Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
るが、製品としての価値や利用範囲の広さが魅力である。

バイオマス生産・加工プロセスのCO₂排出量を比較すると、リンゴ園では大量の水と肥料を使用し、濃縮果汁工場においても大量のエネルギー消費によりCO₂が排出される。したがって、生態系炭素固定・化石資源代替効果が相殺され合計では生食リンゴが4.47 t-CO₂ ha⁻¹ yr⁻¹、リンゴ濃縮果汁は0.44 t-CO₂ ha⁻¹ yr⁻¹で最も小さくなった。総合的に低炭素化効果が最も大きかったのは、トチュウ林の6.12 t-CO₂ ha⁻¹ yr⁻¹であった。

## 3 ）バイオマス利用事業の事業収支及び雇用創出、農民収入増加の評価

バイオマス生産・利用事業における経済収支を土地面積あたりで評価した結果を表2-2に示す。粗収入は河南省の市場流通価格から計算したが、トチュウのトランスゴムは市場形成されていないため、石油合成ゴムの市場価格で代用した。ハリエンジュは30年間育林後に伐採し、丸太として販売するため、割引率（金利）を5%として割引現在価値の30年平均を算出することにより、粗収入を販売価格の51%とした。面積あたりの粗収入は、トチュウ、ハリエンジュ、リンゴ濃縮果汁、生食リンゴ、トウモロコシの順に大きく、中でもトチュウの販売額は他の収穫物・製品より高かった。販売管理費は栽培管理費、減価償却費、人件費、製品加工費とした。なお減価償却費には固定資産への貸出金利5.94%を含めた。設備取得原価と製品加工費については、トチュウ工場はモデル地域での聞き取り、濃縮リンゴ果汁工場は甘肃省慶城県における実例 $ ^{[11]} $ の情報を使用した。販売管理費は、リンゴ濃縮果汁製造が最も高く、設備投資とエネルギー消費の大きさ、人件費の高さによるところが大きかった。生食用リンゴでは特に多量の肥料、水、農薬を投入するため、栽培管理費の高さが顕著に表れていた。一方、トチュウは栽培管理が比較的粗放的であり、生産時のエネルギー消費が少なかったが、4種のバイオマス製品製造のため人件費への割り当てが高くなっていた。純利益は粗収入と販売管理費の差としたが、トチュウおよび濃縮果汁は事業であるため、地方法人所得税と企業所得税による33%の法人税が課され、税引き後利益が事業収支となる。事業収支はトチュウ、ハリエンジュ、生食用リンゴ、リンゴ濃縮果汁、トウモロコシの順に大きく、バイオマス製品加工事業であるトチュウが最も良い収支となった。製品加工をおこなうトチュウとリンゴ濃縮果汁を比較すると、面積あたりの利益はトチュウの方が大きく、栽培管理や製品加工のコストが低く抑えられていることが明確な差となって表れていた。労働分配率とは、事業の付加価値に対してどれだけの人件費があったかを表し、経営体質を測る上での指標の1つである。労働分配率が高いと人件費が企業の粗利益を圧迫していることとなり、経営が悪化しているとされる。一般に40%未満であれば、適正水準であり、どちらの事業も38%で経営体質は普通である。一方利益率をみると、トチュウが18%高く、コスト削減と高付加価値製品の販売という企業努力によるところが大きいと言える。

次に、各バイオマス生産・利用ケースの雇用創出と農民収入を比較した（表2-3）。2008年の朱揚鎮統計データによると、農民1人あたりの平均耕地面积は0.52haである。土地を所要する農民1人を事業主とした場合、生食用リンゴ園はトウモロコシ畑からの土地利用転換であるため、雇用創出は生じない。ハリエンジュ林は栽培管理が不要であるため、農村における雇用創出としては余剰労働力を生じることとなりマイナス評価である。トチュウ事業およびリンゴ濃縮果汁事業は、栽培管理および製品加工工場での労働力を要し、労働者は1年雇用契約の長期労働者と1ヶ月雇用契約の短期労働者に分けられる。トチュウ事業では土地提供者である事業主1人に対して長期労働
表2-2 バイオマス生産・利用による土地面積あたり事業収支（元 ha $ ^{-1} $ yr $ ^{-1} $ ）

トチュウ	リンゴ	ハリエンジュ	トウモロコシ
生食	濃縮果汁
粗収入	雄花茶12,400	飼料4,900	トランスゴム16,500	26,000	果汁40,000	飼料2,500	13,000
34,400	42,500
販売管理費	640	16,200	17,000	31,800	900	2,100
栽培管理	640	17,000	17,000	400	2,100
減価償却	60	-	-	300	-	-
人件費	14,000	-	-	6,600	-	-
製品加工	1,500	-	-	7,900	500	-
純利益	18,200	9,000	10,700	12,100	8,100
税引き後利益	12,200	-	7,200	-	-
利益率	35%	-	17%	-	-
労働分配率*	38%	-	38%	-	-

$ ^{*} $ 人件費÷付加価值（粗收入－製品加工－栽培管理）

表2-3 バイオマス生産・利用による農民収入（元人 $ ^{-1} $ yr $ ^{-1} $ ）

トチュウ	リンゴ	ハリエンジュ	トウモロコシ
生食	濃縮果汁
土地提供者(事業主)	退耕還林補償金	702	702	702	702	-
販売純利益	6,400	4,600	3,700	6,300	4,200
合計	7,102	5,302	4,402	7,002	4,200
被雇用者( )は人数	長期雇用賃金	3,400	-	6,300	-	-
(0.36)	(0.01)
短期雇用賃金	300 (9)	-	140 (12)	-	-

