Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
1）大澤善次郎著、「高分子の光劣化と安定化」、シーエムシー、1986年

2）大澤善次郎著、「高分子の劣化と安定化」、武蔵野クリエイト、1992年

3）渡辺隆司，木材研究・資料、Vol. 36, p. 34(2000)

4) K. Miyazaki, H. Nakatani, Polym. Degrad. Stab., Vol. 94, p. 2114(2009)

5) K. Miyazaki, H. Nakatani, Polym. Degrad. Stab., Vol. 95, p. 1557 (2010)

6) K. Miyazaki, T. Arai, K. Shibata, M. Terano, H. Nakatani, Polym. Deg. Stab., Vol. 95, p. 2177(2012)

7) N. Grassie, N. A. Weir, J. Appl. Polym Sci., Vol. 9, p. 975(1965)

8) S.-W. Huang, A. I. Hopia, K. Schwarz, J. B. German, E. N. Frankel, J. Agric. Food. Chem., Vol. 44, p. 444(1996)

9) A. I. Hopia, S.-W. Huang, K. Schwarz, J. B. German, E. N. Frankel, J. Agric. Food. Chem., Vol. 44, p. 2030 (1996)

10) A. Hopia, M. Heinonen, J. Am. Oil. Chem. Soc., Vol. 76, p. 139(1999)

11) H. Nakatani, K. Miyazaki, J. Appl. Polym. Sci., Vol. 129, p. 3490(2013)

12) J. Shang, M. Chai, Y. Zhu, Environ. Sci. Technol., Vol. 37, p. 4494(2003)

13) J. K. W. Sandler, J. E. Kirk, I. A. Kinloch, M. S. P. Shaffer, A. H. Windle, Polymer Vol. 44, 5893(2003)

14) T. McNally, P. Pötschke, P. Halley, M. Murphy, D. Martin, S. E. J. Bell, G. P. Brennan, D. Bein, P. Lemoine, J. P. Quinn, Polymer Vol. 46, 8222(2005)

15) G. Gorrasi, M. Sarno, A. D. Bartolomeo, D. Sannino, P. Ciambelli, V. Vittoria, J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys., Vol. 45 597(2007)

16) J. M. Benoit, B. Corraze, S. Lefrant, W. J. Blau, P. Bernier, O. Chauvet, Synth. Met. Vol. 121, 1215(2001)

17) M. N. Tchoul, W. T. Ford, M. L. P. Ha, I. Chavez-Sumarriva, B. P. Grady, G. Lolli, D. E. Resasco, S. Arepalli, Chem. Mater. Vol. 20, 3120(2008)

18) O. Saito, “11 - Statistical Theories of Cross-Linking.” The Radiation Chemistry of Macromolecules, 1972, P.P. 223-261.

19) S. Girois, L. Audouin, J. Verdu, P. Delprat, G. Marot, Polym. Deg. Stab. Vol. 51, 125(1996)

20) G. Oberdörster et al. Environ. Health Perspect., Vol. 97, 193(1992)

21) I. Poulios, A. Avranas, E. Rekliti, A. Zouboulis, J. Chem. Technol. Biotechnol., Vol. 75, 205(2000)

22) M. Koutny, M. Sancelme, C. Dabin, N. Pichon, A.-M. Delort, J. Lemaire, Polym. Deg. Stab., Vol. 91, 1495(2006)

23) 西沢仁著、「ポリマーの難燃化」、大成社、1992年

24) Y. Miyata, K. Miyazaki, M. Miura, Y. Shimotori, M. Aoyama, H. Nakatani, J. Polym. Environ., Vol. 21, 115(2013)
25) K. Miyazaki, N. Okazaki, M. Terano, H. Nakatani, J. Polym. Environ., Vol. 16, p. 267(2008)
### 4. 結論

本研究では、分別による精密な前処理を必要としないプラスチック・木質系混合廃棄物の簡易かつ安価な方法の開発を目的とする。目標としては、複数の汎用プラスチック（PP、PS、FRP、PVC等および木質）を同時に易分解および生分解化な成分に変化できる光分解触媒（擬似酵素）システムの開発である。なお、開発する擬似酵素システムは、塗布での使用が可能なものとした。また、急遽本年度使用が禁止になったHBCDへの対策のために、具体的に対象となるXPS中のHBCDの分解・無害化を擬似酵素システムを用いて検討を行った。

さらに、中間審査での指摘を踏まえて、実処分場の実情を踏まえた適正検討が必要であるという意見に答えるため、廃棄物の分解度を簡易に判定できる仕組み（MWNTを利用した劣化センサーの開発）の開発を行った。またもう一つの指摘事項である循環型の廃棄物処理を加えるために、PPのオリゴマー化およびPVCのPVAへの変換（アップグレードリサイクル化）も行った。

以上の課題対して、以下の結果を得た。

1）24 時間紫外線劣化した改良型擬似酵素システム混練 PP フィルム（20×5×0.05 mm）を水中、生分解 80 日で灰化率 20%、径 0.04mm の小片まで生分解を行うことができた。改良型による生分解性の向上は OCPC 中のコハク酸のよるものであることを明らかにした。またこの結果から、擬似酵素システムに第三成分を加えることでその分解特性を改良できることが分かった。

2）リノール酸メチル（ML）追加配合により塗布型擬似酵素システムの開発に成功した。その分解性能は、分子量37万、厚さ0.05mmのPSフィルムを日光照射量0.5～1カ月相当で、全量の15%を分子量1万以下まで分解可能であった。

3）ML 配合塗布型擬似酵素システムで FRP（不飽和ポリエステル）の分解に成功した。さらに、実用化を考慮して、比較的高価な ML の代わりに市販の植物油を使っても ML 同程度の分解性能を示すことが分かった。

