Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
3) K. Nansai, K. Nakajima, S. Kagawa, Y. Kondo, S. Suh, Y. Shigetomi, and Y. Oshita: Environmental Science & Technology, 48(3), 1391-1400 (2014)

“Global flows of critical metals necessary for low-carbon technologies: the case of neodymium, cobalt and platinum”

4）中島謙一,南斉規介,松八重一代,長坂徹也：鉄と鋼,100(6),750-755(2014)「グローバルサプライチェーンを通じた鉄の国際移動量」

## <査読付論文に準ずる成果発表>

1) K. Nansai, S. Kagawa, Y. Kondo, S. Tohno, S. Suh: Murray J, and Lenzen M. (Ed). The Sustainability Practitioner's Guide to Multiregional Input-Output Analysis, Common Ground, Illinois, USA (2013)

“Chapter 19: Estimating global environmental impacts of goods and services produced in Japan using a global link input-output model (GLIO)”

## くその他誌上発表（査読なし）>

特に記載すべき事項はない。

## （2） 口頭発表（学会等）

1）中島謙一，大野肇，竹田修，三木貴博，松八重一代，近藤康之，中村慎一郎，長坂徹也：第163回日本鉄鋼協会春季大会(2012)

“WIO-MFAによるニッケル,クロム,モリブデンの物質フロー分析”

2) K.Nakajima, K.Nansai, K.Matsubae and Y.Kondo: MFA - ConAccount Section Conference 2012, Darmstadt, Germany (2012)

“Global flow of metals and phosphorus: Identifying its network structure and implication for sustainable resource management”

3) K. Nakajima, H. Ohno, Y. Kondo, O. Takeda, T. Miki, K. Matsubae, S. Nakamura and T. Nagaska: 10th international conference on ecobalance, Tokyo, Japan (2012)

“Combined Application of MFA with Thermodynamic Analysis for Sustainable Resource Use”

4) K. Nakajima, K. Matsubae, Y. Kondo, S. Nakamura, and T. Nagasaka: REWAS2013, San Antonio, Texas, USA (2013)

“IO-MFA and Thermodynamic Approach for Metal Recycling”

5）中島 謙一，南斉 規介，松八重 一代，近藤 康之，長坂 徹也：第 165 回日本鉄鋼協会春季大会 (2013)

“金属およびリンの国際サプライチェーン分析”

6) K. Nakajima, K. Nansai, K. Matsubae, E. Yamasue, and Y. Kondo: 2013 ISIE conference, Ulsan, Korea (2013)

“Global flow of metals and phosphorus: Supply chain analysis for sound resource logistics”
## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない。

## （４）シンポジウム、セミナーの開催（主催のもの）

特に記載すべき事項はない。

## （５）マスコミ等への公表・報道等

特に記載すべき事項はない。

## (6) その他

特に記載すべき事項はない。

### 8 \. 引用文献

1) United Nations Environmental Programme (2012) Responsible Resource Management for a Sustainable World: Findings from the International Resource Panel, http://www.unep.org/resourcepanel/Portals/24102/PDFs/SYNOPSIS%20Final%20compressed.pdf

2) United Nations Environmental Programme (2013) Environmental Risks and Challenges of Anthropogenic Metals Flows and Cycles, http://www.unep.org/resourcepanel/Portals/24102/PDFs/Environmental_Challenges_Metals-Full%20Report.pdf

3) Johnson, J., T.E. Graedel (2008), The “Hidden” Trade of Metals in the United States, J. Ind. Ecol., 12, 739-753.

4) Nansai, K., S. Kagawa, Y. Kondo, S. Suh, R. Inaba, K. Nakajima (2009), Improving the completeness of product carbon footprints using a global link input-output model: the case of Japan, Economic Systems Research, 21(3), 267-290.

5) Daigo, I., Y. Matsuno, Y. Adachi (2010): Substance Flow Analysis of Chromium and Nickel in the Material flow of Stainless Steel in Japan, Resour., Conserv. Recycl., 54, 851-863.

6) Reck, B.K., M. Chambon, S. Hashimoto, T.E. Graedel (2010): Global Stainless Steel Cycle Exemplifies China’s Rise to Metal Dominance, Environ. Sci. Technol., 44, 3940-3946.

7) Nakajima, K., O. Takeda, T. Miki, K. Matsubae, T. Nagasaka, (2011) Thermodynamic analysis for the controllability of elements in the recycling process of metals. Environ. Sci. Technol. 2011, 45, 4929–4936.

8) Lenzen, M., K. Kanemoto, D. Moran, A. Geschke (2012), Mapping the Structure of the World Economy, Environ. Sci. Technol., 46 (15), pp 8374–8381.
# （５）社会基盤整備の進展に伴う資源・エネルギー需要予測と低減方策

名古屋大学学院環境学研究科

谷川 寛樹

平成21～25年度累計予算額：56,290千円

（うち、平成25年度予算額：10,530千円）

予算額は、間接経費を含む。

## [要旨]

近年、アジアの発展途上国が急速に経済発展してきた。特に中国は高い成長率を維持しており、拡大する経済活動と社会基盤整備の進展により、資源の需要が急増している。中国経済の持続可能な発展のためには、より少ない天然資源投入で社会基盤によるサービスを充実させ、経済発展を支えることが重要な課題となっている。本研究では、日本における分析を基盤として、特に中国を中心とするアジア地域を対象に、近年の資源需要の増大と社会基盤整備の関係を解明し、今後の資源需要予測と削減対策の適用可能性について検討した。まず、日本を対象として、建築物・鉄道・道路・下水道の社会基盤整備の長期統計データ及び地理情報システム(Geographical

