Journal of Japan Solar Energy Society, 46（4）, 55-63（2020）••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••
Research Paper
研究論文

Potential of substitution of fossil resource
consuming materials with biomass– aiming for 80% reduction of
Potentialofof fossil
resource
consuming
emission by
the year
2050–
CO2substitution
materials with biomass – aiming for 80% reduction of
CO2 emission
by the year 2050 –Fujinori HANAWA
Fujinori HANAWA

化石資源消費型材料の木質バイオマスによる代替のポテンシャル
80%
—シャル
年のCO
化石資源—
消費2050型材料
木質
バイオマ
スに削減を目指してよる代替のポテン
2 排出量— 2050 年 CO2 排出量 80% 削減を目指して —
塙

藤徳

塙

藤徳

Abstract
To attain 80% reduction of CO2 emission from fossil energy consumption (FEC) of the year 2013 ( 19.339 EJ)
in 2050, the FEC must be less than 3.868 EJ in 2050. Assuming the following three paradigm shifts (PS), 1) reductionof energy demand of all energy consuming sections (including the loss of material production processes but except
the energy used for materials themselves) to 70% of those of 2013 in 2050, 2) electrification of all of thetransportation, and 3) introduction of CO2 non-emitting electricity generation that is equivalent to 1000 GW
photovoltaic power plant (PVPP), and the expected population reduction to 80% of that in 2013, the energy demandof Japan in 2050 still exceed 1.818 EJ from the energy supply of FEC (3.868 EJ) added to the energy from the PVPP
(3.600 EJ). The fourth PS, substitution of part of iron and cement mainly used for construction by 16 million tons of
cutting edge woody biomass materials such as cross laminated timber (CLT) that could be used for mid-to-high risebuildings, could reduce another 0.845 EJ for materials leaving 0.973 EJ of energy demand that should be supplied by
non fossil energy or eliminated by carbon capture and carbon fixing technologies in the future.
Keywords: Wood, Biomass, Cross Laminated Timber, Cellulose, Materials, Carbon dioxide, Substitution of Steel
キーワード：木, バイオマス, 直交集成板, セルロース, 材料, 二酸化炭素, 鉄代替よる国民の活動の成り行き的な社会変化後の「長期大幅1．はじめに削減の絵姿」が描かれているのみである. しかしながら,2050 年までに温室効果ガス排出の 80% 削減目標を達成

化石資源の枯渇対策および地球温暖化防止を目的に日するためには, カーボンプライシングによる国民活動の本政府は, 2050年 までに温室効果ガス排出の 80% 削減

低炭素化への誘導も大切ではあるが, 今ある, あるいは今目標を掲げた. しかしながらこの目標の達成は, エネルギ

後発展が期待されるどの技術を如何に使い, どの程度のーの供給と消費の両面で技術的にも社会的にも大きな変再生可能エネルギー等の二酸化炭素を排出しないエネル

革を伴う極めて困難なものである事が予想される. 中央

ギー源の導入による化石燃料の代替が必要なのか, ある

環境審議会地球環境部会が 2017 年 3 月に公表した「長いはどの程度の省エネ, エネルギー消費の削減を行えば期低炭素ビジョン」(1) においても, 現在ある技術分野を当該目標が達成できるのかという観点からの具体的な見網羅的に紹介した上で, カーボンプライシングの導入に込みは示されていない.

Department of Forest Resource Chemistry, Forestry and Forest Products
Research Institute (FFPRI)
1 Matsunosato,Tsukuba, Ibaraki 305-8687, Japane-mail: fujinori@ffpri.affrc.go.jp

国立研究 開発法 人森林 研究・ 整備機構 森林総 合研究 所
森林資源 化学研 究領域（ 〒305-8687 茨城県 つくば 市松の里 1）
e-mail: fujinori@ffpri.affrc.go.jp

Received: 26th December 2019, Accepted: 20th May 2020

（ 原稿受 付： 2019 年 12 月 26 日 ，受理 日： 2020 年 5 月 20 日）－ 55 －

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Fujinori HANAWA

本報告では, 我が国において過去に化石資源の消費に然ガスを合わせた 19.339 EJ に加え, 水力・地熱・新エ

基づく二酸化炭素の排出量が最も多かった 2013 年を基

ネ・原子力を用いて合計 20.999 EJ の一次エネルギーを準に, そこからエネルギー起原の二酸化炭素の排出量の使って（表の左列）, エネルギーの転換・精製を行い, こ80% 削減を行うために, 何が必要であるのか, あるいは,の際, 自家消費を含む 9.132 EJ の損失を伴いながら,我が国のエネルギー消費活動のどの部分をどのように変3.480 EJ の電力, 1.134 EJ の都市ガス等, 3.167 EJ の輸送化させれば, その目標が達成可能なのかという事につい用燃料, 0.558 EJ の家庭用灯油・ LPG, 3.111 EJ の産業用て論じてみたい. この際, 当該目標の達成のために, 電気

石油製品, 0.898 EJ の産業用蒸気・熱, 1.585 EJ の高炉吹やガス, ガソリン, 灯油, 石炭, コークス, 熱などの「燃込・セメント焼成用石炭およびコークス・副生ガス等石料」の利用法としてのエネルギー使用量の削減に目が行

炭製品のエネルギーを供給した（左から 2 番目の列）.