4）日光下でも高分解性能を示す塗布型長波長吸収擬似酵素システムの開発を行い、CuPcで修飾したCuPc-TiO_{2}で蛍光灯下での分解に成功した。これにより日光下を含めた可視光下での分解に目途が立った。一方、MWNTを使った分解度指示材は、紫外光照射下に限定され、可視光下での分解には適さないことが分かった。

5）PS系廃棄物減容化の実用化に絞り、太陽光下や白色灯での分解を容易にする可視光吸収型光触媒の検討を行った。実用化のためには、TiO $ _{2} $ では安全性に難がある。そこでナノ酸化チタンの代替の検討を行った。その結果、ZnO系特にCuPcで修飾したZnOが優れたPS分解活性を示し、その活性はナノ酸化チタン系を30%上回ることを見出した。粒径は100nmであり、細胞間の隙間サイズである50nmの倍のサイズであることから、安全性も高い。擬似酵素の実用化の問題点の一つをクリアすることができた。また、HBCDをPS含有のまま分解できることも確認した。

6）不飽和脂肪酸エステル(二重結合数)の違いによる変化を検討した。その結果、二重結合の数が多い順（MLEN＞ML＞MO）に分解力が高いということが分かった。ただし、フィルム厚が増すほど、MLENの分解力が低下することが分かった。

7）可視光型 ML 含有塗布型擬似酵素（TiO_{2} および ZnO 系）システム用いて、劣化した PS
フィルムの水中生分解を行った。微生物による生分解時の初期速度は TiO_{2} 系のほうが速かったが、両系とも生分解 15 日で灰化率約 17%、小片まで生分解させることができた。また、HBCD を 10% 含有した PS に塗布型擬似酵素システムを用いて紫外線または可視光照射による同時光分解化を行った。その結果、HBCD を PS 含有のまま分解できることを確認した。さらに、PS 部を分解することなしで HBCD のみを選択的に分解することができることも確認できた。

8）塗布型擬似酵素システムを用いて草本系リグニンの光分解行った。分解生成物のNMR測定から、分解は炭素－炭素が優先的に開裂して起こっていることが明らかとなった。1 mm 径以下の大きさであれば、草木由来の木質系廃棄物を十分に易分解化できる性能を得ることに成功した。

9）得られた PP オリゴマーは重量平均分子量約 4 千、分子量分布が 2.3 であり、カルボニル基を含有していた。このオリゴマ一体とナノセルロースとの反応性は良好であり、ナノセルロースの PP 中での分散性も向上した。オリゴマ一体を少量（0.75 wt%）添加するとヤング率は約 3 倍上昇し、界面の強度が改善された。以上の結果から、本オリゴマーは、PP/ナノセルロース複合材用の相容化剤として有用であることが確認された。

10）擬似酵素システムによる PVC から PVA のポリマー変換リサイクル（アップグレードリサイクル）を検討した。TiO_{2}/PEO のみの初期型の擬似酵素システムを PVC に混錬して用いた場合には、分子量の低下が少なく、得られた PVC のクロロホルム抽出部（抽出率 17～20%）は、PVA 連鎖を約 20% の割合でブロック的に持っているポリマー一体が得られた。実用化に向けて、クエン酸を加えて粉末 PVC の光分解（紫外線照射）を行い、PVA への転換効率の向上を試みた。その結果、PVA 連鎖を約 5.3% 持たせることに成功した。

以上の結果をまとめると、プラスチック・木質混合廃棄物の同時光分解・部分生分解に関して、必要な技術はほぼ開発できた。特に、PSの分解・生分解化に関しては、実用上で課題となる塗布型擬似酵素システムの開発、長波長光での分解、安価な脂肪酸エステルの探索、ノンナノZnOによるナノTiO₂の代替および生分解性の確認といった点をクリアした。研究室レベルで必要な細かい基礎データをほぼ取り終えた。次のステップはパートナーとなる企業・自治体を探し、実用化に向けたスケールアップの検討である。そのための広報活動として、学会等での発表、大学の共同研究窓口およびJSTなどを利用してパートナーの募集を行っていく。特に実用化の上で一番必要な点として、実際の現場での多種類混合プラスチックを光・生分解した時のデータの取得が残っている。この点に関しては、協力してくれる企業・自治体が必須であることから、積極的な広報活動によりパートナーを精力的に探すつもりである。尚、実用化への過程では、リサイクルコストの低減が必須である。擬似酵素システムの中心をなす光触媒の低コスト化が必要となる。高価なTiO₂の再利用の検討を行ったが、有効な法は見つからなかった。低コスト化の点からも高価なTiO₂の代替は必要である。上記データで示した様に、ZnOでの代替は十分に可能である。コストの上でもより安価なZnOの使用は有利である。ただし、ZnOは本文中で述べた通り、光触媒反応中に溶解してしまうので再利用は不可能である。そこでより安価なZnOを使用することで、使い捨ての形であるが、低コスト化の課題を克服するつもりである。具体的にはZnOはタイヤ用の加硫助剤として使用されている（タイヤ中の含有率数%）ので、廃タイヤのサーマリサイクル過程で灰分成分として回収される。このZnO含有の灰分を光触媒として使用できれば、大幅な低コスト化が可能となるはずである。

HBCD の分解に関しては、上記に記した様に、予想以上の結果を得ることができた。擬似酵素システムを使えば、XPS から HBCD のみ分解することができることが分かった。これは、XPS 中の PS を分子量の低下無しで回収できることを意味している。この結果を受けて、
当初の目的は XPS の光分解・生分解化による廃棄処理であったが、急遽、高度な XPS のリサイクル化技術の開発に切り替えた。今後、HBCD の分解過程などの詳細を明らかにして、新リサイクル技術としての開発・実用化を迅速に行うつもりである。その他、劣化センサーを太陽光下でも利用出来る様にする点や PP や PVA のアップグレードリサイクルの転換率の大幅な向上も合わせて実用化に向けて検討を行う。
### 5. 研究発表

## · 論文発表

1) K. Miyazaki, T. Arai, K. Shibata, M. Terano, H. Nakatani, “Study on biodegradation mechanism of novel oxo-biodegradable polypropylenes in an aqueous medium”, Polymer Degradation and Stability, Vol. 97, No. 11, pp. 2177–2184 (2012. 11).