Information System: GIS)データを整備し、時系列のマテリアルストックの変遷を推計した。特に、道路については、GISを用いてマルチスケールで詳細にマテリアルストックを検討した。次に、地域統計データを乏しい中国に対して、社会基盤建設の地域性を検討する手法を確立するため、統計データとGISデータからそれぞれ別に資源投入量を計算する二つのアプローチを用いた。一方、統計データ及び設計・施工基準の調査により中国のインフラ建設の建設資材投入原単位を求めた。さらに、中国の将来シナリオ設定し、フロー・ストックモデルを用いて将来の鉄鋼及びセメントの需要を推計した。中国において、社会基盤の長寿命化とリサイクル率の向上を行う大胆なシナリオを検討した結果、2050年では現状維持シナリオに比べて67%（4億7600万トン）の二酸化炭素排出量の削減可能性があることが示された。最後に、今後の強い経済発展が見込まれるミャンマーとフィリピンを対象として、エコノミーワイドマテリアルフロー分析による直接物質投入量の推計手法について検討した。

## [キーワード]

インフラ整備、資材投入原単位、地理情報システム、鉄鋼、セメント
### 1. はじめに

近年、アジアの発展途上国が急速に経済発展してきた。特に中国は1978年の改革開放政策以来、1990年代を通じて高い経済成長を維持し、2000年代に入ってもWTO（World Trade Organization：世界貿易機関）加盟後、7～9%の成長率を維持している。一方、社会基盤整備に関する投資が年々増えつつある。さらに、2008年に世界の金融危機を乗り越えるため、中国は内需を拡大する4兆元投資計画を打ち出した。そのうち、およそ80%はインフラ建設投資である。今後、社会基盤整備による資源の需要が急増すると考えられる。このため、今後の中国経済の持続可能な発展を図るためには、循環型社会に転換し、いかに少ない天然資源の投入量で、経済発展を達成するかが重要な課題となっている。近年、中国では持続可能な発展戦略の一環として、経済発展モデルの転換を視野に入れた「循環経済」の実現に取り組みつつある。2005年3月、中国共産党中央は「人口資源環境工作会議」を開催した。会議において、胡錦濤総書記が循環経済の理念を宣伝し、循環経済立法を加速化させると表明した。同年7月、「循環経済の発展を加速化させることに関する若干の意見」が公表され、その後の2005年12月には、全人代常務委員会第40回委員長会議において循環経済法の制定が立法計画に正式に組み入れられた。このようなことから、資源制約の中で、経済発展しながら資源使用を削減するためには、中国をはじめ、その資源の需要予測と有効な削減政策の模索が重要である。

一方、戦後日本の経済発展からみると、山、川、海、森林など多くの自然を切り拓き、大量の資源を投入してきた。投入された物質がインフラに形を変え、そこに蓄積されることで発生する様々なサービスの恩恵を受けて生活の質は向上し、急速な経済発展を遂げてきたが、大量生産・大量消費の社会を形成した。このような状況の中、循環型社会・ストック型社会の構築が求められている。また、情報技術の発展により地理情報システム（Geographical Information System : GIS）を用いたデータ整備が日本では進んでおり、統計情報に加えて、GISの利用により空間スケールに応じた分析が可能である。以上のことから、将来の中国をはじめとするアジア諸国の需要予測にもとづき資源政策・低炭素政策を検討するためには、成熟した日本のインフラ建設の歴史や産業構造変化などを精査することが重要である。

## 2 ．研究開発目的

本研究は中国をはじめ、アジア地域の社会基盤整備の進展に伴う資源・エネルギー需要予測及びその低減方策の模索を目的とした。中国においては、経済発展とインフラ建設、及びそれに伴う資源・エネルギー需要の歴史変化の解明を行った後に、建築物、道路、鉄道及び汚水処理インフラを対象に、中国の資源・エネルギー需要予測モデルを構築する。各対象構造物について、インフラ整備に伴う物質需要原単位を推計した上で、物質フロー・ストックモデルを構築し、中国の社会経済発展に伴う対象構造物の整備による建設資材投入量と二酸化炭素排出量を推計する。日本においては、社会基盤整備に関して、都道府県レベルの統計データとGISデータを用いることで、インフラストックを推計し、二つの方法で推計した比較・統合することにより、GISデータを用いてインフラストックを推計する可能性について確認する。さらに、ミャンマーとフィリピンにおけるエコノミーワイドマテリアルフロー分析（Economy Wide Material Flow Analysis: EW-MFA）により、アジア地域でのケーススタディについて検討を行う。
### 3. 研究開発方法

日本の資源需要の長期トレンドをもとに物質フロー・ストックと資源・エネルギー需要との関係を明らかにするために、日本の建築物と社会基盤の資材投入原単位を用いて、インフラ整備に伴う素材ごとの物質のストックを時間的・空間的に計算した。対象とした構造物は、建築物・道路・鉄道・下水道であり、物質はセメント、鉄鋼、木材とその他の砂利などの基礎財に分けて計算した。

その上で、国の社会資本の蓄積分布と更新サイクルの解明により、中国国内での一次資源、二次資源需要の長期トレンドモデルを構築した。中国の建築物・道路・鉄道・下水処理インフラを対象に資材投入原単位を推計したうえで、物質フロー・ストックモデルを構築し、中国における鉄鋼・セメントなどの物質需要量を推計した。次に、一人当たりGDPと都市化率を考慮し、2050年まで規模の推移を予測した。最後に、構造物の寿命により、将来の物質フロー・ストックモデルを構築した。また、リサイクル率を設定して、リサイクル率の向上による資源需要の変化を考察した。また、ケーススタディとして、ミャンマーとフィリピンにおいてエコノミーワイドマテリアルフロー分析を行った。

## （１）日本の長期物質フロー・ストック

統計情報に基づき、建築物・道路・鉄道・下水道を対象に、構造物の地上と地下へ投入・蓄積される資材量を推計した。特に、道路・鉄道のネットワークについては、地域統計データの乏しい中国に対して、インフラ建設の地域性を検討する手法を確立するため、統計データとGISデータの二つのアプローチを用いて、日本の都道府県別のインフラ整備の特徴を分析した。

