「サーキュラーエコノミーをめぐる動向」
2023年8月9日(水) 15：00～15：30
第20回エコプレミアムクラブシンポジウム「GX/ ガラスマテリアルDX」

東京大学大学院 工学系研究科 システム創成学専攻
早稲田大学理工学術院 創造理工学部 環境資源工学科
所 千晴
tokoro@waseda.jp

経済成長と資源消費と環境負荷のデカップリング
K.ラワース「ドーナツ経済」河出文庫、2021年より

https://wedocs.unep.org/bitstream/handle/20.500.11822/7585/Resource_Efficiency_SPM_JP.pdf?sequence=4&isAllowed=y2

CEの方向性
外側のループは，資源制約対応と環境制約対応（特にGHG削減以外）をしながら，高度モノづくりを支えるためのインフラである．
・モノづくりを支える高純度素材を維持しながらリサイクル率アップ，カーボンニュートラル対応
・不純物の高度制御・管理が必要だが，そのためにはエネルギーが必要であることを適切に認識する・不純物制御技術の継承と人材育成，低コスト化へのたゆまぬ努力が必要
・低コスト化のために，内側のループが外側のループへの不純物除去の負荷を下げる協力・仕組みも必要
・物質によって資源制約対応と環境制約対応の境界が連続的であいまいなことを適切に認識する必要がある

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CEの方向性内側のループは，環境制約対応（特にGHG削減）に大きな効果がある．
・消費者でモノと情報の流れを分断しないビジネス形態への移行
・Well-beingへの訴え：ナッジ，プロセスエコノミー
・新たな価値観の創成：地域活性とも相補的・資源循環や環境負荷低減だけでないプラスの価値創造を真剣に考える・ビジネス，消費者の行動変容を必要とする

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CEの方向性全体に共通した課題：
・公正な評価（CFP/資源効率）と認証，その可視化による推進
・時間軸が異なる多重ループの最適化管理
・動静脈全体を意識した易分解設計，低環境負荷設計
・LCA・MFAの高度化：DXにも期待・適正なコスト負担
・全体最適を促す仕組みづくり，機関づくり，人材育成

5蓄電池のサステナビリティに関する研究会
https://www.meti.go.jp/shingikai/mono_info_service/chikudenchi_sustainability/001.html

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LiB正極材の資源循環の方向性とその課題
課題①：
診断・安全性

使用

放電
失活・解体

電池材料

電池酸化物
電池原料

鉄・他素材
有機溶媒回収

硫酸塩

銅・アルミ
樹脂
電池材料

解体
課題③：
安全性・経済性

後処理
物理
選別

課題④：
アップサイクル

オンサイト型小規模処理（ダイレクトリサイクル）
鉄・銅

焙焼炉
還元炉
課題②：
Li回収率向上リサイクル率向上

物理
選別

製錬
精錬

集約型大量処理（元素リサイクル）
7https://www.env.go.jp/page_00665.html

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太陽光パネルリサイクル技術の概要
シリコン系のほかに、化合物系（CIS系、CIGS系、CdTe系）、有機物系b)

Pb,Sn

EVA

Cu

Cu

Ag

Cu

AlSi
Cu

EVA

Backsheet

成分例（wt%)
CSi

Na

Mg

AlCa

Cu

AgO

Others

2.40

42.22

7.29

1.421.68

13.82

0.70

0.028

28.15

2.29

プロセス

単位操作

長所

短所

選別系

破砕・物理選別

大量処理
低コスト

低精度

解体系

機械的解体
（ ホ ッ ト ナ イ フ , 高精度削り出し）

低処理量

化学系

加熱・加圧・浸出

高コスト

高精度

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ガラスの再利用先想定されるガラス再利用先の例

成分・色

窓ガラス用
板ガラス

グラスウール

ガラス瓶

不純物濃度

鉄鋼副原料
（スラグ原料）

ガラス繊維

耐火物

需給量
使用済太陽光パネルガラス

輸送距離
タイル
セラミック製品
ガラス製造の省エネルギー化効果
石灰石、珪石、ドロマイト、長石、粘土などの天然資源投入削減効果

重量の60－70％を占めるガラスを廃棄物にしない工夫が必要。
ガラス再資源化協議会提供資料

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電気パルス放電現象の観察
10 us

Red：Current
Blue：Voltage
10 us/div

30 us

300 usMax current：6 ｋA

10 us

30 us

300 us2021/12/13

PACRIM202111電気パルス＋粉砕による金属回収(i) Cu busbar

Cu pyrometallurgy(iv)particle

2-4 mm(ii)remaining cell sheet

millED> 4 mm

Cu recovery
Ag recovery
Cu: 81.9%,
31.58 wt%
Ag: 17.6%,0.17 wt%
Resin recovery or
thermal recovery

