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また、リサイクル・処理の地域シミュレーションについて、

リサイクル・処理を実施する上で、コスト面で大きな割合を占める収集プロセスを、GISを利用して高精度に推計した。

廃プラスチックや雑紙を現状よりも大幅に分別・リサイクルを行うケースについて、焼却施設、リサイクル前処理拠点、素材産業等を活用するリサイクル工程を含めて、評価を実施

高い $ CO_{2} $ 削減効果、経済的なコスト低減の可能性、ごみ量変動に対する頑健性を確認した。

このようなシステムの導入を進めることで、リサイクル効果を大幅に高めるとともに、将来の廃棄物処理コストの増加防止にも貢献し得ると考えられる。今後、技術的検討の更なる高精度化とともに、導入のための制度上の問題解決や、ステークホルダー間の利害調整等が課題である。

## 参考文献

1) Berkel, Rene, Fujita, Tsuyoshi, et al., Industrial and urban symbiosis in Japan: Analysis of the Eco-Town, Journal of Environmental Management, 90, pp. 1544–1556, 2009b.

2) X. Chen, T. Fujita et al., The Impact of Scale, Recycling Boundary and Type of Waste on Urban Symbiosis: An Empirical Study of Japanese Eco-Towns, J. of Industrial Ecology, 2010.

3) 大西・陳・藤田: エコタウン事業の地域循環特性に関する実証研究環境システム研究論文, 2010.

4) 藤井実，藤田壮，陳旭東，大西悟，大迫政浩，森口祐一，山口直久，長期的視点からのプラスチック及び雑紙のリサイクルシステムの検討，環境システム研究論文集，39, pp. II_439-447, 2011.

5) Minoru Fujii, Tsuyoshi Fujita, Xudong Chen, Satoshi Ohnishi, Naohisa Yamaguchi, Smart recycling of organic solid wastes in an environmentally sustainable society, Resources, Conservation and Recycling, 63, pp.1-8, 2012.
第3章 都市のマテリアルフロー・ストック分析を用いた持続可能性評価

(執筆者：名古屋大学 谷川寛樹)

### 3.1 建設副産物の循環利用

都市に蓄積されたマテリアルストックは、我々に多くのサービスを提供することで利便性や快適性をもたらしてきたが、同時に開発に伴い地球環境に多大なる影響を及ぼしてきた。資源・エネルギーの枯渇問題をはじめ、廃棄物の増大に伴う最終処分場の残余容量の減少など、多くの問題に直面している。例えば、産業廃棄物の最終処分場に関して、1996年には残余年数が2.7年になるなど、2009年に13.2年に持ち直したとは言え、危機的な状況である。国土面積が小さい我が国において、新たな最終処分場の確保は難しいのが現状である。2009年の産業廃棄物の排出量3億9,000万トンのうち、建設分野の排出量は7,400万トンで、全体の18.9％を占めている(環境省、2012)。また、建設分野における廃棄物の最終処分量は400万トンであり、産業廃棄物の最終処分量1,700万トンの24％を占めている(国土交通省、2010)。1970年代以降に大量に建設された建築物が更新期を迎えるにあたり、今後とも発生量が増加することが予想される。このように排出される廃棄物の中でも多くを占める建設分野においても、2000年に制定された「建設工事に係る資材の再資源化等に関する法律(建設リサイクル法)」により、建設副産物の抑制とリサイクル率の向上が図られている。同法では一定規模以上の工事について、コンクリート塊、アスファルト・コンクリート塊、建設発生木材の再資源化等が義務づけられている。その内のコンクリート塊、アスファルト・コンクリート塊で建設副産物の排出量の8割を占めており、その循環利用率は95％以上となっている(国土交通省、2010)。

しかし、建設副産物の循環利用に関しては地域によっては新規資源を投入している場合もあり、地域別にその構造は異なる。そのため、地域循環圏についてはあまり検討が進んでおらず、将来にわたって循環利用される圏域を評価することは重要である。また、環境影響評価として新規資源からの生産と循環利用の比較を行うことも有効であるがこれまでの検討は十分でなく、その充実が望まれることが指摘されている（森口、2007）。そのため、循環型社会形成を目指す上で、マテリアルストックフロー解析による物質代謝構造の把握および再資源化の影響を評価し、適切な循環利用を行うことが求められている。

### 3.2 建設副産物を対象とした地域循環圏の検討

#### 3.2.1 建設副産物循環利用の既往研究

建設副産物の発生や再利用量の予測に関する研究は以前から行われてきた。橋本ら(2000)は、建築物解体廃棄物の発生予測において、解体建築物量の予測手法を、既存の統計データおよび建築物の寿命変化に対応できるものとして、コンクリート塊の発生が解体廃棄物量の主な増加原因として挙げている。藤川ら(2006)は、建設廃棄物の排出量および再生利用量の予測に関する研究において、山口県を対象として2020年までの排出量とその再生利用量の予測を行っており、コンクリート塊の排出量は今後建築解体の増加に伴い増加するが、コンクリート塊の主な需要源である公共土木工事は減少傾向にあるため、再生碎石が供給過多になる可能性が高いと指摘している。

建築物の廃棄物発生量の将来推計については、萩島ら(2002)が東京都26市・23区、鳥取県・島根県の全市町村及び福岡県全市町村の3つの地域を対象として、建築解体廃棄物発生量の将来予測を行っている。建築物の寿命と人口密度などの関係について検討し、人口変化に応じた一人あたりの延べ床面積から、将来の人口構造に応じた立て替え・廃棄物発生を推計している。

コンクリート塊リサイクルの評価は、橋本ら(2000)がコンクリート塊リサイクルの環境面からの評価において、コンクリート塊を道路路盤材用再生砕石としてリサイクルすることをLCA的に評価し、その有効性を示した上で、環境負荷を低減させるためには輸送距離が重要であることを示した。