き勝ちであるが, 実際には化石資源を基に生産される鉄（ただし, 供給エネルギーと転換損失等の合計は 23.065

やセメント, 合成樹脂等の「材料」の生産方法の省エネ,

EJ で, これは一次エネルギー総供給量 20.999 EJ よりもあるいは材料そのものの低炭素素材への代替, 軽量化な

約 2 EJ 近く大きい. ）家庭部門, 運輸部門, 業務・産業どが重要な意味合いを持っている. このため今回は, 鉄を部門では, これらから夫々 2.013 EJ, 3.236 (=1.997+1.259)

中心とした化石資源消費型材料の木質バイオマスによるEJ, 8.797 (=0.724+8.073) EJ のエネルギーを消費した（右代替のポテンシャルについて考察する事で, 2050 年に二から 2 番目の列）. 後者を元に最終エネルギーとして消酸化炭素排出を 80% 削減した社会を実現するための議費されたエネルギーを, エネルギーの形態別に再度編成論の叩き台を提供してみたい.

し直して見ると, 電力（3.416 EJ）, 輸送用燃料（3.236 EJ

2．我が国の 2013 年のエネルギー消費構造

2.483 EJ）, その他（家庭のその他の消費エネルギー,）, 石油製品（3.669 EJ）, ガス（1.134 EJ）, 石炭と熱（
0.018 EJ および, 新エネ 0.090 EJ）に分類することがで
表 1 に, 2015 年度「エネルギー白書」 (2) に掲載されきる（右側の列）. ただし，右から 2 番目の列で旅客用た 2013 年度の日本のエネルギーバランス・フローの概欄に一括計上されている LPG と電力（0.183EJ）は，右要を表にしたものを示す. この年日本は, 石炭・石油・天側の列でもそのまま旅客用として計上した．

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Potential of substitution of fossil resource consuming materials with biomass– aiming for 80% reduction of CO2 emission by the year 2050 –なお, 右側と右側から 2 番目の列の夫々の最終消費エるエネルギー消費のかなりの部分を占めるエネルギーのネルギー合計値 14.046 EJ は, 左側から 2 番目の列の転転換損失および自家消費 9.132 EJ を含めエネルギー消費

換部門からの総供給エネルギー（23.065 EJ）から, 転換を極力減らなければならない.

ロスの合計（9.132 EJ）を減じた値より 0.113 EJ 大きな値になっているが, これは白書のエネルギー収支フロー
図において上述の家庭のその他の消費エネルギー, 0.018

3．2050 年, 化石 資源使 用に基づく二酸化炭素
80% 削減達成の見込み（2013 年度比）

EJ および, 新エネ 0.090 EJ が転換部門を経ずに最終消費エネルギーに計上されているためであり, これを考慮

上述のエネルギー転換損失の内, 電力に関しては, 電力

すれば, 表 1 の 転換部門からの供給エネルギーとの差源を二酸化炭素を排出しない再生可能エネルギーを中心

は 0.005 EJ となり, 表 1 中の各値は, ほぼ矛盾のないもとした非化石電源に代える事により当該損失 5.730 EJ をのとなっている. また, 白書のエネルギー収支フロー図をゼロに近づける事が理論的に可能であるが, 石油の精製,表にするにあたり, フロー図に記載されていなかった都石油・石炭製品の生産に関するエネルギー効率を上昇さ

市ガスの転換ロス（0.570 EJ）は, フロー図中に示されたせるのは容易ではなく, これらの転換損失（各々, 1.797

転換部門からの供給量 1.704 EJ から最終消費された都市

EJ および 0.629 EJ）は, 石油製品や石炭製品の生産の減ガスの量（1.134 EJ）を減じたものとした（なお, 2015 年

少に比例して減少すると考えるのが妥当であろう.
2050 年までに対2013年度比で二酸化炭素排出エネルギー収支を掲載した 2017 年度版の白書には, ほ

初めに,

ぼ同等の都市ガス転換ロス, 0.675 EJ が計上されている為,

80% 削減目標を達成するためのシミュレーションを試み

2015 年度版の白書の記載ミスと考えられる ）.

