循環型社会構築に向けた取り組み

廃棄物・副産物の有効利用

 資源の効率的利用としての廃棄物の利用

  セメント産業は「資源の効率的利用」に努める中、早くから可燃性廃棄物をセメント製造におけるクリンカ焼成用の熱エネルギーの代替として有効利用してきました。
例えば、廃タイヤですが、タイヤはそのほとんどが可燃性のゴムであり、化石系のエネルギーに代わる熱エネルギーとして利用できます。 一方、タイヤにはワイヤとして数パーセントのスチールが含まれていることが知られています。このスチールは単純に焼却した場合には残さとして残りますが、セメントの中間製品であるクリンカの製造に用いた場合、鉄分としてクリンカに取り込まれるため残さが出ないことになります。
  このように、クリンカの製造に廃棄物を利用すると、クリンカに含まれる成分と同じものはクリンカに取り込まれ、二次的に廃棄物を出さないことになります。そして、この原理を基に、各種の廃棄物・副産物についてクリンカの原料として利用する技術を開発し、廃棄物の受け入れ量を増やしてまいりました。
  クリンカは酸化カルシウム、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化鉄が主な成分であり、それらを含む原料を調合し、1450℃もの高温で焼成して製造するため、各原料は焼成過程で分解されるので元の組成に係らず、これらの成分をある程度含む物質は、天然原料の代替として使うことが可能となります。
  例えば、天然の粘土といくつかの廃棄物の組成を比較しますと類似しているのが分かり、これらを粘土の代替として利用できることが分かります。

由来 品目 成分
酸化カルシウム
(CaO)  
二酸化けい素
(SiO2)  
酸化アルミニウム
(Al2O3)  
酸化鉄
(Fe2O3)  
天然原料 粘土 〜 5% 40〜80% 10〜30% 3〜10%
廃棄物 石炭灰 5〜20% 40〜65% 10〜30% 3〜10%
焼却灰 20〜30% 20〜30% 10〜20%   〜10%
下水汚泥 5〜30% 20〜30% 20〜50% 5〜10%

現在では、様々な産業や自治体から排出される廃棄物・副産物をセメント原料、代替エネルギーとして有効に活用しています。

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 有効利用量の推移

  環境省の「平成28年度版環境白書・循環型社会白書・生物多様性白書」によれば、平成25年度のデータを見ると、わが国は1年間に約5億8400万tの廃棄物等が発生し、2億6900万tが循環利用されております。
  平成25年度、セメント業界は約3000万tの廃棄物等をセメント製造に活用しており、その量は循環利用量の約9%に相当することがわかります。

図 我が国における物質フロー(平成25年度)

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※1:含水等:廃棄物等の含水等(汚泥、家畜ふん尿、し尿、廃酸、廃アルカリ)及び経済活動に伴う土砂等の随伴投入(鉱業、建設業、上水道業の汚泥及び鉱業の鉱さい)