以上のように、コンクリート塊の供給過多を都道府県以上の単位で言及しているものが一般的である。しかしながら、再生砕石はその利用に関して空間的な制約が存在しており、バージン材の利用が多い都道府県も存在する。（経済産業省、2011）循環型社会の構築を目指すなか、このような現状がLCAの観点から許容されるものなのか評価するためにも、より小さな単位で分析し、空間分布を把握することを検討した。
#### 3.2.2 建設副産物需給推計モデル

推計モデルでは、建築物の解体に伴い発生するコンクリート塊と、道路改良の際に必要となる砕石を全国市町村ごとに推計することにより、コンクリート塊の形成する地域循環圏を受給の面から把握を行った。モデルの概要を図-3-1に示す。市町村データベースは、コーホート法を用いることで、2005年と2010年の国勢調査(2005、2010)から2050年まで5年ごとの将来人口を推計した値である。市町村の数は1720であり、男女別、5歳階級別のデータを集計している。人口から、世帯数と建物面積需要量を推計する。建物面積需要量は、構造別に住宅と業務建物を推計しており、その総計を用いている。建物着工量から建物面積供給量を推計し、建物面積需要量と重ねることで、建物面積の需要と供給から当該5ヶ年に着工・廃棄される建物面積を推計する。廃棄については、小松ら(1992)や小見ら(2012)を参考に既存の廃棄率曲線を作成し、そちらの平均耐用年数を2050年時点で、現状維持、または2倍となるように、各年次に対応した廃棄率を推計することで、その値を用いた。ここでは、廃棄された構造別の建物面積より、資源投入原単位を乗じて再生砕石として

塊排出量として、需給バランスの計算に用いた。一方、道路については、現在のトレンドから道路着工量の回帰曲線を作成し、一人あたり道路需要量を下回らないように、当該5ヶ年に着工される道路面積を推計する。着工量は、奥岡(2012)より耐用年数を30年とし、資源投入原単位を乗じて再生砕石用コンクリート塊投入量を推計した。

再生砕石用のコンクリート塊の排出量と投入量の比率である需要供給比は、地域のマテリアルバランスを示す重要なリサイクル性指標である。また、循環利用を行う圈域の大きさについても、同様に重要な指標として扱った。ここで、需要供給比をRIO (Ratio by value of Input to Output of concrete mass)、圈域の大きさをAReZ (Aresize of

図-3-1 モデルフレームワーク

Regional Resource Recycling Zone) とそれぞれ指標化して、地域循環圏の検討を行った。

RIOは、コンクリート塊投入量を排出量で除した値で、以下の式で定義した。

$$ \mathrm{RIO}_{i}=\frac{IC_{i}}{\mathrm{OC}_{i}} $$

ただし、IC：コンクリート塊投入量 $$ Mt $$ 、OC：コンクリート塊排出量 $$ Mt $$ 、i：市町村コード、である。RIOはコンクリート塊の循環利用のポテンシャルを示しており、1.0に近いほど適した需給バランスを示す。1.0より大きいと、コンクリート塊投入量が過剰であることを示す一方、1.0より小さい場合は、コンクリート塊排出量による再生碎石が余っていることが示される。これらの地域が、協力してコンクリート塊を過剰と不足の偏在を解消する「輸送」を行うことにより、全体のマテリアルバランスは改善する。

一方で、輸送によりマテリアルバランスを改善は可能であるが、長距離の輸送はコンクリート塊を収集するための効率など他の問題を発生させる。循環利用の促進のために、輸送をすることで形成される地域循環圏により適した圈域の大きさを明らかにすることは重要である。本研究では、圈域の大きさを AReZ として、日本全国における適した値を以下の式で検討した。

$$ A R e Z=\frac{\sum d i s t_{j}}{n} $$

ただし、dist: 圈域における中央から最遠市町村までの距離[km]、n: 圈域の数、j: 圈域コード、である。AReZは、コンクリート塊を輸送する距離を最小から大きくしていく段階で形成される、全国の地域循環圈の平均の圈域の大きさを示す。輸送を始めた最初の段階では、AReZは十分に小さいが、輸送を多く行うにつれて、AReZの値は大きくなる。輸送されるコンクリート塊の量の増加と圈
域の拡大を比較することで、リサイクル性を評価することが可能である。

地域循環圏における循環利用のリサイクル性を評価するためには、コンクリート塊の輸送による、RIOの改善とAReZの変化から、最適な圏域の規模が検討可能となる。田畑ら(2002)、橋本ら(2000)は、コンクリート塊の輸送・再利用に関する分析を行っており、リサイクル評価の要因として輸送距離を指摘している。本節では、コンクリート塊の輸送を循環利用最適化モデルとしてモデル化を行った。図-3-2に、モデルのフレームワークを示した。循環利用最適化モデルは、(a)輸送拠点の生成、(b)輸送拠点の結合、によって構成されており、(a)において作成された輸送拠点を、(b)において輸送距離を拡大することで統合し、初期に多数生成された輸送拠点が減少していくことで圏域の拡大を表現するモデルである。生成された輸送拠点を統合することで、コンクリート塊の地域

輸送拠点は両地域の中間で交換する場所であると仮定し、交換量を増大させるために他の輸送拠点との統合を、マルチエージェントシステム(Multi-Agent System: MAS)によってモデル化する。MASとは、シミュレーションの手法のひとつで、エージェント指向によるモデルである。従来のオブジェクト指向のモデルと異なり、個々のエージェントの振る舞いに応じて、自己組織的なモデル化を可能とし、近年研究が進んでいるシミュレーションである。これらの手順において、輸送を行う際の圈域の拡大についてモデル化を行った。

図-3-2 循環利用最適化モデル概要

#### 3.2.3 分析結果

対象地域は日本全国にある1720の市町村であり、対象期間は2005年から2050年まで5年ごとである。シナリオとして、2050年に達成する建物の耐用年数が、1)現状維持(Status Quo: SQ)、2)2.0倍(double: W)の場合の2種類を仮定した。これらのシナリオにおける推計結果を比較することで、コンクリート塊の循環利用のリサイクル性の評価を行った。