者0.36人、短期労働者9人で、濃縮果汁事業では同じく事業主1人に対して長期労働者0.02人、短期労働者12人の雇用が生じる。したがって、退耕還林前のトウモロコシ栽培からバイオマス事業への土地利用転換によって新たな雇用を創出することができる。退耕還林政策からの補償金は、1敵（1/15 ha）あたり90元であるので、平均耕地面积を有する農民1人あたりに支給される額は702元となる。企業経営であるトチュウとリンゴ濃縮果汁からの農民収入は、土地提供者は事業収支と退耕還林補償金であり、雇用者は賃金である。退耕還林による農民収入の変化を評価すると、トチュウ事業が7,102元と最も農民収入が高く、次いでハリエンジュ、生食リンゴであり、リンゴ濃縮果汁事業は退耕還林前のトウモロコシ畑と同程度となった。ハリエンジュの農民収入は大きいが、30年後の伐採時による収入見込みであるため、年間の収入はなく、また管理を行わないため余剰労働力を長期に生じてしまう。結局のところ都市への出稼ぎを生み農村からの人的資源の流出となり負の効果となることが懸念される。しかし、ハリエンジュの環境改善効果の高さと管理不要であることを考慮すると、人手が入りにくい急斜面や山奥に植林し、生じた余剰労働力分は他のバイオマス事業での雇用に当てるよう地域に適した植林計画を行えば、環境改善と地域社会経済活性の双方を満たすことができると考えられる。
表2-4 河南省におけるトチュウ事業の経済波及効果（千元）

直接効果	第二次波及効果	合計（総合効果）
生産誘発額	136,993	52,348	189,341
粗付加価値誘発額	86,345	21,930	108,275
雇用者所得誘発額	39,631	9,854	49,485

リンゴ濃縮果汁事業とトチュウ事業は加工設備を要することから農民の自家経営ではなく企業経営が前提となる。よって、退耕還林のために土地を提供する農民が主体的に事業に経営参加できるしくみが必要である。これには、生産者組合などの形態をとり、工場経営や資本参加する方法が考えられる。トチュウ事業は初期設備投資が1,170万元と、リンゴ果汁事業（5,900万元）と比較して設備規模が小さいため、農民の事業参加が比較的容易である。

## 4 ）トチュウバイオマス事業展開による地域経済波及効果

朱揚鎮政府からの聞き取り調査から、2008年度におけるトチュウ植林面積は2,670 haであった。河南省を対象としたトチュウ植林2,670 haのトチュウバイオマス事業展開による経済波及効果を表2-4に示す。トチュウ事業による生産額は雄花茶5,048万元、飼料2,027万元、BDF263万元、トランスゴム6,362万元で総額1億3,700万元であった。経済波及効果はトチュウ事業による直接効果と家計消費の増加から誘発される生産（第二次波及効果）を算定した。総生産額は1億8,934万元で波及効果倍率（総生産額÷トチュウ事業生産額）は1.4倍だった。粗付加価値ベースで見ると、誘発された粗付加価値の合計増分は1億828万元で、これは2007年度の河南省の域内総生産1兆5,012億元のわずか0.007%であった。市レベルでも、霊宝市の域内総生産は233.1億元で0.46%程度であった。産業連関表で求まる経済効果は複数年の効果の合計であるため、単年度のフロー値である粗付加価値額と同列で比較できないとはいえ、2,670 haのトチュウバイオマス事業では地域経済への影響は決して大きいとは言えない。しかしながら、同面積のトウモロコシ畑による経済波及効果は総生産額が8,425万元でトチュウ事業の約1/2程度であることを考慮すると、バイオマス製品を算出する本事業は、通常の第一次産業よりも経済効果は大きいと言える。

部門別の生産誘発額をみると、雄花茶やトランスゴム、飼料の生産によりこれらに相当する産業部門への経済効果が大きくなった（表2-5）。次いで、不動産業、石油燃料加工業、紡績服飾加工業部門への経済効果が大きく、トチュウバイオマス事業の製品製造にかかるエネルギーや製品輸送、そして販売など間接的な部門に対しての波及効果と地域住民の日常生活品への消費拡大であると考えられる。

河南省におけるトチュウ事業の雇用誘発効果は、直接効果が6,292人、第二次波及効果は1,003人で、誘発された雇用者数の合計は7,295人となった。雇用誘発効果はトチュウ事業による雇用者数が総合計の約9割を占めた。第二次波及効果の雇用誘発者数の大半が化学工業と食品製造及びタバコ加工業、農業牧漁業で、わずかに商業、交通運輸業、サービス業に対して波及効果がみられた（表2-6）。
表2-5 河南省におけるトチュウ事業の部門別生産誘発額（千元）

表2-6 河南省におけるトチュウ事業の部門別雇用誘発効果（人）

1	化学工業	66,702	1	化学工業	2,822
2	食品製造及びタバコ加工業	59,646	2	食品製造及びタバコ加工業	2,372
3	農林牧漁業	30,238	3	農業牧漁業	1,705
4	不動産業	3,006	4	石油燃料加工業	155
5	石油燃料加工業	2,956	5	住民・その他サービス業	70
6	紡績・服飾加工業	2,810	6	商業	50
7	宿泊・外食産業	2,587	7	宿泊・外食産業	30
8	電力・熱力生産供給業	2,271	8	交通運輸業	19
9	交通運輸業	1,762	9	教育	17
10	商業	1,563	10	社会保障・社会福祉業	12

## 5 ）環境改善便益の経済評価

水土保全と低炭素化の環境改善効果を金銭換算して環境改善便益とし、事業収支との比較を表2-7に示す。水土保全効果の便益は退耕還林前のトウモロコシ栽培を基準とし、植林による土壌流出量の軽減により削減された被害額として算出した。ダムや河川に堆積した流出土砂の回収費と、栄養分損失の被害額の合計は、土壌流出量1 tあたりは154.21元となった。低炭素化効果の経済便益には認証排出削減量（CER）クレジットを適用し、為替換算すると $ ^{18)} $ 93.9元 t- $ CO_{2}^{-1} $ であった。ハリエンジュ林は伐採時に大量の残材を生じ、加工にエネルギーを伴わない直接燃焼による代替効果であるため、低炭素化効果を得やすいが、1年あたりの平均ではそれほど大きくなかった。生食リンゴ園やリンゴ濃縮果汁でも同様に、強度の剪定により大量の薪炭材を生じるため低炭素化効果は大きいが、栽培管理や製品製造において大量のエネルギーを消費するため、正味として低炭素効果は低くなった。トチュウでは、栽培管理や製造時の投入エネルギーが少なく、薪炭材、天然ゴム、BDFなど複数のバイオマス製品からの化石資源代替効果を得ることができるが、生産量がそれほど多くないため、低炭素化便益は他の樹種と比較しても大差はなかった。一方で、化石資源代替を行わないトウモロコシ畑の低炭素化便益はゼロであった。水土保全便益と低炭素化便益を比較すると、水土保全便益が圧倒的に大きく、合計の環境改善便益は水土保全効果に大きく依存した。ポスト京都メカニズムの先行きが不透明な中で炭素クレジット市場も停滞傾向にあり、炭素価値も低迷しているのが現状である。

