D2-09, P2-04 第 7 回日本ＬＣＡ学会研究発表会講演要旨集（2012 年３月） WIO－MFA による鉄鋼製品の国際貿易に随伴する Cr, Ni, Mo フロー解析 Substance Flow Analysis of Cr, Ni and Mo Associated with International Trade of Steel Products based on WIO-MFA Model ○大野肇*1)、松八重一代 1)、中島謙一 2)、中村愼一郎 3) 長坂徹也 1) Hajime Ohno, Kazuyo Matsubae, Kenichi Nakajima, Shinichiro Nakamura, Tetsuya Nagasaka 1) 東北大学大学院 2) 国立環境研究所 3) 早稲田大学 *[email protected] 1. み合わせることで国際貿易に随伴するレアメタルのフロモデルを利用して実施する。これは、産業間の上から下への序列的相互依存のヒエラルキー構造を仮定した解析である。以下にモデルの概要を示す。投入係数行列( A )に、物質フローフィルタ(Φ)および歩留まり行列 (  )を乗じることにより、各部門における直接投入に ~ よる製品と材料に関しての組成行列 A を求める。この関係は次式により表される。𝐴𝐴̃ = Γ  (Φ  𝐴𝐴)（ はアダマール積）ここで、加工度について考えると、(a) 資源は地球環境から採取され生産はされない。(b)素材は資源から生産される。(c)製品は素材と製品から生産される。と定義し、さらに製品間における加工度の違いを考慮すると、製品の構成素材行列( CMP )は、次式により表される。 𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊 𝐶𝐶𝑀𝑀𝑀𝑀 = 𝐴𝐴̃𝑀𝑀𝑀𝑀 (𝐼𝐼 + 𝐴𝐴̃𝑃𝑃𝑃𝑃 + 𝐴𝐴̃2𝑃𝑃𝑃𝑃 + 𝐴𝐴̃3𝑃𝑃𝑃𝑃 ⋯ ) = 𝐴𝐴̃𝑀𝑀𝑀𝑀 (𝐼𝐼 − 𝐴𝐴̃𝑃𝑃𝑃𝑃 )−1 ~ ここで、A は製品に対する材料投入係数行列、I は単 MP ~ 位行列であり、 A は製品への製品投入係数行列であ PP る。ーを分析することを目的とした。WIO-MFA は中村らによ 2.2 国際貿易随伴レアメタルフローはじめに鉄鋼生産プロセスには様々な元素が随伴している。特に、2005 年には 1485 千トンものレアメタルがフェロアロイとして投入されており、この量はレアメタルの国内消費量の約 95%を占めている 1)。これらのレアメタルは主に近年わが国においてその生産量は増加傾向にある特殊鋼材の生産に用いられる 2)。日本はレアメタル国内消費量のほぼ全量を海外から輸入している 1)。前述のとおり、これらのレアメタルは主に特殊鋼を生産する際の合金元素として用いられ、最終的に様々な製品に組み込まれる。もし、それらの製品が輸出されなければ、含まれるレアメタルはスクラップとして再び鉄鋼生産プロセスに戻ってくる。しかし、実際日本は様々な鋼材や鉄鋼製品を輸出しており、相当量のレアメタルがそれらの製品に随伴して輸出されている。このような背景から、本研究では WIO-MFA(Waste Input-Output Material Flow Analysis)3)と貿易統計情報 4)を組って開発された MFA の手法であり、産業連関分析(IOA) 国際貿易随伴鉄鋼合金元素フロー解析に際し、を拡張したモデルである。WIO-MFA の特徴として、製品 𝐸𝐸𝐺𝐺𝐺𝐺 = 𝐶𝐶𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑇𝑇𝐺𝐺𝐺𝐺 の数式により国𝐷𝐷との物品𝐺𝐺の貿易に随伴組成を素材の段階まで遡って分析できる点が挙げられる。この特徴により、その素材が最終的に何に、どのくらい含まれるかだけではなく、他に何と一緒に存在するのかする素材量を推計した。