【研究分野】地球・資源システム工学

【研究領域課題番号】16K06932 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

最終処分場 / 都市鉱山 / レアメタル / メタル濃集ゾーン / 強制分極法 / 物理的濃縮技術 / 品位率 / 比抵抗法 / IP法 / 重液選鉱 / 浮遊選鉱 / 物理選別 / 化学選別 / リサイクル / 物理探査 / 再生可能資源・エネルギー / 廃棄物

【研究成果の概要】

地球上の資源は有限である。よって、消費・廃棄された資源を回収し再利用することは持続可能な社会をつくるために必須である。わが国は工業が盛んで多様な金属類から家電製品をつくり、製品の多くは、使用後、処分場に廃棄された。しかし、リサイクル法制定以前に埋立てられた処分場の浸出水にはメタル類はほとんど検出されない。本研究では、埋立層に含まれる「レアメタル」に焦点をあて、それらの含有量と化学形態を明らかにした。さらに、濃集ゾーンを特定する非破壊手法を確立するとともに、埋立層に含まれるレアメタルを物理的に濃縮する方法を検討した。資源の少ない日本では、埋立層からのレアメタル回収は国家戦略といえる課題である。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】地盤工学

【研究領域課題番号】23656294 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

鉄鋼スラグ / 二酸化炭素 / 炭酸カルシウム / 低炭素社会 / 循環型社会 / 廃棄物 / リサイクル / 吸着 / 地球温暖化

【研究成果の概要】

製鋼スラグのCO2固定化特性を実験的に調査し，メカニズムの推察および固定化量の評価を行った．CO2固定化特性を調べるために，一定流量通気型CO2固定化試験を実施した．その結果，大気圧下において，初期濃度が4500mg/LのCO2を0.05 mg/Lで供試体に通気した場合において，エージング製鋼スラグは0.03 g-CO2/g-slagのCO2を固定し，未エージング製鋼スラグは0.04 g-CO2/g-slagのCO2を固定した．これらのCO2固定化量は，それぞれの製鋼スラグの持つ水溶性カルシウムの約20%に値した．これに基づき，カルシウムの溶出量からCO2固定化量を予測する方法を提示した．

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2013

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】環境影響評価・環境政策

【研究領域課題番号】19252001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

循環型社会 / 廃棄物 / 越境移動 / バーゼル条約 / WEEE / 廃棄物の越境移動 / ハイテク汚染 / 電気電子機器廃棄物 / アジア / リサイクル

【研究成果の概要】

本研究は,まず第1にアジアにおける循環型社会の構築へ向けての基礎調査として,アジア各国の統計と現地調査を行い,アジア各国における循環型社会形成の取り組みとアジア諸国間における循環資源流通の実態を明らかにし,アジアにける循環型社会構築のための政策提言を行うことを目指す。とくに,人間と自然の物質循環という軸(物質フロー側面)と,それをささえる社会的な制度・参画者関係の軸(環境ガバナンス側面)の両面から統計的調査と現地調査を行った。まとめとして,これまでに成果を『アジア環境白書』の英語版として刊行し,さらにアジア環境会議(APNEC09)を京都で2009年11月に開催し,そのなかでアジア太平洋地域の廃棄物の越境移動により環境汚染問題を取り上げ,多角的に分析した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】21,190千円 (直接経費: 16,300千円、間接経費: 4,890千円)

【研究分野】応用経済学

【研究領域課題番号】18653021 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

循環資源 / 廃棄物 / リサイクル / 貿易 / 逆有償 / PETボトル / 国際貿易 / バッズとグッズ / 外部性 / 循環型社会 / 再生資源

【研究成果の概要】

本年度は最終年度であるので、各自の研究成果の公開とこの課題に関心を持っている若手研究者との交流を目的として、以下のような活動を行った。
1. 公開シンポジウム平成20年9月16日(東北大学)
発表者東田啓作"The Determinants of International Trade in Recyclable Materials and the Effects on Welfare-Theory and Evidence-"
斉藤崇「国際資源循環と国内廃棄物処理・リサイクル制度」
中谷隼*「使用済ペットボトルの国内リサイクルと日中間リサイクルの比較分析」*東京大学工学研究科助教
2. 研究会平成21年2月2日(明治大学)
この課題に関心を有している若手研究者*を招いて、特に理論の面での研究会を開催した。*栗田郁真(京都大学大学院生)、赤石秀之(法政大学大学院生)、南部和音(明治大学非常勤講師)、菊地徹(神戸大学准教授)、山重芳子(成城大学准教授)
3. 成果発表会平成21年3月13日(東北大学)
新熊隆嘉関西大学教授を招いて、公開の研究会を中に入れて、最終の成果報告会を開いた。研究成果は5月に報告書を発刊する予定である。
4. 研究会、シンポジウムなどへの参加
この課題はまだ結論が出るような問題ではないので、引き続き他の研究機関が開催する研究会などに積極的に参加すると同時に自治体や企業への聴き取りを行った。参加したシンポジウムは次のようなものである。
・廃棄物処理等科研費研究班主催「PETボトルのリサイクル効果に関する公開セミナー」
・国立環境研究所研究会主催「適正な国際資源循環を構築するための枠組みについて」
・廃棄物学会主催「資源確保競争下での国際資源循環のあり方を考える」