以上の推計結果を元に、退耕還林を利用したバイオマス生産・利用事業の有用性について考察する。生食用リンゴ園は、トウモロコシからの土地利用転換であるため、直接的に農民収入の増加につながり、また環境便益も高く、退耕還林事業として優れた選択肢であるといえる。しかし

表2-7 バイオマス生産・利用による事業収支と環境改善便益の経済評価（元 ha $ ^{-1} $ yr $ ^{-1} $ ）

トチュウ	リンゴ	ハリエンジュ	トウモロコシ
生食	濃縮果汁
事業利益	12,200	9,000	7,200	12,100	8,100
環境改善便益	12,900	9,400	9,040	11,100	0
水土保全便益	12,300	9,000	9,000	10,700	0
低炭素化便益	600	400	40	400	0
合計便益	25,100	18,400	16,240	23,200	8,100
リンゴ栽培には水源の確保、栽培技術水準、栽培管理労力が必要であり、農地からリンゴ園への転換は限られている。リンゴ濃縮果汁事業は設備および加工コストの分、事業利益が小さくなり、またエネルギー消費によって環境改善効果も相殺されるため、生食用リンゴよりも評価は低くなる。ハリエンジュ事業では環境保全便益と事業利益は高いものの、余剰労働力を生み出してしまうため、単独では持続的ではない。他のバイオマス樹種を栽培しにくい悪条件地や遠隔地への植林に限ることで、他の事業と組み合わせて余剰労働力を補償するならば、その効果は非常に大きなものとなる。トチュウ事業は環境改善効果、事業利益が共に最大であり、退耕還林事業としては合目的である。トチュウは栽培管理が容易で、天水による栽培が可能であるため適用範囲も広い。また、初期設備投資コストが低く、農民の事業参加が比較的容易であることは特筆すべき点と言える。さらに今後、トチュウ事業の主製品であるトチュウゴムの利用として医療品などの高付加価値製品原料となれば、高い市場価格を得ることができ、事業利益の向上を期待することができる。

## （３）農工連携農村産業に適用可能なバイオマス種探索と土地利用最適化試案

## 1 ）多目的利用バイオマス種の探索と事業収支および環境便益評価

トチュウは事業利益、環境改善効果が高く、また耐寒・耐乾燥性に優れ、栽培管理もしやすく、パイロットモデル地域のバイオマス産業に最適な樹種である。しかし経済的便益のみを追求すると、熱帯パラゴムやアブラヤシの大規模商業プランテーションのように、モノカルチャー化の弊害が懸念される。すなわち、生物多様性の損失、食糧生産との競合、農民の無産化、地域内経済・生活格差、農村文化とコミュニティの衰退などである。またモノカルチャーは気候変動、病虫害、市場変動による影響を受けやすく、持続可能性を欠く。こうした危険性の回避のために、多様なバイオマス種候補を探索し、農民・農村の生計と文化を維持するに必要な従来の土地利用を保全した上で、それらを組み合わせて栽培・利用することが望ましい。そこで、農工連携産業に適用性があるバイオマス種候補を探索した。探索条件を、①低炭素化に寄与する油糧植物、②食糧と競合せず、土壌保全効果が高い木本植物、③中国内の広域で栽培可能な種とした（表2-8）。この中から、霊宝パイロットモデル地域で栽培可能で、トチュウと同様に油脂だけでなく多目的のバイオマス製品の原料を提供できる種として、ブンカンカ（Xanthoceras sorbifolia）およびヤトロファ（Jatropha curcas）の2種を選択し、トチュウと同様の基準で環境および経済便益を評価した。

ブンカンカ（文冠果）は中国北方原産の落葉喬木であり、耐寒性、耐乾燥性に優れており、根が地下深く張ることができるため緑化樹種として利用されている。種子からは良質の木本油を採取することができ薬用、食用、工業用に利用することができる。また花色や葉形、樹形が美しいため観賞用としての価値も高く、葉は茶に、果皮は活性炭に加工可能であり、多面的価値が注目されている $ ^{19} $ 。バイオマス生産製品として葉から茶、種子油からBDF、搾油カスから飼料、果皮から活性炭に利用するものとした。
表2-8 中国で栽培可能な主な油糧樹種の生育条件と分布域

樹種	生育条件	中国における分布域
(省)	備考
年平均
気温
(℃)	年降水量
(mm)	土壤
(pH)
ブンカンカ
Xanthoceras sorbifolia	6 - 13	500 - 800	内蒙古、陕西、山西、
河北、甘肃など	耐寒性、乾燥・瘦
せた土壤に強い
ヤトロファ
Jatropha curcas	18 - 29	700 - 1600	5 - 6	福建、広東、広西、
海南、四川、貴州、
雲南	河谷の荒れ山・荒
れた傾斜地に生
育可
ランシンボク
Pistacia chinensis	> 6	>300	河北省以南	乾燥、瘦せた土壤
に強い
ハゼノキ
Rhus succedanea	16 - 19	1000
- 1500	5 - 8	長江流域及びそれ以
南	弱アルカリ土も
可
センダン
Melia azedarach	17 - 26	> 350	華北～華南
カシグルミ
Juglans regia	7 - 21	310 - 1500	4.5
- 8
アブラツバキ
Camellia oleifera	最低気
温 > - 5	5 - 7	長江流域及びそれ以
南

