晴耕雨読

リサイクルということ
地球はエネルギーを太陽から受け取り、廃熱を宇宙空間に捨てている。
物質は基本的に外部とやりとりはしていない。このような「系」は宇宙と熱力学では「閉鎖系」という。
　エネルギー保存の法則、質量保存の法則を当てはめれば、物質を繰り返し使うことによって、持続可能な社会が構築できるように思える。
しかし閉鎖系である地球がこれまで持続可能であった理由は、実はエネルギー保存の法則や物質保存の法則のお蔭ではない。


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リサイクルの意味と限界を考えます。国際連合大学　安井　至氏の記事から。

　近年、人類が使用しているエネルギーは、主として、地下資源である石油・石炭・天然ガスに依存しているが、実は、太陽がその第三惑星に向けて供給しているエネルギーの総量は、人類が使用しているエネルギー量の１万倍以上である。勿論、雲や海面で反射してしまう光エネルギーが１／３ほどあるので、地球に最終的に吸収されるエネルギーは多少減少する。しかし、この太陽エネルギーが、地球上の物質循環の原動力であることに変わりは無い。
　太陽エネルギーが地球上の物質循環に貢献していることは何か。熱エネルギーの供給、運動エネルギーへの変換、光エネルギーの物質エネルギーへの転換、ポテンシャルエネルギーの蓄積など、あらゆる形でのエネルギーに作用している。そして、結果的に、何が起きているのか、と言えば、人類社会からの排出物の処理には、このエネルギーが使用されている。二酸化炭素も排出物であるが、太陽エネルギーによる処理能力は、人類社会の二酸化炭素排出の約半分を処理できる程度である。
　金属資源や石油資源の循環には、残念ながら、太陽エネルギーは余り有効には作用しない。金属資源は、むしろ、地下マントルという惑星として地球の能力を利用することが有効だと思われるが、人類は、その能力を未だ開発できずにいる。石油資源の循環は、単にタイムスケールの問題だとも言えるが、それに要する恐らく数１０００万年といった時間は、１０数万年のホモサピエンスの歴史からみれば、無限に長い。
　以上のような考察から何が導かれるのか。勿論、熱力学が教えることであるのだが、
（１）循環にはエネルギーが必要である。
（２）循環は、完全に元に戻ることを意味しない。
（３）循環には、劣化を伴う。
　すなわち、循環には、エントロピーの増大を伴うことが結論である。

３．循環をどのように評価すべきか

３．１　大前提
　循環という人間活動を評価すべき関数がエントロピーであることは明らかである。残念ながら、環境学者がこの問題に直接的に取り組んだ例は多くは無い。
　エントロピーは何に付随する量なのか。勿論、熱力学量であるから、系に対して定義される量である。系は、一般には物質で構成される。すなわち、エントロピーは物質量に対して割り当てられる量であると考えてよいだろう。
　いかなる物質についても、それを使用すればなんらかのエントロピー増加が起きることが自然なことであり、最後の最後には、エントロピーが増えすぎて、実用的な価値を喪失し、廃棄物になる。
　すなわち、どの循環が優れているか、といった観点から循環を議論するときに、もっとも重要な合意は、「どのような材料も、いくらリサイクルしても、例えそれが水平リサイクルと呼ばれていても、実は、最終的に廃棄物になる」ということである。
　リサイクルにどのようなエネルギーが必要となる、とか、あるいは、水平リサイクルはカスケードリサイクルよりも優れているといった議論をするにしても、すなわち、ＬＣＡ的な議論をする大前提として、すべての人々が合意すべきことは、「資源を採取してから廃棄物になるまでに、何回使えるか。また、どのぐらいの時間使えるのか」ということが最大の問題であり、この議論抜きにリサイクルを語ることに意味は無いということである。

３．２　具体例：スチールｖｓ．アルミ
　いくつかのケースを考察してみたい。
　まず、飲料容器を対象にしてみたい。これまでも、飲料容器はしばしばＬＣＡの対象になった。それは飲料容器というものは、それ自身が商品ではなく、中味の保存や運搬に寄与するものでって、中味が使用された後には、たちまちにして廃棄物になるものだからである。
　アルミ対スチールの争いは、なかなか激烈な状況ある。アルミは水平リサイクルが可能で、スチールは、技術的な理由よりも経済的な理由が大きいのかもしれないが、水平リサイクルは困難である。このことだけを取り上げて、アルミがスチールよりも優れていると言うのは余りにも荒い近似だと言わざるを得ない。すなわち、アルミニウムについても、その１００％がリサイクルされている訳ではないことに注意を図る必要がある。そこには、ある「歩留まり」がある。よく知られているように、アルミ缶の場合、蓋の組成と胴の組成は違う。蓋にはマグネシウムが含まれているが、再溶融の際に、酸化されスラグになって溶湯の上に浮く。勿論、アルミの一部もスラグとなる。すなわち、リサイクル過程でリサイクルループから外れて廃棄される部分が存在している。プロセスの改善によって、歩留まりを改善することは可能なのであるが、残念ながら、経済的な制約のために、例えば不活性ガスの中で溶融を行うといったプロセスの採用は非現実的である。アルミ缶が水平リサイクルされるようになったのは、溶湯をろ過するフィルターの進歩だと思われるが、この解は、どちらかといえば、Ｅｎｄ　Ｏｆ　Ｐｉｐｅ型とでも言えそうである。
　だからといって、スチール缶が威張ることができるということではない。リサイクルのためには、製品化する際にいくつかの要素を満足する必要がある。そのひとつに、できるだけ単一の材料で作るといったものがありそうであるが、スチール缶の蓋は、相変わらずアルミである。アルミが鉄のリサイクルの邪魔になるということではないが、アルミという材料を使い捨てにしていることは、非常に大きな問題であるように思える。