## 1 ）建築物の物質フロー・ストック

建築物のストックの推計では、延床面積に資材投入原単位を乗じて推計を行った。延床面積については建築統計年報（1966-2010） $ ^{1} $ および日本統計年鑑（1946-2010） $ ^{2} $ のデータより推計を行った。都道府県の建築物ストックを把握するために、建築物着工データを用いて推計した。ここでは、建築物は建設された年次に関係なく、ある一定の確率分布で滅失していくと仮定し、滅失スケジュールは信頼性理論に基づく故障確率密度関数として対数正規分布あるいはワイブル分布を用いて延床面積の算定を行った。建築物の資材投入原単位を表(5)-1に示す $ ^{3} $ 。

## 2 ）道路・鉄道の物質フロー・ストック

統計データとGISデータを用いて、道路種・鉄道種ごとの総延長に資材投入原単位を乗じて推計を行った。統計データを用いて、日本の都道府県別の道路と鉄道のストック変化を推計する際に、道路について道路の一般車道部に橋梁部・トンネル部に加えて考慮し、都道府県内の道路を国道・都道府県道・市町村道という道路種類別に分けて道路ストックの算出に計算することで、道路種類によって大きく異なる道路舗装の種類を考慮して精度のより良いものとしている $ ^{4} $ 。鉄道について、在来線と私鉄(以下、一般鉄道とする)・新幹線・地下鉄・路面電車という分類ごとに推計した $ ^{5} $ 。また、GISデータベースによるインフラストックを推計する際に、データの制約上で、明野ら（2002） $ ^{6} $ 「旧版地図を利用した時空間データセットの試作」により作成された東本州の道路ネットワーク時空間データを用いて道路ストックの推計を行った。最後に、二つの手法で求められた
表(5)-3 铁道構造別資材投入原単位 $$ kg/m $$

鉄道種	構造部位	種類	砂利・碎石	セメント	鉄	木材
一般鉄道	レール	22kg	-	-	22.3	-
30kg	-	-	30.1	-
37kg	-	-	37.2	-
40kgN	-	-	40.9	-
50kgN	-	-	50.4	-
60kg	-	-	60.8	-
枕木	PC	184.0	29.5	42.0	-
木	-	-	-	74.5
道床	バラスト	1,680.1	-	-	-
新幹線	レール	50kgT	-	-	53.3	-
60kg	-	-	60.8	-
枕木	PC	285.0	45.9	65.3	-
道床	バラスト	2,460.0	-	-	-
地下鉄	レール	40kgN	-	-	22.3	-
50kgN	-	-	30.1	-
枕木	PC	184.0	29.5	42.0	-
道床	コンクリート	2,167.3	347.7	-	-
路面電車	レール	22kg	-	-	22.3	-
30kg	-	-	30.1	-
37kg	-	-	37.2	-
40kgN	-	-	40.9	-
50kgN	-	-	50.4	-
60kg	-	-	60.8	-
枕木	木	-	-	-	74.5

出典：JIS規格等

表(5)-4 下水道関係資材投入原単位[kg/m]

~600mm
year	~1982	1983	1984	1985	1986	1987	1988	1989	1990	1991	1992	1993	1994	1995	1996	1997	1998	1999	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006	2007	2008	2009	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017	2018	2019	2020	2021	2022	2023	2024	2025	2026	2027	2028	2029	2030	2031	2032	2033	2034	2035	2036	2037	2038	2039	2040	2041	2042	2043	2044	2045	2046	2047	2048	2049	2050	2051	2052	2053	2054	2055	2056	2057	2058	2059	2060	2061	2062	2063	2064	2065	2066	2067	2068	2069	2070	207

## 3 ）下水道の物質フロー・ストック

下水道については下水管路及び下水管基礎部、人孔についての推計を行った。下水道のマテリアルストックは、下水道統計 $ ^{8} $ より管径別での管路延長に資材投入原単位を乗じることによって推計した。原単位については、下水道統計より年代によって投入される管種・資材が異なっていることを仮定し、経年で異なる値を用いた。上下水道機材事典および下水道管渠施行ハンドブックに記載されている管径別の重量から管種別での1mあたりの重量を算定した。下水道統計より1982
年から2010年までの管径及び管種別発注延長から、管種別（管種は陶管、ヒューム管、強化プラスチック管、レジン管、推進管、鋼製セグメント、コンクリートセグメント、鋼管、鋳鉄管、既成ボックスがあげられる）での1mあたりの重量を乗じて、資材投入量を算出した。その資材投入量から発注延長の合計で割ることによって1mあたりでの資材別での原単位を算定した。1982年以前については1982年の値を用いて推計を行った。下水道の資材投入原単位について、表(5)-4に示す $ ^{9)} $ 。

## （２）中国の時系列物質フロー・ストック

中国における、2050年までの社会基盤と建築物の整備に関わる資源消費と物質フローの特徴を整理し、物質投入に影響を与える要因の強度を評価した上で、社会基盤と建築物の整備の低物質化及び低炭素化へ向けた潜在的な選択を明示した。特に、中国におけるこれまでの物質投入量及び資源蓄積量と、二酸化炭素排出量の動向を整理し、社会経済の動向や構造物の耐用年数に応じた着工・更新・廃棄のメカニズムに応じた将来推計について、マテリアルストック・フロー分析を行った。

建築物、道路・鉄道に関するストック・フロー推計に基づき、大胆な低物質かつ低炭素化を促すシナリオを検討した。

## 1 ）建築物の物質フロー・ストック

中国の建築物における物質需要および投入量に関して2050年まで将来推計を行った。将来の建築物の動向に関しては，社会経済状況のシナリオを軸に，建築物の耐用年数が現状維持と比較して短期化または長期化するケースや，建築物の構造割合について鉄筋コンクリート造の割合が増加するケース，資材投入原単位について増大するケースなど，技術導入に関わるケースについて，複数シナリオの設定を行い，2050年における中国全体の物質投入量を推計した。

詳細には、中国の建築物質需要原単位を推計した上で、フロー・ストックモデルを構築し、中国の建築建設による鉄鋼・セメントなどの物質需要を推計した。建築の物質需要原単位を推計する際に、建築構造の基準で、レンガ構造、レンガ・コンクリート構造、鉄筋コンクリート構造などに分類し、都市住宅、都市非住宅、農村住宅、農村非住宅について推計を行った。また、モデルの構築に際しては、統計年鑑と先行研究などを調べて中国の建築に関連する時系列データの収集を行った。

