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地球の環境容量と整合する資源フロー・ストック・生産性目標の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K12344
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分64050:循環型社会システム関連
研究機関国立研究開発法人国立環境研究所

研究代表者

渡 卓磨  国立研究開発法人国立環境研究所, 資源循環領域, 研究員 (10845811)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 交付 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード物質フロー / 脱炭素 / 科学的目標 / 気候変動 / 資源生産性
研究開始時の研究の概要

地球の環境容量を超過することなく増加し続ける世界人口の基本的欲求を充足する資源生産・消費システムの構築は人類が直面している最重要課題である。しかし環境容量下において、”いかなる資源を、いかなる国が、どの程度利用可能か”は科学的に解明されておらず、国際調和のとれた取り組みに不可欠な数値目標が確立されていない。本研究は、環境制約下における資源循環構造を精緻に表現する新規の数理モデルを開発し、地球の環境容量と厳密に整合する資源フロー・ストック・生産性目標の構築を目的とする。研究成果は資源利用に関する国際的目標設定の議論を支援すると共に、日本の次期循環基本計画における数値目標の科学基盤強化に貢献する。

研究実績の概要

地球の環境容量と整合的な資源フロー・ストック・生産性目標の開発に向けて、本年度は6種の主要金属(鉄鋼・アルミニウム・亜鉛・鉛・ニッケル)を対象とした世界規模でのシミュレーションモデルを開発した。
開発したモデルを用いて、世界各国・地域における過去110年間(1900~2010年)の金属利用の実態を解析し、日本を含む高所得国の経済活動は、現在、一人当たり約12トンの金属ストックに支えられている一方、世界平均は約4トン、低所得国は1トンにも満たないことを明らかにした。これは、金属利用における国際的不均衡性を意味し、本研究によってその具体的レベルが定量化された。
加えて、脱炭素社会への移行に伴うGHG排出制約と整合的な素材生産・利用量の同定を試みた。これにより、生産側技術の開発と並行して、現在よりも少ない素材生産・利用量で、住居や移動、通信といった基本的ニーズを充足するための脱物質化の必要性を確認すると共に、その具体的なレベルとタイミングを明らかにした。本年度に確立した手法は、今後複数の環境容量・素材を加味したモデル構築の基礎となるものである。
研究成果は、学術論文としての発表に加えて、一般向けの動画としても発表することで、研究成果の新たな発信・社会対話方法を模索した。また、複数の企業・団体との議論を通して、研究成果の直接的な発信と活用の基礎を構築することに成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

モデル開発・解析・論文発表の全てにおいて概ね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

今後は水や土地、大気汚染等の複数の環境容量を加味したモデルへの拡張を実施すると共に、コンクリートや木材、プラスチックといった複数素材への適用を行う予定である。

報告書

(1件)
  • 2021 実施状況報告書

研究成果

(21件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] University of technology Sydney(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Antwerp(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Global copper cycles and greenhouse gas emissions in a 1.5 °C world2022

    • 著者名/発表者名
      Takuma Watari, Stephen Northey, Damien Giurco, Sho Hata, Ryosuke Yokoi, Keisuke Nansai, and Kenichi Nakajima
    • 雑誌名

      Resource Conservation and Recycling

      巻: 179 ページ: 106118-106118

    • DOI

      10.1016/j.resconrec.2021.106118

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Future greenhouse gas emissions from metal production: gaps and opportunities towards climate goals2022

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Yokoi, Takuma Watari, and Masaharu Motoshita
    • 雑誌名

      Energy & Environmental Science

      巻: 15 ページ: 146-157

    • DOI

      10.1039/d1ee02165f

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 物質利用の革新的変化からカーボンニュートラル社会の実現に迫る2022

    • 著者名/発表者名
      南齋 規介, 渡 卓磨
    • 雑誌名

      廃棄物資源循環学会誌

      巻: 33 ページ: 17-24

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Contraction and convergence of in-use metal stocks to meet climate goals2021

