI（A）
・スクラップリサイクルの負荷（B1）・スクラップリサイクルのクレジット（B2）■ リサイクル率（加工スクラップ+老廃スクラップ)/鋼材生産量■ 入手法
日本鉄鋼連盟にデータ請求

一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation

日本鉄鋼連盟25

worldsteelのライフサイクルインベントリデータ■ データ収集時期
2014年の操業実績。上流は二次データ。
■ 対象製品
16鉄鋼製品（熱延鋼板、冷延鋼板、鋼管、・・・）■ システム境界
スクラップリサイクルを含めたcradle to gate
■ 参加企業
欧州、アジア、南米等の各企業。粗鋼生産2.5億トン相当。
■ データ形式
以下のLCIの製品毎の世界平均および地域平均値
・スクラップリサイクルを考慮したLCI（A+B1+B2）
・製造時のみのLCI（A）
・スクラップリサイクルの負荷（B1）・スクラップリサイクルのクレジット（B2）■ リサイクル率（加工スクラップ+老廃スクラップ)/鋼材生産量■ 入手法
worldsteelにデータ請求

一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation

26

worldsteelの方法論の規格化
1997年
worldsteel（World Steel Association）が鉄鋼のスクラップリサイクルを考慮したライフサイクルインベントリ計算手法をMethodology Reportとして整理

2015年
ISO TC/17/WG24にて日本から規格化提案
経済産業省：社会ニーズ（安全・安心）・国際幹事等輩出分野に係る国際標準化活動「循環型社会のリサイクル特性を評価したLCA」にて実行
2018年
ISO/FDIS 20915まで開発。年内規格化の予定。

一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation27

一般社団法人 日本鉄鋼連盟
The Japan Iron & Steel Federation28