2) H. Nakatani, K. Miyazaki, “Polystyrene photodegradation with a novel $ TiO_{2}/poly(ethylene oxide)/methyl linoleate $ paint photocatalyst system”, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 129, No. 6, pp. 3490–3496 (2013. 9)

3) K. Miyazaki, T. Arai, H. Nakatani, “Polypropylene plasticization and photodegradation with a $ TiO_{2}/poly(ethylene oxide)/methyl linoleate $ paint photocatalyst system”, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 131, No. 4, pp. 2017–2024 (2014. 2)

4) M. Hamadate, R. Sato, K. Miyazaki, N. Okazaki, H. Nakatani, “Effect of polymer chain scission on photodegradation behavior of polystyrene/multi-wall carbon nanotube composite”, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 131, No. 12, pp. 5778-5784 (2014. 6)

5) K. Miyazaki, H. Sato, S. Kikuchi, H. Nakatani, “Dehydrochlorination polyvinylchloride modified with $ TiO_{2} $ /polyethylene oxide based paint photocatalysts”, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 131, No. 18, pp. 9205-9211 (2014. 9)

6) K. Miyazaki, H. Sato, T. Watanabe, H. Nakatani, “Photodegradation of herbaceous lignin and unsaturated polyester with a novel $ TiO_{2} $ photocatalyst system”, Journal of Polymers and The Environment, Vol. 22, No. 4, pp. 494-500 (2014.12)

## · 総説発表

1) 中谷久之、「擬似酵素型光触媒システムによるポリプロピレンの生分解挙動」、次世代ポリオレフィン総合研究、Vol. 6、pp. 36-39、2012年12月25日、三恵社刊

2) 中谷久之、「バイオミメティクスによるポリプロピレンの生分解」、マテリアルライフ学会誌、Vol. 25、No. 1、pp. 7-11、2013年2月28日、マテリアルライフ学会

3) 中谷久之、「塗布型擬似酵素型光触媒システムによるポリスチレンおよびポリプロピレンの光分解」、次世代ポリオレフィン総合研究、Vol. 7、pp. 34-37、2013年12月4日、三恵社刊

## ·学会発表

1) 中谷久之、宮崎健輔、寺野稔、「生分解性ポリプロピレンの作製とその生分解挙動」、第23回プラスチック成形加工学会年次大会、2012年6月13日、東京

2) 中谷久之、青山政和、「擬似酵素型光触媒システムによるプラスチック混合廃棄物の易分解および部分生分解化」、マテリアルライフ学会第23回研究発表会、2012年7月5日、群馬
3) 中谷久之、宮田祐樹、宮崎健輔、三浦雅弘、霜鳥慈岳、青山政和、「擬似酵素型光触媒システムによるプラスチック・木材系廃棄物の易分解および部分生分解化」、第1回高分子学会グリーンケミストリー研究会シンポジウム、2012年8月23日、東京

4) 宮崎健輔、柴田和人、荒井孝行、寺野稔、中谷久之、「新規光酸化促進剤を用いた酸化一生分解性ポリプロピレンの作製」、第61回 高分子学会討論会、2012年9月19日、名古屋5) 中谷久之、宮田祐樹、宮崎健輔、三浦雅弘、青山政和、「擬似酵素型光触媒システムを用いたプラスチック・木材系廃棄物の易分解化」、第23回廃棄物資源循環研究会発表会、2012年10月22日、仙台

7) H. Nakatani, K. Miyazaki, “Study on oxo-biodegradable polypropylene and photodegradable polystyrene induced by a quasi-enzyme system”, マテリアルライフ学会主催、9th International Symposium on Weatherability (9th ISW), 2013 年 3 月 29 日、東京

8) 荒井孝行、宮崎健輔、寺野稔、中谷久之、「酸化チタン系触媒によるポリプロピレンの酸化生分解化」、高分子学会、第62回高分子年次大会（2013）、5月、京都

9) 宮崎健輔、中谷久之、「TiO_{2}/ポリエチレンオキシド/リノール酸メチル酸化促進剤を用いたポリスチレンの光分解」、高分子学会、第62回高分子年次大会（2013）、5月、京都

10) 宮崎健輔、荒井孝行、寺野稔、中谷久之、「塗布型擬似酵素システムを用いたポリプロピレンの光分解」、マテリアルライフ学会第24回研究発表会，特別講演会（2013）、7月、京都

11) 中谷 久之、佐藤宏彰、宮崎 健輔、「塗布型擬似酵素システムによる各種芳香族系ポリマーの光分解」、マテリアルライフ学会第 24 回研究発表会，特別講演会（2013）、7 月、京都

12) 荒井孝行、宮崎健輔、中谷久之、「酸化チタン系酸化促進剤によるポリプロピレンの酸化生分解化」、日本化学会北海道支部、北海道支部 2013 年夏季研究発表会（2013）、7 月、北見