図2-8 転換前と転換後の各ケースにおける事業利益、低炭素便益、環境便益の合計

ヤトロファ（南洋油桐）は種子に大量の油を含み、BDFの原料として早い時期から注目されている。1 haあたりの裁増密度が高く、2年目以降から収穫可能で栽培管理も容易である。また、通常食用作物の栽培には適せない酸性土壌でも育つため、食糧との競合がない。種子油の利用の他に、葉には消炎抗菌成分を含み薬剤としての利用が可能である。バイオマス製品として葉から薬剤成
分、種子油からBDF、搾油カス、果皮からはペレット型燃料に利用するものとした。ヤトロファは栽培に比較的大量の水を必要とするが、パイロットモデル地域の大半は山地が占めており、水源の確保の困難さを考慮して、無施肥かつ灌水をほぼ行わない簡易栽培モデルを適用した $ ^{20} $ 。

表2-9にブンカンカとヤトロファの多目的バイオマス産業の事業収支および環境便益評価を示す。ブンカンカは収穫量が多く、活性炭や高タンパク質飼料といった高付加価値のバイオマス製品を製造できるため、事業利益が高くなった。また大量の種子油からのBDF生産により化石資源代替効果を得やすく、環境改善便益も高くなった。一方ヤトロファは簡易栽培モデルであるため収穫量が少なく、事業利益は低くなった。しかしながら、ヤトロファの成長の速さと裁増密度の高さから、固定されるCO₂量は多く、水土保全効果も高いため、環境改善便益が非常に大きくなった。土壤侵食の厳しい土地において、水土保全の速効性を期待する場合にヤトロファ栽培は適していると言える。

## 2 ）パイロットモデル地域における多目的バイオマス産業のための土地利用最適化

霊宝パイロットモデル地域において、多目的利用可能なバイオマス種であるトチュウ、ブンカンカ、ヤトロファに、ハリエンジュを加えた4樹種を組み合わせて栽培し、高い環境便益と経済便益を得るような土地利用配置案を最適化した。最適化目標として3つのケースを設定し、異なる目的関数を使用して比較した。第一に事業利益を最大にする場合（ケース1）、第二に低炭素効果を最大にする場合（ケース2）、第三に事業利益と環境保全便益（低炭素および水土保全効果）の合計を最大にする場合（ケース3）とした。食糧自給率100％となる耕作地および放牧地面積を確保しつつ、残りの耕作地および草地をすべて多目的バイオマス樹種に転換した場合、USLE式により土壤流出量の差を算出すると、最大で約70％の土壤流出量を削減することが可能となる。

図2-8に、転換前のトウモロコシ栽培と3つの最適化ケースの事業利益、低炭素便益、水土保全便益の比較を示す。土壌流出削減率の目標値が大きくなると、植林対象面積が増大することにより、すべての便益も共に増大した。3つの最適化目標を比較すると、低炭素化効果を最大化するケース2は事業利益が小さく、低炭素化効果の面積あたり経済便益が小さいことから合計便益も最低となった。ケース1と3の事業収支および環境便益には大きな差は見られず、合計便益はともに転換前の2倍以上となった。

表2-9 ヤトロファとブンカンカによる事業収支と環境改善便益の経済評価（元 ha $ ^{-1} $ yr $ ^{-1} $ ）

ヤトロファ	ブンカンカ
粗収入	薬剤
1,600	BDF
4,000	固形燃料
500	茶
1,600	BDF
34,300	飼料
11,400	活性炭
1,000
販売管理費	6,100	57,300
事業利益	-4,100	-38,800
2,000	18,500
環境改善便益	14,900	12,900
水土保全便益	13,400	10,300
低炭素化便益	1,500	2,600
合計便益	16,900	31,400
図2-9 土壤流出削減率を70％とする転換対象地において事業利益と環境便益の合計を最大化する土地利用（ケース3）

土壌流出削減率70％とした場合のケース3による最適土地利用を、図2-9に示す。植林対象地域は主に霊宝市の南東部に集中しているが、この地域は大半が丘陵地で傾斜が急である。植林面積の大半がトチュウとなったが、トチュウは生育環境の適応が広く、栽培管理が容易であるため、土地利用条件による影響を受けにくく、環境改善、事業利益がともに高い効果を得られるところが利点である。ブンカンカは事業利益、環境改善効果がトチュウより大きいものの、植林面積はわずかであった。これはブンカンカの栽培・収穫に多くの労働力を要するため、農村集落の周辺でなければ事業収支が悪化するためである。農村集落から離れた地域と急傾斜地には、管理を必要としないハリエンジュが選択された。ヤトロファは、植林対象に選択されなかった。ヤトロファは中国においてエネルギー作物として広く栽培されているが、南部温暖地域が主栽培地である。パイロットモデル地域の気候はヤトロファの栽培温度条件の下限に近く、植林可能地域は平野部に限定される。平野部は土壌流出が比較的少ないので食糧生産用地として残されたため、結果的にヤトロファの栽培は適さないことになった。

以上のように、霊宝パイロットモデル地区において、バイオマス産業利用植林によって食糧自給率100%を維持しながら土壌流亡量を70%削減し、低炭素効果を図る土地利用を提案した。単位面積あたりの環境改善効果や事業利益が高い樹種でも、栽培管理や土地利用の条件によって植林・利用に適さない場合があった。今回の試案の空間単位は1 kmメッシュであったが、実際の施業にはメッシュ内すべてに植林するのではなく、集落や既存農地の配置や状況に応じた詳細な植林計画を要することは言うまでもない。

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

本研究は、農村地域におけるバイオマス資源を高度利用した産業化によってもたらされる環境改善効果（低炭素化と水土保全）と地域社会経済的効果（雇用創出と農民収入増加、地域経済波
及効果）に関し、生態学、システム工学、社会経済学から多面的にアプローチし、バイオマス事業の効果と持続可能性を評価した。科学的な意義として、①バイオマス成長と土壌炭素動態の考慮による低炭素効果評価の高度化、②非エネルギーバイオマス製品の低炭素効果評価方法の提示、③バイオマス事業収支と環境改善効果の経済価値の直接比較が挙げられる。