た結果を表 2 に示した. ここでは議論を理解し易くする

上記より, 2050 年までに 2013 年度比で温室効果ガス排ために, 二酸化炭素を発生しない非化石電源の代表とし

出 80% 削減目標を達成する場合でも, 2013 年度の石炭て太陽光発電を考え, 1 TW（1000 GW）の太陽光発電設

・石油・天然ガスによる一次エネルギー供給量 19.339 EJ

備で年間に 1 PWh のエネルギーが供給できるものとし,の 20%, すなわち 3.868 EJ の化石エネルギーが使える

各部門のエネルギー需要を賄うために必要とされる温室事になる. （ただし, 化石燃料の種類とその利用方法, 利効果ガスを発生しない非化石電力生産設備量を, 太陽光用装置の効率により各化石燃料の単位量当たりの二酸化発電設備に換算した場合の発電設備量 GWpvとして計算

炭素排出量は異なるが, ここでは二酸化炭素排出量を化した（ただし, 太陽光発電設備 1000 GW 相当の非化石

石燃料の供給量で概算するものとする.）しかしながら,発電設備の発電方法とその導入量や割合については本稿

こ れ だ け で は 2013 年 度 に 消 費 し た 最 終 エ ネ ル ギ ー

では議論しない）.

14.046 EJ を賄うことは到底不可能であり, 我が国におけ
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藤徳2013 年 度 の 家 庭 部 門 と 業 務 ・ 産 業 部 門 の 電 力 需 要と, 上記で仮定した家庭及び業務・産業部門の電力需要

3.416 EJ および運輸部門のエネルギー需要 3.236 EJ を賄および輸部門のエネルギー需要の差（0.893 EJ）を補充しう た め に は , 各 々 の 部 門 に 対 し 949 GWpv お よ び 899

たとしても, 0.905 (=1.798-0.893) EJ 足りない. この差を埋GWpv の太陽光発電換算の発電設備が必要となる. 仮にめるための一つの方法として, さらに 251 GWpv 分の二現状で考えうるあらゆる手段を尽くして 2050 年までに

酸化炭素非排出エネルギー生産設備を増設すれば理論的家庭部門および業務・産業部門の省エネが進みエネルギには, 2050 年の日本のエネルギー起原の二酸化炭素の排ー需要が 2013 年の夫々の 70% になると仮定し（パラ出量を 2013 年度の 20% に抑えることが計算上は可能

ダイムシフト 1）, さらに自動車を中心に電気自動車のであるが, 発電設備を増設するか, 省エネを進めるか, あ

普及が100% になり運輸部門のエネルギー効率が 3.25

るいは二酸化炭素排出を伴わないエネルギー生産もしく倍（第 6 章参照）になると仮定した場合（パラダイムシ

は二酸化炭素循環技術を開発するか, もしくはそれらのフト 2）の前 2 者の部門, および後者部門の電力需要は全てを取り入れるかは, 社会の動向次第である.

各々 2.391 EJ および 0.996 EJ となり, これらを賄うた

ただし, 上記のうち材料生産に関するエネルギー需要

めには各々 664 GWpvおよび 277 GWpv の太陽光発電換

に関しては, その生産工程の省エネ化を進める事は可能

算の非化石発電設備が必要となる. （なお, パラダイムシ

であるが, 材料その物については, 当該材料の消費が減ら

フト 1 については, 経済産業省が経済成長率, 人口推計

ない限り, エネルギー需要を減じる事はできないので, 他を踏まえ, 産業部門, 業務部門, 家庭部門, 運輸部門におのアプローチが必要となる.

いて, 技術的にも可能で現実的な省エネルギー対策とし

なお, 国内外の再生可能エネルギーの導入状況および将て考えられ得る限りのものを, 夫々積み上げて行った

来の導入予測から我が国に於ける当該エネルギー導入を

2030 年度にかけて35％の大幅なエネルギー効率の改善(3)予測した「平成 26 年度 2050 年再生可能エネルギー等を参考に設定した.）従って, 仮に家庭及び業務・産業部

分散型エネルギー普及可能性検証検討委託業務報告書」

門の電力需要 3 割削減および運輸部門の完全電化が達成(5)によると, 我が国では同年における再生可能エネルギ

されれば, 当該部門のエネルギー供給に必要な発電設備

ーの高位導入予測として, 403.1 GW（文献中の表 4–7）

容量は 941 GWpv であり, これは, 2013 年度の全ての電の当該エネルギー設備（同文献中の表 4–9 に示された発力需要を賄うために必要と計算される 949 GWpv を下回

電効率から戸建住宅用 PV 設備の発電効率を 1 としてっ て いる . こ の ため , 本 論考 で は , 当 面の 目標 と し て換算した太陽光発電設備換算の導入量は, 678.4 GWpv と1000 GWpv の非化石発電設備を 2050 年までに導入する計算される）の導入が行われ, これらの設備から, 7339

事（パラダイムシフト 3）を基に議論を進める.

