鋼材のリサイクル性を考慮したLCA
一般社団法人 日本鉄鋼連盟

建設環境研究会

豊 富 な 鉄

2地球の質量の１／３が鉄
鉄鉱石は世界中に広く存在する豊富な資源

45億年前 原始地球の誕生
鉄の大部分は地球の中心に沈んだが、地殻にも5％程度含まれる40億年前 海の誕生（塩酸）鉄が海水に溶け込む

25億年前 シアノバクテリアの大繁殖
酸素の大量放出
鉄イオンの酸化水酸化鉄として沈殿
鉄鉱石のストックヤード■世界中の古い地層に広く分布■推定埋蔵量は１００兆トン以上

酸化鉄となり石英粒子と交互に堆積

縞状鉄鉱層の生成3

強 靭 な 鉄鉄の優れた構造特性が社会の安全を支える

明石海峡大橋

鋼の特長（炭素の割合を約２％以下に調整した鉄）■他の材料より剛性と強度が高い■塑性変形能力に富む■熱処理等でさらに高強度化

長大構造物に最適
抜群の耐震性能
様々な新工法の可能性

身 近 な 鉄

4様々な形に加工できる鉄は、建設分野を始めあらゆる分野で活躍。
切断鋼材の加工
方法

切削
穴あけ
溶接
鋳造・鍛造
プレス加工
ロール成形

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循 環 す る 鉄

完全にリサイクルすることのできる鉄は循環型社会の推進に大きく貢献。

スチール缶のスクラップ

電気炉で溶解されたスクラップ

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鋼材の製造プロセス
リサイクルは高炉と電炉の連携プレー

高炉法 高炉で鉄鉱石を石炭で還元して銑鉄を作り、転炉で炭素を除去して鋼にする。転炉ではスクラップも活用する。
電炉法

電炉でスクラップをアーク熱で融解し、成分を調整する。
品質保持のために銑鉄も使用する場合がある。

利用～解体～回収7

CuおよびSn値の許容限界
鋼材グレード深絞用鋼板、薄板高級鋼
表面処理鋼板
熱間圧延鋼板、厚板、鋼管
冷間圧延薄鋼板、薄板一般
形鋼、機械構造用圧延鋼材
棒鋼、
一般構造用圧延鋼材

許容限界
CuSn
（％）
（％）
≦0.06
≦0.06
≦0.10
≦0.10
≦0.30

≦0.010≦0.020≦0.020≦0.015≦0.025≦0.40≦0.060リサイクルを繰り返すとトランプエレメントが蓄積する

実績
Cu
（％）

Sn
（％）

製法

0.02
0.001～0.03～0.003 主として
高炉鋼
0.20
0.010
～0.35～0.020 主として
電炉鋼
0.25
0.015
～0.50 ～0.025

高炉のバージン材で希釈する必要がある

高炉材と電炉材のバランス良い使用が重要8

日本における鉄の循環
鉄は社会全体で大きな循環系を構成している

国内の鉄鋼蓄積１３億ｔは貴重な資源

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鉄スクラップは市場原理で世界を回る

10高まる高炉生産の需要

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高まる高炉生産の需要● 中国やインド等の新興国の発展に伴い、世界の鉄鋼需要は中長期的に拡大。国際エネルギー機関（IEA）の分析では、世界の粗鋼生産は2007年の13.5億トンから2050年には22～27億トンに達すると予想。
● 電炉の原料となる鉄スクラップは国際的に流通しているが、社会資本がある程度蓄積されないとスクラップの発生量は大幅には増加しない。
● 電炉での生産のみでは世界の鉄鋼需要を満たすことは不可能であり、高炉での生産を増やすことが不可欠。

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製造段階の省エネルギー関連技術
製鉄所内で副生する膨大なエネルギーは、あらゆる工程で回収され再利用されている。

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CDQ と TRT

コークス炉から取り出した赤熱コークスは、従来は水を掛けて冷却していました。CDQはコークスを水の代わりに窒素ガスで冷却し、高温になった窒素ガスでボイラーを加熱して高温高圧の水蒸気を発生させ、蒸気タービンを回して発電する設備です。

高炉の内部は生産性を高めるために高圧になっています。高炉ガスを回収する際に、その圧力差でタービンを回して発電をする装置がTRTです。この発電量は一貫製鉄所の消費電力の10％近くを占めています。

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省エネルギー関連技術の成果■1990年を100とすると9.1％のエネルギー原単位を削減■世界で最も進んだエネ
ルギー消費効率15

廃プラスチック等のリサイクル活用■ コークス炉の投入して油やガス、コークスを生産■ 高炉に吹き込んで鉄鉱石の還元剤として利用

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鉄鋼スラグの有効活用■ 副産物の鉄鋼スラグは、ほぼ１００％有効活用■ 高炉スラグから作られるセメントは、ＣＯ２削減に大きな効果

