2021 Fiscal Year Annual Research Report
Pre-emptive life-cycle design and optimization for resource recycling by constructing superstructure
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21H03660
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
菊池 康紀 東京大学, 未来ビジョン研究センター, 准教授 (70545649)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
醍醐 市朗 東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (20396774)
村上 進亮 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40414388)
所 千晴 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90386615)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ライフサイクルアセスメント（LCA） / マテリアルフロー分析 / 金属資源リサイクル / 蓄電池 / 太陽光パネル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
A)再エネ主力化のためのエネルギー技術における金属資源Criticalityの解析：再エネ主力化に必須のエネルギー機器として蓋然性の高い太陽電池、蓄電池に関し、社会的ニーズの高まりから増加傾向となっているリサイクル関連技術と省資源化技術に関し、学術俯瞰解析等を通じて分析を行った。特に基幹部品(太陽電池セル、正極/負極、触媒など)については、ライフサイクルアセスメント（LCA）やマテリアルフロー分析（MFA）に関する文献が増加していた。例えば、各国における内燃機関系自動車からバッテリー搭載型自動車への転換に関する政策により、バッテリー関連の金属資源の必要量が増加することが分析されているが、実際には製品寿命の変化や実現性などの不確実性が議論され、将来の必要量の解析結果には不確実性が大きく存在していることが分かっている。
B)資源循環のためのリサイクル技術の体系的整理と数理モデル化：特に蓄電池・太陽光パネル関連のリサイクル技術についてリサイクルプロセスを含めたライフサイクルフロー図を作成し、関連企業や専門家に個々の単位操作・プロセスについて妥当性をヒアリングした。
C)リサイクルシステムのスーパーストラクチャ構築と最適化手法の開発：個々の技術に関し、技術性能に大きく影響する変数等を特定し、定性モデルを構築した。
D)スーパーストラクチャを用いた資源循環最適化に基づく先制的ライフサイクル設計手法の開発：金属資源循環に関する指標について、過去の事例をレビューした。特に、LCAとMFAを組み合わせた解析に基づく技術評価の事例を集め、資源循環における最適化の観点をまとめた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2021年度は、新型コロナウィルス感染拡大防止のための活動制限が大きく影響し、当初予定していた現場調査等が実施できなかった。感染状況が小康状態になった際に、企業の工場等の現場調査や海外研究者らとの討議の機会について、検討を行うことはあったが、感染状況が数か月ごとに変化し、計画を立てることができたとしても、実際には実施できなかったものがほとんどとなった。そのため、一部の調査については年度内で完了することができず、繰り越しを行うこととなってしまった。
他方、蓄電池や太陽光パネルなど、カーボンニュートラルへ向かう社会において必要となる機器について、府省事業が多く展開されることとなり、オンラインイベントに限られたが、産業界との意見交換等を行う場などがあり、最新技術を有する関係者らとの意見交換等が一部実施できた。また、予定通り、LCAやMFAについて、蓄電池や太陽光パネル等の新興技術に関する研究課題の特定などを行うことができた。
上記の状況から、当初の計画に対して「やや遅れている」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
カーボンニュートラルへ向かう社会において、蓄電池・太陽光パネルにまつわる資源循環の社会ニーズは高まる一方となっており、関連する技術の開発や実証の件数も増加し、これらの技術は新興技術・システムといえる。ここでは、資源循環の観点のみに限らず、製品製造技術についても新規なものが増えてきている。耐久製品といえる蓄電池・太陽光パネルについては、資源循環において、生産と廃棄の時間的なギャップにより、技術の変化が資源循環に与える影響が大きい。こうした技術の特性を考慮しながら、将来に導入されるべき技術・システムオプションを体系的に整理する必要がある。
そのために、実装可能な技術に関するライフサイクルモデル・スーパーストラクチャのフレームについて開発を進める。このとき、ライフサイクルGHG排出量以外の指標についても算定できるようにし、資源循環に関するケーススタディと蓄電池に関して実施する。指標については、ライフサイクル影響評価手法をはじめとする既存の指標を適用し、算定結果の解釈を行いつつ、蓄電池や太陽光パネルに関する資源循環最適化に向けた適応性を検討する。
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