Ⅰ 重点研究プログラム
研究課題名　循環型社会研究プログラム

実施体制

※所属・役職は年度終了時点のもの。また、*)印は過去に所属していた研究者を示す。

研究の目的と今年度の実施概要

［研究の目的］

第１期中期目標期間中に循環型社会形成推進基本計画が策定され、廃棄物の処理及び清掃に関する法律の改正法、各種リサイクル促進法が制定・施行された結果、一般廃棄物、産業廃棄物ともに、最終処分量が減少しリサイクル率は上昇しているが、排出量はここ数年横ばい傾向にあり、最終処分場の受け入れ可能量は逼迫していることから、廃棄物の発生抑制と適正処分、循環資源の再使用・再生利用を引き続き促進する必要がある。

このため、資源採取、生産、流通、消費、廃棄等の社会経済活動の全段階を通じて、資源やエネルギーの利用の面でより一層の効率化を図り、健全な物質循環をできる限り確保することによって、環境への負荷を少なくし、循環を基調とする社会経済システムを実現することが重要である。さらに、このような循環型社会の実現は、我が国のみにとどまらず、国際的にも重要な課題となっている。

そこで、本研究プログラムにおいては、廃棄物の処理処分や資源の循環的利用が適切な管理手法のもとで国民の安全、安心への要求に応える形で行われることを担保しながら、科学技術立国を支える資源循環技術システムの開発と国際社会と調和した３Ｒ（リデュース（発生抑制）、リユース（再使用）、リサイクル（再生利用））推進を支える政策手段の提案によって、循環型社会の近未来の具体的な姿を提示し、そこへの移行を支援することを目的とした。

［今年度の実施概要］

(1) 中核研究PJ

PJ1：近未来の資源循環システムと政策・マネジメント手法の設計・評価

• 様々な社会条件の変化とそれに伴う物質フロー、循環・廃棄物管理システムへの影響を、識者へのインタビューや他分野の将来予測に関する知見、ワークショップ形式での議論を基に網羅的に整理し、定性的な因果関係モデルを作成するとともに、重要かつ不確実性の高い要因を同定し複数のシナリオを描いた。また、社会変化がもたらす製品・サービス需要への影響や天然資源消費抑制や環境負荷低減対策としての社会・技術システムの設定を外生的に与え、物質フローの将来予測と対策による効果を予測するための投入・産出型の定量的なモデルを試作した。
• 近未来における対策シナリオの重要な役割を担う技術システムについて、主要な循環資源を対象としたLCA評価を行った。含炭素循環資源（バイオマス系及びプラスチック系）や鉱物系循環資源についてインベントリーデータの情報基盤整備を行い、その中で食品廃棄物や下水汚泥を対象としたバイオマスエネルギーシステム、鉄鋼、非鉄、セメントの三大素材産業を中核とした動脈・静脈連携による産業システム形成の効果を評価した。
• 自治体間のパフォーマンスを比較可能にし、各自治体が自らのマネジメントを改善していくための手法としてベンチマーキング手法を提案した。また、物質循環の各断面での発生する費用や環境保全効果を表現できる廃棄物環境会計を提案し、容器包装リサイクル法と一般廃棄物処理への適用を試みた。個別リサイクルにおける費用情報収集や「見えないフロー」を含めた物質フローの把握、建設リサイクルにおける問題視的検証型の実態評価による政策課題明確化等の検討を行うとともに、EUの拡大生産者責任の下での責任・役割分担の形態や諸外国のデポジット制度の状況を明らかにした。