## 2 ）道路・鉄道の物質フロー・ストック

中国の道路・鉄道における物質需要および投入量に関して2050年まで将来推計を行った。将来の道路の動向に関しては、建築物と同様に社会経済状況のシナリオを軸に、道路・鉄道の耐用年数が現状維持と比較して短期化または長期化するケースや、交通需要量についてアメリカ水準まで増加するケース、道路のセメント舗装及びアスファルト舗装について技術改善に伴いエネルギー効率が高くなるケース、鉄及びセメントについて技術改善に伴いエネルギー効率が高くなるケースなど、複数シナリオの設定を行い、2050年における中国全体の物質投入量を推計した。

資材投入原単位に関しては、以下のように複数の種類に分割することで推計を行った。中国道路セメントコンクリート路面設計基準 $ ^{9} $ 、中国道路設計基準 $ ^{10} $ 、中国道路アスファルトコンクリート路面設計基準 $ ^{11} $ などにより、道路の構造及び舗装方法を明らかにした。ここで、道路構造は高速
道路、一級道路、二級道路、三級以下と分けて、舗装方法について、セメントコンクリートとアスファルトコンクリートと分けて設定した。以上の分類において、中国道路工程予算定額 $ ^{12)} $ を参考に、中国の構造別・舗装別の物質原単位を推計した $ ^{13)} $ 。鉄道についても、道路と同様に各種類に分類して推計した。構造については、単線と複線に分けることでより実態に即する推計とした $ ^{14)} $ 。

## 3 ）汚水処理インフラの物質フロー・ストック

中国の下水道における物質需要および投入量に関して2050年まで将来推計を行った。将来の下水道の動向に関しては，社会経済状況に応じて水消費量が変化するシナリオを軸に，下水道の耐用年数が現状維持と比較して短期化または長期化するケースや，廃棄物のリサイクル水準が異なるケースなど，複数シナリオの設定を行い，2050年における下水処理場と下水道ネットワークを合わせた中国全体の物質投入量を推計した。

詳細には、中国の污水处理インフラ物質需要原単位を推計したうえで、フロー・ストックモデルを構築し、中国の污水处理場などによる鉄鋼・セメントなどの物質需要を推計した。污水インフラの物質需要原単位を推計したときに、污水处理技術や污水处理能力の基準で、一次処理、二次処理、三次処理場と分類し、処理規模別に推計した。モデルを構築するときに、まず、統計年鑑と先行研究などより、中国の污水インフラに関連する時系列データを収集した。次に、一人当たり生活用水量、工業における水消費量およびGDPなどを考慮し、2050年までの污水排出規模や污水处理インフラ需要量の推移を予測した。最後に、污水インフラ寿命を取り入れ、マテリアルフロー・ストックモデルを構築した。また、リサイクル率を設定して、リサイクル率の向上による資源需要の変化及び二酸化炭素の排出量を考察した。中国国内における一次資源、二次資源需要について、地域別の分布や地域間の移動などに関する空間的な分析を行った。

## (3) ミャンマー・フィリピンにおける EW-MFA

エコノミーワイドマテリアルフロー分析とは、経済圏への物質投入量・排出量について経済全体の枠組みで包括的に把握する手法である。そのため、基盤情報の乏しい発展途上国においても、国内経済系と他の系との相互作用を物質フローの観点から定量化を可能とする。国際統計・国内統計・各種報告書・既往研究により、ボトムアップ手法とトップダウン手法を組み合わせることで、相互補完的に直接物質投入量の推計を行った。

## 4 ．結果及び考察

## （１）日本の長期物質フロー・ストック

## 1 ）日本におけるストックの蓄積及び産業構造の変化の定量化

日本の建設投資額は社会基盤整備が進み充実し、1993年頃から停滞し始め、1996年からは減少している。中国もこれから社会基盤整備を進めるわけだが、国土の面積が日本の約25倍であることを考慮すると建設投資はしばらく止まらないと予想される。これからの中国の発展のために日本を分析することにより、中国、アジア諸国発展のロールモデルとして寄与することができるはずである。

環境省によると、日本の2005年における総物質投入量は18.7億tで、その約半分の8.2億tが建築物や社会インフラなどといった形で蓄積されている。投入される資材は実際に目に見える地上部分
（以下、地上とする）だけでなく、建築物の基礎、道路の路盤、管路などといった形で地下部分（以下、地下とする）にも多く投入されている。橋本らの研究によれば、道路・建築物・下水道の3つの構造物で日本の社会基盤ストックの約5割を占めている。本研究では、道路は1965年から、下水道は1975年からのこの3つの構造物の蓄積を計算した（図(5)-1）。同時に、図(5)-1には建設投資額の推移（実質）を線グラフで示す。建設投資額は右の軸で、社会基盤ストックは左の軸の単位で示す。建設投資は建築投資と土木投資からなる。主に住宅、学校、市役所、道路、下水道、空港などの建設にあてられる。図(5)-1から見ると、高度経済成長期（1960-1975）に前年比率平均1.14倍で増加した建築投資に対して、建築物の蓄積量は1965年の前年比は1.26倍であるが、1975年には1.5倍に増加している。中成長期（1975-1990）には建築投資額が1.01倍と鈍化したが、蓄積量は1.23倍で増加し続けている。一方、土木投資額は高度経済成長期に1.11倍で増加して、道路蓄積量は平均1.76倍に増加している。中成長期には1.03倍の投資額に対して、蓄積量平均1.23倍である。低成長期、マイナス成長期には投資額0.90倍に対して、蓄積量1.11倍である。