14) 佐藤宏彰、宮崎健輔、三浦雅弘、霜鳥慈岳、青山政和、中谷久之、「リグニンおよび木粉の塗布型擬似酵素システムによる易分解」、日本化学会北海道支部、北海道支部 2013 年夏季研究発表会（2013）、7 月、北見

15) 中谷久之、「塗布型擬似酵素システムによるポリスチレンおよびポリプロピレンの分解挙動」、高分子学会、第2回グリーンケミストリー研究会シンポジウム（2013）、8月、東京16) 荒井孝行、宮崎健輔、中谷久之、「リノール酸メチルを用いた酸化促進剤によるポリプロピレンの酸化生分解」、高分子学会、第2回グリーンケミストリー研究会シンポジウム（2013）、8月、東京

17) 佐藤宏彰、宮崎健輔、三浦雅弘、霜鳥慈岳、青山政和、中谷久之、「塗布型擬似酵素システムによるリグニンモデルおよび木粉中の易分解化」、高分子学会、第2回グリーンケミストリー研究会シンポジウム（2013）、8月、東京

18) 宮崎 健輔、荒井 孝行、寺野 稔、中谷 久之、「TiO_{2}/ポリエチレンオキシド/リノール酸メチルの塗布によるポリプロピレンの光分解」、高分子学会、第 62 回高分子討論会 (2013)、9 月、金沢
19) H. Nakatani, T. Arai, K. Miyazaki, “Photo- and bio-degradation behavior of polypropylene and polystyrene with a quasi-enzyme system”, Asian Polyolefin Workshop APO 2013, 2013, October, Beijing, China

20) 中谷 久之、佐藤宏彰、宮崎 健輔、「塗布型擬似酵素システムを用いたポリスチレンおよび不飽和ポリエステルの光分解挙動」、第 24 回廃棄物資源循環研究会発表会（2013）、11月、札幌

21）宮崎健輔、中谷久之、「TiO_{2}/銅フタロシアニン/ポリエチレンオキシド/リノール酸メチルを用いたポリスチレンの可視光分解」、第63回高分子学会年次大会（2014）、5月、名古屋

22）中谷久之、「ナノファイバー補強ポリマーの作製とその応用」、高分子学会主催講演会14-2ポリマーフロンティア21（2014）、6月、東京

23) 中谷久之、佐藤宏彰、宮崎健輔、「塗布型擬似酵素システムを用いたポリ塩化ビニルのアップグレードリサイクル化」、マテリアルライフ学会第25回研究発表会、(2014)、7月、東京

24）宮崎健輔、中谷久之、「TiO_{2}/銅フタロシアニン/ポリエチレンオキシド/不飽和脂肪酸エステルを用いたポリスチレンの可視光分解」、マテリアルライフ学会第25回研究発表会、(2014)、7月、東京

25) 浜舘雅人、佐藤亮作、宮崎健輔、岡崎文保、中谷久之、「光劣化がポリスチレン/多層カーボンナノチューブ複合材料の電導度に与える影響」、マテリアルライフ学会第 25 回研究発表会（2014）、7 月、東京

26）中谷久之、「擬似酵素を用いたポリプロピレンノセルロース複合材料用相溶加剤の開発」、第9回世代ポリオレフィン総合研究会（2014）、8月、東京

27) 中谷久之、宮崎健輔、「擬似酵素システムを用いたプラスチック廃棄物のアップグレードリサイクル化」、第3回高分子学会グリーンケミストリーシンポジウム、8月、東京

28) 佐藤宏彰、宮崎健輔、中谷久之、「二酸化チタン，ポリエチレンオキシド酸化促進剤によるポリ塩化ビニルのアップグレードリサイクル」、第3回高分子学会グリーンケミストリーシンポジウム、8月、東京

29) 佐藤亮作、浜舘雅人、宮崎健輔、岡崎文保、中谷久之、「光劣化センサーとしてのポリスチレン/多層カーボンナノチューブ複合材料の開発」、第3回高分子学会グリーンケミストリーシンポジウム、8月、東京

30) 中谷 久之、佐藤 宏彰、宮崎 健輔、「ポリマー変換型リサイクルプロセスの開発とその応用」、第25回 廃棄物資源循環学会研究発表会、9月、広島

31) 宮崎健輔、中谷久之、「光触媒/ポリエチレンオキシド/不飽和脂肪酸エステルを用いたポリスチレンの可視光分解」、第63回高分子学会討論会、9月、長崎

32) 浜館雅人、佐藤亮作、宮崎健輔、岡崎文保、中谷久之、「光劣化がポリスチレン/多層カーボンナノチューブ複合材料に与える影響」、第63回高分子学会討論会、9月、長崎
33) K. Miyazaki, H. Nakatani, “Polystyrene Photodegradation with a Titanium Dioxide/copper phthalocyanine/Poly(ethylene oxide)/Methyl Linoleate under fluorescent light”, The 10th SPSJ International Polymer Conference (IPC2014), December, Tsukuba, Japan

34) M. Hamadate, R. Sato, K. Miyazaki, N. Okazaki, H. Nakatani, Degradation behavior of polystyrene/multiwall carbon nanotube composite, The 10th SPSJ International Polymer Conference (IPC2014), December, Tsukuba, Japan

「国民との科学・技術対話」の実施

1) 大学連携新技術説明会における講演「擬似酵素システム・光照射によるプラスチック易分解化ならびにアッグレードリサイクル化」（主催：科学技術振興機構、2014年1月30日、北海道大学産学連携会議室、参加者約100名）にて講演

2) 第3回 J E P S A フォーラムにおける講演「ポリスチレンの生分解リサイクル化技術の開発」（主催：発泡スチロール協会、2014年3月18日、東京都中央区立・日本橋社会教育会館8Fホール、参加者約200名）