図-3-3 に日本全国におけるコンクリート塊の排出量と投入量をシナリオ別に 2010 年から 2050 年までの推計結果を 5 年ごとに示す。コンクリート塊の排出量は、耐用年数現状維持シナリオでは 2040 年まで増加を示すが、耐用年数 2 倍シナリオではほぼ横ばいである。再生砕石投入量は 2025

およそ一定の値となっている。コンクリート塊の排出地域の全体に対する割合は、両シナリオとも増加傾向にあり、特に現状維持シナリオでは、70％近くまで推移し、地域のマテリアルバランスは偏っていることが示される。

コンクリート塊の輸送を考慮することで地域循環圏の検討を行った。方法としては、前述したコンクリート塊の循環利用最適化モデルを利用して、輸送拠点を生成・統合することにより、地域循環圏における圏域規模の大きさを算出した。輸送を多く行うと、圏域は大きくなり AReZは高い値を示すため、

図-3-3 コンクリート塊の排出量と投入量将来推計結果
適切な輸送量を検討することで、適切な圈域の規模を明らかにする。分析では、ステップ毎に10kmずつ圈域の最大値を変化させることで、最大100kmまでを対象とした。

図-3-4にシナリオ別の分析結果を示す。横軸はAReZの値、つまり日本全国での平均的な圏域の規模である。縦軸は、シミュレーションの結果輸送されたコンクリート塊の日本全国の総量であり、大きいほどRIOの改善が期待できる。結果は、時系列で2010年、2030年、2050年の3種類、シナリオで、耐用年数現状維持(SQ)と耐用年数2倍(W)の2種類、組み合わせて5種類の結果とした。2010年では、AReZが40km程度までは総輸送量は大きく増加し、以降は微増となっている。耐用年数現状維持シナリオでは、2030年、2050年共に、

図-3-4 AReZ と輸送されたコンクリート塊総量

総輸送量は大きく減少しており、AReZが20km程度以下でしか総輸送量はほとんど増加しない。また年次の違いはあまりなく、コンクリート塊の排出が多いため、多くの地域で再生砕石過剰となっており、循環利用のポテンシャルがそれほど大きくないことが示される。一方、耐用年数2倍シナリオでは、現状維持に比べて改善しており、およそ1.5倍程度総輸送量が増加している。また、AReZについても、40kmあたりまでは総輸送量の増加が見られ、より多くの循環が可能であることが示された。全体としては、20kmから40km以上の輸送をすることで、総輸送量はほぼ飽和してしまうことが示されたが、2010年に関しては大きい循環圏が形成される可能性は存在する。

次に、圈域の規模を大きくしたことによる RIO の改善を評価する。図-3-5 に、AReZ と RIO 別の市町村数の関係を示した。結果は、時系列で 2010 年、2030 年、2050 年の 3 種類、シナリオで、耐用年数現状維持 (SQ) と耐用年数 2 倍 (W) の 2 種類、組み合わせて 5 種類の結果とした。(1) 2010 の結果からは、10km の循環圈を形成することで RIO が大きく改善されていることが示された。特に、RIO が 0.5 以下と 2.0 以上の偏在地域について、両者バランスよく改善が出来る結果となった。AReZ を大きくすることで、およそ 80% の市町村を RIO の値が適正となるよう改善された。一方で、図-3-5 (2-a)、(2-b) に示す耐用年数現状維持シナリオにおいては、およそ 50% の市町村が RIO の値が

図-3-5 AReZとRIO別の市町村数の関係
1.0 より小さい範囲にあり、再生砕石が過剰であることが示された。また、循環圈を拡大して改善を図るにも、投入地域が少なく AReZ が 20km 程度で飽和してしまうことがわかる。図-3-5(3-a)、(3-b) からは、耐用年数を 2 倍にすることにより、現状維持シナリオと比較して大きく改善されていることが示された。循環圈も AReZ が 40km あたりまでは RIO の改善が期待できるため、将来の循環圈構築に望ましい結果となった。

#### 3.2.4 まとめ

本章では、コンクリート塊の地域循環圏構築に向けた最適規模の検討を行った。コンクリート塊の循環利用最適化モデルを構築することで、コンクリート塊の輸送をモデル化し、AReZが変化することに対してRIOが改善される可能性を示した。これらはリサイクル性指標として将来の循環圏構築の参考になり、現在の規模の地域循環圏は、耐用年数を現状維持としたシナリオのケースでは維持できないことを示した。耐用年数を2倍とするシナリオを導入することで、現在の循環圏とあまり変わらない規模の圏域を維持できる可能性が示された。

今回の分析では、将来の人口分布については仮想都市モデルを用いているため現在の傾向を継続する仮定を設定しており、将来的に人口分布が集積・分散した場合の地域のマテリアルバランスを考慮することはできていない。しかし、輸送の拠点を仮定して、地域循環圏の時空間的分布を検討したことは既往研究にも見られない点であるため、分析の改善によってさらなる結果が見込まれる。

### 3.3 関与物質総量(TMR)を用いたリサイクル性の定量評価

#### 3.3.1 リサイクル性指標

南條(1998)は、工業製品の中に含まれるレアメタル類の成分比が鉱山品位(粗鋼品位)より高い場合が多いこと、また金属として組み込まれることが多く製錬・精製に要するエネルギーが少なくてすむことを特徴として指摘し、地上に蓄積された工業製品を「都市鉱山(Urban mine)」と名付けた。つまり、都市内に蓄積している資源を用いることで新たな天然資源を利用せずにすみ、環境負荷が小さくなることを示唆している。建設分野において、建築物に含まれる素材の量的なポテンシャルは非常に高い。解体された建築物からは、コンクリート塊や鉄スクラップやアルミクラップが多く排出され、再資源化される。これらを循環利用することで、建設副産物の排出抑制、新たな物質投入の抑制が期待されるが、その環境影響はどの程度なのかを評価する必要がある。