𝑇𝑇𝐺𝐺𝐺𝐺 は国𝐷𝐷との物品𝐺𝐺の貿易量を表しており、𝐶𝐶𝑒𝑒𝑒𝑒 には WIO-MFA により得られた製品マテリアル組成行列𝐶𝐶𝑀𝑀𝑀𝑀 を用いた。WIO-MFA を用いることにより従来 MFA では把握しきれなかった合金元素のを知ることができる。今回は鉄鋼主要合金元素である Cr, Ni, Mo に注目し、国用途を網羅的に把握することができる。スクラップに関内で生産される鉄鋼製品に随伴する合金元素フローを解しては中古品の貿易に関する定義付けが困難であったた析すると共に製品の貿易に伴う合金元素の移動量を定量め、今回は鉄鋼スクラップのみを考慮した。化することを目的とした。 3. 結果 2. 図 1 から図 3 に WIO-MFA により得られた各合金元素解析モデル 2.1 WIO-MFA モデル総務省が発行する産業連関表の最新版である 2005 年表を元に、鉄鋼関連部門及び素材部門を金額表記から物の製品輸出随伴量上位 10 部門を示す。3 元素共にステンレス鋼及び自動車関連製品に随伴した輸出量が多くなっている。ステンレス鋼がトップの Cr, Ni に対して Mo は量表記に変換し、MFA を可能とした。また、産業連関表乗用車がトップとなっている。これは Mo が各種特殊鋼において複数の産業及び製品が統合されている部門のうに広く用いられていることに起因し、自動車が多種多様ち鉄鋼随伴の合金元素フローを解析するに当たり重要なの特殊鋼によって製造されているということを示唆して部門(特殊鋼熱間圧延鋼材、フェロアロイ等)を種々の統計いる。Cr, Ni, Mo それぞれの間接輸出量は 318kt, 80kt, 5),6)を元に細分化することで WIO-MFA Table を作成した。解析は、行列の三角化(もしくは三角形化)に基づく 7kt であり、国内一次投入量の 627kt, 178kt, 30kt と比較すると、Cr と Ni ではその半数程度が海外へ製品として－ 246 －第 7 回日本ＬＣＡ学会研究発表会講演要旨集（2012 年３月）予想されるため、大量の合金元素がアジア諸国へ流出す輸出されている事がわかる。ることが考えられる。 4. まとめ資源小国である我が国においては、限りある資源の有効利用が求められる。今回の結果により明らかとなった実際に我が国に留まる合金元素の量を価値ある都市鉱山として捉え、持続可能な循環型社会の構築することが重要である。図 1 Cr 間接輸出量上位 10 部門図 4 世界地域別鉄鋼材輸出随伴合金元素量図 2 Ni 間接輸出量上位 10 部門図 5 世界地域別最終製品輸出随伴合金元素量謝辞本研究の一部は科研費若手研究 A（23686131）ならびに環境省平成 23 年度自動車リサイクル連携高度化等支援事業、文部科学省グローバル COE プログラム「材料イ図 3 Ni 間接輸出量上位 10 部門ンテグレーション国際教育研究拠点(東北大学)」の助成支援を受けたものである。記して謝意を申し上げる。また、図 4 に世界の地域別鋼材輸出随伴合金元素量、図 5 に同じく世界の地域別輸出製品随伴合金元素量を示参考文献 1) す。鋼材に関してはアジア向けの鋼材輸出に随伴する合鉱物資源マテリアルフロー2006, JOGMEC (石油天然ガス金属鉱物資源機構),2008 金元素量が群を抜いて多く、近代における同地域の急激 2) 特殊鋼需給統計, 日本鉄鋼連盟な発展を裏付ける結果となった。製品に関しては鋼材と 3) S.NAKAMURA and K.NAKAJIMA, Transactions, 46 (12), (2005), pp.2550-2553 は対照的に、欧米に対する輸出に随伴する合金元素量が多く見積もられた。これは先進国向けの自動車輸出に伴 4) 貿易統計, 財務省ったものであるが、アジアも北米と並ぶ随伴量があり、 5) 普通鋼地域別用途別受注統計, 日本鉄鋼連盟, 今後は発展を続けるアジア向けの輸出が増加することが 6) 鉄鋼統計年報, 経産省－ 247 － Materials