３．３　具体例：プラスチック
　プラスチックといっても、様々な種類がある。現状リサイクルが行われているものは、しかしながらかなり限定されている。
　ペットボトル、塩ビ、そして多少のスチレンであろうか。そのうち、どうしても問題になるのが、ペットボトルである。何が問題なのか。これまでの議論を適用すれば、
（１）回収率は上がったものの、依然として半分はごみになる。
（２）回収されたもののリサイクルが水平型とは言いがたく、リサイクルされた材料はごみになる。
　これらの状況を勘案し、また、リサイクル過程で新たに消費されるエネルギーや材料の歩留まりを考慮すると、恐らく、ペットボトルに使用されている材料は、平均的に１．１〜１．２回程度使われているに過ぎない。もともと、ペットボトルは商品寿命が短い。家庭に入ってから、ペットボトルがごみになるまでの平均的な時間は、まあ、１〜２日程度だろう。となると、リサイクルによっても、その寿命が２日程度になればよいところである。
　このような市民社会からの攻撃に対応するためか、ペットボトルのケミカルリサイクルが行われ始めている。しかし、このケミカルリサイクルによって救うことのできる寿命がどのぐらいのものであるのか。リサイクルのために投入しなければならないエネルギーを考えると、材料の寿命を延ばすということに、どれほど貢献できるものか、それが問題である。
　もうひとつの問題が、現在すでに整備されたリサイクルシステムに加える形でケミカルリサイクルが行われることである。これらのリサイクルシステムが有効に活用されるためには、ペットボトルの回収率を高めるか、あるいは、さらにペットボトルの生産量を増加させるしかない。
　他のプラスチックのリサイクルについても状況はそれほど良くはない。ただ、塩ビ管の場合や家電に使用されたスチレンの場合には、材料としての寿命が極めて長いこともあり、リサイクルによる寿命の延長がそれほどでないとしても、材料寿命としてはかなり評価すべき状況にあるかもしれない。

４．　解決法

　解決法は実は簡単であるが、実行不能である。新たに作る材料をゼロにすることが解だからである。そこで、これまた実行不可能に近いが、新たに作る材料を半減することは長期目標として設定できる可能性がある。
　供給される新材料が半分になると、材料を効率よく使わなければならないことになる。リサイクルは当然のこととすれば、１回の使用でどのぐらい劣化させるかが本当の問題になる。
　できるだけ劣化させない方法がある。それが、再利用である。容器であれば、リターナブルであり、電気・輸送機器であれば、部品の再利用である。もう一度、再利用を評価すべき時代が来ることは必須である。
　さて、そのような時代はいつなのだろう。環境問題では、常にそうであるが、長期的な見通しを持つことが必要不可欠である。材料に関しては、いくつかの問題に答える必要がある。
　すなわち、
（１）２０５０年で、その材料の国内生産量はどのぐらいか。輸入量はどのぐらいか、
（２）その時点で、材料の平均的な寿命はどのぐらいか、
（３）循環システムを構築することによって、その平均的寿命はどこまで伸びるか、
（４）（１）、（２）、（３）の経時的なプランはどのようなものか、といった設問が有り得るだろう。
　すべての材料は、このような設問に対して地球環境を境界条件として回答を用意し、いかにして、寿命を延ばすかについて、競争を行うといった準備をしておくことが必要になるだろう。
５．　まとめ

　リサイクルに関しては、これが問題解決の切る札ではないことを明示すべきである。すなわち、回収率の高さを主張するだけではなく、リサイクルによって何回分の有効活用をしているか、明示すべきである。すなわち、そのリサイクルは”ニサイクル（２サイクル）”なのか”ゴサイクル（５サイクル）”なのか。現状だと、ＰＥＴ類でも、まあ、イチテンニサイクル程度だろう。
　２００３年３月に閣議決定された循環型社会基本計画では、それまでの排出側を制御するという考え方を変えて、資源の投入量を減らすが、資源生産性は高くするという入り口側の目標が掲げられた。
　すべての先進国は、５０年以内に、投入資源・投入化石燃料の量を半分にするといった大きな目標を掲げるべき時代になったように思える。それは、石油の枯渇が本当に目前に迫ってきたからである。これまで、石油は４０年で枯渇すると言い続けられていきたが、実際には枯渇しなかった。それは、石油掘削技術・探査法の進歩があったからであるが、さらに重要な要因として、もともと地下資源というものは、「可採年数が４０年を超すと、経済的な価値が低下するために、それ以上探さない」、という大原則があったからである。
　今回の石油の枯渇は恐らく本物である。温暖化もエネルギー消費量を下げろと人類に迫っているように思える。
　このような状況で、循環という行為も、過去１０年間の発想で行うのでは十分ではない。いかに、地下資源を掘らないで循環を行うか、といった考え方に、根本から変えるべきである。
2006/4/22