3) 平成 26 年度第 1 回公開講座　－安全・安心・健康の未来を拓くバイオ環境化学－における講演「プラスチック廃棄物の生分解化」（主催：北見工業大学、2014 年 7 月 30 日、北見工業大学総合研究棟大講義室、参加者約 50 名）にて講演
## 6 ．知的財産権の取得状況

1）中谷久之、宮崎健輔、“ポリマー分解用組成物及びポリマー分解方法”、特願 2013-48316

2）中谷久之、宮崎健輔、“置換ポリマー合成方法及び置換ポリマー合成用組成物”、特願 2014-116028
### 7. 研究概要図

“擬似酵素型光触媒システムによるプラスチック混合廃棄物の易分解および部分生分解化”の展開
8. 英文概要 “Simple Degradation and Partial Biodegradation of Mixed Plastic Waste with a Quasi-Enzymatic Photocatalyst System”

There is one of problems in disposal of polymeric and wood waste mixture containing many kinds of plastics material and small piece of wood. The mixture leads to high cost disposal because mixture combustion of benzene and chloride compounds has a high probability of producing a harmful dioxin compound. The intense disposal of the mixture has created serious problems and has given rise to an intensive interest in new disposal system. A simple disposal system has attracted much attention from the viewpoints of environmental compatibilities.

Polymeric materials, i.e. polypropylene (PP), polystyrene (PS) and polyvinyl chloride (PVC), are almost non-biodegradable ones. Generally large molecule cannot easily enter into the cells of micro organisms. Therefore, polymeric materials are hard to be metabolized in micro organisms. If they are spontaneously degraded to low molecular weight products, the biodegradability will appear. In fact, PP showed biodegradability by addition of photo-prooxidant, $ TiO_{2} $ /polyethylene oxide (PEO), system. In this study, the pro-oxidant was named as “quasi-enzyme system” and has been employed for development of the novel disposal of polymeric and wood waste mixture.

We performed the following :

1) Water biodegradability of PP photodegraded by the novel $ TiO_{2}/PEO $ quasi-enzyme system modified by octacalcium phosphate intercalated with succinic acid ion (OCPC)

2) Development of paint-type quasi-enzyme system

3) Photodegradation of unsaturated polyester with the paint-type quasi-enzyme system

4) Development of a novel visible light absorbable paint-type quasi-enzyme system

showing highly photodegradability even under sunshine light

5) Substitution from nanosized $ TiO_{2} $ to non-nanosized ZnO in the novel visible light

absorbable paint-type quasi-enzyme system

6) Effects of kinds of unsaturated fatty acid ester component on the photodegradability of the paint-type quasi-enzyme system

7) Biodegradability of PS film photodegraded by the novel visible light absorbable paint-type quasi-enzyme system, and determination of the selective photodegradation of hexabromocyclododecane (HBCD) in PS film with the system

8) The novel solventless delignification of a defatted Picea glehnii wood flour and herbaceous lignin with the paint-type quasi-enzyme system

9) Development of novel upgraded recycle method using a PP oligomer produced by the photodegradation mechanism induced by the paint-type quasi-enzyme system

10) Conversion of PVC to polyvinyl alcohol (PVA) using some kinds of the quasi-enzyme system

We have succeeded in the development of novel techniques for the disposal of polymeric and wood waste. We would like to make the techniques fit for the practical use. In order to achieve it, the scale-up of the disposal system is required, and we have been looking for a cooperating company.
課題名 E-1001 アジア低炭素社会の構築に向けた緩和技術のコベネフィット研究

課題代表者名 内山 洋司 （国立大学法人筑波大学 システム情報系 教授）

研究实施期间 平成22～24年度

累計予算額 99,731 千円（うち 24 年度 27,969 千円）

予算額は、間接経費を含む。

本研究のキーコ $ CO_{2} $ 排出抑制、 $ CO_{2} $ クレジット、クリーン開発メカニズム(CDM)、コベネフィット効果、GIS分ワード(5～10個析、支払意志額(WTP)、便益移転

以下程度）

研究体制

(1) エネルギーチェーンLCAモデルおよび地理情報システムによるアジア主要地域における各技術オプションの検討（筑波大学）

(2) 緩和技術に関わる社会的認識についての調査・分析（独）産業技術総合研究所）

(3) 新オフセット・メカニズムにおける緩和技術のコベネフィットを考慮した技術的経済的評価（(独)産業技術総合研究所）

(4) アジア地域におけるコベネフィットを考慮した緩和技術の導入分析（独）産業技術総合研究所）

## 研究概要

### 1. はじめに(研究背景等)

これまで地球環境研究総合推進費「B-074 アジア地域における緩和技術の統一的な評価手法の開発に関する研究」(FY2007-FY2009)において、日本の温暖化政策に必要なエネルギー供給技術の選択のみならず、日

における温室効果ガス削減を目標とし、化石燃料、原子力、再生可能エネルギーをエネルギー源とした各種供給技術を定量的に分析する統一的な評価手法の開発を行ってきた。日本は経済発展が著しい中国やインドなどの新興国、それに他のアジア諸国との連携を強化していくことが求められている。本研究によって得られる成果は、温室効果ガスが多量に排出されつつあるアジア諸国における地球温暖化対策の政策支援だけでなく、大気汚染など周辺地域の環境問題解決にも役立つものである。日本と他のアジア諸国との協力関係を環境面から深めていくためにも、本研究を実施していく意義は大きい。