PJ2：資源性・有害性をもつ物質の循環管理方策の立案と評価

• プラスチックリサイクル・廃棄過程における化学物質管理方策の検討のため、臭素系、有機リン系難燃剤等のプラスチック添加剤の分析法を開発するとともに、挙動評価に有用な物性値が実験的に得られた。製品、再生製品を構成する部材中の化学物質情報を明らかにするため、臭素系難燃剤を対象とした分析を実施し、製品中含有レベル、再生製品への混入レベルを把握した。製品使用時における化学物質の室内負荷に関し、難燃剤等を対象に、一般家庭や事業所の室内空気、ハウスダストの分析を行うことによって実態を明らかにし、モデルルームにおける製品負荷試験を行うことによって放散速度、排出係数といった曝露リスク算定に有用なパラメータを求めることができた。家電及び廃プラスチックリサイクル施設（破砕、圧縮・梱包、RPF製造施設等）における調査を実施し、有害化学物質（添加剤、VOC、樹脂分解物、有機ハロゲン化合物等）のモニタリングを行って、作業環境の安全性、プロセスにおける制御性の評価や環境排出量を算定できた。
• 製品、素材、廃棄物等複合素材中の有害性・資源性金属の試験法として、部品・素材の解体と個別分析による全含有量の積み上げ方式に加え、基板等資源回収される部品等の回収後残渣の不適正処理に伴う影響（潜在的な水系汚染等）を推定するための試験系（溶出試験及び燃焼試験）を加えた手法を確立した。パソコンをケーススタディとして、40種の金属量を把握し、解体段階における素材及び部品の回収性を評価した。多種・多量の部品を含む基板について燃焼実験によるマスバランスにより得た金属量の代表値は、積み上げ方式による値とほぼ一致した結果を得た。廃パソコンの金属量に流通フローを組合せて、資源性・有害性金属（銅、鉛、貴金属類４元素）の潜在回収可能量及び国内・国外移動量を求めた。国際的管理対象物質である水銀のサブスタンスフローを整備した。水銀の大気排出インベントリーでは、文献レビュー、各種廃棄物の燃焼実験、フィールド調査により、排出源別の排出係数を精緻化し、日本からの年間排出量を推定した。
• 建設系再生製品に関する評価方法と許容基準について、欧州建設製品指令や欧州各国の評価フレームなどのレビューの結果を踏まえ、本研究における環境安全評価試験フレーム案を提示した。欧州規格の特性評価試験をわが国の再生製品に適用するための試験条件を検討し、試験精度への影響要因を明らかにした。環境最大溶出可能量試験については公募による精度調査から十分な精度を持つ試験法であることが確認され、廃棄物学会標準規格の原案として提出した。環境曝露試験では、中性化条件や浸漬式乾湿サイクル条件で溶出が大きく促進されることを見いだした。評価試験データを入力情報とする発生源理論モデルと土壌地下水環境への移動モデルを設計・試作し、長期的な放出と地盤環境中での移動を予測する手法を開発した。

PJ3：廃棄物系バイオマスのWin-Win型資源循環技術の開発

• 中核技術の一つとするガス化-改質プロセスでの回収エネルギーの評価を行うのと同時に改質触媒の長時間耐久性試験評価により、生成ガスの制御を含め触媒の活用を可能とする技術的要件等の解明を進めることとした。バイオフューエル製造技術については、未利用の低品質廃油脂類からバイオディーゼル燃料を製造できる新規技術を開発し、その技術特性を明らかにした。第２の中核技術とする水素/メタン２相式発酵システムについては、エネルギー回収効率の向上を目指すとともに、対象バイオマスの発生特性等を考慮した解析・評価を行う。また、脱離液からのアンモニア除去プロセス実用化のための設計条件を見直し、改良した装置による運転条件を確立することとした。具体的には、ガス化-改質法によるエネルギー回収については、径50 mm、長さ約1 mの反応管をガス化と改質について設け、木質廃棄物等の試料を約150 g/hの速度で供給する。650〜850℃の温度を試験範囲とし、さらに改質触媒の適用を因子として生成するガスの組成や回収エネルギー等について詳細データを取得・解析した。水素/メタン発酵システムについては、研究所内で発生する食堂残飯を対象とした水素/メタン二段発酵プロセスのミニパイロットシステムを構築し、水素発酵、メタン発酵プロセスの連続運転による基質特性解析を行うとともに、本ミニパイロットシステムにおける負荷特性、温度特性、栄養塩類除去機能の解析等を行った。メタン発酵廃液のアンモニア除去については、MAP１水和物の生成防止・最適加熱条件を選定し、本プロセスのエネルギーおよびコストを算定し、従来法と比較評価した。
• 食品廃棄物を対象とした乳酸回収技術の最適化を行い、さらに発酵残さを養鶏等の飼料に利用するというカスケード利用を行う際の効果の特性評価や各種条件の解析を行うこととした。生活排水を対象とした高効率リン回収技術・システムの規模要件および廃液特性等に応じた現状分析を行い、リン等の吸着/脱離/資源化/吸着剤再生の技術因子を求め、リン酸鉄含有汚泥からの回収効率向上をはかることとした。具体的には、食堂や食品工場等の食品残さからの発酵生成物（乳酸）の品質確保のため、L-乳酸菌植種による劣化防止の評価および過熱蒸気による殺菌条件の評価を行った。また、発酵試験で生成した発酵残さ飼料を用いた肉用鶏の飼養実験を行い、発酵残さ飼料評価を行った。リンの回収については、集中処理システムとして中規模浄化槽と接続したミニパイロットシステムを構築し、高濃度リン含有排水からの効率的なリン除去方法の検討を行うとともに、鉄電解脱リン法を導入した小型浄化槽の調査を行い、高濃度リン含有汚泥からのリンの溶出および回収試験を行った。また、汚泥減容化・リン回収システムについては、ベンチスケールの活性汚泥プロセスにおける微生物解析に基づいて、汚泥転換率が低く、リン含有率の高い運転条件に関する解析を行った。
• 既存の動脈プロセスと廃棄物系バイオマス等のエネルギーや再生マテリアルへの質転換プロセスとの連携/一体化システムの設計と評価を行う。まず廃棄物系バイオマス賦存量と需要特性等を把握し、地域条件に応じたシステムの基本設計、動脈プロセスへ受け入れるための各種質転換技術の評価を行い、基礎データ集積によるシステムモデルの設計を行うとともに、モデル実証に向けて特定エリアにおける適用を想定した評価を行うこととした。具体的には、関東エリアを中心にして廃棄物系バイオマスの需給状況をデータベース化し、特定の地域を想定したシステム設計を行い、ライフサイクルアセスメントの手法により評価を行うという方法で実施した。