山末ら (2009) は関与物質総量 (Total Material Requirement: TMR) の観点からリサイクルの環境影響評価を行う手法を開発している。TMR とは、Friedrich Schmidt Bleek (1997) が提唱した「製品のライフサイクルにわたるサービス単位あたりの物質投入量 (Material Input)」、すなわち物質集約度 (Material Intensity) を示す指標の一つで、直接物質投入量、間接物質投入量だけでなく隠れたフローも考慮した指標である。TMR の観点から評価することで、直接投入だけでなく経済活動に表れない隠れたフローも考慮することができ、自然界に及ぼしている環境インパクトに関する 1 つの評価指標（代理指標）を提示することが可能となる。山末らの手法では、TMR を応用した指標を用い、都市鉱山からリサイクルによって元素 1 kg を得る際に必要な TMR を「都市鉱石 TMR、Urban ore TMR (UO-TMR)」[kg/kg]、自然鉱石から製錬によって元素 1 kg を得る際に必要な TMR を「自然鉱石 TMR、Natural ore TMR (NO-TMR)」[kg/kg] と定義している。この UO-TMR と NO-TMR とを比較することで、リサイクル製品から資源を回収する際における環境へのインパクトについて議論することが可能となる。TMR という手法を用いることで、自然鉱石と都市鉱石に含まれる元素を、その存在形態の違いや製錬 (リサイクル) 手法の違いを加味して、「拡張した鉱石品位」という観点から評価できるようになる。山末ら (2010) は建築物から回収される鉄スクラップ、アルミニウムスクラップ、再生路盤材の都市鉱石 TMR を推算し、整備を行っている。

#### 3.3.2 建設副産物量のリサイクル性評価

TMR を考慮に入れた推計を行うため、天然資源からセメントコンクリート・モルタル・砂利・木材・鉄・アルミニウムをそれぞれ1kg 得るのに必要な TMR を定量化した。

セメントコンクリートおよびモルタルの主な原料となるのはセメントの材料である石灰石・粘土・ケイ石・および骨材である。石灰石・粘土・ケイ石といった無機素材のTMRは、平成20年度
埋蔵量統計調査を用いて石灰石・粘土・石膏のTMRを式(3.3)より推計した。骨材のTMRは中島ら(2006)の研究のヒヤリング調査より1.5kg/kgとした。それら値を用いてコンクリートのTMRを推計した。木材・鉄およびアルミニウムのTMRは原田ら(2007)の推計結果を用い、それぞれ8.0kg/kg、8.0kg/kg、48kg/kgとした。

$$ T M R=\frac{1}{\mathcal{Q}\boldsymbol{u}\cdot\mathcal{O}\boldsymbol{r}\cdot\left(1-S\boldsymbol{r}\right)} $$

ただし、Qu：鉱石品位、Or：採鉱実収率、Sr：ずり混入率、である。

コンクリートの UO-TMR については、平成 20 年度建設副産物実態調査によると、日本全体での建築物解体に伴い発生する建設副産物のうち約 80% をコンクリートが占めており、そのうちの約 98% がリサイクルされている。その用途としては多くが再生碎石として路盤材等に利用されている。そこで、コンクリートを再生碎石としてリサイクルする場合のリサイクル性について TMR の観点から評価を行った。使用する UO-TMR の値はコンクリートのリサイクルフローと建築物の資材蓄積原単位を用いて、建築構造別・木材リサイクル率別に推計した値を利用した。木材リサイクル率は 78% である。これと建設副産物中のコンクリート塊の量を乗じることで、都市鉱石を用いた場合の TMR を求めた。

鉄の UO-TMR の値は、建築構造別、木材リサイクル率別、希釈量別に推計された値を利用した。鉄スクラップは不純物の濃度の低い純鉄を加え希釈することでリサイクルできるが、それは新たに物質を投入することになるので、UO-TMR は増加する。山末ら (2010) が推計した値を用い、棒鋼 6.9kg/kg、形鋼 10.3kg/kg と鉄スクラップ量を乗じることで、自然鉱石を用いた場合の TMR を求めた。鉄スクラップをリサイクルする際、その「質」という点を考慮すると、全てを棒鋼として再資源化するより、鋼材の品質を考慮してソーティングを行ない、比較的品質の高いスクラップは棒鋼よりも高品質な形鋼として再利用できるのであればその方が望ましいと考えられる。そこで、本研究では、鉄の品質を考慮にいれてリサイクル性の評価を行えるように、排出される鉄スクラップについて建築構造をもとに分類する。鉄骨構造の建物の地上部分から排出された鉄スクラップを形鋼、鉄骨構造の基礎部分およびその他の構造の建物から排出された鉄スクラップを棒鋼と仮定した。分類したスクラップについて、1) 形鋼をそのまま形鋼にリユース、2) 形鋼を希釈し再び形鋼にリサイクル、3) 形鋼・棒鋼を合わせて希釈し棒鋼にリサイクル、の3つのケースでTMRを推計した。

アルミニウムの UO-TMR の値は、鉄スクラップと同様に建築構造別、木材リサイクル率別、希釈量別に推計された値を利用し、建設副産物中のアルミスクラップ量を乗じることで、都市鉱石を用いた場合の TMR を求めた。木材リサイクル率は鉄スクラップの評価と同様に 78% とする。原田ら (2007) による報告値である 48kg/kg とアルミスクラップ量を乗じることで、自然鉱石を用いた場合の TMR を求めた。アルミスクラップを溶解再生する際のエネルギーは鉱石から製錬する際のエネルギーの約 3% で済むため、アルミニウムをリサイクルし有効活用することは重要である。本研究では、発生したアルミスクラップを展伸材スクラップとし、1) そのまま展伸材 (アルミサッシ等の建設資材) としてリユース、2) アルミニウムダイカストとしてリサイクル、3) 伸材に再びリサイクル、の 3 つのケースで、TMR を推計した。