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2006 - 2008

【配分額】3,300千円 (直接経費: 3,300千円)

【研究分野】建築構造・材料

【研究領域課題番号】15404020 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

解体 / 廃棄物規制 / 廃棄物マネジメント / リデュース / リユース / リサイクル / 有害廃棄物 / EU / 廃棄物 / 有害物 / 事前調査 / 中間処理施設 / 廃棄物削減 / 廃棄物処理施設 / ヒアリング調査 / 現地調査

【研究成果の概要】

日本における建設廃棄物をめぐる問題は深刻であり、建設廃棄物のリデュース、リユース、リサイクル、廃棄物処理施設の確保など、様々な課題への対策を行うことが急務とされている。
そこで本研究では、まずEU全体における廃棄物規制と、建設廃棄物の排出や処理の現状を調査した。そして、EUにおける建設廃棄物をめぐる動向や、EU全体としての方策について考察を行った。それから、オランダ、ドイツ、イギリス、フランス、オーストリア、イタリア、フィンランドのEU加盟7カ国とスイスにおける、建築解体工事と廃棄物処理に関する施策と現状について、文献調査、ヒアリング調査、現地視察を実施した。その調査結果をもとに、EU諸国における施策と現状の特徴について考察を行った。
以上の調査結果と考察を基にして、EUにおいて、廃棄物のリデュース、廃棄物のリユース・リサイクル、有害廃棄物の適正処分、のそれぞれを実施するための施策や技術開発、システムについて整理し、考察を行った。そして、日本における施策と現状についてまとめた上で、EUと日本における、廃棄物規制に対応した建築解体工事、廃棄物処理について比較を行った。それから、今後の日本における展開について考察を行い、これから構築すべき、建築解体・廃棄物処理モデルを示した。
今後の研究では、今回調査を実施したEU諸国の中で特に建設廃棄物に関する施策が充実していた、オランダ、ドイツ、イギリス、フランスについて、ざらに詳細な調査・分析を実施する。また、日本の建設廃棄物処理やリユース・リサイクルに関して追加調査を行い、EUと比較した日本の特徴を明らかにする。追加調査では、建設・設計段階や運用・改修段階における施策に関して、重点的に情報の収集を実施する。これらの追加調査と分析を実施する事によって、本研究で示した建築解体・廃棄物処理モデルをさらに発展させる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2003 - 2005

【配分額】6,100千円 (直接経費: 6,100千円)

【研究分野】金属生産工学

【研究領域課題番号】15636015 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

鉛 / 亜鉛 / リサイクル / 廃棄物

【研究成果の概要】

鉛は環境汚染元素としてその使用が極力制限される情勢にある。また亜鉛は、人間が採掘できる地下資源として最も早く枯渇することが懸念される元素である。資源の賦存状態から、鉛と亜鉛は相互に伴って産出することが多く、また工業的な生産も双方が密接に関連して行われる。
現在鉛の大部分は自動車用バッテリーとして用いられ、劣化したバッテリーの処理は、その業界の責任の基に一応のリサイクルシステムが成立している。しかし近年の鉛地金の低落を背景にリサイクルを行うための経済メリットが生じないような状況では、末端の集荷段階で廃バッテリーの行き場が失われ、それによる環境汚染の懸念が生じている。亜鉛は生物体に害悪を与える金属とされるが、鉄の防食のための鍍金として大部分用いられることから、リサイクルし難い元素である。鉄を電気炉で溶解する際発生するダストを捕集し、これを再処理することにより亜鉛の生産量の10%程度はリサイクルされている。一方、亜鉛と鉛は揮発しやすい元素であるため、一般廃棄物及び産業廃棄物の焼却炉及びそれに関連した炉で発生する焼却飛灰に濃縮し、この飛灰を処理するシステムは出来あがっていない。また処理の困難な焼却飛灰の発生量の把握も十分に成されていない。
そのため、使用済みの鉛、亜鉛が国内でどのように移動し、処理されているかを把握し、最適なリサイクルシステムを確立するための研究講演会を行い、平成17年に京都で開催される国際会議「LEAD & ZINC in KYOTO'05」で大学関係者に集中的に調査研究し、発表してもらうテーマを設定し実施のための体制を整えた。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2003