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日本の製鉄業の省エネ効率は世界一

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世界的視野で地球温暖化対策を
地球温暖化対策には、世界の鉄鋼業全体によるCO2削減努力が重要。

● 電炉はコークスで鉄鉱石を還元しないので、CO2の発生が高炉より少ない。しかし、国内の鉄鋼製造プロセスを高炉から電炉に切り替えても、地球全体のCO2 削減にはつながらない。なぜなら、日本から輸出されるスクラップが減る分だけ、他国では高炉生産が増えるから。
● むしろ、エネルギー効率の悪い他国の高炉生産が増加することで、炭素リーケージを招き、地球全体としてはCO2が増加。
● 日本の鉄鋼業はその優れた省エネ関連技術を海外に普及させ、鉄鋼業全体として地球のCO2削減に協力。

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鉄鋼製品の環境評価技術● 鉄鋼業は、製品種類に応じて高炉と電炉のそれぞれのプロセスの特性を活かし様々な鉄鋼製品を社会に供給。
● 鉄鋼製品は、高炉法※1（一次製法）と電炉法※1（二次製法）の２つの製法が組み合わさって生産され、一体的な鋼材（スクラップ）の循環プールを形成。全ての鉄鋼製品はこの循環プールを介して何度でも循環利用される。
● 世界鉄鋼協会（WSA）は、高炉法と電炉法を合わせた全体システ
ムとして鋼材の環境負荷を評価する方法論を確立。これが世界の鉄鋼業で共通した考え方となっている。
※1 高炉法： 0%スクラップ前提の理論的製法。高炉ルートに限らない。→「一次製法」
電炉法：100%スクラップ前提の理論的製法。電炉ルートに限らない。 →「二次製法」

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一次製法と二次製法

一次製法

二次製法

一次製法

二次製法

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鋼材（スクラップ）の一体的な循環プール

一次製法による鋼材
二次製法による鋼材

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鉄鋼製品のリサイクルはClosed-Loop型

・ ISO14044に基づく考え方

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WSAの鉄鋼製品LCA評価方法
Cut-off approach(Recycled content method)

End of life approach(Closed material loop method)＋－
出典： World Steel Association

 異なる製品システム間での環境負荷控除や割付はなし。
 リサイクルされるスクラップには過去のライフサイクルの環境負荷の割付なし。

 スクラップのリサイクルにより、次のライフサイクルにおいて１次ルートの生産量低減分相当の環境負荷が低減される。
 同時に、リサイクルされるスクラップには過去の環境負荷が割付られる。

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鉄スクラップのLCI（Scrap LCI）
1 kg のスクラップで、二次製法によりY kg の鋼材を生産し、Y kg の一次製法による鋼材分のLCIを肩代わりする。
Xpr：一次製法による鋼材のLCI ( 0％スクラップ前提の理論値)
Xre：二次製法による鋼材のLCI （100％スクラップ前提の理論値）
Y ：二次製法における鋼材の生産効率（歩留まり）。とすると、Xpr・Y – Xre・Y = (Xpr - Xre ) ・Y 分のLCIを節約=Scrap LCI と定義

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鋼材のリサイクル性を考慮したLCI including EoL
Scrap LCIを考慮しない鉄鋼製品のLCIから、回収率を考慮したScrap LCIを次代へ持ち越し（控除）し、製造時の使用率に応じたScrap LCIを過去の環境負荷分として付加（加算）する。このとき、X : 鉄鋼製品LCI（Scrap LCI考慮なし）
RR ：鉄スクラップの回収率
S ：製鉄プロセスにおけるスクラップ使用率とすると、加算

LCI including EoL= X ｰ RR・ScrapLCI + S･ScrapLCI控除

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鋼材のリサイクル性を考慮したLCI including EoL

LCI including EoL = X ｰ (RR - S)･(Xpr - Xre)･Y
このとき、Scrap LCI = (Xpr - Xre)･Y

X : 鉄スクラップの環境負荷クレジットを考慮しない鋼材LCI
RR ：鉄スクラップの回収率
Xpr：一次製法による鋼材のLCI (0％スクラップ前提の理論値)
Xre：二次製法による鋼材のLCI （100％スクラップ前提の理論値）
Y ：二次製法における鋼材の生産効率（歩留まり）。
S ：製鉄プロセスにおけるスクラップ使用率
Scrap LCI:鉄スクラップのLCI

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Xpr の理論値の例（鋼ｽﾗﾌﾞ）
転炉スラブのLCI値

ここで、m = Scrap BOF , Y = 1 / Scrap re とすると、

出典： World Steel Association