以上の値より、TMR の観点からリサイクルの環境影響を評価する手法を用いる。自然鉱石から生産する場合の TMR(NO-TMR) と都市鉱石を用いた場合の TMR(UO-TMR) を比較することで評価した。TMR が大きい値の場合、環境に対して大きな攪乱(影響)を与えていることを意味している。このことから、UO-TMR が NO-TMR よりも小さい場合、自然鉱石を用いた場合に比べリサイクルすることで、TMR が削減でき、環境に対して与える影響が小さくなり、有効である。この TMR 指標に基づくリサイクルの有効性を「リサイクル性」と定義し評価を行った。リサイクル性を以下の式(3.4)によって評価した。

$$ Recyclability=NOTMR\cdot S-\sum_{i}UOTMR_{i}\cdot S_{i} $$

ただし、S：各資材の建設副産物量、i：建築構造種、である。その差が大きいほど、リサイクルにおけるTMR削減量が大きいことを示す。発生した建設副産物をリサイクルすることで、同じ量の製品を自然鉱石から生産した場合と比べ、どの程度TMRを削減できるのか推計する。物質量という代理指標を用いることで、相対的に環境へのインパクトが大きさを評価することができる。
本研究では、建設副産物の中で割合の高いコンクリート塊および、リサイクル材としての「質」が高い鉄スクラップ・アルミスクラップのリサイクルの環境影響評価を行う。また、TMR削減量について他の結果との混同を防ぐため、その単位に[トン-TMR]を用いることとする。

#### 3.3.3 北九州におけるケーススタディ

対象地として、福岡県北九州市を選定した。1997年には「北九州エコタウン」に選定され、資源循環型社会の構築を目指したエコタウン事業を行なっている。2008年には日本政府から環境モデル都市に選定され、低炭素社会を実現するストック型社会への転換を目指した建物の長寿命化等の対策も行なっている。以上より、将来における都市の物質代謝構造を把握し、循環型社会形成を考慮する上で適した地域であるといえる。使用するデータは北九州市都市計画GISデータで、2000年、2005年の2ヶ年である。

図-3-6にコンクリート塊をリサイクルした際の2010年から2030年までの5年ごとの評価結果を示す。これは各5年間でのTMRの削減量を示している。発生したコンクリート塊を路盤材等の再生

TMR 削減量の総和は、2,200 万トン-TMR であることがわかった。これは約 870 万トンのコンクリートを新たに生産する際の TMR に相当する。鉄スクラップやアルミスクラップに比べ、単位重量あたりでの TMR 削減量はあまり大きくないものの、建設副産物量の多くがコンクリート塊であるため、全体での TMR 削減量は大きい値となった。

図-3-7に分類した形鋼・棒鋼スクラップの3つのケースで鉄スクラップをリサイクルした際の2010年から2030年までの5年ごとの評価結果を示す。これは各5年間でのNO-TMRに建設副産物量を乗じたものと、UO-TMRに建設副産物量を乗じたものの差分、すなわち各5年間でのTMRの削減量を示している。その値が大きいほど、環境への影響が小さいことを意味する。形鋼をリユースする場合で一番TMR削減量が大きく、そのリサイクル性が高いことが示された。その場合の2030年までの削減量の総和は850万トン-TMRであった。これは約83万トンの形鋼を自然鉱石から得る際のTMRに相当する。また、棒鋼にリサイクルするより形鋼にリサイクルする方が削減できるTMRが大きく、そのリサイクル性は高いことが示された。UO-TMRのみを考えると、棒鋼へリサイクルする場合の方が、形鋼にするより希釈量が少ないのでTMRは小さい値となる。しかし、自然鉱石から生産する場合のTMRとの差分は、形鋼にリサイクルする方が大きく、TMRの削減量も大きい値となった。そのため、本研究の推計結果からは、全てを棒鋼としてリサイクルするより、スクラップの分類を行ない、品質を考えてリサイクルした方がリサイクル性は高く、環境への影響が小さくなることが示された。

図-3-8 にアルミスクラップをリサイクルした際の2010年から2030年までの5年ごとの評価結果を示す。これは各5年間でのTMRの削減量を示している。展伸材をリユースする場合で一番TMR削減量が

図-3-6 コンクリート塊の5年ごとのTMR削減量

図-3-7 鉄の5年ごとのTMR削減量

図-3-8 アルミニウムの5年ごとのTMR削減量
大きく、そのリサイクル性が高いことが示された。その場合、2030年までの削減量の総和は160万トン-TMRであった。これは約3.4万トンの展伸材を自然鉱石から得る際のTMRに相当する。また、展伸材としてリサイクルするよりダイカストとしてリサイクルする方がTMR削減量が大きく、TMRの観点からみるとリサイクル性が高いことが示された。

次に、評価対象地域を1kmメッシュのグリッドで見た、地域レベルでのリサイクル性について評価を行なった結果を示す。図-3-9にコンクリートの、図-3-10に鉄の、図-3-11にアルミニウムの、2030年における1kmメッシュごとの累計でのTMR削減量の空間分布を示した。3種類とも、建築物が多く存在する都市中心部でのTMR削減量が大きいことがわかった。また再資源化する種類毎には、図-3-10(a)に形鋼をリユースする場合、図-3-10(b)に形鋼を希釈し再び形鋼にリサイクルする場合、図-3-10(c)に形鋼・棒鋼を合わせて希釈し棒鋼にリサイクルする場合の、TMR削減量を示した。形鋼をリユースする場合と形鋼にリサイクルする

場合では、建設副産物が発生した全ての地域でリサイクルの有効性が示され、特に都市中心部でのTMR削減量が大きい値となった。棒鋼にリサイクルする場合でも、多くの地域でリサイクルの有効性が示されたものの、スクラップのうちの棒鋼の割合が高い地域で、リサイクルした方が環境への影響が大きい場合がみられた。図-3-11(a)にそのまま展伸材としてリユースする場合、図-3-11(b)にダイカストとしてリサイクルする場合、図-3-11(c)に希釈し再び展伸材にリサイクルする場合の、TMR削減量を示した。どの場合でも、図-3-9 コンクリート塊のTMR削減量の空間分布