億 kWh（2.642 EJ）の電力が供給可能とされている. 従上記の省エネの進展による対 2013 年度比 70% へのって, 2050 年において太陽光発電設備換算して 1000

エネルギー需要の低下に加え, 現状の 80% になると予GWpv 分の非化石電源の導入には, さらなる努力が必要

想される 2050 年の我が国の人口(4) を考慮すると, 家庭となる. ただし, 当該報告書では, この発電量（2.642 EJ

及び業務・産業部門の電力需要および輸部門のエネルギ）から 17059 万kLの原油相当のエネルギーが供給されー需要は, 各々 1.913 EJ（必要発電設備容量 531 GWpv

（文献中の表 4–6 から計算）, このエネルギー量と, 熱）及び 0.797 EJ（必要発電設備容量 221 GWpv）となる.

として利用されるバイオマス, 太陽熱, 地中熱（合計

このため, 1000 GWpv の太陽光発電設備換算の二酸化炭

3923 万kL の原油相当の熱量）とを合わせて 20982 万素を排出しない発電設備が導入できれば, 後者から前２kL の原油相当のエネルギーが供給されるとしている. 報者の和を差し引いた 248 GWpv の設備から生産される

告書では, この量は（当該報告書中に明示されてはいな

0.248 PWh（0.893 EJ）のエネルギーを他の部門で使える

いが, 恐らく 2013 年の一次エネルギーに対すると考え事になる. 2050 年の電力および運輸用エネルギー外のエられるエネルギー量の）61%に該当するとされているが,ネルギー需要（石油製品, ならびにガス・石炭・熱）に

2.642

EJ は原油換算で 6916 万kL でしか無く, 当該表

対する需要も, 電力および運輸用エネルギーと同様に省に示されたバイオマス等の熱利用分と合わせても, 31.5%

エネおよび人口減により 2013 年度（7.285 EJ）の 0.56の一次エネルギーが供給されるのみである. 恐らく電力倍（4.080 EJ）に, それらを生産するための損失および自量から熱量を経て原油換算したときの換算係数を間違え

家消費分（2013 年, 2.832 EJ）も同 0.56 倍（2050 年,たものと考えられるが, これでは, 未来の社会全体のエネ

1.586 EJ）になると夫々仮定した場合, その合計は 5.666

ルギー需給について論じる事は出来ない事を指摘したい.

EJ とるが, これは 2013 年度に一次エネルギーとして供給した化石燃料の 2 割である 3.868 EJ を 1.798 EJ 超過

4．材料生産のためのエネルギー消費している. 仮にこの超越分に対し, 前述の 1000 GWpv の二酸化炭素非排出の発電設備から生産されるエネルギー

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Potential of substitution of fossil resource consuming materials with biomass– aiming for 80% reduction of CO2 emission by the year 2050 –Fig. 1 Perspective of energy demands in 2050 with consideration of the energy demands for producing materials. PS*:
paradigm shift, PS1*: Energy saving, PS2*: Electrification of transportation, PR : Population reduction, UFR*:
Usable fossil resource, NFEP*: Non-fossil electric power (PS3).
表 1 には, 材料を生産するためのエネルギーとして高0.3110 EJ 使われている）事から, 2013 年における「材料

炉吹込用・セメント焼成用等石炭（0.462 EJ）およびコー」生産に関する石炭製品および石油製品の転換損失・自クスおよび石炭製品（1.123 EJ）, 合計 1.585 EJ が計上

家消費ロスを除く 2 次エネルギー消費量は, 3.209 (=されている. また 3.111 EJ が計上されている業務・産業

1.585 + 1.624 ) EJ と計算される. なお, 財）セメント協会

部門の「石油製品」については, 合成樹脂（2013 年の生10)

産量 1058 万トン (6) ）が含まれていると考えられるが,0.201 EJ の電力を含むエネルギーが使用されており, エ

合成樹脂の大まかな発熱量 45 MJ/kg(7) から, 当該合成樹

ネルギー起源の二酸化炭素排出量（1741.8 万トン）は全

脂は 0.476 EJ の発熱量を持つと計算され, また, それら体から見ればそれ程多くはないが, セメントの生産にはに よ る と , 2012 年 度 にお い て , セ メ ン ト の 生 産 にの生産工程で製品の発熱量の 6 割程度のエネルギーが使石灰石からの脱炭酸が必要であり, この工程で 2505.8 万われている (7) から, 日本では, 合成樹脂の生産に 0.762

トンの二酸化炭素が排出されている.

