東京都における循環型社会形成促進に向けた廃棄物処理政策のシミュレーション分析
筑波大学 野崎乃倫子※
筑波大学 盧克宇
筑波大学 水野谷剛
筑波大学 ヤバール ヘルムート
筑波大学 氷鉋揚四郎

1. はじめに
環境対策の必要性は世界的には森林の消失等自然環境の悪化から、日本では公害という人体への実害を契機に切に訴えられるようになった。いわゆる四大公害をもたらした高度経済成長期の日本社会は大量生産・大量消費・大量廃棄型社会であった。廃棄物の大量発生は廃棄物の埋立地問題となり、全国各地で海面埋立を拡大した。従来の生産、消費、廃棄の一方通行型の社会から循環型社会への転換で、経済活動を維持・発展させつつも環境の許容能力の限界を考慮する視点が重視されるようになったものの、埋立地の残余容量の危機は現在もなお続いている。
この経済と環境のトレードオフ関係の解消は資源生産性の向上によって図られてきている。経済活動に必要な天然資源の消費を極力抑えるために、発生した廃棄物をそのまま埋立処分に流すのではなく、埋立処分に回す量を減らす、廃棄物を経済活動内に戻すという循環をマテリアルリサイクル、エネルギー利用の両面から検討したより強固な確立が必要である。
そこで本研究では、東京都を研究対象地域として、廃棄物のリサイクルを徹底した場合の経済、環境への影響を分析し、循環型社会の更なる推進の可能性を検討する。
2. 研究の目的・手法
本研究は、地域経済規模の維持・拡大やマテリアルリサイクルの拡大及び温室効果ガス排出量の削減という経済・環境の両面に関する前提のもと、循環型社会の形成を一層促進するための経済環境政策を解明することを目的とする。研究対象地域は東京都全域とし、産業の活動及び家計による消費の結果として排出される廃棄物の埋立処分量削減を主眼に、マテリアルリサイクルとエネルギー利用双方の徹底を図る。
その際の税補助金を含む最適な政策とその効果をモデルシミュレーションによって分析する。
本研究では、東京都の産業、家計、公的部門の各経済主体による経済活動について、海外との輸出入及び他地域との移出入を含めて詳述されている競争・非競争混合型地域間産業連関表を用いる。新産業として廃棄物をマテリアルリサイクル及びエネルギー利用する新廃棄物処理産業を導入した上で、産業連関モデルを構築する。この際、廃棄物を単に処理し埋立処分等する従来廃棄物産業とエネルギー産業は、新産業と競合関係にあるため別個の部門として扱う。モデルは対象期間の GRP を目的関数とした最適化モデルである。これに、新産業導入による循環型社会の一層の促進に関し詳細に分析するため、廃棄物フロー式、温室効果ガス総排出量を表す式、エネルギーフロー式を付加させる。このモデルを線形計画問題に拡大することで拡大産業連関モデルを構築し、コンピュータによるシミュレーション分析を行う。新産業の活動拡大はごみ袋の有料化による廃棄物排出税の税収を財源とした補助金政策により行う。また、シミュ
1レーションの際、資源の循環を意図して廃棄物の埋立処分量を現状維持あるいは一定割合削減するという制約と、温室効果ガス排出量を現状よりも削減するという制約を与える。これらの制約のもと、GRP の最大化問題を解くことで、最適な税率と効果を明らかにする。
3. 既存研究と本研究の位置づけ
環境経済政策に関する研究は数多く行われている。氷鉋１）は環境問題の本質は「物質収支バランス原則」にあるとの認識のもと、物質収支と価値循環を考慮した線形エコシステムモデルによって環境付加価値税を導出した。その後の物質収支モデルをベースにした研究のうち廃棄物に関する研究として内田２）、三橋３）がある。両者とも主にバイオマスのエネルギー利用に着目しているが、循環型社会の形成促進を考える場合、エネルギー利用だけでなくマテリアルリサイクルされる廃棄物も含めて検討する必要がある。従って
本研究では、廃棄物全般の活用の観点からエネルギー利用だけでなく廃棄物の埋立処分量の削減に焦点を当てる。
4．東京都の現状調査
4.1 東京都温室効果ガス排出の現状
東京都環境局による最新のデータによれば、都内の温室効果ガス排出量は 2012 年度速報値で 6,960 万トン-CO2 換算であり、全国の温室効果ガス排出量のうち 5.2％を占める。東京都では温室効果ガスの削減に関して「2020 年までに、東京の温室効果ガス排出量を 2000 年比で 25％削減する」という目標を掲げている。これに対し、現状は 2000 年比で削減どころか増加している。2000 年の温室効果ガス排出量は6,180 万トン-CO2 換算であり、2012 年の排出量からは約 29％削減しなければ目標値に届かないというのが現状である。
図１によりエネルギー消費量とともにその推移をみると、2010 年まではほぼ同じような傾向を示していたが、2011 年以降は乖離していることが分かる。これは東日本大震災後、節電の気運が高まりエネルギー消費量は大幅に減少している一方で、原子力発電所の運転停止に伴い電力の二酸化炭素排出係数が高くなり、温室効果ガスの排出図１ 都内のエネルギー消費量及び温室効果ガス排出量(百万トン-CO2換算)