(a)形鋼をリユースする場合

(b)形鋼にリサイクルする場合

(c)棒鋼にリサイクルする場合

(a)展伸材としてリユースする場合

図-3-10 鉄の TMR 削減量の空間分布

(c)展伸材にリサイクルする場合

図-3-11 アルミニウムの TMR 削減量の空間分布

建設副産物が発生した全ての地域でリサイクルの有効性が示され、特に建築物が集積している都市中心部での TMR 削減量が大きい値となった。
#### 3.3.4 まとめ

本章では、北九州市を対象地として、循環型社会形成を考える上で重要な都市内における建設ストック量の把握と、今後発生する建設副産物量の推計についてGISを用いて行なった。その上で、建設副産物のリサイクル性についてTMRの観点から、鉄スクラップとアルミスクラップとコンクリート塊の評価を行なった。また、1kmメッシュ単位で評価を行うことで、地域レベルでの検証が可能となった。年代が進むにつれ建設副産物量が増加するのに伴い、TMRの削減量も増加しており、2025年から2030年の5年間では合計で720万トン-TMR削減される結果となった。資材別にみると、コンクリートで500万トン-TMR、鉄スクラップで180万トン-TMR、アルミスクラップで40万トン-TMR削減されており、これはそれぞれコンクリート200万トン、鉄23万トン、アルミ0.8万トンを新たに生産する際のTMRに相当する。「量」に焦点を当てて考慮すると、建設副産物量が多いことから、コンクリートをリサイクルする際のTMR削減量が一番大きく、そのリサイクル性は大きいと考えられる。しかし、同じ2025年から2030年の5年間で排出された建設副産物量をみると、コンクリート340万トン、鉄30万トン、アルミ0.7万トンである。この値と削減されたTMRに相当する資材量をそれぞれ比較してみると、アルミや鉄の方がコンクリートより排出量に対する割合が大きくなっており、単位重量当たりの削減量が大きい。そのため、リサイクルの「質」に焦点を当てて考慮すると、コンクリートよりもアルミや鉄の方が効率よくTMRを削減できると考えられる。

### 3.4 結論

本研究では、建設副産物の循環利用を対象に、マテリアルストックフロー解析を用いることで、循環圏域の評価とリサイクル性指標による持続可能性について、以下の2点で示される評価を行った。

(1) 循環圈域の評価として、建設副産物から発生量の多い建築物のコンクリート塊を対象に、地域循環圈の検討を行った。建物が廃棄されることに伴い建設副産物として排出されたコンクリート塊を、再生砕石として道路着工に投入することを、コンクリート塊の循環利用として、その時空間の分布を評価した。また、コンクリート塊需要供給比(RIO: Ratio by value of Input to Output of concrete mass)と地域循環圈の圈域の規模(AReZ: Aresize of Regional Resource Recycling Zone)をリサイクル性指標として、コンクリート塊の循環利用最適化モデルを適応することで、コンクリート塊の循環利用について評価を行った。

(2) リサイクル性指標として、関与物質総量(Total Material Requirement: TMR)の観点からリサイクルの環境影響評価を行った。GISを用いて建築物の建設ストック量および建設副産物量を資材ごとにTMRを考慮に入れて定量化し、発生した建設副産物をリサイクルする際の環境影響について経年的に評価を行なった。GISを用いることで、都市内に存在するストックや今後発生する建設副産物量の空間分布を把握することが可能となり、TMRを考慮して推計を行なうことで、経済活動には表れない資源消費量及び資源採掘に伴う自然改変量を把握することが可能となる。さらに1kmメッシュ単位での評価も行うことで、より細かい地域レベルでのリサイクル性について考察した。

以上の点から、建設副産物を対象とした地域循環圏を検討するには、将来の排出される副産物量を空間的に把握することが重要であることが示された。特に、都市部と周辺部では、建設副産物が集中して発生する傾向が年代ごとに異なるため、排出のペースに応じた処理が必要である。

## 参考文献

1) 環境省：平成24年度版環境・循環型社会・生物多様性白書，2012.

2）国土交通省：平成20年度建設副産物実態調査，2010.

3) 森口祐一: 循環型社会の理念, 実践と研究展望, 土木学会論文集, vol. 63, No. 4, pp. 286-293, 2007.

4) 橋本征二:建築物解体廃棄物の発生予測, 廃棄物学会論文誌, Vol.11, No.5, pp.271-279, 2000.

5) 藤川洋平，樋口隆哉，浮田正夫，関根雅彦，今井剛：建設廃棄物の排出量および再生利用量の予測に関する研究，土木学会論文集 G，62-1，pp.53-60，2006.

6) 萩島理，谷本潤，片山忠久，熊本健：地域特性を考慮した建築解体廃棄物の発生量の将来予測
に関する研究，日本建築学会計画系論文集，第562号，pp.75-82，2002.

7) 橋本征二，広池秀人，寺島泰：コンクリートがらりサイクルの環境面からの評価，土木学会論文集 No.657, pp.75-80, 2000.

8) 総務省統計局：国勢調査，2005，2010.

9) 小松幸夫, 加藤裕久, 吉田倬郎, 野城智也: わが国における各種住宅の寿命分布に関する調査報告, 日本建築学会計画系論文報告集, 第 439 号, pp. 101-110, 1992.

10）小見康夫，栗田紀之：長寿命化トレンドを考慮した建物残存率のシミュレーション，日本建築学会計画系論文集，第75巻第656号，pp.2459-2464，2010.

11）奥岡桂次郎，三宅悠介，大西暁生，韓驥，白川博章，谷川寛樹：東海三県における建設系廃棄物の地域循環圏に関する基礎的研究：土木学会論文集 G(環境)(環境システム研究論文集 第40巻) vol.68, No.6, pp147-154, 2012.