PJ4：国際資源循環を支える適正管理ネットワークと技術システムの構築

• アジア地域における国際資源循環及び関連する国内資源循環の現状について、製品、物質という二つの側面から物質フローを把握した。また、物質フローと政策との関係を整理しながら各国における関連政策及びその評価手法開発のために必要な調査を実施するとともに、評価手法の開発を行う。
• アジア地域におけるE-wasteをはじめとする資源循環過程に伴うPOPsや水銀などによる環境汚染の発生状況について、既存の測定分析方法と結果をレビューした。また、土壌などの試料の採取・測定分析・毒性評価・モニタリング方法について予備調査を踏まえた検討を行い、プラスチックの太陽光照射や廃基板の燃焼などの途上国での資源循環・廃棄過程における有害化学物質の発生メカニズム解明と発生量把握に資する国内模擬実験を実施した。
• 途上国に適した技術システムの設計開発のため、アジア諸国における廃棄物管理システムについて、現況調査と比較研究によって準好気性埋立、多機能性覆土を含む既存技術に影響する因子を抽出した。抽出された影響因子を考慮して技術導入の最適化を図るための検討をラボスケールで実施した。埋立地全体からの温室効果ガス排出量観測法については、地表面法と気象学的手法などを検討した。
• バイオ・エコシステムを適用した技術導入に関して、汚水性状、バイオマス性状、汚濁負荷の質・量特性の調査に基づく地域特性評価を実施するとともに、処理機能解析による処理の高度化を行った。また、バイオマス廃棄物の嫌気発酵エネルギー回収技術、好気発酵コンポスト化技術について、廃棄物性状・発生特性に応じた機能解析によるこれらの技術の効率化を行った。

(2) 関連研究プロジェクト

循環型社会・廃棄物研究センター以外の研究ユニットが担う「関連研究プロジェクト」として、下記の３課題に取り組んだ。

1) 循環型社会形成のためのライフスタイルに関する研究

循環型社会の形成のための市民の意識や行動に関する研究を実施した。特に、エネルギー消費や廃棄物問題等市民の行動が必要不可欠な分野に焦点をあて、持続可能な消費形態のあり方や社会全体の持続可能な消費への移行についての方策を探った。

2) 循環型社会実現に資する経済的手法、制度的手法に関する研究

循環型社会実現のための政策手法、特に経済的手法、制度的手法に関する研究を実施した。特に、ごみ処理手数料、ごみ回収頻度、資源ごみの分別数、個別回収かステーション回収か、家計の属性変数（家計所得、家計人員、職業など）とごみ排出量やリサイクルへの取り組みがどのような関係にあるかを分析するために、家計のごみ排出行動、リサイクル行動に関する家計調査を実施し、基礎的なデータを収集した。家計からのごみ排出を対象にごみ処理手数料有料化が、家計のごみ排出行動やリサイクル行動に及ぼす影響の分析についてモデルのフレームワークを検討した。

3) 特定地域における産業間連携・地域資源活用によるエネルギー・資源の有効利用の実証

資源循環機能が集積するエコタウン等の拠点都市を対象に、動脈・静脈産業間の連携やバイオマス資源・廃棄物等の地域資源活用によるエネルギー・資源の有効利用の技術政策シナリオの計画・評価研究を、自治体・企業との連携で行った。循環産業で廃棄物を受け入れることの新規資源代替効果、地域循環効果、廃棄物処理の効率化について、その空間的な帰属を含めて定量的に明らかにすることができた。

(3) 廃棄物管理の着実な実践のための調査・研究

資源循環システムの形成を支えるためには、安心・安全な廃棄物処理・処分技術システムの構築とそれを確認するための試験評価・モニタリングシステムが不可欠である。資源循環過程において生じる環境リスクの低減技術や、最終的に残存する循環利用が困難な廃棄物・残渣、将来の新興産業等からの新たな不要物に対応し、安全かつ次世代に負の遺産を長期的に残さない処理技術を開発、評価することを目的とする。中核研究PJ以外の循環型社会・廃棄物研究センターの活動として本調査・研究を位置づけており、各中核研究PJとの連携も取りつつ実施している。平成19年度は、下記の４課題について取り組んだ。