図(5)-1 日本の建設投資と社会基盤ストック

以上の分析により、日本が戦後の成長期からインフラ建設が急増し、80年代から建設のスピードが遅くなり、2000年代以降に投資額減少、インフラストックの増加が緩めになったことが分かる。これは、日本の社会基盤が充実したためと考えられる。ここで、この社会基盤ストックの蓄積と各産業の関係を見るために、総務省の公表している日本の長期統計系列の1995年価格ベースの1980年から2003年の各産業の生産額を用いて社会基盤ストックとの相関関係を計算した。結果より、社会基盤ストックと化学、機械、電気・ガス及び商業などのサービス産業と高い正の相関関係が見られた。また、建設投資と窯業・土石製品鉄・金属及び建築産業にも正の相関関係が見られた。すなわち、建設投資が金属・建設などの産業の発展を促進させた。また、社会基盤の充実により、電気・ガス・通信・商業などのサービス産業の発展に繋がったと考えられる。さらに、これらの関係を明らかにするため、次に、日本の産業構造変化を分析した。

1960年～2000年までの産業連関表を50部門分類に統合し、湯浅の時系列産業連関表の推計方法を用いて2000年の価格ベースにそろえた。1960～2000年の2000年価格ベースで揃えた産業連関表を用いて、産業部門比率を抽出した。

その結果、建築・土木の生産額の比率は約5%で横ばいであった。一方、商業・不動産等は、1960
年で比率18%だったのが、2000年では25%に伸びており、公共・サービスも40年間で10%伸びていた。これら第三次産業は戦後の公共投資による社会基盤整備の拡充により次第に伸び、現在の日本の主要産業部門となった。1960年に11%を占めていた第一産業は1980年には3%になり2000年には2%にまで減少した。第二次産業は1975年の56%をピークに減少していき、1985年に過半数を割り46%になり、2000年には40%になっている。そして、第三次産業は1960年では38%であったが、1985年に過半数を超えて51%となり、2000年には58%となっている。このことから、日本の主要産業は1985年に第二次産業から第三次産業に変わったことがわかる。1985年は、高度経済成長期を経て中成長期に入った頃で、東京オリンピック、名神高速道路開通、コンテリゼーション、成田空港開港など社会基盤整備が為された後であり、これらの社会基盤ストックの拡充が産業構造の変化に起因していることがわかる。

以上の結果と中国の産業構造変化の特徴を合わせて考察すると、インフラ建設中の中国の産業構造変化が60～80年代の日本の産業変化と類似性があり、インフラ建設の初期段階であり、農林業の衰退と第二次産業の発展段階であることが示された。一方、80年代から、日本は社会基盤の充実により通信や商業などのサービス産業が発展したことが示された。以上の成長から成熟への過程は現在から将来にかけての中国の動態を捉える際に有益な結果であることが示唆される。

## 2 ）統計データとGISデータを用いた道路ストックの推移

高度成長期からバブル崩壊にかけて資源使用量の増加により急激にストック量が増加していることがわかる。道路種別にみると、一般道が最も増加しており、高度経済成長期から現在にかけて都市部だけでなく地方における道路整備も積極的に行われてきた様子が伺える。また高速道路、有料道路もストックの総量は全体の1割程度であるが着々と整備が進んでいる。地方別にみると、東京や名古屋の大都市圏を中心に徐々に道路網が広がっていく様子がわかる。また、高速道路などの高規格道路が存在する場所のストック量も他地域と比べて多い。図(5)-2に、それぞれ1960年、2000年の道路ストックの分布を1kmメッシュで作成した図を示す。高速道路などの高規格道路が存在する場所のストック量も他地域と比べて多い。

また、統計データとGIS道路データによる道路ストックの計算結果の比較を行った。図(5)-3に示すように、GISデータを用いる有用性が認められた。

図(5)-2 道路ストック分布（左図:1960年、右図:2000年）
図(5)-3 統計データとGIS道路データによる道路ストックの計算結果の比較

## （２）中国の地域別時系列物質フロー・ストック

## 1 ）中国の社会基盤整備の変遷と資源需要に関連する基礎データの整備

直接物質投入量のうち、移入、輸入と地域内投入の割合を図(5)-4、自地域内の物質投入のうち、化石資源、鉱物資源、バイオマス資源などの割合を(5)-5に示す。図(5)-4より、経済レベルの高い地域の直接物質投入は多く、経済レベルの低い西部が小さい傾向がある。山東、河北、広東などの省は物質投入量が多く、天津、遼寧、上海、江蘇、漸江、広東などの沿海地域は国外からの輸入が多い。中国国内の他地域からの化石資源の移入が大きい地域は、主に北京、上海、天津、河北、江蘇、漸江、広東などの経済発展地域である。特に、上海、漸江の物質投入はほぼ移入と輸入に依存していることがわかった。一方、山西、内蒙古、黒龍江、山東、新疆、四川、貴州などの内陸の資源豊富な地域の物質投入は、自地域の投入に依存することがわかった。また、図(5)-5より、各省（自治区）の地域内の物質投入構造を見ると、山西、内蒙古、黒龍江、山東、河南、陕西、新疆において、自地域化石資源（エネルギー資源）の投入量割合が高い。バイオマス資源は、江蘇、広西、河南、湖南などが多く、建築資源の投入は江蘇、漸江、福建、山東、広東などの経済発展地域が多い傾向がある。図(5)-6には各省（自治区）の一人当たり直接物質投入を示している。図より、上海、天津、山西、黒龍江、内蒙古などの省（自治区）が高い。四川、重慶、河南などの人口多い地域は少ない。各省（自治区）の資源生産性の計算結果を図(5)-7に示す。図(5)-7より、経済レベルの高い東部地域には資源生産性の高い省が多く、経済レベルの低い西部地域には資源生産性の低い省が多い。ただし、資源生産性が一番高い省でも6,000元/t（約9万円/t）を超えてないことがわかる。これは、日本の2000年の資源生産性（28.2万円/t）と比べて、低いレベルである。今後、中国の各地域の資源生産性を向上させることは急務である。また、資源生産性の省間の格差が大きく、例えば、一番低い山西省は1,000元/t以下である。前述のように、本研究では生産量ベースで資源生産性を計算したため、資源輸出型の山西省などに対して過小評価、資源輸入型の上海などに対して過大評価になる可能性がある。特に資源豊富な山西省、内蒙古、貴州、寧夏などの省の資源生産性は低い結果となった。
図(5)-4 各省の投入先別の物質投入量