12）田畑智博，後藤尚弘，井村秀文，薄井智樹：発生源空間分布から見た廃棄物輸送・再資源化施設の適性配置に関する研究，環境システム研究論文集，Vol.30，pp.315-322，2002.

13）国土交通省：平成20年度建設副産物実態調査，2010.

14） 経済産業省：砕石等統計年報，2011.

15）南条道夫：都市鉱山開発-包括的資源観によるリサイクルシステムの位置付け，東北大學選鑑製錬研究所彙報，Vol.43，No.2，pp.239-251，1988.

16）山末英嗣，南埜良太，奥村英之，石原慶一：関与物質総量 TMR を用いた使用済み製品に含まれる元素・素材のリサイクル性評価，軽金属，第 59 巻，第 11 号，pp.620-626，2009.

17）山末英嗣，南埜良太，谷川寛樹，醍醐市朗，奥村英之，石原慶一，Paul H. Brunner : TMR を用いた都市建築物から排出されたスクラップの再生に関する評価，日本 LCA 学会研究発表講演要旨集，Vol. 5，pp. 204-205，2010.

18）F. Schmidt=Bleek：ファクター10，シュプリンガー・フェアラーク東京社，373p，1997.

19）中島謙一，原田幸明，井島清，長坂徹也：関与物質総量(TMR)の算定-エネルギー資源および工業材料のTMR-，Journal of Life Cycle Assessment, Vol.2, No.2, pp.152-158, 2006.

20）原田幸明：希少資源・元素の現状，まてりあ，第46巻，第8号，pp.543-548，2007.

21） 稲津亮・谷川寛樹・大西暁生・東修・石峰・井村秀文：複数年の空間情報を用いた都市重量の変化に関する研究—建築物・道路を対象とした和歌山市中心部でのケーススタディ，環境情報科学論文集，Vol.23，pp.89-91，2009.

22）長岡耕平，稲津亮，東岸芳浩，谷川寛樹，橋本征二：全国の都道府県における地上と地下のマテリアルストック推計に関する研究，環境システム研究論文集 Vol.37，pp213-219，2009.
(執筆者：国際連合大学 斉藤修)

### 4.1 研究目的

日本の国土は3,778万haで、そのうち66.5%にあたる2,512万haが森林である $ ^{1} $ 。日本には森林系木質バイオマスが豊富に存在する。気候変動問題がグローバルな課題として議論されるようになってからは、二酸化炭素吸収源としての森林の持続可能な管理と木質バイオマスの利用促進に関心が高まってきた。一方、2007年11月に策定された第三次生物多様性国家戦略では、里地里山・田園地域や森林の目指す方向として、バイオマスを含む地域の自然資源の積極的な有効利用があげられている。特に、日本では、耕作放棄や人工林の管理不足など農林業活動の停滞・縮小が引き起こす生物多様性への悪影響が深刻化しており、これが同戦略では第2の危機（人間活動の縮小による危機）として位置付けられている。木質バイオマス利用は、この危機への有効な対応策としても期待されている。

2009年3月に閣議決定された第二次環型社会形成推進基本計画では、新たに「地域循環圏」の概念が導入された。この「地域循環圏」の基本的な考え方は、循環資源の性質と地域の特質に応じて、コミュニティ、地域、広域ブロック、全国規模、そして国際的なレベルに至る最適な規模の「地域循環圏」を構築していくことで、よりきめ細かく、効果的な循環型社会の形成を目指すものである。また同基本計画では、循環型社会づくりにおいて、低炭素社会だけでなく、自然共生社会形成との統合的な取組の推進が強調されている。

他方、国連ミレニアム生態系評価（MA，2005） $ ^{2)} $ では、生態系から人々が得る恵みが「生態系サービス」と定義され、生態系サービスの変化がどのように人間に影響するかが検証され、グローバルスケールでの評価書が2005年に発表された。このなかで、生態系サービスは、①供給サービス（食糧や水、木材、燃料などの供給）、②調整サービス（洪水・気候調整）、③文化的サービス（レクリエーションや精神的・教育的な恩恵）、④基盤サービス（栄養塩循環や土壌形成等）の4種類で定義されている（図-4-1） $ ^{2)} $ 。

本章では、森林系木質バイオマス利用とそれに伴う生態系サービスに着目し、様々なスケールでの地域循環圏の構築が地域の生物多様性や生態系サービスにどのような影響を及ぼしうるか、そして多様な生態系サービスの損なわずに地域循環圏を形成するための方策を明らかにすることを試みた。平成22年度は、分析のための概念枠組みを検討したうえで、森林系木質バイオマス利用の場合への適用と生態系サービスのマルチスケールでの定量的評価を行った。次いで平成23年度は特に、木質バイオマスバイオマス利用の方法や土地利用規制等の政策介入に関して複数の将来シナリオを設定し、資源循環だけでなく、生物多様性や生態系サービスへの影響の視点から定量評価と比較分析を行った。最終の平成24年度は、前年度までのマクロスケールでの成果を踏まえて、同様の手法を市町村（ミクロスケール）に適用し、森林系木質バイオマスを軸とした地域循環圏形成を生態系サービス管理と調和的に進めるための具体的な政策目標設定に資する知見を明らかにした。

なお本研究では、「森林系木質バイオマス」には、林地残材（丸太伐採時残渣を含む）、間伐材、未利用樹が含まれることとし、製材残渣、建築廃材などの産業廃棄物系木質バイオマスや古紙のような製紙系バイオマスと区別する。

図-4-1 MAの分析枠組み

(直接要因と間接要因は森林系木質バイオマス用に著者が改変)
### 4.2 研究方法

MA $ ^{2)} $ の分析枠組みを踏まえて、本研究では森林系木質バイオマス利用に伴う生態系サービスと人間の福利との関係を図-4-2のように整理した。生態系サービスのうち供給サービスとしては、木材生産と林地残材・未利用間伐材・未利用樹を評価対象とした。また、調整サービスについては、気候調整（炭素吸収・固定）と洪水緩和・水資源貯留によって、文化サービスについては、ツーリズム・環境教育と社会関係によって評価しうると考えた。