1) 循環型社会に対応した安全・安心な適正処理・処分技術の確立

廃棄物フローの中で質の変換が行われる中間処理に着目して自治体レベルでの実態把握調査を行うと同時に、質の変化を評価するため、生態毒性や生分解性、有害性、汚濁性を利用した評価手法の検討を開始した。また、循環型社会に資する処分場の埋立類型の構築を目指して、埋立後の廃棄物の安定化と周辺環境影響を評価可能な数値解析モデルの構築に着手した。排ガス等の発生源モニタリング手法を要素に含む熱的な処理施設の適正管理方法についての概念設計を進めた。

2) 試験評価・モニタリング手法の高度化・体系化

次期POPs候補物質、残留性有害物質等について、循環資源や廃棄物等への負荷量の考察と、これら物質の分析方法の検討及びプロセス挙動の把握を進めた。既存分析法の現場モニタリングへの適用性について検討し、簡易分析法の検討を開始した。製品中の有害物質について、複合素材・混合系試料の分析法を確定し、データを取得した。ダイオキシン類の公定法アッセイのフォローアップスタディー等を実施し、現場での運用法構築のための支援を行った。

3) 液状・有機性廃棄物の適正処理技術の高度化

浄化槽技術の高度化のための試験研究、生ごみ処理システム、植栽・土壌生態工学システムの高度化技術開発と同時に、浄化槽ビジョンの実現を目指した維持管理特性等についての検討等を行った。また、生ごみディスポーザ排水等を導入した総合排水処理システムの解析を行い、ディスポーザ排水の導入によりBOD/N比が上昇すること、個別分散型の処理では生ごみを貯留するため破砕粒度にかかわらず１〜２ヶ月で可溶化が進行すること、中規模以上の処理システムでは循環比を増加させる等の運転操作条件の適正化により有機物および窒素除去率を向上可能なことなどがわかった。また、循環比の増加により汚泥転換率を抑制される傾向も見られたことから、汚泥発生抑制効果も期待できることがわかった。また、LCCO₂解析による基礎的な検討により、生ごみを可燃ごみとして排出する場合に比べ、生活排水と合わせて処理することにより、ネットでのCO₂排出量を削減可能であることが示唆された。

4) 廃棄物の不適正処理に伴う負の遺産対策

不適正堆積廃棄物の火災問題に対応した現場調査法として、重点的に調査が必要な発火が疑われる領域の抽出フローを提案した。PCB、廃農薬のモニタリング手法に関しては、実施設での適用による評価を開始した。また、POPs廃棄物処理施設等において各種媒体中のPOPs様物質の測定を実施し分析方法の最適化を進めた。

(4) 基盤型な調査・研究

廃棄物研究の基盤となる調査・研究として、重大な環境問題に対応すべき研究、研究能力の向上を図るための研究や手法開発、研究所内外の活動に資するための知的研究基盤の整備等を実施している。平成19年度は、下記の２課題について取り組んだ。

1) 廃棄アスベストのリスク管理に関する研究

TEM分析法を確立し、土壌・底質・廃棄物への適用性を検討しデータを取得するとともに、TEM分析法と位相差顕微鏡分析法を比較照合した。アモサイト及びトレモライトの熱処理物の鉱物組成変化、石綿繊維数及び質量変化を確認し、非石綿化する最低温度を明らかにした。細胞毒性試験及びクロシドライト及びクリソタイルの熱処理物のマウスへの腹腔及び気管投与実験による毒性評価を行った。

2) 資源循環に係る基盤的技術の開発

ガス化プロセスを含む資源化技術・システムについて、物理化学・熱的方式、生物学的方式の各分野にわたり、調査および環境プラントメーカーからの実際的な情報提供等によって要素技術および実機に係る諸情報・知見を収集した。これにより、エネルギーおよび有用なマテリアル回収技術システムとして今後の技術開発において基盤となる情報・データ・課題等を蓄積した。

(5) 知的研究基盤の整備

知的研究基盤の整備として、平成19年度は、下記の１課題について取り組んだ。

1) 資源循環・廃棄物処理に関するデータベース等の作成

各中核PJおよび「廃棄物管理の着実な実践のための調査・研究」における情報基盤として価値の高いデータベースを、「資源循環・廃棄物処理技術データ」、「物質フローデータ」、「循環資源・廃棄物データ」に類型化し、それぞれのデータベースの枠組みとデータの収集・整備方針を明確にした。その方針に基づき、食品廃棄物の市町村別賦存量、廃プラスチックや廃棄物系バイオマスの循環利用プロセスに関わる物質の投入・産出量、全国道府県リサイクル製品認定制度認定製品のライフサイクルインベントリーデータおよび各種溶出試験値のデータベース化作業を、次年度での公開を目途に進めた。

研究予算