図(5)-5 各省の一人当たり直接物質投入

図(5)-6 各省の直接物質投入の構造

図(5)-7 各省の資源生産性

長寿命化・リサイクル率向上ケース(右側)Ⅱ

図(5)-8 建築物のシナリオ別の物質需要の長期トレンド

## 2 ）建築物の物質フロー・ストック

中国の社会資本の蓄積とサイクルを解明し、それに伴う資源需要の長期トレンドモデルを構築した。また、構築されたモデルを用いて、セメント、鉄鋼、木材、砂利、砂などの物質に対する需要トレンドを分析した。分析した結果、建築による物質需要は交通インフラよりはるかに大き
いことが分かった。また、農村住宅の延べ床面積のストックは2030年以降に減少する傾向となったが、農村非住宅、都市の住宅と非住宅は2050年まで増加し続ける結果となった。新規建設規模は、都市化率の増加が原因で、農村地域では2010から減少する。特に、農村住宅の延べ床面積が急減することが分かった。一方、都市の建築の延べ床面積は2030年まで増加し、その後に減少する傾向が見られた。また、建築と交通インフラを合わせて、使用寿命及び物質リサイクル率を考慮し、各シナリオ別の物質需要の長期トレンドを求めた（図(5)-8）。

低寿命かつリサイクル無しの場合より長寿命かつ高リサイクル率の場合の物質投入及び廃棄物の排出量は共に低くなることが判明した。また、長寿命かつ高リサイクル率の場合の物質投入量は2020年後から減少する。以上より、長寿命及びリサイクル率の向上は省資源社会の構築において有用な手段であることが判明した。

## 3 ）道路・鉄道の物質フロー・ストック

中国の設計および施工標準 $ ^{15)-18} $ により、鉄道整備の資材投入原単位を表(5)-5に示す。木材とセメントに比べ鉄鋼の投入原単位は明らかに高い。

次に、中国の設計および施工標準により、道路整備の資材投入原単位を表(5)-6にまとめた。中国の道路は主にアスファルト舗装であったが、近年セメントコンクリートによる路盤や舗装が増加している。表(5)-6に示す通り、セメントコンクリート舗装では、鉄鋼の投入量は日本と比較すると少なく、道路整備全体における鉄鋼の投入量に影響している。

図(5)-9に鉄道整備による主要資材別物質量の需要予測を示す。近年、木材の枕木からコンクリート枕木へ移行しているため、木材の使用は減少しており、セメントの新規建設による投入量が増加している。一方で、維持補修による資材需要は2050年までに増加すると予測された。

図(5)-10に道路整備による鉄鋼およびセメントの使用量の需要予測を示す。2009年以降の新規建設の高速道路にはすべて連続配筋コンクリート舗装による施工を設定したため、鉄鋼の使用量が急増している。セメントコンクリート舗装の普及により、新規建設による資材需要は2020年前後、補修による需要は2045年前後にピークを迎えその後減少に転じる。
表(5)-5 中国の鉄道資材投入原単位 $$ kg/m $$

物質	単線	複線
Ⅰ級鉄道	Ⅱ級鉄道	Ⅰ級鉄道	Ⅱ級鉄道
Extra-heavy	Heavy	Sub-heavy	Sub-heavy	Medium	Light	Extra-heavy	Heavy	Sub-heavy	Sub-heavy	Medium	Light
1986-1998	木枕木	鉄鋼	140	120	100	100	86	86	280	240	200	200	172	172
碎石など	2630	2562	2210	2210	2030	1614	5486	5418	4610	4610	4270	3534
木材	95	91	75	75	72	68	190	182	150	150	143	136
コンクリニト枕木	鉄鋼	154	134	111	111	96	96	309	268	222	222	192	192
セメント	109	104	72	72	69	65	218	210	144	144	138	131
碎石など	3122	3032	2536	2536	2341	1911	6470	6359	5262	5260	4892	3534
1999-2005	木枕木	鉄鋼	150	120	100	100	100	100	300	240	200	200	200	200
碎石など	2630	2630	2210	2210	2030	1614	5486	5486	4610	4610	4270	3534
木材	89	87	75	75	72	70	178	174	150	150	144	140
コンクリニト枕木	鉄鋼	164	133	111	111	110	110	328	266	222	222	220	220
セメント	102	100	72	72	69	67	204	200	144	144	138	134
碎石など	3090	3079	2536	2536	2341	1918	6406	6384	5262	5262	4892	4141
After 2005	木枕木	鉄鋼	150	120	100	100	100	100	300	240	200	200	200	200
碎石など	2902	2834	2390	2390	2030	1614	5758	5690	4790	4790	4270	3534
木材	89	87	75	75	72	70	178	174	150	150	144	140
コンクリニト枕木	鉄鋼	163	133	111	111	111	111	326	266	222	222	222	222
セメント	102	100	80	80	76	74	204	200	160	160	152	148
碎石など	3348	3280	2713	2713	2389	1973	6649	6581	5509	5509	4989	4226