    • 著者名/発表者名
      Takuma Watari, Keisuke Nansai and Kenichi Nakajima
    • 雑誌名

      Global Environmental Change

      巻: 69 ページ: 102284-102284

    • DOI

      10.1016/j.gloenvcha.2021.102284

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sustainable energy transitions require enhanced resource governance2021

    • 著者名/発表者名
      Takuma Watari, Keisuke Nansai, Kenichi Nakajima, and Damien Giurco
    • 雑誌名

      Journal of Cleaner Production

      巻: 312 ページ: 127698-127698

    • DOI

      10.1016/j.jclepro.2021.127698

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Critical material risks in the global energy transition2022

    • 著者名/発表者名
      Takuma Watari
    • 学会等名
      9th Japan-U.S. Bilateral Meeting on Rare Metals
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] カーボンニュートラル社会と整合的なセメント・コンクリート循環構造の解明2022

    • 著者名/発表者名
      渡卓磨, Zhi Cao
    • 学会等名
      第17回日本LCA学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 金属生産に伴う将来の温室効果ガス排出量と気候変動目標との関係2022

    • 著者名/発表者名
      横井崚佑, 渡卓磨, 本下晶晴
    • 学会等名
      第17回日本LCA学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 次世代自動車の普及に伴う資源使用量の変化2022

    • 著者名/発表者名
      滝本響, 光斎翔貴, 渡卓磨, 柏倉俊介, 山末英嗣
    • 学会等名
      第17回日本LCA学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 世界金属資源循環システムモデルの開発と脱炭素シナリオへの適用2022

    • 著者名/発表者名
      渡卓磨
    • 学会等名
      第38回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 金属ストックの節減と収斂2021

    • 著者名/発表者名
      渡卓磨
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会 サステナブルシステム部会 グリーンエネルギーフォーラム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Future projection of greenhouse gas emissions associated with metal production based on shared socio-economic pathways2021

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Yokoi, Takuma Watari, and Masaharu Motoshita
    • 学会等名
      he 10th International Conference on Life Cycle Management
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Global plastic production and use in a carbon-constrained world2021

    • 著者名/発表者名
      Takuma Watari, Keisuke Nansai, Masahiro Oguchi
    • 学会等名
      International Industrial Ecology Day 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Responsibility of Consumers for Pressure on Mining Capacity: Decomposition Analysis of Scarcity-weighted Metal Footprints in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Yokoi, Keisuke Nansai, Kenichi Nakajima, Takuma Watari, Masaharu Motoshita
    • 学会等名
      2021 International Conference on Resource Sustainability
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Responsibility of Consuming Countries for Mining Capacity - Decomposition Analysis of Scarcity - weighted Metal Footprints in the Case of Japan -2021

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Yokoi, Keisuke Nansai, Kenichi Nakajima, Takuma Watari, Masaharu Motoshita
    • 学会等名
      SETAC Europe 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The role of critical minerals and resource governance in sustainable energy transitions2021

    • 著者名/発表者名
      Takuma Watari
    • 学会等名
      Australia Japan Symposium: Critical minerals for climate change mitigation; Reducing risks in lithium supply chains
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] カーボンニュートラル社会における金属生産・利用・循環システム2021

    • 著者名/発表者名
      渡卓磨
    • 学会等名
      一般社団法人日本メタル経済研究所「カーボンニュートラルとメタル」セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The future of plastic use in a carbon-constrained world2021

    • 著者名/発表者名
      Takuma Watari
    • 学会等名
      World Resources Forum 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 日本の消費活動が世界の採掘容量へ及ぼす影響の低減:希少性メタルフットプリントの要因分解分析2021

    • 著者名/発表者名
      横井崚佑, 南齋規介, 中島謙一, 渡卓磨, 本下晶晴
    • 学会等名
      第49回環境システム研究論文発表会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2022-12-28  

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