EJ 程度の石油製品が消費されている事になる. 「総合エ石油製品の家庭部門, 企業・事業所部門, 運輸部門におネルギー統計（2013 年度詳細版）」(8) には合成樹脂のカ

ける 2 次エネルギー消費は表 1 から夫々 0.558 EJ, 3.111

テゴリーは無いが, 非エネルギー利用のカテゴリーがあ

EJ および 3.114EJ（運輸部門の 3.236EJ から旅客用としり, その中に合成樹脂や, 潤滑油, パラフィン, アスファて一括計上されている LPG と電力 0.183EJ の半分のルト等の生産,もしくは製造業や農林水産建設業等による

0.092EJ を電力分と仮定して差し引いた値） なので, 石

これらの消費が計上され, 非エネルギー利用（石油系材

油起原エネルギーの転換損失・自家消費に係る 1.797 EJ

料利用）目的全体で 1.624 EJ の石油製品が消費されていをこの割合で按分すると, 家庭と企業・事業所部門, およる. このうち, 材料の生産工程で使われるエネルギーを合び運輸部門で消費される石油製品製造のための転換損失

成樹脂のそれと同じように生産された材料の約 6 割とす

・自家消費分は, 夫々 0.968 EJ および 0.829 EJ と計算

れば, 当該材料そのものと生産工程で使用されるエネル

されるが, 企業・事業所部門で消費される 2 次エネルギ

ギーは, 夫々, 1.015 EJ および 0.609 EJ である. また表 1

ーには石油系材料の持つエネルギーが含まれている. まの最終消費された石炭製品（1.585 EJ）は, 大部分が鉄やた, 石炭製品生産に関する転換損失・自家消費に係るエ

セメントなどの生産に消費されたものと考えられる（文ネルギーは表 1 から 0.629 EJ である.

献 (9) によると, 2002 年度において, 鉄鋼の生産に 1.720
EJ の石炭から 1.266 EJ のコークス（石炭製品）が作ら
れ , そ の内 の 0.945 EJ と高炉 吹込 み用原 料炭 が別途
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5．材料消費を考慮した 2050 年のエネルギー需
要の展望

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藤徳（パラダイムシフト 3）を加えた 7.468 EJ との間に,以上を基に , 材料消費を考慮した 2050 年までの化石資源使用に基づく二酸化炭素の排出を 2013 年度比 80%

1.818 EJ ものギャップがある. この差を埋める為には, さらなる大きな社会変革が必要と成る.

に近づけるため, その展望をグラフ化した（図 1）. 左端の棒グラフは, 表 1 の右から 2 番目の列を基に最終消費エネルギーを電力, 運輸, 動力・熱用エネルギーおよび材

6． 材 料 代 替 に よ る 二 酸 化 炭 素 排 出 量 削 減 （ 木による鉄とコンクリートの代替）料と材料生産用のエネルギーに分け, 各々に対してエネ
上記「材料」のうち鉄とセメントは, 建築・土木およ

ルギーや材料を作る際の転換・自己消費によるロスを書
ただし，電力と運輸に関しては，旅び自動車や機械などに主に消費されるが, これらの分野

客用として一括計上されている LPG と電力 0.183 EJ の半では, 製鉄やセメント業の発達前は主に木がその材料と分の 0.092 EJ を電力分と仮定し、これを前者に加え、後してふんだんに使われていた. 建築分野への利用に関し者から差し引いた値（夫々，3.508 EJ および 3.144 EJ）とては, 総務省統計局(11) によると 1978 年に 81.7% であした．この際, ガス, 石油製品, 石炭製品から運輸用のエった木造住宅戸数の比率が 2008 年には 58.9% に低下

ネルギーを差し引いたものを材料用と熱・動力用エネル

しているものの, 依然として住宅の 6 割弱が木造である

ギーに分割した. 鉄, セメントを作る為の石炭と石炭製品（棟数では, 住宅の総棟数 3303 万棟のうち 88.3%が木き加えた物である.

（1.585 EJ）および石油系材料への利用分（1.015 EJ, 第造で, 11.7% が非木造である）. 住宅全体の 41.7% を占

４章参照）の合計を材料利用（2.600 EJ）とし, 家庭用おめる共同住宅のうち 72.4% を占める 3 階建以上の建物

よび企業・事業所用石油製品（各 0.558 EJ および 3.111

は非木造住宅と考えられるが , 最近は, 直交集成板（

EJ）, 都市ガス（1.134 EJ）, 自家用蒸気と熱（0.898 EJ）

CLT: Cross laminated timber）と呼ばれる引き板を並べた,

家庭用の他のエネルギー（0.018 EJ）から石油系材料

層を交互に直交させて張り合わせた厚さ数十 cm, 縦横数

利用分を除いた分を動力・熱用エネルギー（4.704 EJ）とメートルに及ぶ分厚い板や, 柱を使った木材の出現によした. 材料用と熱・動力用エネルギーに関する精製・転り, これらの中高層住宅・建物においても木材を積極的

換ロスについても同じ方法で計算した. これが, このグラに使用して行こうという機運が高まりつつあり, 国内のフの要点の一つである.