表(5)-6 中国の道路資材投入原単位 $$ kg/m^{2} $$

高速道路	一級道路	二級道路	三級以下道路
設計耐用年数	30	15	30	15	20	12	20	8
面層	舖裝	連続鉄筋コンク
リート	セメントコンク
リート	アスファルトコン
クリート	普通セメントコン
クリート	アスファルトコン
クリート	普通セメントコン
クリート	アスファルトコン
クリート	転圧セメントコン
クリート	アスファルト表面
舖装
厚さ	26cm	25cm	15cm	25cm	15cm	22cm	9cm	20cm	2cm
鉄鋼	15.39225625	0.073	0	0.073	0	0.073	0	0	0
セメント	109.47	96.133	0	96.133	0	96.133	0	56.598	0
アスファルト	0.123	0.119	17.01975	0.119	17.01975	0.119	10.21185	0.03	2.884
石炭灰T	0	0	0	0	0	0	0	23.4702	0
その他骨材(粉石)	945.2092054	503.3088	337.670235	503.3088	337.670235	503.3088	202.602141	434.061	42.2127
基層	舖裝	セメント安定骨
材(碎石)	セメント安定骨
材(碎石)	生石灰、石炭灰
骨材(碎石)	セメント安定骨
材(碎石)	生石灰、石炭灰
骨材(碎石)	セメント安定骨
材(砂)	生石灰、石炭灰
骨材(砂)	生石灰、石炭灰
骨材(砂)	生石灰安定骨
材
厚さ	24	20	20	20	20	15	15	15	18
鉄鋼	0	0	0	0	0	0	0	0	0
セメント	26.544	22.12	0	22.12	0	28.514	0	0	0
アスファルト	0	0	0	0	0	0	0	0	0
石炭灰T	0	0	129.1473	0	129.1473	0	105.9066	105.9066	376.5636
その他骨材(粉石)	533.97	444.9852	357.4592	444.9852	357.4592	271.6668	211.8357	211.8357	18.902
下基層	舖裝	-	-	生石灰石、石炭
灰骨材(砂)	-	生石灰、石炭灰
骨材(砂)	-	生石灰安定骨
材	-	碎石骨材
厚さ	15	15	15	10
鉄鋼	t	0	0	0	0
セメント	t	0	0	0	0
アスファルト	t	0	0	0	0
石炭灰T	105.9066	105.9066	313.8183	0
その他骨材(粉石)	211.8357	211.8357	15.752	202.878
図(5)-9 鉄道整備における資材別物質需要量

図(5)-10 道路整備における鉄鋼及びセメントの物質需要量

## 4 ）汚水処理インフラの物質フロー・ストック

建築物や道路・鉄道と同様に、汚水処理インフラを対象に、中国の社会資本の蓄積とサイクルを解明し、それに伴う資源需要の長期トレンドモデルを構築した。本モデルでは、セメント、鉄鋼、木材、砂利、砂などの建設資材に対する需要トレンドを分析した。その結果、汚水処理インフラによる物質需要は2050年まで増加することが明らかとなった。また、汚水処理インフラの耐用年数及びリサイクル率を考慮し、各シナリオ別の資材需要の長期トレンドを求めた（図(5)-11）。現状の設計耐用年数かつリサイクル無しの場合より、長寿命かつ高リサイクル率の場合では、物質投入量及び廃棄物排出量は共に低くなることが定量的に示された。さらに、二酸化炭素排出量に関しても、長寿命かつ高リサイクル率によりセメントや鉄鋼の投入量が低減されるため、二酸化炭素排出量は2025年前後で減少する。
図(5)-11 汚水インフラにおける物質投入と廃棄物排出

## 5 ）インフラ整備に関する大胆なシナリオ分析

建築物、道路・鉄道に関するフロー・ストック推計に基づき、大胆な前提に基づく低物質かつ低炭素化シナリオを検討した。まず、中国の一人あたり居住床面積が現状のまま2050年まで推移した場合と日本並みになった場合の比較を行った。人口変動を考慮しつつ推計を行った結果、2050年におけるストックの差は約500億トンとなった。次に、建築構造が現状で主流になっているコンクリートブロック造（CB造）や鉄筋コンクリート造（RC造）といったコンクリートを多用する建築から、鉄を構造材として使用する鉄骨造（S造）にCB造やRC造を置換した場合の比較を行った。鉄骨造の資材投入原単位の精査が必要であるものの、S造でCB造、RC造を置換した場合、2050年では約940億トンの資材投入が避けられることが分かった。さらに、中国の一人あたり道路延長が現在の日本並みになる場合と変化しない場合との比較を行った。日本の一人あたり道路延長と同程度になると、そうでない場合に比べて2050年で320億トンの資材投入があることが分かった。
成り行きケース(左側)

長寿命化・リサイクル率向上ケース(右側)

図(5)-12 中国の天然資源等投入量と廃棄物発生量

図(5)-13 建築物，道路，鉄道の長寿命化・リサイクル率向上と二酸化炭素排出量

建築物と道路・鉄道における中国の天然資源等投入量と廃棄物発生量を図(5)-12に示した。成り行きケースでは、天然資源等投入量と廃棄物発生量は大きく上昇傾向にあるが、長寿命化・リサイクル率向上ケースでは、天然資源等投入量と廃棄物発生量は2020年前後でピークアウトし、以降は減少に転じることが示された。特に、成り行きケースにおける廃棄物発生量の増加は大きく、将来にかけて低物質かつ低炭素な社会に適していないことが示唆される。また、2050年までの各ケースにおける建設に伴う二酸化炭素排出量の推計結果を図(5)-13に示した。成り行きケースでは、2030年に17億トンでピークを迎え、2050年には14億2500万トンの二酸化炭素排出量であるのに対
し、長寿命化・リサイクル率向上ケースでは、2020年に14億トンと10年早くピークを迎え、2050年には4億7600万トンと67%の二酸化炭素排出量削減が示された。建設インフラの長寿命化とリサイクル率の向上により、大きな削減効果が見込まれることが示唆された。

## （３）ミャンマー・フィリピンにおけるEW-MFA

アジア地域における中国以外でのケーススタディとして、今後も著しい経済発展が見込まれるミャンマーとフィリピンにおけるエコノミーワイドマテリアルフロー分析を行った。分析対象品目は、バイオマス・建設用砂利・砂・化石燃料・金属鉱石・工業鉱物である。これらの物質について、直接物質投入量について推計を行った結果を図(5)-14に示した。

図(5)-14より、ミャンマーにおいては、直接物質投入量の多くをバイオマスが占めており、一次産業を中心とした資源国としての投入構造が示された。建設用資材の需要も伸びていることから、今後の急速な資源需要の増加が見込まれる。一方、フィリピンにおいては、建設用砂利・砂の投入量が増加しており、社会基盤整備の進展が進んでいることが示唆される。以上のように、エコノミーワイドマテリアルフロー分析を用いることで、アジアにおける直接物質投入量の推計が可能であることが示された。

