熱力学解析とＭＦＡの融合による都市鉱山からの金属資源の回収可能性評価手法の開発

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22360387
• 研究機関: 独立行政法人国立環境研究所
• 研究代表者: 中島 謙一 独立行政法人国立環境研究所, 資源循環・廃棄物研究センター, 主任研究員 (90400457)
• 研究分担者: 小口 正弘 独立行政法人国立環境研究所, 資源循環・廃棄物研究センター, 研究員 (20463630) ; 三木 貴博 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30312606) ; 橋本 征二 立命館大学, 理工学部, 教授 (30353543) ; 畑山 博樹 独立行政法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (30612733) ; 松八重 一代 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50374997) ; 竹田 修 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60447141)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 有価物回収 / 都市鉱山 / レアメタル / 熱力学解析 / マテリアルフロー分析 / ライフサイクルアセスメント

研究概要

最終年度である本年度は、2012年5月(京都)、2012年9月(東京)、2013年3月(京都)に三回の全体会合を行うと共に事例研究を含めた個々の研究テーマの仕上げに取り組んだ。事例としては、二次資源の類型化、次世代自動車を含めた使用済み自動車や電気電子機器の排出量推計等を実施すると共に、特に、熱力学解析とマテリアルフロー分析(MFA)の融合を意識して研究を行った。以下に、鉄鋼合金元素の有効利用を目指した解析結果を一例として示した。
鉄鋼合金元素であるニッケル、クロム、モリブデンを対象としたサプライチェーンの解析では、熱力学解析により、鉄鋼製錬プロセスは、鉄スクラップ中に含まれる元素の潜在的な散逸（ニッケル・モリブデンのQuality loss、クロムのMaterial loss）の可能性を有している事が得られた。一方、MFAにより、我が国においては、最終需要に対して約4~5割が国内最終需要(Cr:43%、Ni:38%、Mo:49%)であり、自動車部門および建築部門が大きな需要部門であることが明らかとなった。特に、自動車においては、ステンレスや耐熱鋼などとして自動車部品・内燃機関に多く含まれていると得られた。これらの結果より、自動車を対象として、Alloy to Alloyに向けた内燃機関や吸気・排気部品を含めた足回り部品等の合金元素の濃縮部位の事前解体・回収が散逸の回避および天然資源投入量の削減に効果的であることが明らかとなった。なお、本解析結果は、Environmental Science & Technologyの投稿・査読を終了して掲載予定である(現在、Just accepted journalとして掲載中)。なお、研究成果については、上記学術誌のほか、雑誌「金属」にて特集号(Vol.82)を企画を通して広く成果の発信を行った。

現在までの達成度 (区分)

理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Simultaneous Material Flow Analysis of Nickel, Chromium, and Molybdenum Used in Alloy Steel by Means of Input−Output Analysis (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Nakajima
  • 雑誌名: Environmental Science & Technology 巻: 47 ページ: 4653-4660
  • DOI: 10.1021/es3043559
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quality- and Dilution Losses in the Recycling of Ferrous Materials from End-of-Life Passenger Cars: Input-Output Analysis under Explicit Consideration of Scrap Quality (2012)
  • 著者名/発表者名: Shinichiro Nakamura
  • 雑誌名: Environmental Science & Technology 巻: 46 ページ: 9266-9273
  • DOI: 10.1021/es3013529
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of aluminum recycling initiated by the introduction of next-generation vehicles and scrap sorting technology (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Hatayama
  • 雑誌名: Resources, Conservation and Recycling 巻: 66 ページ: 8-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Al2O3 refractories on oxygen content of molten Fe-Cr alloy (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuusuke MIZUKAMI
  • 雑誌名: ISIJ International 巻: 52 ページ: 2007-2012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a new viscometer based on rotating crucible method and viscosity measurement of SiO2-CaO-CaF2 system (2012)
  • 著者名/発表者名: Osamu Takeda
  • 雑誌名: ISIJ International 巻: 52 ページ: 1544-1549
  • 査読あり
• [雑誌論文] レアアースの乾式製錬とリサイクル (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹田 修
  • 雑誌名: 自動車技術 巻: 66 ページ: 68-73
• [雑誌論文] 金属資源有効利用のための熱力学からのアプローチ ―鉄鋼，銅，鉛の乾式製錬プロセスにおける元素の分配― (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹田 修
  • 雑誌名: 金属 巻: 82 ページ: 616-619
• [雑誌論文] 都市鉱山の有効利用と産業エコロジー研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中島 謙一
  • 雑誌名: 金属 巻: 82 ページ: 563-566
• [雑誌論文] インジウムの資源価値と有害性の統合評価に向けて (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤森 崇
  • 雑誌名: 金属 巻: 82 ページ: 620-624
• [雑誌論文] 都市鉱山としての自動車スクラップと随伴合金フロー (2012)
  • 著者名/発表者名: 松八重 一代
  • 雑誌名: 金属 巻: 82 ページ: 605-608
• [雑誌論文] 都市鉱山の世界分布と将来推計 (2012)
  • 著者名/発表者名: 畑山 博樹
  • 雑誌名: 金属 巻: 82 ページ: 581-584
• [雑誌論文] 使用済み電気・電子製品の組成情報と金属二次資源としての類型化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小口 正弘
  • 雑誌名: 金属 巻: 82 ページ: 589-593
• [雑誌論文] 経済社会に蓄積する二次資源の類型 (2012)
  • 著者名/発表者名: 橋本 征二
  • 雑誌名: 金属 巻: 82 ページ: 572-576
• [学会発表] 産業から見た都市鉱山の資源供給ポテンシャルの比較検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 畑山 博樹
  • 学会等名: 第8回日本LCA学会研究発表会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス
  • 年月日: 20130306-20130308
• [学会発表] 廃棄物・資源問題に関わるステークホルダー抽出のための産業連関MFA (2013)
  • 著者名/発表者名: 松八重 一代
  • 学会等名: 第8回日本LCA学会研究発表会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス
  • 年月日: 20130306-20130308
  • 招待講演
• [学会発表] IO-MFA and Thermodynamic Approach for Metal Recycling (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Nakajima
  • 学会等名: REWAS2013
  • 発表場所: San Antonio (USA)
  • 年月日: 20130303-20130307
• [学会発表] Development of Efficient Recycling System for Steel Alloying Elements in End of Life Vehicles (2013)
  • 著者名/発表者名: Hajime Ohno
  • 学会等名: REWAS2013
  • 発表場所: San Antonio (USA)
  • 年月日: 20130303-20130307
• [学会発表] Combined Application of MFA with Thermodynamic Analysis for Sustainable Resource Use (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Nakajima
  • 学会等名: 10th international conference on ecobalance
  • 発表場所: Yokohama (Japan)
  • 年月日: 20121120-20121123
• [学会発表] Global flow of metals and phosphorus: Identifying its network structure and implication for sustainable resource management (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Nakajima
  • 学会等名: MFA - ConAccount Section Conference 2012
  • 発表場所: Darmstadt (Germany)
  • 年月日: 20120926-20120928
• [学会発表] Consideration of End of Life Vehicle derived scrap recycling system based on WIO-MFA model (2012)
  • 著者名/発表者名: Hajime Ohno
  • 学会等名: MFA - ConAccount Section Conference 2012
  • 発表場所: Darmstadt (Germany)
  • 年月日: 20120926-20120928
• [学会発表] Metal composition of WEEE: A review of empirical data and use in material flow analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Oguchi
  • 学会等名: MFA - ConAccount Section Conference 2012
  • 発表場所: Darmstadt (Germany)
  • 年月日: 20120926-20120928