木造住宅メーカーが高さ 350 m（70 階建て）の木造ビル

図 1 の左から 2 番目の棒グラフは, 左の棒グラフにの構想を公表している(12) .

対し, 電力は全て再生可能エネルギーなどの非化石電源

国土面積 3,779 万 ha のうち 66％（2,510 万 ha）を森林とし, 再生可能エネルギーを平準化して利用する為の蓄が占める日本には現在約 50 億 m3 の森林資源の蓄積が電池を備えるものとして, その蓄放電効率を 0.8 と仮定あり, 毎年 8000 万 m3 の蓄積増加がある(13). このうち国した場合の 2 割の電力ロスを計上した. 化石資源の消費産材として供給されているのは毎年約 2000 万 m3 であり,に関しては, 運輸と材料に関するもの以外について採用

約 6000 万 m3（2400 万トン）が使われずに山に眠って可能なあらゆる省エネを行い 3 割のエネルギー消費を削いる事になる. 木（例えばスギ）は, 35 N/mm2 の圧縮強度減するパラダイムシフト 1 を想定し, かつ, 運輸部門におよび 90 N/mm2 の引張強度強度を持ち(14), 鉄に対してついては全ての車両が電化されるものとし, その際のエ

重量あたり約 2 倍の圧縮強度および 4 倍の引張強度がネルギー利用効率が 3.25 倍（第 6 章参照）になるパラあるため, 仮に 1600 万トンの木材（4000 万 m３）を鉄筋

ダイムシフト 2 を想定して計算した. この際, 材料そのコンクリートによる建築分野に使うと仮定し, その倍のものについては消費が減らなければ材料その物に関する3200 万トンの鉄を木材で代替できると仮定すれば, 2013

エネルギーは減少しないため, 2.600 EJ は、そのままとし

年に日本では高炉銑鉄生産量 8385 万トン(15) 対して高炉, 材料の生産に関するロスの分のみ, その生産性の向上を

用吹込石炭と石炭製品（1.585 EJ）と石炭製品製造のため3 割と見込んだ. なお, 運輸用の電力の送電・畜放電ロスの転換損失 （0.629 EJ） に相当するエネルギー（表 1）については, 運輸部門のエネルギー効率の推定（表 3）が使用されているため, この合計の内の 0.845 EJ の化石で考慮されているので, 本図中には記載されていない.

燃料が削減可能となる. なお, 環境省作成の排出原単位デ

図 1 の左から 3 番目のグラフは, 左から 2 番目のグータベース(16) によると, 製材, 合板, 生コンクリート, 粗ラフに対し, 人口の 2 割減少を加味し, 各部門のエネル

鋼（転炉）の二酸化炭素は排出原単位は, 夫々0.176 t-

ギー需要, 材料需要およびそれらに関する転換ロス・自CO2eq/m3, 0.563 t-CO2eq/m3, 0.316 t-CO2eq/m3 および 2.04

家消費など生産に必要とされるエネルギーの全てにおいt-CO2eq/ t となっているが, 新しい材料である CTL のデて一律に 2 割減としたものである. これによって見込まータは記載されていない. この材料については, 林野庁のれる最終エネルギー需要は, 9.286 EJ となった. しかしな

報告書(17) に国産スギを使用した場合の植林から製品化まがら, このエネルギー需要は, 2050 年に使用が許容されでの CLT 製造に関する二酸化炭素排出原単位 0.510 t-

る 3.868 EJ の化石資源に, 先に想定した太陽光発電換算CO2eq/m3（内 0.201 t-CO2eq/m3 は工場内から排出させるで 1,000 GW の非化石発電設備から供給される 3.600 EJ

木屑を使用）が, 一つの CLT 生産工場の事例として紹介

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されている. CLT などの大断面集成材を用いた中高層建の生産のために使用される化石資源をさらに減少させる

築物の LCA は, 低炭素社会を目指す上で不可欠である

事は可能であるが, 鉄は「産業の米」であるため, 国内生が, 当該材料を用いた中高層建築の事例そのものがほと産を極度に減少させる事, および生産を他国に依存する

んど無く, これらの材料を使用した建築物の LCA は今

事は日本の産業構造のあり方として危惧される. 今後, 建後の重要な課題である. これに対し岡崎ら(18) は, 木造（築分野等で使われる普通鋼に関しては, これまで国内に

在来軸組工法）224 棟, 鉄筋コンクリート造（RC 造）

蓄積されて来た鉄の電炉による再利用を行うと共に, 高

477 戸, 鉄骨プレハブ造（S 造）177 戸に対し, 材料（製張力鋼など他国の追随を許さない製品の国内生産を死守材・合板, 鋼材, コンクリート・セメント）使用量から一して行く等の産業構造の変化が起こるものと考えられる.