(PJ)
900

69.6

800

706761.8

700

64600

61500

58400

55300

52200

49100

460

1990

量は増加してしまっていることによるもの

2000
2005
2009
最終エネルギー消費量

2010
2011
2012
温室効果ガス排出量43(東京都環境局「2011 年度都内の温室効果ガス排出量及びエネルギー消費量(速報値)」及び「2012 年度都内の温室効果ガス排出量及であった。今後はいかにエネルギーの温室びエネルギー消費量(速報値)」より作成)

効果ガス排出係数を下げるかが課題となる。
4.2 東京都の廃棄物の現状
4.2.1 廃棄物処理状況
図２に示すように、産業廃棄物の排出量に社会・経済活動の影響が大きいため廃棄物全体の排出量はばらつきがあるが、一般廃棄物排出量は「循環型社会元年」と称される 2000 年以降減少傾向を示している。
これを図１のエネルギー消費量と見比べてみると類似していることがわかる。
2

一方の埋立処分量は、2011 年は東日本大震災の影

図２ 東京都廃棄物排出量及び埋立処分量

響で増加しているが、それ以前はやはり減少傾向を示していた。これにはリサイクル率の向上による焼却量の削減が考えられる。
図３は東京都内で排出された廃棄物の流れを示している。大部分が中間処理として焼却により減量化され、埋め立てられている。

4.2.2 廃棄物の組成及び利用方法

図３ 都内の廃棄物の流れ

図４に廃棄物の組成を示す。清掃工場
等に搬入される廃棄物にはマテリアルリサイクルとエネルギー利用のどちらもできるものと、マテリアルリサイクルのみできるもの、エネルギー利用のみできるものがある。複数の方法で処理可能なものについてはどちらをどの割合で選択するか決定する際に、コストや効率性を考慮に入れる必要がある。

(東京都環境局「東京の資源循環2013」(平成26 年3 月)、環境省HP 一般廃棄物処理技術情報 より作成)

表１ 廃棄物利用方法

図４ 一般廃棄物の組成（区部・多摩地域：平成 24 年度、島しょ部：平成 23 年度、推計）

廃棄物

マテリアル

エネルギー利用リサイクル
紙類

〇

生ごみ等

〇
〇

プラスチック類

〇

〇

木草等

〇

〇

繊維〇

ゴム・皮革〇

金属

〇

ガラス〇

石・陶器

〇

(東京二十三区清掃一部事務組合「平成24 年度搬入先ごみ性状調査結果」及び東京市町村自治調査会「多摩地域ごみ実態調査平成24年度統計」、東京都統計年鑑、島しょ地域における循環型ごみ処理システム検討委員会「島しょ地域における循環型ごみ処理システムの構築に向けて～エコアイランドを目指して～中間のまとめ」より作成)