出所:平成28年版 環境白書・循環型社会白書・生物多様性白書 p.169

表-1 セメント業界の廃棄物・副産物使用量の推移

(単位:千トン)
種類 主な用途 1990年度 2000年度 2010年度 2011年度 2012年度 2013年度 2014年度 2015年度
高炉スラグ 原料、
混合材
12,213 12,162 7,408 8,082 8,485 8,995 8,065 7,301
石炭灰 原料、
混合材
2,031 5,145 6,631 6,703 6,870 7,332 7,407 7,600
汚泥、スラッジ 原料 341 1,906 2,627 2,673 2,987 3,206 2,970 2,933
建設発生土 原料 1,934 1,946 2,011 2,407 2,598 2,278
副産石こう 原料
(添加材)
2,300 2,643 2,037 2,158 2,286 2,401 2,320 2,225
燃えがら
(石炭灰は除く)、ばいじん、ダスト
原料、
熱エネルギー
468 734 1,307 1,394 1,505 1,405 1,441 1,442
非鉄鉱滓等 原料 1,559 1,500 682 675 724 770 723 722
木くず 原料、
熱エネルギー
7 2 574 586 633 657 696 705
廃プラスチック 熱エネルギー 0 102 445 469 479 518 595 576
鋳物砂 原料 169 477 517 526 492 461 454 429
製鋼スラグ 原料 779 795 400 446 410 423 421 395
廃白土 原料、
熱エネルギー
40 106 238 246 253 273 275 311
廃油 熱エネルギー 90 120 275 264 273 273 264 293
再生油 熱エネルギー 51 239 195 192 189 186 171 179
ガラスくず等 原料 0 151 111 149 143 148 157 129
廃タイヤ 原料、
熱エネルギー
101 323 89 73 71 65 58 57
肉骨粉 原料、
熱エネルギー
0 0 68 64 65 63 58 57
RDF,RPF 熱エネルギー 0 27 48 51 50 55 54 37
ボタ 原料、
熱エネルギー
1,600 675 0 0 0 0 0 0
その他 14 253 408 376 595 626 485 382
合計 21,763 27,359 25,995 27,073 28,523 30,265 29,212 28,053
セメント生産高 86,849 82,373 55,903 57,426 59,310 62,241 60,956 59,074
セメント1t当たりの使用量(kg/t)  251 332 465 471 481 486 479 475

注1.「建設発生土」は2002年度以降調査を開始。
注2.「汚泥・スラッジ」は下水汚泥を含む。
注3.「ガラスくず等」「RDF,RPF」はその他より独立。
注4.「廃プラスチック」にはシュレッダーダストを含む。
注5.「石炭灰」は電力業界以外の石炭灰を含む。
注6.「セメント生産高」にはその他のセメントを含まない。

図-1 セメント業界の廃棄物・副産物利用状況

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図-2 セメント生産量と廃棄物・副産物使用量・使用原単位の推移

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  セメント業界では、既存のセメント製造設備や焼成技術をベースに、多岐にわたる廃棄物・副産物のリサイクル技術を開発し、20種類以上の廃棄物・副産物を他産業等から年間約25,000千t以上受け入れてリサイクルを可能にしています。これを容積に換算した場合、東京ドームの約15杯分に相当します。

  セメント生産は1996年度の99,267千tをピークに減少傾向を続けていますが、各社の努力により、セメント1t製造するために使用する廃棄物・副産物の量は逆に増加してきました。もし、セメント業界が廃棄物・副産物を全く受け入れなくなると、その多くは最終処分場に集中することとなり、産業廃棄物の最終処分場の残余容量は現状より約8年半短くなると試算しています。

 産業廃棄物の最終処分場の延命化

  日本は国土が狭く、埋め立て処分する場所も限りがあり、今ある処分場をいかに長く使用するかが重要な課題となっており、次の図に示しますように、最終処分場の新規の立地は全国的に非常に厳しい状況となっています。

図 最終処分場の新規許可件数の推移(産業廃棄物)

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出所:平成28年版 環境白書・循環型社会白書・生物多様性白書 p.181

  セメント産業が多くの廃棄物や副産物を受け入れることは、限られた処分場を長持ちさせることに貢献しており、セメント協会では、その効果を以下のように試算しています。

(A) 産業廃棄物最終処分場残余容量(2014年4月1日現在) 171,810千m3
(B) 産業廃棄物最終処分場残余年数(2014年4月1日現在) 14.7年
(C) 2014年度以降の産業廃棄物の年間最終処分量試算値C=A/B 11,688千m3
(D) セメント工場が1年間に受入ている廃棄物・副産物等の容積換算試算値 20,202千m3
(E) セメント工場が受入処理しなかった場合、最終処分場の残余年数試算値 E=A/(C+D) 5.4年
(F) セメント工場が廃棄物等を受入処理することによる最終処分場の延命効果試算値 F=B-E 9.3年
出所: 環境省(A,B)