図-4-2 森林系木質バイオマス利用と森林の

生態系サービス、人間の福利の関係

#### 4.2.1 インターリンケージ分析と空間スケール構造

インターリンケージ（相互連関）という概念は、気候変動レジームとオゾン層、生物多様性（吸収源関連）、自由貿易の各レジームとの相互連関のように政策間の関係を分析する概念として、地球環境問題のようなグローバルで複雑な問題の政策研究において主として使われてきた $ ^{3} $ 。一般にインターリンケージの分析対象には政策やレジームだけでなく、人間社会と環境、生態系との間のインパクトレベルでのインターリンケージ、社会システム内の成員・アクター間のインターリンケージ、環境や生態系のシステム構成要素内のインターリンケージが含まれる。

一方、森林系木質バイオマスを含む農林産物資源を空間スケールの階層構造で整理すると、最初に①産地である「農山村」（農業集落、基礎自治体）があり、次に②隣接する農山村や市街化地域（都市）が包含される「地域」がある。この地域は、広域自治体（都道府県）単位で扱われることもあれば、複数の都道府県にまたがる流域圏として扱われることもある。さらに、国土形成計画では全国計画と並んで道州制を見据えた広域地方計画が検討され、そこでは③「広域ブロック」の概念が導入されている。その上位の空間スケールには④「全国」スケールと⑤国際的な輸出入（流通）を考慮する必要がある。国土地理院による全国都道府県市区町村別面積調（2009年10月1日現在）と農林水産省による農林業センサス（2005年）の面積データを用いて上記の①～④それぞれの空間スケールとそこで考慮すべきインターリンケージについて検討した。

#### 4.2.2 森林系木質バイオマスと生態系サービスの評価方法

自然環境保全基礎調査、農林業センサス等の関係統計資料を用いて、日本全体での1960年以降の森林系木質バイオマス利用に係る生態系サービスの変化傾向を把握した。森林系木質バイオマスとしては、林地残材（末木、枝条、根元部）、未利用間伐材、未利用樹を対象とし、林地残材は電力中央研究所（2006） $ ^{4)} $ で示されている算定式（林地残材賦存量(t/年)=当該地域の木材生産量（ $ m^{3}/ $ 年）÷利用率(%)×林地残材率(%)×木材比重（ $ t/m^{3} $ ））に従い、算定には現状で手に入る最新のデータを用いた。ここで、木材生産量としては、通常の用材生産量のほか、シイタケ原木、木炭、薪の生産量をそれぞれ材積換算して用いた。利用率と材積率は電力中央研究所（2006） $ ^{4)} $ と同じく、針葉樹の利用率0.8599、残材率0.15、広葉樹の利用率0.7951、残材率0.35を用いた。木材比重は、松本（2001） $ ^{5)} $ で示されている針葉樹0.37t/ $ m^{3} $ 、広葉樹0.49t/ $ m^{3} $ を用いた。

未利用間伐材積量については、森林・林業白書で報告されている間伐材積量から利用間伐材積量を差し引いて求め、それを木材比重を用いて重量換算(t/年)した。

一方、森林・林業基本計画で定めている機能に応じた森林の3区分には、「資源の循環利用林」(木材等生産機能を重視する森林であり、木材を安定的に供給する観点から、成長量程度の伐採の持続的な実施を基本として、若齢林の主伐の回避、適切な更新及び間伐の実施が計画されている森林)がある。この循環利用林4,267千haには、天然林が1,664千haが含まれる $ ^{6)} $ 。本研究では循環利用林に区分されている天然林を「未利用樹」として賦存量の算定を行った。なお、この未利用樹の伐採
周期は50年と仮定し、容積比重は $ 0.45^{9)} $ とした。

さらに、未利用樹として竹林の賦存量も算定した。まず2000年農林業センサスにおける竹林面積に単位面積あたりの稲と枝の現存量95.2t/ha $ ^{7} $ を乗じて現存量を求め、それに竹林の伐採周期10年間（仮定値）で割り戻した数値を賦存量とした。

調整サービスの森林による炭素蓄積と吸収速度については、国の温室効果ガスインベントリオフィス $ ^{8)} $ によって提示されている手法に基づいて算定した。文化的サービスとしては、森林と社会との関係の代替指標として、森林スポーツ・レクリエーション施設の利用者数(人)と民有林における不在村所有者面積(ha)とを採用した。両指標とも2000年農林業センサスの値を用いた。

#### 4.2.3 将来シナリオの設定と定量化

シナリオとは、もっともらしい将来の選択肢をあらわし、特定の仮定のもとで起こり得る結果を示すものである。MAでは、シナリオ分析は、生態系が将来たどりうる変化の様々な方向性や可能性を議論し、検討するために使われた。日本の里山・里海生態系評価 $ ^{9),10)} $ においても、国内外の多数の研究者の参加のもと、シナリオ分析が試みられ、「地球環境市民社会」、「グローバル・テクノトピア」、「地域自立型技術社会」、「里山・里海ルネサンス」という4つの将来シナリオが提示された。これらは、生態系の保全・管理を自然志向・適応重視で行うか、それとも技術志向・自然改変重視で進めるか（横軸）、また、ガバナンスや経済開発に関してローカル化を進めるか、それともグローバル化を進めるか（縦軸）、の2つの軸で区別される4象限に対応する（図-4-3） $ ^{10)} $ 。これら4つの定性シナリオをベースに、各シナリオに木質バイオマス関係の政策オプションを設定するとともに、人口、土地利用、森林林齢構成の3つの定量化サブモデルを開発した（図-4-4）。政策オプションについては、JSSAでの議論や本研究プロジェクトグループ内での討論に基づいて表-4-1のとおり整理した。また、シナリオ定量化サブモデルでの主な想定は表-4-2のとおりである。

図-4-3 JSSA の 4 つの将来シナリオの位置づけ

図-4-4 将来シナリオ分析の構造とプロセス