図1 研究概要およびサブテーマの構成

### 2. 研究開発目的

本研究は、現行のクリーン開発メカニズム(CDM: Clean Development Mechanism)を想定して先行研究で開発した「アジア地域における緩和技術の統一的な評価手法」を、新しいクレジット・メカニズムに対応させた経済的価値付け手法であるコベネフィット分析に発展していくもので、重点的に公募する行政ニーズとして挙げられて
いる『気候変動対策のための2013年以降の国際枠組みに基づく国内・国際対策の推進に関する研究』に取り組むことを目的としている。2013年以降の新しい国際枠組みで実施される可能性がある新メカニズムを視野に入れて、さまざまな技術オプションについてコベネフィットと時間的な展開の両面から分析・評価した結果を提示する。アジア低炭素社会の構築に向けた、2013年以降の国際対策の意思決定に求められる成果を提供する。

### 3. 研究開発の方法

(1)エネルギーチェーンLCAモデルおよび地理情報システムによるアジア主要地域における各技術オプションの検討

2030年頃の中国、インドなどアジア地域の数地点におけるCDMプロジェクトを想定し、技術オプション毎に地域レベルで推定されたCO₂、硫黄酸化物(SOₓ)等のライフサイクル排出削減量と各種技術の導入ポテンシャルを明らかにすることを目的として実施した。エネルギーチェーンの技術オプション評価として、先進石炭火力導入における石炭輸送の地域別環境負荷分析、再生可能エネルギーポテンシャルの推計では太陽光発電について地域導入ポテンシャル評価、バイオマス技術導入、先進石炭火力導入の外部性評価を実施した。また、北京（中国）、太原（中国）、大連（中国）、デリー（インド）、アルマティ（カザフスタン）において現地ヒアリングを行った。

発電技術の立地特性に大きく影響を与える石炭輸送について詳細な検討を行った。中国全土を対象として石炭産出の分布と発電向けの石炭需要分布を作成し輸送経路および輸送費用の最適化を行った。中国の各行政区を対象に統計データから作成した434か所の石炭供給地、228か所の需要地データより、地理情報システム(GIS: Geographic Information System)を用いて火力発電向けの石炭需給地分布を作成した。需要量はエネルギーバランス表の火力発電向け省級別石炭総需要量を発電所の年間発電電力量に応じて按分することで求めた。石炭輸送は鉄道輸送、トラックによる道路輸送、船舶よる沿岸輸送を想定し、GISを用いて輸送ネットワークを構築した。各ルートにおける石炭輸送フローの最適化計算は線形計画法により行った。最適化計算により中国全土の総輸送費用または総CO₂排出量が最小となるような各ルートの輸送量を求めた。既存火力発電における石炭需要量に加え、既存火力発電の全てを先進石炭火力発電の超々臨界石炭火力発電（USC: Ultra Super Critical）で代替した場合における石炭輸送最適化についても検討を進めた。

先進火力発電技術導入に伴う外部性評価は、中国の石炭主要産地である山西省の省都太原市と運城市を評価対象地域としたケーススタディを行った。排出源の設定として、太原市・運城市に実在する主要な石炭火力発電所をモデルとして、実在の発電所の位置と設備容量のデータを基に、太原市・運城市にそれぞれ2ヶ所の発電所を設定した。風況分析にはSYNOP（地球実況気象通報式）によって得られた観測データを用いた。一日ごとの観測データ一年分から年間平均風況を算出した。拡散シミュレーションを含めた全ての分析をGIS上で行い評価を進めた。暴露量シミュレーションでは、両市の2ヶ所の発電所に対して、脱硫の有無について2つのシナリオで評価を行った。

地域バイオマス発電の輸送費用最小化による導入評価は農産系のバイオマスである稲、麦、トウモロコシの生産によって発生する残渣を対象とした。対象地域は、中国における各電力グリッドから広東省、湖南省、山西省、遼寧省、長江下流域3省（上海市、江蘇省、安徽省）とした。また、特に農産バイオマスの賦存量が多い地域として、河南省、および山東省を対象に分析を行った。輸送距離を正確に計算するために、道路網データをGISに取り入れて推計し、輸送費用最小化を、施設配置問題であるpメディアン問題を適用して推計した。

地域性を考慮して中国の主要都市域における集中型太陽光発電システムの導入評価を遼寧省および広東省を対象として行った。まずGIS日射量データを用いて中国全土における日射量分布を分析した。沿岸部において高い日射量があり、さらにCO $ _{2} $ 排出原単位が中国で最も高い東北区域電力網に属する遼寧省の都市域を評価対象地域とした。比較として広東省も対象とした。GISを用い、集中型太陽光発電システムの導入制約条件を考慮して、遼寧省の都市域においてそれを満たす導入可能面積および導入可能設備容量の算出を行った。また、システムを導入した場合の発電量、CO $ _{2} $ 排出削減量をそれぞれ算出した。導入制約条件を人口密度、傾斜勾配、草地・未利用地を考慮して設定しその条件を満たす土地を導入可能地として、その面積を導入可能面積として算出した。

## (2) 緩和技術に関わる社会的認識についての調査・分析

環境価値の経済評価として、LCAで用いられている日本版被害算定型影響評価手法（LIME）では、人間健康、社会資産、生物多様性、一次生産の4つの保護対象を評価対象としているが、本サブテーマでは一般の人が最も価値評価をしていると考えられる人間健康を対象とした。その中で、CDMによる環境負荷の変化を評価対象として想定しているため、火力発電システムのリプレースにより大気汚染物質排出量の削減を考慮し、大気汚染による健康被害を想定シナリオとした。評価方法としては、仮想評価法(CVM)により支払意志額(WTP)を推定する方法を選択し、CDMプロジェクトによる認証排出削減量(CER: Certified Emission Reductions)の最大の発生国
である中華人民共和国での社会調査を実施した。広大な国土を有する中国は地域により多様性に富んでいると想定されるが、北京、山西省農村部、山西省都市部の各地域を各年度に1地域ずつ調査地域とした。