## （２）環境政策への貢献

本研究は脱温暖化シナリオに対応可能な政策のヒントとして、農村におけるバイオマス産業の具体例を提示し、その推進のための農業・工業・地域連携の有効性を示した。また日中環境保護協力協定に対応した政策のヒントとして、日本の技術を導入した中国農村部における国際連携バイオマス産業創出モデルを提示した。従来のバイオマス利用による低炭素化推進施策において見られなかった、バイオマスの多目的利用という視点を導入することによって、本研究はバイオマス事業の最大の障壁である経済性を改善しうることを示した。またバイオマス産業を持続可能とする仕組みとして、低炭素だけでない多様な環境保全効果の評価も有望であることを示した。環境と社会経済の多様な便益を同時達成する「一石五鳥」モデルが、環境の持続的改善に寄与することを示した。

バイオマス生産を担う農民の事業参画推進は、いわゆる三農（農村、農業、農民）問題の解消に向けた地域社会の持続可能施策として望ましい。ケーススタディを実施した中国とは農村や環境問題の特性は異なるが、我が国の農山村でも放棄農地・放棄林、人口減少、経済・生活格差などの複合問題によって、炭素固定をはじめとする生態系機能が劣化している。農村部において地域の自然資本を活用した環境調和産業を興し，地域住民が事業参加するモデルは、我が国においても適用可能であると期待される。

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13）中華人民共和國農業部編：中國農業統計資料，農業出版社（2007）

14）中国総覧編集委員会：中国総覧2007～2008年版，ぎょうせい（2008）

15）大澤正治：愛知大学ICCS人口生態環境問題研究会中間報告書，愛知大学国際中国学研究センター（2005）

「退耕還林・還草政策について」

16) M. X. Men, T. K. Zhao, Z. P. Peng and Z. R. Yu: Sci. Agric. Sinica, Vol. 37, No. 11, pp. 1647–1653 (2004)

“Study on the Soil Erodibility Based on the Soil Particle-size Distribution in Hebei Province”

17) Y. L. Xu, H. E. Li, Y. M. Ni and F. Yang: J. Northwest Sci-Tech Univ. Agric. For., Vol. 34, pp. 138-142 (2006)

“Estimate on Pollution Loadings of Nitrogen and Phosphorus Based on USLE in Heihe River Watershed”

18) The World Bank: State and Trends of the Carbon Market 2009 (2009)

19) Yan, D. J.: J. Shaanxi Agric. Sci., Vol. 35, No. 3, pp. 15-17 (2007)

“Study on Xanthoceras Sorborifolia Resources and Its Development Utilization in China”

20) T. Kawaguchi, E. Nakama, Y. Osumi, S. Tejowuran, B. Zainal, Hartina, A. N. Gintings and Y. Morikawa, : Waseda-bridgestone Initiative for Development of Global Entertainment Report (2010)

“W-BRIDGE Model Reforestation Model of Degraded Land for Benefits to Local People in Lombok Island, Indonesia”

## 7 ．国際共同研究等の状況
なし

## 8 ．研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

## <論文（査読あり）>

1）町村尚，佐田忠行，小林昭雄，中澤慶久，玉泉幸一郎，堤雅史，部谷桂太朗，津田和俊，蘇印泉：環境システム研究，Vol.37，pp.467-475（2009）

「中国の退耕還林植林地におけるバイオマス高度利用とその低炭素化ポテンシャル－河南省霊宝市のトチュウ植林の事例－」

2）佐田忠行，町村尚，田中大士，蘇印泉，張景群，小林昭雄：環境技術，Vol.39，No.9，pp.549-556 (2010)

「多目的バイオマス利用による環境改善および社会経済的効果－中国黄土高原におけるポテンシャル評価－」

## くその他誌上発表（査読なし）>

1）町村尚，佐田忠行，小林昭雄：環境技術，Vol.39，No.9，pp.524-529（2010）「農工連携による農村低炭素化産業の創出」

2）梅田靖ら編：都市・農村連携と低炭素社会のエコデザイン，技法堂出版，pp.51-76（2011）「第Ⅱ部1．農村産業：新しい仕組みと挑戦（執筆担当：町村尚，小林昭雄，中澤慶久，堤雅史，佐田忠行，福島龍太郎）」

## （2） 口頭発表（学会）

1）町村尚，玉泉幸一郎，小林昭雄，佐田忠行，中澤慶久，堤雅史，部谷桂太朗，馬場健史，蘇印泉：日本農業気象学会2009年度全国大会，福島，2009年3月25-27日

「中国河南省における退耕還林トチュウ植林地の炭素固定量推定」

2）小林昭雄，中澤慶久，馬場健史，町村尚，佐田忠行：日本杜仲研究会第4回定期大会，大阪，2009年8月1日

「トチュウ（Eucommia ulmoides）活用は、一石何鳥を可能にするか？」

3）町村尚，佐田忠行，小林昭雄，中澤慶久，玉泉幸一郎，堤雅史，部谷桂太朗，津田和俊，蘇印泉：第37回環境システム研究論文発表会，東京，2009年10月24-25日

「中国の退耕還林植林地におけるバイオマス高度利用とその低炭素化ポテンシャル－河南省霊宝市のトチュウ植林の事例－」

4) T. Machimura, T. Sada, M. Tsutsumi, Y. Nakazawa, T. Bamba and A. Kobayashi: Ecodesign 2009, Sapporo, Japan, 7–9 December 2009

“A Deciduous Wood Plant, Eucommia ulmoides is One of the Most Valuable Plants for Harmonized Economic Development and Environmental Improvement of the Rural China”

5) T. Sada, T. Machimura, K. Hidani, A. Kobayashi, Y. Nakazawa, K. Gyokusen, M. Tsutsumi, K. Tsuda and Y. Su: Ecodesign 2009, Sapporo, Japan, 7–9 December 2009

“Accounting Carbon Reduction Effect of Grain for Green Eucommia Plantation and its
High Order Biomass Utility in Henan Province, China"