cell sheet(v)particle

Ag: 82.4%,
1.82 wt%

そろそろ
シリコン回収も検討すべきとき(iii)particle< 2 mmAg hydrometallurgy< 1.18 mm

Ag recovery
12新規電気パルス法による接着体の分離現象
シャドウグラフ法，撮影間隔5 us, 全体撮影時間640 us (撮影枚数128枚）

充電電圧7.5 kV＜放電経路の観測＞中心で放電発光が観測→接着剤内での放電発生を実証＜現象の推察＞ 通電時の接着剤のプラズマ化（高温）による接着剤のガス膨張が発生し，ガス膨張に起因する気中への衝撃波を観測

正極側

・接着剤の凝集剥離が発生
負極側・母材の大きな塑性変形が発生

充電電圧5 kV

＜分離機構の推察＞
・気中を伝播するガス膨張由来の圧縮波が観測されたことより，接着剤内でガス膨張が発生していることが示唆された
・通電時の接着剤のプラズマ化（高温）による接着剤のガス膨張が分離機構の因子であることが推察される・接着剤の凝集剥離が発生
・母材の大きな変形なし

正極側
負極側

実用化への有効性を示唆

・接着剤のガス膨張が分離の因子であり得ることが推察された・放電電圧の制御により、大きな変形のない接着体分離を可能とする放電位置を確実に接着内部に誘導する技術が望まれる

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新規電気パルス法
CFRP積層体の剥離・炭素繊維の分離◆ 使用電極水道水

CFRP積層板試料＜実験後の試料の鳥瞰写真＞

10 mm

光学顕微鏡・SEM観察
50 mm＜電極の上面写真＞
CFRP

正ゴム板
極(裏面は絶縁)負極想定される
通電経路＜回収された炭素繊維の束の写真＞

ゴム板 (絶縁) 板厚6 mm＜電極の模式図＞

・クランプ電極で試料を挟み、試料表面に通電
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SIP課題「サーキュラーエコノミーシステムの構築」

https://www.erca.go.jp/erca/sip/ce.html

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文科省戦略目標「資源循環の実現に向けた結合・分解の精密制御」
CREST[分解と安定化]分解・劣化・安定化の精密材料科学
さきがけ[サステナブル材料]持続可能な材料設計に向けた確実な結合とやさしい分解

https://www.mext.go.jp/content/20210312-mxt_kiso000013144_2.pdf
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戦略的創造研究推進事業

先端的カーボンニュートラル技術開発（ALCA-Next）

https://www.jst.go.jp/alca/dl/2023/setsumei03.pdf
172023 Japan-America Frontiers of Engineering Symposium

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地域共創とCE

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北上川から環境新時代を考える「共感」「創造力」が大事
https://www.jogmec.go.jp/news/release/news_10_00035.html
https://www.jogmec.go.jp/news/release/news_10_00051.html

20捨てない経済サーキュラーエコノミーとは

https://www.energysymposium.jp/

21EfficiencyからSufficiencyへ
Efficiency：効率を追い求める
Sufficiency：足るを知る
化学工学会「札幌宣言」
https://www.sdgs.scej.org/sapporosengen-ja/

2023年3月15日(日)Eテレ10時放送「ドラマや配信動画の倍速視聴をしちゃうのはナゼ？」
たくさんの情報コンテンツを大量に効率よく吸収しようとしてしまう私たちの考え方は，SDGsが伝えようとしている警鐘にもつながっているのでは？

https://www.nhk.jp/p/ts/QJ4W13PP7V/
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循環バリューチェーンコンソーシアム
早稲田大学オープンイノベーション戦略研究機構Circular Value Chain
Consortium
循環バリューチェーンコンソーシアム