【配分額】2,100千円 (直接経費: 2,100千円)

【研究分野】建築構造・材料

【研究領域課題番号】13450229 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

鉄骨構造 / 環境負荷 / 廃棄物 / ライフサイクル / 構造駆体 / 耐震性能 / リユース / 損傷制御構造 / 柱梁接合部 / 座屈拘束ブレース / サステナブル / 実大実験 / 長寿命化 / 解析 / 半剛接合 / 実験 / リサイクル / CO_2排出量 / エネルギー

【研究成果の概要】

建築鉄骨構造のライフサイクルにおける環境負荷削減のシナリオとその評価を廃棄物重量とLCCO_2に着目して定量的に分析した。この結果から、建築構造の耐用年数を100〜150年程度にすると大幅な環境負荷低減ができる。それが叶わない場合には、CO_2排出量の観点から、鉄骨部材をリサイクルするのではなく、リユースするべきであることを明らかにした。
これらの研究成果を踏まえ、建築構造全体の長寿命化を第一に、それが叶わない時には部材のリユースを可能とする「サステナブルビル構造システム」の実現を図ることを提案した。この構造システムは、劣化した各部材、部品を取替えることにより、構造全体の持続性を図り、必要に際しては解体が容易で、リユースができる部材によって構成される損傷制御構造の一つの形式であり、重力を支持する柱梁からなる主架構を、たとえ大地震を受けても弾性域に留め、地震力を負担する制振部材のみに損傷を集約する。この構造システムの柱梁接合部には、大きな曲げモーメントが生じない新接合方法を採用し、柱と梁に制振部材としての座屈拘束ブレースを方杖のように設置する。この新柱梁接合方法の性能確認実験、部分架構実験を行い、構造特性を把握した。また、全体構造モデルの解析を行い、サステナブルビル構造システムの検証を行った。以下に得られた結論を記す。1)サステナブルビル構造システムの成立が可能である。2)この構造システムは、従来型の純ラーメン構造と同等以上の構造性能を有し、使用鋼材量を抑えることができる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2001 - 2003

【配分額】11,000千円 (直接経費: 11,000千円)

【研究分野】プラズマ理工学

【研究領域課題番号】05680387 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

熱プラズマ / 廃棄物 / 資源回収 / セラミックス / 焼却灰 / 反応機構 / リサイクル / 水素

【研究成果の概要】

この研究は、反応性熱プラズマを用いて都市ごみ等の焼却灰を溶融、無害化しこれから金属資源を回収することを最終目的とし、その基礎的研究として、4種類の反応性ガスを添加した熱プラズマで5種類のセラミックスを処理し、生成物、残留物等の分析や起こりうる反応のギブス自由エネルギー変化の比較により反応機構の解明を行った。その結果、各セラミックス処理において、反応経路を「試料中の熱分解→試料上の反応→蒸発→気相中の熱分解→気相中の反応」という分類にしたがって整理した。そしてさらに分解対象のセラミックスをマグネシア(MgO)、シリカ(SiO_2)、アルミナ(Al_2O_3)に絞り、反応性ガスも水素(H_2)だけを取り上げ、これらセラミックスと反応性プラズマとの作用機構を詳しく検討した。その結果、MgOやSiO_2の場合はH_2を添加すると試料の質量減少が促進され、添加量が多くなるとその効果は少なくなった。また水素添加効果の現れている際の質量減少速度はH_2濃度の0.5乗に比例し、還元作用にH原子が関与していると考えられ、これはプラズマ発光分析により確認された。MgOの場合は生成物に金属Mgが存在し、金属回収の可能性が示されたが、SiO_2の場合は生成物中にSiは見られず、金属回収は困難であると推測された。これらの結果と平衡組成図、表面温度の推算値などから、H_2によるMgO,SiO_2の蒸発、還元機構のモデルを提案した。一方、Al_2O_3の場合、H_2を添加しても質量減少はほとんどみられず、これは推算した基材表面温度での平衡組成で、Al_2O_3は安定であるためと考えられた。今後はこれら3種類の混合物での実験を行い、その結果と、ここで得られた結果をもとに反応性熱プラズマによる焼却灰からの有用金属回収法を提案する予定である。

【研究種目】一般研究(C)

【研究期間】1993 - 1994

【配分額】2,000千円 (直接経費: 2,000千円)