6）津田和俊，佐田忠行，町村尚，蘇印泉，内山茂久：第51回大気環境学会年会，大阪，2010年9月8-10日

「中国河南省における杜仲植林地および周辺市街地の大気環境測定」

（3）出願特許

なし

（４）シンポジウム、セミナーの開催（主催のもの）

1) ワークショップ "Multiple benefits and perspectives of Eucommia biomass industry - Practice at Lingbao, China-"（2009年11月7日、中国西北農林科技大学、観客30名）

（５）マスコミ等への公表・報道等

なし

(6) その他

なし
【3K113027】アジアの都市廃棄物管理の発展に応じた埋立地浸出水対策の適正な技術移転に関する検討（H23～H25；累計交付額 84,236 千円）

石垣 智基（(独)国立環境研究所）

### 1. 研究開発目的

アジア都市域では経済発展に伴い、廃棄物の発生量の増加と質の多様化、民間セクターでの資源回収、資源化可能な廃棄物の越境循環、温暖化対策における京都メカニズムの活用が進展しており、発生から資源化・埋立に至る廃棄物フローは多様化し、回収率の向上とオープンダンプ（集積投棄）の改善という以前のフェーズからは脱却しつつある。すなわち、都市化の初期段階で発生する水路や公共地への生活ごみ投棄による景観・衛生・環境上の問題から、埋立地由来の環境汚染を防止するための浸出水適正管理へと問題は転換・集約されてきている。

その一方、当地域の浸出水対策は廃棄物管理体系の中で一元的に検討されておらず、市街の問題を郊外に先送りしただけの原始的な対策や、逆に社会や廃棄物管理の実情に対して過剰に高度で機能しない処理プロセス導入の問題が生じている。その解決を目的として、廃棄物管理の発展フェーズに即した浸出水対策技術・システムを提案し、包括的で円滑な技術移転を支援するための情報を提供する。

## 2 ．本研究により得られた主な成果

## (1) 科学的意義

湿潤アジア地域における浸出水循環の適用に向け、生態学的な安全性と埋立地内微生物反応への影響の両面から、水質制御手法としてアンモニアストリッピングとRO膜処理が提案された。浸出水中のフェノール、チオ硫酸、チオシアン等によるアナモックス反応の一時的な速度低下が確認されたが、その後の速やかな回復挙動から、水質変動の大きな廃棄物埋立地への同反応の適用可能性が示された。吸着剤と太陽光応答型の光触媒の複合材料を開発するとともに、吸着剤の化学組成に応じた浸出水中の有害物質吸着・除去性能が示された。

## (2) 得られた成果の実用化

タイ・ノンタブリ埋立地において人工湿地による浸出水処理実証装置を設置して運転中である。乾季だけでなく雨季においても蒸発散促進による水量削減効果が示された。廃棄物管理・埋立地管理・浸出水管理にかかる環境負荷を一体的に評価可能な評価ツールを作成するとともに、主要な都市データを入力したデータベースを構築した。評価ツールは本課題終了後にアジア都市向けに公開・配布する予定である。

## (3) 社会への貢献の見込み
アジア都市における廃棄物埋立地浸出水の適正管理のための技術システムを提案する。末端処理に依存せず、気候条件と埋立地管理の実態に応じた年間の水量管理（水収支）の改善を図る。埋立地由来の水環境汚濁の改善と温室効果ガス削減を通じて、地域環境および地球環境への負荷削減を図る。廃棄物管理および埋立地管理の一体的な提案を、国内の企業・自治体の技術移転や国際協力の一環として実施するための情報を提供する。

### 3. 委員の指摘及び提言概要

研究テーマによって成熟度が異なり、基礎の情報から現場での情報までが必ずしも一体化せずに混在している。政策決定者向けサマリーでは、途上国の埋立処分地の管理に関する知見が整理され、政策への活用が言及されているが、ここに記載されていない各サブテーマの成果については、政策への活用にはまだ距離があるようであり、これらを含んだ成果としての提言になっていない。また、アジアへの技術移転を問題とする研究であるなら、技術移転に関係する自然環境条件だけではなく、社会経済、法制度、国民性など重層的な条件を整理して支配的な要因を確定したうえで調査の狙いと土俵を作るべきではないか。

### 4. 評点

総合評点：B
# 平成22年度次世代循環型社会形成推進技術基盤整備事業補助金

技術開発報告書（概要版）

事業名：水熱ガス化プロセスによる工場廃水の処理・燃料ガス製造技術の開発(J2203)

分野名：3Ｒ・エネルギー回収の高度化技術

事業者名：大阪ガス株式会社

補助金交付額：37,117,000 円

### 1. 技術開発者名

## 1 -1 代表技術開発者（照会先）

·住所 大阪府大阪市此花区西島5-11-61

・所属名・職名 大阪ガス株式会社 エンジニアリング部

ECO エネルギーチーム 副課長

· 氏名 ___ 松本 ___ 信行

·電話番号/FAX番号 06-6465-2010 / 06-6465-2039

• E-mail nobmatsu@osakagas.co.jp

## 1 -2 共同技術開発者

·住所 東京都中央区新川2-12-15

・所属名・職名　　月島環境エンジニアリング株式会社　プロポーザル本部

プロセス設計第二部 審議役

· 氏名 ___ 安達 ___ 太起夫

·電話番号/FAX番号 03-6386-3965 / 03-3537-8764

• E-mail adachi@tske.co.jp

### 2. 技術開発の目的と開発内容

## 2 −1 技術開発の目的と達成すべき目標

## 2 −1−1 目的

水熱ガス化技術は、300 ℃、10 MPaG 程度の液相で触媒を用いて有機物をガス化する技術である。有機物を含む廃水の処理に適用することにより、メタン等の有用なガスを回収するとともに、処理にともなって排出される炭酸ガスを、従来の焼却法に比べて大幅に削減することができる。

本事業においては、水熱ガス化技術の実証試験として、廃水処理量5.5m³/日のパイロットプラント(申請者および共同技術開発者の所有物)を廃水排出工場に設置し、実廃水を対象として連続処理試験を行うことにより、処理性能の安定性を確認するとともに、実規模のプラント設計に必要なエンジニアリングデータの取得を行う。