2022年7月設立
早稲田大学オープンイノベーション戦略研究機構
革新的資源循環技術研究所

https://www.waseda.jp/inst/oi/news/1389

CVCコンソーシアムが目指す資源循環技術◼ CVCコンソーシアムでは，持続可能な社会の実現に向けて，Well-beingの向上と共に，生産・消費分野における資源消費と環境負荷の低減を目指し，資源循環技術の研究・開発と社会実装のための活動を行います．
◼ 資源循環を可能にするコンセプトは，「ものの提供から機能の提供へ」です．
◼ ユーザにとっての価値は機能の実現であり，ものはその媒体です. ものは要求された機能を発揮できるかどうかで評価されるべきで，新造品か再生品かは問題ではないはずです．

◼ このように考えることで，資源循環技術が，資源消費・環境負荷低減とWell-being向上を両立させるキー技術であることが分かります．
◼ CVCコンソーシアムでは，産官学連携して資源循環の実現に取り組むための情報交換・議論・研究開発の場を提供します．

原料廃棄物

材料
製造

材料
ﾘｻｲｸﾙ部品製造部品
ﾘﾕｰｽ製品製造

提供
ﾒﾝﾃﾅﾝｽ

製品
ﾘﾕｰｽ

循環バリューチェーン
UNEP (2011) Decoupling natural resource use and environmental impacts from economic growth, A Report ofthe Working Group on Decoupling to the International Resource Panel.

使用

回収・運搬

月1回の会合・ネットワーキング• 先端技術講演会：プラットフォーム，製品・素材の資源循環技術開発，国外の規制等，産学官から講師を招いて先端情報を共有．
• セミナー：LCS（ライフサイクルシミュレーション），LCA，分離技術，シミュレーション，分析法などについて，セミナーを実施．
• テーマ討論会：会員が持ち寄ったニーズやシーズを元に，サーキュラーエコノミーへの展開や社会受容性などについて，目的応じた多様なメンバーを集めてディスカッション．
• 共同研究紹介：各大学が取り組んでいる共同研究について，共同研究先の了解を得て紹介．
学生による学会発表紹介なども予定．
• 事前予約制の個別相談．

2022年9月14日
日本経済新聞朝刊

https://cvc.smartcore.jp/cvc

参考図書

粉体精製と湿式処理 -基礎と応用

初心者のためのPHREEQCによる反応解析入門– 2012/11/1– 2016/3/25

バリューチェーンと単位操作から見たリサイクル(最近の化学工学69)– 2021/1/8

資源循環のための分離シミュレーション

資源循環論から考える
SDGs– 2022/8/5– 2022/1128

所千晴 Chiharu Tokoro 自己紹介
1998年3月
2000年3月
2003年3月

早稲田大学 理工学部 資源工学科 卒業
東京大学大学院 工学系研究科 地球システム工学専攻 修士課程修了
同上 博士課程 修了 （博士（工学））2004年4月
2007年4月
2009年4月
2015年4月
2016年9月
2016年11月
2017年10月
2018年9月
2020年9月
2021年4月

早稲田大学 理工学部 助手 （環境資源工学科）
同 理工学術院専任講師 （創造理工学部 環境資源工学科）
同 准教授 （創造理工学部 環境資源工学科）
同 教授 （創造理工学部 環境資源工学科） 現在に至る
早稲田大学創造理工学部/研究科 教務主任（～2020年9月）
東京大学生産技術研究所 特任教授 現在に至る
日本学術会議 第三部会員 現在に至る
早稲田大学ダイバーシティ推進室長 （～2022年9月）
早稲田大学理工学術院長補佐（～2022年9月）
東京大学大学院工学系研究科 教授（クロアポ） 現在に至る

所属学会：

資源・素材学会・環境資源工学会・粉体工学会・化学工学会・日本金属学会
・日本エネルギー学会・廃棄物資源循環学会・日本化学会・ACS・IEEE
経済産業省・環境省・JOGMEC・東京都・横浜市・川崎市等
Advanced Powder Technology・Minerals・Scientific Reports ・ RSC Advances ・粉体工学会誌・J.MMIJ等

委員歴：

主な研究テーマ：
新規資源循環創出のための分離技術の高度化および分離機構解明
界面工学に基づく廃水・汚染水からの有害金属イオン除去メカニズムの解明
粉体シミュレーションによる粉体プロセスの機構解明および高度化
プロセスミネラロジーに基づく環境浄化・資源循環プロセスの高度化

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ご清聴ありがとうございました
所 千晴
tokoro@waseda.jp
http://www.tokoro.env.waseda.ac.jp/index.html
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