フィリピン四

図(5)-14 ミヤンマーとフィリピンにおける直接物質投入量推計結果

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

- 中国における建築物と社会基盤の整備に関わる建設資材投入に関する物質フローをモデル化し，社会経済変化や技術導入に応じたシナリオによる資源効率の改善可能性について検討を行った。

- 中国において、社会基盤の長寿命化とリサイクル率の向上を行う大胆なシナリオを検討した結果、2050年では現状維持シナリオに比べて67%（4億7600万トン）の二酸化炭素排出量の削減可能性があることが示された。

- 成熟した日本のインフラ建設の歴史や産業構造変化などを精査することにより、アジアへの展開が期待される分析を行った。

・ 今後の強い経済発展が見込まれるミャンマーとフィリピンを対象として、エコノミーワイド
マテリアルフロー分析による直接物質投入量の推計手法について検討した。

## （２）環境政策への貢献

## ＜行政が既に活用した成果＞

- 環境省の第三次循環基本計画に関して、物質フロー指標と共に物質ストック指標の重要性の記載について成果を示した。

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

- 資源の効率性を評価することについて、我が国の評価はアジア各国のベンチマークとなり、中国やその他アジア諸国の分析を用いて先進的な事例の有効性を示した。

## 6 ．国際共同研究等の状況

## （１）英国マンチェスター大学との連携

2009年2月16-18日の国際シンポジウム “低炭素型都市をつくる－科学と政策の連携－”、国際ワークショップ “低炭素型都市の実現に向けて－国際共同研究と連携強化－” において、英国マンチェスター大学建築研究センター Simon Guy 教授、環境開発学科リサーチフェロー Sebastian Carney博士を招き、研究打ち合わせ等を実施。ここでは、今後の連携に向けて協議した。

## （２）英国ティンダール気候変動研究センターとの連携

上記の国際シンポジウム、ワークショップにて、英国ティンダール気候変動研究センター上級研究員 Richard Dawson博士を招き、今後の連携について協議した。なお、2009年5月12日に、同研究所、Jim Hall 教授と社会基盤システムの低炭素型化に係る研究打ち合わせ、及び講演会を実施した。

## （３）豪州連邦科学産業研究機構（CSIRO）との連携

上記の国際シンポジウム、ワークショップにて、豪州連邦科学産業研究機構リサーチサイエンティスト Michael Raupach博士を招き、今後の連携について協議した。なお、2009年9月以降、同機構Heinz Schandl博士（Senior Research Leader）をはじめとする研究員を数回にわたって招き、都市の物質・エネルギー代謝の評価に係る共同研究を実施した。

## （４）中国の北京師範大学との連携

中国の北京師範大学の陳晋教授と協同でワークショップを開催し、部局間学術協定を結ぶなど、共同研究を実施した。

## （５）山東省科学院発展戦略研究所との連携

中国・山東省科学院省発展戦略研究所研究所所長・李星州博士などの中国の専門家と意見交換をした。同研究所主任研究員の石峰博士と共同研究を実施した。また、省科学院と協力して、山東省の最大のセメント生産会社の山水集団の生産工場の現地調査を行い、中国のセメント生産について現状の把握を行った。
## 7 ．研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

## <論文（查読あり）>

1) Tanikawa, H., S. Hashimoto : Building Research & Information, 37(5&6), 483–502 (2009)

“Urban stock over time: spatial material stock analysis using 4d-GIS”

2) 谷川寛樹，山末英嗣，稲津亮，前新将：環境システム研究論文集,38,413-419(2010)

「4D-GISを用いた都市重量の変化と建設資材のTMR指標によるリサイクル性に関する研究」

3) Huang, T., F. Shi, J. Fei, H. Tanikawa, H. Imura: 環境情報科学論文集, 24, 149-154 (2010) "Study on the Material Stock of Transportation Construction Associated with the Development of Infrastructure in China"

4) Huang, T., F. Shi, H. Tanikawa, J. Fei, H. Imura : Journal of Environmental systems research, 38, 301-307 (2010)

“Industrial structure change and CO₂ emission associated with infrastructure development in China”

5) Tian, X., H. Imura, M. Chang, F. Shi, H. Tannikawa : Frontiers of Environmental Science & Engineering, 5, 3, 1-14. (2011)

“Analysis of driving forces behind diversified carbon emission patterns in regions of mainland China”

7) Shi, F., T. Huang, H. Tanikawa, J. Han, S. Hashimoto, and Y. Moriguchi: Journal of Industrial Ecology, 16, 493-505 (2012)

“Toward a low carbon-dematerialization society: Measuring the materials demand and CO₂ emissions of building and transport infrastructure construction in China”

8) Tian, X., M. Chang, H. Tanikawa, F. Shi, H. Imura: Journal of Industrial Ecology, 16, 612-622 (2012) "Regional disparity in $ CO_{2} $ emissions: assessing sectoral impacts on the $ CO_{2} $ -emission structure among regions of mainland China"

9) Lwin, C.M., S. Hashimoto, H. Tanikawa: International Journal of Engineering and Research and Applications, 3, 1119-1124 (2013)

“Comparing Gross and Net Additions to Material Stock for Roadways in Japan”

10) Tian, S., M. Chang, H. Tanikawa, F. Shi, H. Imura : Energy Policy, 53, 279-286 (2013)

“Structural decomposition analysis of the carbonization process in Beijing: a regional explanation of rapid increasing carbon dioxide emission in China”

11) Lwin, C.M., S. Hashimoto, H. Tanikawa: Journal of Environmental Information Science, 41, 5, 63-72 (2013)

“An Analysis of Material Stocks for the Construction of Transport Infrastructure in Japan: Moving towards a Sustainable Stock-type Society”

12) Lwin, C.M., S. Hashimoto, H. Tanikawa: Journal of International Review of Civil Engineering, 4, 3, 118-127 (2013)

“Evaluation of Material Stocks, GAS and NAS for Infrastructure in Japan: Moving towards a