2-1-2 目標

表1：技術開発の目標と、データ取得・分析の項目・回数

データ取得・分析項目	回数・頻度	データ取得・分析項目	回数・頻度
目標1.処理性能の検証	目標2.エンジニアリングデータの取得
(1)温度・圧力等の運転条件の安定性の確認	(1)反応塔の圧力損失の確認
(2)処理水質の安定性の確認	常時	圧力計による常時監視	常時
(3)生成方の量および組成の確認	(1)適宜 (2)常時	(2)熱交換器性能の確認	適宜
(3)生成方の量および組成の確認	各2回	(3)触媒活性の検証	各1回
(4)ダイオキシン類(DXNs)に関するデータ取得	各1回	各種分析:①使用前触媒,②300h後触媒(5サル)分析項目:走查型電子顔微鏡(SEM)による観察、BET比表面積、水額水ロシメータ分析、WDX分析、金属表面積、XPS分析、表面元素分析、断面カラーマッピング
(4)ダイオキシン類(DXNs)に関するデータ取得	各1回	(4)材料健全性の検証	1回
(4)ダイオキシン類の分析:①生成方ス ②燃焼ガス ③処理水	各種分析:300h後材料試験片分析項目:外観検査、重量測定、浸透探傷試験、断面観察、元素分析
本事業における目標と、各目標に対応するデータ取得・分析の項目・回数を、表1に示す。

## 2 –2 開発内容

## 2 –2–1 実証施設の規模と設置基数

廃水を排出する工場内に廃水処理量 $ 5.5 \, m^{3}/日 $ 規模のパイロットプラント（申請者および共同技術開発者の所有物）を1基設置した。パイロットプラントの概略フローを図1に示す。また、パイロットプラントの外観を図2に示す。

図1：パイロットプラント概略フロー

図2：パイロットプラント外観

## 2 –2–2 処理対象廃棄物の種類

水熱ガス化技術は、有機物を含む廃水を処理対象とする。

## 2 –2–3 試験条件

## (1) 桨水供給量、TOC濃度：

廃水の原水を純水で希釈することにより、廃水供給量・TOC濃度が異なる8条件において処理試験を行った。各条件につき表2に示す。

※TOC：全有機炭素（Total Organic Carbon の略）。水中の酸化され得る有機物の全量を炭素の量で表した水質指標の一つ。

## (2) 運転温度、圧力：

約 $ 285 \, ^{\circ}C $ 、約 $ 10.8 \, MPaG $ （反応塔出口）

2–2–4 試験時間

約 300 時間

2–2–5 データ取得・分析の項目・回数

先述の表1に示した。

### 3. 技術開発の成果

表 2：廃水の供給量、TOC 濃度

## 3 -1 得られた知見

条件No.	处理前
液混合量[kg/h]	桡水供給量[kg/h]	希积後原水割合[%]	桡水TOC濃度[mgC/L]
原水	純水
条件1	78	0	78	100	25300
条件2	156	0	156	100	25300 $ ^{*1)} $
条件3	156	80	236	66	16700 $ ^{*1)} $
条件4	156	40	196	80	20300
条件5	39	80	119	33	6330
条件6	60	80	140	43	9380
条件7	80	80	160	50	12000
条件8	140	80	220	64	15400

## 3 −1−1 処理性能の検証

$ ^{*1} $ 条件2、3の廃水TOC濃度は条件1の廃水TOC濃度から算出した値。

(1) 温度・圧力等の運転条件の安定性

本パイロットプラントにおける 300 時間を超える運転の中で、条件の変更に追従して安定的に制御が行われることが確認された。

## (2) 処理水質の安定性

運転期間中に連続測定した処理水 TOC 濃度の経時変化を、処理前の原水 TOC 濃度のプロット、希釈後原水割合の変化と共に図3に示す。本パイロット設備により、TOC 濃度6,330
～25,300 mgC/L の廃水を、処理水 TOC 濃度 100 mgC/L 程度以下で、約 300 時間にわたり連続的に安定して処理できることが確認できた。

## (3) 生成ガスの量および組成

廃水の分解により得られた生成ガス量は、生成ガスの炭素源である廃水の濃度・流量の変化に応じて変化した。生成ガス組成は、廃水の濃度・流量の影響をあまり受けず、濃度や流量が変化しても安定して推移した。生成ガスの主要成分はメタンおよび炭酸ガスであり、それらの濃度はそれぞれ約75％および約 $ CO_{2} $ が25％であった。生成ガスの発熱量（総発熱量）を計算すると約31MJ/Nm³となった。これは大阪ガスが供給する都市ガス(13A)の発熱量の約70％であり、一般的なボイラー等で利用することが可能である。今回の運転においても、生成ガスを熱媒ボイラーの燃料として利用できることを確認した。

## (4) ダイオキシン類に関するデータ取得

本プロセスから排出される処理水、生成ガス、燃焼排ガス中に含まれるダイオキシン類を測定した結果を表3に示す。いずれも非常に低い値であることが分かった。なお、本プラントはダイオキシン類対策特別措置法の規制対象の設備ではないが、同法に規定される排出基準値と比較すると、処理水で20万分の1以下、生成ガスおよび燃焼排ガスでは2万分の1以下であった。

表 3：ダイオキシン類の測定結果

処理水
[pg-TEQ/L]	生成ガス
[ng-TEQ/Nm³]	燃焼排ガス $ ^{*1} $
[ng-TEQ/Nm³]
測定值	0.000042	0.0000039	0.0000045
(参考)
排出基準値 $ ^{*2} $	10 $ ^{*3} $	0.1 $ ^{*4} $

*1) 生成ガスを熱媒ボイラーで燃焼するときに発生する排ガス。

*2) 本プラントはダイオキシン類対策特別措置法の規制対象ではないが、参考に規制値を示した。

*3) 特定施設に対する一律の規制値。

*4) 焼却能力4t/h以上の新設廃棄物焼却炉に対する規制値（最も厳しい値）。

図3：処理水 TOC 濃度の変化

## 3 -1-2 エンジニアリングデータの取得

## (1) 反応塔の圧力損失の確認

反応塔の圧力損失は、想定していた圧力損失（0.07 MPaG）に対して、廃水流量が160 kg/hの時には圧力損失が0.05 MPaG程度で安定しているが、廃水流量が160 kg/h以上での運転において、反応塔内の圧力損失が急激に上昇する場合があることが確認された。