調査方法として訪問面接法を用い、特定の集団ではなく、対象地区に居住する一般の人を対象とした。このため、調査地点において多段サンプリング法により回答者の抽出をし、回答候補者の住居を直接訪問して依頼を行う方法をとった。サンプリングは、地点の決定、世帯抽出、個人抽出の段階を経て行った。調査は、調査員が回答者の住居に出向き、調査票を読み上げる形で質問を行い、回答者による口頭による回答を調査員が記録する方法により実施した。大部分の設問は、選択肢を提示し、これを選ぶ形式となっている。選択肢は、調査員が読み上げる他にショーカードの形で回答者に提示している。調査票は、大気汚染による健康被害の経済価値評価を行うための設問を中心として構成した。調査の主目的である健康リスク低減に係わる質問を中心に配置し、その前後に関連する質問を配した。健康リスク低減に関する質問は、大気汚染により健康を害する被害を回避するためのWTPを仮想評価法により尋ねた。限られた質問時間で回答を得るために意味が分かり易い、死亡率を評価対象とし、金銭的負担を表現するために公共財的性格を持つ大気汚染軽減を直接尋ねることは避け、大気汚染の影響を緩和するための吸入器を購入する意志があるかを尋ねる方法を用いた。回答は、購入の意志の有無の二肢選択を複数回回答する形式とした。また、平成24年度の調査では、再生可能エネルギーシステムを対象に受容性を考察するために、各技術への認識についての設問を設けた。

調査は、少数のサンプルにより予備調査実施後に質問票を修正確定し、平成22年度は北京で700サンプル、平成23年度の山西省農村部で600サンプルを実施した。平成24年度の山西省都市部での調査では、前年度から最小限の修正を行った調査票で250サンプル、予備調査による調査票修正後に300件の調査を実施した。

## (3) 新オフセット・メカニズムにおける緩和技術のコベネフィットを考慮した技術的経済的評価

コベネフィットを考慮した温暖化緩和策の検討が必要とされながら、アジア広域において環境影響の経済評価を可能とするような環境影響評価手法は見当たらない。そこで、1つの方策として、日本版被害算定型影響評価手法(LIME)をアジア広域に適用可能に修正するというアプローチを進めた。日本の被害係数・経済評価係数をそのままアジア地域に適用することは必ずしも適切ではない。そのため、日本の現状を対象としたLIMEの被害係数・経済評価係数を、アジアの将来時点に適用可能とするために、修正を行う必要がある。サブテーマ(3)では、中国を特に重点的に深耕するサブテーマ(1)およびサブテーマ(2)との連携を意識しつつ、サブテーマ(4)(アジアGOALモデル)の対象地域（日本、中国、東南アジア、インド）と対象期間（～2030年）に対応可能とすることを目指した。それにより、統計学的な精緻さを志向するサブテーマ(2)との補完関係をはかった。本サブテーマでは、LIMEの統合化に用いる限界支払い意思額をアジア広域において推定するための社会調査を複数地点で実施するとともに、アジア広域に展開可能な便益移転関数の作成を試みることを目標とした。平成22年度は社会調査方法を中心に検討し、予備的な社会調査を実施することで、社会調査方法をほぼ確定することができた。平成23年度は調査票の検討を中心に実施し、実際に複数都市における社会調査に複数の調査票を使用し、限界支払い意思額のデータ取得を試行した。平成24年度は、過去2年度の試行を踏まえて調査票を1種類に絞り、調査対象国数の拡大と、調査既実施国における調査都市数の補強を図るため、調査地点を6都市（マニラ、デリー、重慶、北京、太原、クアラルンプール）とした。インターネット調査とし、男女同比率、20代～40代の各地点110程度のサンプル数として社会調査を実施した。

## (4) アジア地域におけるコベネフィットを考慮した緩和技術の導入分析

平成22年度～平成23年度には、コベネフィットを考慮したクレジット・メカニズムによる導入分析のツールとして最適電源計画モデルを開発した。最適電源計画モデルを用いることにより、ホスト国のエネルギー環境政策を考慮したベースラインと、先進技術導入による環境負荷低減効果を定量的に評価することが可能になる。とくにCDMでは、プロジェクトが実施される電力グリッド単位でベースラインを設定することを考慮して、中国とインドの主要な電力グリッドを構成単位とする多電力グリッド最適電源計画モデルを開発した。技術の特性や導入ポテンシャル等については、サブテーマ(1)との連携および文献調査によってデータを設定した。平成23年度には、インドをホスト国とする先進火力発電CDMおよび中国をホスト国とする二酸化炭素回収型発電CDMのケーススタディを試行した。大気汚染物質（SOx、NOx、ばいじん）排出削減によるコベネフィットとして文献値を使用した。

平成24年度には、中国およびインドを想定ホスト国として、超々臨界(USC)石炭火力発電、石炭ガス化複合サイクル(IGCC)発電、天然ガス複合サイクル(CC)発電、二酸化炭素回収型(CCS)火力発電等の先進的火力発電技術と、風力発電、太陽光発電、バイオマス発電などの再生可能エネルギー発電および原子力発電を事例とするケーススタディを実施した。既存火力の性能とコストは、グリッド毎に地域差を考慮し、燃料輸送については石炭価格をグリッド毎に変えて実際に近い形での分析を実施した。大気汚染物質排出削減量1kg当たりのコベネフィットの値は、サブテーマ(2)(3)の研究成果に基づいて設定した。ベースラインの分析には、2012年1月から適
用される中国の新排出規制の施行や、2012年に開始したインドにおける再生可能エネルギー発電固定価格買い取り制度の導入などを織り込んだ。中国のCO $ _{2} $ 排出については、2020年にGDP当たりのCO $ _{2} $ 排出量を2005年比で半減するという目標に沿った排出制約を課し、インドのCO $ _{2} $ 排出については、インド政府の計画（国家電力計画2012）が想定する、2021年の全電源平均kWh当たりCO $ _{2} $ 排出量を2006年比で約2割低減、という目標に沿った排出制約を課した。