表１のうちエネルギー利用される廃棄物は大きく分けてバイオマスとプラスチックに分けることができる。

3

このうち、東京都内のバイオマス年間発生量は、

表２ 東京都バイオマス年間発生量

バイオマス活用推進計画に掲載されている日本全体

バイオマスの種類

都内の年間発生量(千トン)の年間発生量をもとに関係する産業の生産額や事業所数、人口、廃棄物量等を用いて推計した。その結果を表２に示す。この値をもとにバイオマスの年間エネルギーポテンシャルを推計すると 95,000TJ であるとの結果が得られた。
この廃棄物系バイオマスをエネルギーに転換する技術は様々開発されている。本研究では都内の実績を踏まえ、また、バイオマス活用推進基本計画や食家畜排せつ物

48.8

下水汚泥

402.1

黒液48.2

紙4,580.4

食品廃棄物

1,977.7

製材工場等残材

43.0

建設発生木材513.9

品リサイクル法基本方針で再生利用手法として取り合計上げられており、かつ実証事業や実用化の進んでい7,614.2(新エネルギー・産業技術総合開発機構，バイオマス賦存量・有効利用可能量の推計，る技術を中心に対象とする。

http://app1.infoc.nedo.go.jp/biomass/index.html をもとに推計)

5．モデルの概要
モデルは従来の産業連関モデルに廃棄物をマテリアルリサイクルとエネルギー利用する新廃棄物処理産業を新産業として導入したものである。マテリアルリサイクルとしてガラス、紙、PET ボトル、プラスチック、金属のリサイクルを考慮し、またエネルギー利用にはメタン発酵、合成ガス、木質ペレット、炭化、エチルアルコール、バイオディーゼル、燃焼発電、スーパーごみ発電、燃料電池の９つを対象とする。ここにさらに、廃棄物フロー式、温室効果ガスの総排出量を表す式、エネルギーフロー式を加えることで新産業の導入による循環型社会形成の一層の促進に関して詳細に分析する。
モデルの概要を図にすると以下のようになる。新産業の活動拡大を廃棄物の排出に対して課す税によって促進し、GRP の減退を招くことなく埋立処分量や温室効果ガス排出量を抑制する政策を検討する。
図５ モデル概要

6. 今後の課題
今後シミュレーション分析は以下のように行い、その結果から循環型社会の一層の促進に向けた政策をまとめる。
まず、埋立処分量を変化させ、GRP の動向と分析することで、埋立地の延命化の社会経済的費用を示す。
4

このとき、埋立処分量に含まれない分は全て新廃棄物処理産業によって処理されることになる。新廃棄物処理産業の中でも施設の建設費用や運転・設備費用等のコストや変換効率等が考慮され、GRP を最大にするためのマテリアルリサイクルとエネルギー利用の技術毎の最適な組み合わせが処分量とともに明らかになる。すなわち、埋立処分量を縮小することに伴う費用負担を明らかにし、その際にどれだけがマテリアルリサイクルによって資源生産性を上げる意味を持って社会経済活動内に戻され、また、エネルギー利用によって特にバイオマス分は再生可能エネルギーとしてどの程度温室効果ガス削減に貢献できるか示される。
ここにさらに温室効果ガス排出量制約をかけて分析を行う。温室効果ガス排出量は埋立処分量が一定であれば、マテリアルリサイクルによる減少はない。エネルギー利用では、廃棄物のうちバイオマス分から製造したエネルギーによる減少分はカーボンニュートラルであるため直接は換算されないが、化石燃料等を代替すると捉えることで温室効果ガス排出量の減少に算入される。よって、温室効果ガス排出量制約で新廃棄物処理産業の中でエネルギー利用による処理の最低量が決まる。この制約はエネルギー利用のコストの高いため、経済規模の縮小無しでは実現できないことが予想される。その場合にはエネルギー利用技術のコストをどれだけ削減すれば経済活動も維持できるかも明らかにする。
これらの結果により、循環型社会の実現可能性について経済政策面だけでなく技術革新の必要性も含めて定量的に示唆される。
参考文献
１）氷鉋揚四郎(1996)，環境質プログラミングモデルによる環境付加価値税の導出，地域学研究，26(1)，pp.181-187
２）内田晋(2008)，循環型社会に適したエネルギー技術とその普及政策の最適化モデルシミュレーションによる評価，筑波大学大学院生命環境科学研究科 博士論文
３）三橋幹太(2006)，東京都における新エネルギーによる環境負荷削減効果に関する研究，筑波大学大学院環境科学研究科 修士論文

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