## (2) 熱交換器性能の確認

予熱器 E-1、加熱器 E-2、冷却器 E-3 の性能を確認するため、設計値と今回の運転データとを比較した結果、いずれの熱交換器も、目的の加熱あるいは冷却における性能を満足することが確認された。今後、長期運転データ取得による性能確認を行い、実用機の熱交換器設計に活かす。

## (3) 触媒活性の検証

触媒は、300 時間の運転後においても初期活性の 74％～89％程度の高い活性を維持することが分かった。すなわち、運転開始後 300 時間では極端な活性低下は見られず、過去にベンチスケール装置を用いた試験結果から想定していた当初計画範囲内での活性低下が確認された。BET 比表面積、全細孔容積、バルク Ni 濃度、金属表面積といった触媒の活性に
影響を及ぼすと考えられる物性は、使用前触媒の値と300時間運転後の触媒の間に顕著な差が見られなかった。これは前述の触媒活性の低下が少ないことと対応していると言える。

## (4) 材料健全性の検証

SUS316L 製の材料試験片を製作し、反応塔の内部に投入することで当該材質について耐食性を検証した。取り出した試験片につき、外観観察や腐食速度の評価、浸透探傷試験を行った結果、全面腐食は小さく、応力腐食割れの兆候も見られなかったことから、SUS316L 材は本プロセスでの良好な材料であることが確認された。外観観察の代表例を図4に、浸透探傷試験結果の代表例を図5に示す。

図4：300 h 運転後マイクロスコープ写真

図 5：300 h 運転後浸透探傷試験結果

## 3 -2 今後の展開

H22 年度の実証試験により、今回設置したパイロットプラントによって良好に廃水が処理できることが実証できた。

長期間の運転におけるエンジニアリングデータを取得する必要があるため、H23年8月より運転を再開し、今後のプラント設計に必要なデータを取得する予定である。(H23年度次世代循環型社会形成推進技術基盤整備事業へ申請中)

実証試験により取得したデータを、数十〜数百 $ m^{3}/ $ 日規模の実用機の設計に活かすことにより、H24年度の本格的実用化を目指す。

### 4. まとめ

## 4 -1 目標に対する達成度の自己評価

設置したパイロットプラントにおける処理性能の検証を行い、安定的に廃水処理を行うことができることを確認した。また、300時間経過後のエンジニアリングデータを取得することができ、目標を達成することができた。

## 4 –2 生じた課題点

反応塔内の圧力損失が急激に上昇する場合があることが確認された。今後の運転において、触媒充填量を減らす、あるいは触媒流出防止用メッシュの構造を変更するといった対策を施した上で、圧力損失が急激に上昇する際の原因について検討していくこととする。

## 4 −3 国内の廃棄物処理全般に与えるメリット

本技術を利用した産水処理プロセスの実用機の規模は、数十～数百 $ m^{3} $ /日を想定している。本技術が適用可能な産水の処理において、従来は焼却が一般的であり、200 $ m^{3} $ /日の規模では、処理コストは2,800円/ $ m^{3} $ 、炭酸ガス排出量は11,000トン/年である。対して、水熱ガス化では、処理にともない3,800 $ Nm^{3} $ /日のメタンが製造され、これの有効利用により、処理コストは1,800円/ $ m^{3} $ まで低減される。また、炭酸ガス排出量は、ゼロを下回り、実質-1,900トン/年で、焼却に比べて120%低減される見込みである。

燃料消費や炭酸ガス排出の削減の観点から、焼却に代わる処理が求められており、製造ガスを燃料として有効利用が可能な水熱ガス化プロセスはその要請に合致する。さらに、水熱ガス化プロセスは、二次的な有害物質の発生がなく、廃棄物処理法で規定される環境アセスメント等も不要である。

我が国で焼却処理される廃水は年間360万 $ m^{3} $ 、消費燃料は重油換算で86万トン、炭酸ガ
ス排出量は 300 万トンと推定され、水熱ガス化プロセスはそれらの低減に大きく貢献できる。

英語概要

• Title:

Development of Generating Energy-value from Wastewater by Hydorothermal Gasification Process

Name: Nobuyuki MATSUMOTO

Affiliation: ECO energy technical development team, Engineering Dept., OSAKA GAS Co., LTD.

Address: 11-61, Torishima 5-chome, Konohana-ku, Osaka, 554-0051 JAPAN

Phone: OSAKA +81-6-6465-2010

E-mail: nobmatsu@osakagas.co.jp

• Co-researcher:

Name: Takio ADACHI

Affiliation: Process Design Dept. No.2 Proposal Div. Tsukishima Kankyo Engineering Ltd.

Address: 2-12-15 Shinkawa, Chuo-ku, Tokyo, 104-0033 JAPAN

Phone: TOKYO +81-3-6386-3965

E-mail: adachi@tske.co.jp

• Summary:

The high concentration or toxic organic waste water difficult to treat by biological treatment is often treated by incineration process at much cost and energy with large amount of carbon dioxide emission. The hydrothermal gasification process and the high activity catalyst for the process were developed by Osaka Gas Co., Ltd. Organic waste water can be treated by the hydrothermal gasification and the useful gas such as methane can be generated efficiently from the waste water with less carbon dioxide emission. The decomposition rate of typical organic compounds in industrial waste water and the composition of the generated gas from the compounds were clarified by the past experiments. Now we started the demonstration test using the newly installed pilot plant in a factory where waste water is discharged. In this study, we confirmed the treatment stability for the actual waste water and collected various engineering data in the demonstration test to establish the design technology of hydrothermal gasification plant in actual capacity.

• Keyword:

energy recovery, CO₂ reduction, gasification, catalyst, waste water
運転免許統計（平成28年版）補足資料2

警察庁交通局運転免許課