### 4. 結果及び考察

## (1) エネルギーチェーンLCAモデルおよび地理情報システムによるアジア主要地域における各技術オプションの検討

地域毎に異なる石炭需要量や利用可能な輸送方法、石炭供給地からの距離により、石炭輸送からのCO₂排出量に大きな地域差がみられた。石炭生産量は華北地方が他の地域に比べて最も多く、石炭消費量としては華東地方が最も多い。自地域を除く地域間移出入では、華北地域から華東地方への移出入量が最も大きい。輸送コスト最小化による輸送最適化において、各消費地における石炭輸送からのCO₂排出量は、沿岸地域である上海、江蘇省、浙江省、福建省および広東省の排出量が大きく、特に浙江省と広東省は沿岸輸送からの排出量が総排出量を大きく押し上げる結果となった。また輸送手段別では道路輸送からの排出量が大きく、すべての地域で一定の割合を占めている。CO₂最小化ではコスト最小化で選択されていた沿岸輸送が選択されない。これは沿岸輸送のCO₂排出原単位が鉄道輸送よりも高く、輸送ルートにおいて鉄道輸送が沿岸輸送を代替できることに起因する。コスト最小化とCO₂最小化の輸送CO₂排出量を比較すると、南部沿岸地域で沿岸輸送分が他の輸送手段に振り分けられたことでCO₂排出量が減少している。しかし江蘇省、山東省などの上海市より北に位置する沿岸地域では、これまで南部沿岸地域が北部の石炭を沿岸輸送で輸送していたことにより直接的には南部沿岸地域との石炭の競争的関係になかったが、沿岸輸送が選択されなくなったことで周辺地域の石炭を奪い合う関係になったため、南部沿岸地域と同水準までCO₂排出量が高くなる結果が得られた。

既存火力発電所を先進火力発電技術である超々臨界(USC)石炭火力発電で代替すると、発電向けの石炭需要が136,474万tから114,014万tに16.5%減少させるポテンシャルがある。特に既存火力発電所の効率が他地域に比べて低い地域では大幅な需要減少が見込まれる。先進火力導入前後における石炭輸送からのCO₂排出は、先進火力導入で石炭需要が16.5%減少することにより、石炭の輸送量が減少し、かつ石炭がより近い産地から輸送できるため輸送距離も減少する。その結果CO₂排出量が導入前後で41.7%減少することが明示された。先進火力導入によるCO₂削減は発電効率の高さに起因する石炭消費量減少による削減のみならず、石炭輸送からの削減効果が加わる。発電所運用におけるCO₂削減量が大きな割合を占める一方で、石炭輸送からのCO₂削減量は運用における削減量に対して17.4%となり、無視できない削減量となる。これらの評価結果は、サブテーマ(4)とリンクしており、分析の入力データとして使われている。

都市域を対象とした先進火力発電技術の導入評価結果の一例として、外部性評価人口分布を考慮に入れた太原市におけるSOx曝露量のシミュレーション結果について述べる。脱硫なしケースでの曝露量評価結果である。最大値は295.2人mg/m³であり、全セルでの平均曝露量は2793.7人・μg/m³となった。発電所1および発電所2は実在の発電所の位置および規模に基づいており、発電所1は郊外立地の設備容量1200MWの大規模発電所、発電所2は都市部立地の設備容量400MWの中小規模の発電所である。発電所1と比較して、設備容量は小さいが人口密集地に近い発電所2から排出されるSOxが、近傍のセルに対して大きな影響を与えている。脱硫ケースでの曝露量評価結果最大値は172.2人・mg/m³であり、脱硫なしのケースと比較して、約4割減少している。運城市における曝露量評価結果は、脱硫ケースでは最大値は77.2人・mg/m³であり、脱硫によって約7割の削減効果が得られている。運城市は太原市に比べ大規模な人口密集地が存在せず、小さな人口密集地が点在している。また、太原市に比べ2ヶ所の発電所が人口密集地から遠いため、脱硫の効果が大きくなったと考えられる。このシミュレーション結果を用いて、脱硫装置導入における被害想定額の削減値について検討したところ、太原市における半径5km近傍においては発電所1で3.2億元、発電所2で6.9億元の削減額が得られた。さらに、範囲を、半径10km近傍に拡大した場合では、発電所1に高度脱硫を導入した効果の方が発電所2に導入した場合の約1.7倍となり、発電所1における脱硫効果が発電所2の被害削減想定額を上回る結果となった。これら削減額の評価結果はサブテーマ(2)とリンクしており、(2)での分析に使われている。

地域バイオマス発電の輸送費用最小化による導入評価結果の一例として、農産バイオマス資源量の評価結果について述べる。麦やトウモロコシの残渣が多く賦存する河南省、山東省では、バイオマスによる発電量の省内電力消費量に対する割合がそれぞれ23.0%、15.2%になり、バイオマス資源による発電ポテンシャルが非常に高かった。設備設置地点数が最も多かった長江下流域に着目すると、地域内の北部に多くバイオマスが賦存しており、北部の設備設置地点に大規模な発電事業を行うために十分な資源量が配分されていることが明らかとなった。資源量のばらつきを示す標準偏差と、費用最小な場合の設備立地地点数を比較した結果、資源量のばら