戸当たりに使われる材料製造時の二酸化炭素排出量を計

このため, 鉄・セメント等化石資源消費型材料の木質バ算した結果, 木造では, 使用する木材（製材と合板）,

イオマスによる代替の割合については, 二酸化炭素排出鋼材およびコンクリート・セメントの製造時に, 夫々の面以外の面からの配慮も必要であろう.

5.7, 2.9 および 10.3 t-CO2eq, RC 造では, 同 2.4, 26.0 およ

この他, セルロースナノファイバー（CNF）と呼ばれび 51.7 t-CO2eq, S 造では, 同 1.8, 32.3 および 20.0 t-

る木の主成分であるセルロースのナノオーダーの結晶性CO2eq, （原文では kg-C 単位）の二酸化炭素を放出して繊維化技術が開発され, 鉄の 1/5 の重量で 5 倍の強度をおり, 一戸当たりでは, RC 造と S 造の住宅は木造に対し持つ利点を利用して, これまで鉄で出来ていた自動車のて, 夫々 4.2 倍と 2.9 倍の二酸化炭素を放出する材料を部品の多くを CNF 複合樹脂で代替する研究が進んでい使用していると報告している. 建築物の建築時の二酸化る(19) . これにより自動車の軽量化が進み, 車両効率が上

炭素排出量は, 使用する材料の種類と量により大幅に異昇すれば, 運輸部門のさらなるエネルギー効率の改善がなって来る事から, その設計が CLT 等の大断面集成材期待される.

を用いた中高層建築物についても大きな意味を持つ事にまた, 新しい技術ではないが, これまで石油を原なることは言うまでもない. 第 4 章でも述べたようにセ料として作られて来た合成樹脂によって供給されてメントの生産工程（石灰石の脱炭酸工程）において 2012

きたカップや箸などに二酸化炭素排出抑制の付加価

2505.8 万トンの二酸化炭素が排出されており値を付ける為に多少のコスト上昇が考えても紙や木, 木質バイオマスによるセメントの代替は, 我が国の非エを使った物に代えようという機運も高まりつつあり

ネルギー起原の二酸化炭素排出削減にも寄与するものと(20)考えられる.

フタを合成樹脂から紙をベースにした製品に代える

年度には,, チェー ン展開する コーヒー 店がコー ヒカップ の鉄・セメントの木質バイオマスによる代替がさらにす

そ う で あ る (21). 1990 年 代 に森 林 破 壊 の や り 玉 と し てすめば, 使用される鉄・セメント等化石資源消費型材料

吊るし上げられた「割り箸」は, 本当は（今は山にVol.46. No.4

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放置されている）間伐材の経済的価値を高めるもの

くなることが予想される.

であり, 山の手入れを促進し, かつ化石資源の削減

なお, 鉄やコンクリートを木で代替する場合, 木をカスに繋がる循環型社会にふさわしい木材利用法であっ

ケード利用した後は最終的には燃料利用することが重要た. 化石資源消費型材料の木をベースにした材料へである. 化石燃料の中でも石炭は, ガス火力発電に比べての代替が進む事が期待される. これにより石油系材

二酸化炭素を多く排出することから（欧州を中心に石炭料 の 生 産 に 必 要 な 1.015 EJ の エ ネ ル ギ ー の 一 部 の火力を已めるべきという意見もあるが, 森林国の我が国削減も可能であろう.

では）木を都市に蓄積して行く社会が実現させるために

化石資源消費型材料の木をベースにしたバイオマ

も, 石炭混燃発電を残すべきである. 3 割程度のバイオマ

ス由来材料への代替は, 4 つめのパラダイムシフト

ス混燃石炭火力発電が普及すれば, ガス火力発電に比べとして期待される.

ても二酸化炭素排出の割合はひけをとらないものになる.
また, 化石資源による発電の大部分を長期備蓄に適さな

7． パ ワ ー ト レ イ ン の 違 い に よ る 自 動 車 の エ ネ
ルギー効率の試算

い天然ガスのみに委ねる事は, エネルギーセキュリティ

表 3 に, 運輸部門のエネ ルギー需要の大部部分を, 石炭灰, 汚泥, スラッジ, 建設発生土, 非鉄スラグ, 廃プ

ー上の懸念がある.
また, コンクリートを作るセメント産業は, 高炉スラグ

占める自動車のパワートレインの違いによる油井か

ラスチック, 廃油, 廃タイヤ, 肉骨粉などを原料や熱エネ

ら 車 輪 （ Well to wheel ） ま で の エ ネ ル ギ ー 効 率 を ,ルギーとして受け入れ(10) , 多くの廃棄物を原料やエネル

将 来的に 開発と 普及が 進むで あろう 電動車 両（ EV）

ギー源として利用しており, 循環型社会を目指す日本とや 石 炭 ガ ス 化 燃 料 電 池 複 合 発 電 （ IGFC） , ガ ス タ ー

して（建築における木材の利用が期待されるにしても）ビ ン 燃 料 電 池 複合 発 電 （ GTFC） , 熱 効 率 50% 以 上

十分な生産量を確保しなければ成らない事も自明である.

の内燃機関を考慮して比較した. 蓄電池の充放電効
率 を 0.9 と 仮 定 す る 等 , 荒 い 計 算 で は あ る が , 実 態

9.まとめとかけ離れたものではないと考える. この表から,発電 に化石燃料 を使って いる限 りにおい て EV の エ

我が国おいて二酸化炭素の排出量が最も多かった

ネ ル ギ ー 効 率 （ 0.301） は , 熱 効 率 50% の エ ン ジ ン

2013 年を基準として 2050 年までに二酸化炭素排出を 8を 持 つ ハ イ ブ リ ッ ド 車 両 （ 同 0.334） に 及 ば な い が ,割削減することを想定する場合, 2050 年までの 2 割の人

非化石電源の場合, EV のエネルギー効率は大きく改口減少に加えて, 材料生産のためのエネルギー需要を除善され（効率 0.416）, 2013 年の車両に対して, 3.25

いた家庭部門, 企業・事業所部門におけるエネルギー需

倍のエネルギー効率になることが予想された.

要を有無を言わさず 3 割の削減し（パラダイムシフト 1

運輸については, EV 化の効率が化石燃料に依存した発）, 運輸部門の電化（パラダイムシフト 2）を達成し, か電に頼っている限りにおいて, 高熱効率内燃機関を持つ

つ太陽光発電設備換算で 1000 GWpv の非化石発電設備

ハイブリッド車の効率に劣る事から, 表 2 に示したようが導入された（パラダイムシフト 3）と仮定した上で,に後者のパワートレインによる車両がかなりの割合で残2013 年に使用した化石燃料の 2 割分の化石エネルギー

り, 運輸用エネルギー需要が完全 EV 化された場合のよ

3.868 EJ と合わせても 1.818 EJ ものエネルギーが足りな

うには減らない事が予想されるが, 同時に木質バイオマ

い計算になった. 日本の森林に毎年伐採される事無く蓄ス由来のセルロースナノファイバーの利用等により車両積する 1800 万トンの木材を建築物に積極的に利用し, 鉄の軽量化が測られ, 更なる車両効率の改善が望める事, あ

および鉄生産過程で消費されるエネルギーを 0.845 EJ 代

るいは, 車両のシェアや自動運転の普及により, 自動車の替するパラダイムシフト 4 が達成されたとしても, まだ個人所有から社会で共有される等の構造の変化により,0.973 EJ も足りない.
また運輸に関しては, ハイブリッド車のエネルギー効

車両台数そのものの大幅な削減も予想されるため, 更なる運輸部門のエネルギー需要の減少も考えられる.

率が高い事から, 一定量の液体化石燃料の需要が見込ま

8．二酸化炭素の分離・再利用技術など

マス混燃の高効率石炭火力, 各種廃棄物の受け入れ先とれること, およびバイオマスの最終利用としてのバイオして大きな役割を果たしているセメント産業を一定の割
上記の他, 5 つめのパラダイムシフトとして, 火力合で維持すべきことから, さらなる化石燃料の需要が残発電所から排出される二酸化炭素の分離・電気化学的変ることは容易に予想できる. これらの問題を解決するた

換による固定・再利用, あるいは, 一旦大気中に排出されめには, 5 つめのパラダイムシフトとして, 火力発電所かた二酸化炭素の人工光合成による循環利用技術の開発とら排出される二酸化炭素の分離・電気化学変換による固普及が上げられる. これらが実現すれば, 理論上は（化石定・再利用, あるいは, 一旦大気中に排出された二酸化炭

資源の枯渇の懸念を除けば）, 化石燃料の使用制限がな
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Potential of substitution of fossil resource consuming materials with biomass– aiming for 80% reduction of CO2 emission by the year 2050 –素の人工光合成による循環利用技術の開発と普及が不可欠であると著者は考えている.
本稿が, 2050 年を見据えた近未来の材料生産を含むエ
ネルギー需要と供給のあり方について考えるヒントになれば幸いである.
10. 参考文献
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