近年環境問題への意識が急速に高まる中、「ケミカルリサイクル」という言葉を耳にする機会が増えました。ケミカルは直訳すると「化学的な」という意味ですが、化学の力を使ったリサイクルとはどのような手法なのでしょうか。
目次
ケミカルリサイクルとは？
ケミカルリサイクルとは、廃棄物に化学的な処理を施し、他の物質に転換してから再利用することを指します。「廃リサイクル」と呼ばれることもあります。
具体的には、廃プラスチックを油化やガス化し化学工業原料にする方法や、畜産糞尿を微生物の力で分解しガス化するバイオガス化などが挙げられます。
ケミカルリサイクルによって生まれる製品原料は、元の資源とは全く異なる製品に生まれ変わることも多く、元の製品と同じであるかは問いません。
もう少し踏み込んで、リサイクルの種類について見ていきましょう。
３種類のリサイクル方法
リサイクルは主に3分類に分けられ、ケミカルリサイクルの他に「マテリアルリサイクル」と「サーマルリサイクル」があります。
マテリアルリサイクル
マテリアルリサイクルは、廃棄物を原材料として再利用することを指します。一般的に”リサイクル”と言うと、新しいモノに生まれ変わることをイメージする人も多いと思いますが、マテリアルリサイクルがそれにあたります。
さらにマテリアルリサイクルは、大きく2種類に分けられます。
- レベルマテリアルリサイクル：廃棄物と同じ製品の材料として再利用する
（例：紙くず→新たなコピー用紙） - ダウンマテリアルリサイクル：元の製品から別の材料へ生成し直す
（例：ペットボトル→洋服の繊維）
マテリアルリサイクルは資源を循環させる良い手段である一方、廃棄物を原料として繰り返し使用するので、異物混入などによる品質劣化が課題となっています。
サーマルリサイクル
サーマルリサイクルは、回収された廃棄物をゴミ焼却炉で燃やし、その熱を回収し利用することです。日本の廃プラスチックにおけるリサイクルの約60%がサーマルリサイクルで、回収されたエネルギーは火力発電などに利用されます。
廃棄物を燃料として再利用することで、石油資源を守れるというメリットがある一方、燃焼によるダイオキシンの発生がサーマルリサイクルの課題です。そのため欧米では、この方法をリサイクルとして認められていません。
ケミカルリサイクルが注目される理由
2018年に世界最大の総合化学メーカー「BASF」が、混合廃プラを熱分解しそれぞれの物質を再製造する実証テストを発表するなど、ケミカルリサイクルはここ数年で特に注目されるようになりました。
このような大手企業による動きが見られるほど、なぜケミカルリサイクルが注目されているのでしょうか。ここからは、その理由を１つずつ見ていきます。
理由①廃プラスチック問題
廃プラスチックは、長年その処理の難しさが問題視されてきました。現状での主な処理方法は埋め立てですが、プラスチックは埋め立てた後も微生物に分解されず、いつまでも残り続けます。日本国内で処理しなくてはならない廃プラスチックは増加傾向にあり、このままのスピードでごみが増え続けると、国内の最終処分場の残余年数は、わずか20.5年だと環境省は予想しており早急な対応が求められます。
これらの廃プラスチック問題を、埋め立てや焼却ではなく、熱分解法やガス化法によって解決しようという動きが、ケミカルリサイクルが注目される理由の１つです。
理由②資源の枯渇
現在、産業の発達や人口増加による資源の枯渇が懸念されています。
国際研究計画（IHDP）によると、ブラジル、中国、南アフリカ、アメリカ各国で化石燃料、森林、水産資源を含む自然資本が激減しており、現在のスピードで消費が進めば、数十年後にはエネルギー資源が枯渇してしまうと警鐘を鳴らしているのです。
そこで化学の力を使い、廃プラスチックを化学原料として再利用できれば、化石資源使用料を大幅に削減できると注目されています。プラスチック循環利用協会は、実際に2000年と2010年のケミカルリサイクルの量を比較すると４倍ほどに増えていると発表しており、積極的に取り組まれていることがわかります。
理由③マテリアルリサイクルの限界
新しいモノに生まれ変わるマテリアルリサイクルは資源循環に直接に寄与するため、積極的に活用されるべきですが、異物混入などが原因で再生品の品質が悪化すると、繰り返し再利用することは困難になります。
そこで廃棄物を化学的に分解し再利用するケミカルリサイクルは、マテリアルリサイクルが不可能となった資源を繰り返し循環させる手段となります。今まで行き場がなく焼却・埋め当てられていたごみも、資源としてリサイクルすることができるのです。
ここまでは、ケミカルリサイクルが注目される理由を見てきましたが、なんととなくイメージがつかめてきたのではないでしょうか。次はケミカルリサイクルのメリットを確認していきます。
ケミカルリサイクルのメリットとは？
ケミカルリサイクルのメリットとして、
- ボトルtoボトルが可能になる
- エネルギー資源の節約
- CO２排出量の削減
に注目して見ていきましょう。
メリット①ボトルtoボトルが可能になる
ペットボトルは、石油や粗製ガソリンから作られたポリエチレン・テレフタレート（PET）樹脂で出来ています。資源の節約のためには使用済みのペットボトルを再利用するのが理にかなった方法ですが、PETボトルリサイクル推進協議会によると、マテリアルリサイクルでは、一度使われた製品は衛生面の問題から清涼飲料やボトルの原料に適さないとされていました。
この考えから、ペットボトルを化学的に分解し、原料に戻して再度PET樹脂にする方法が開発されました。処理過程で異物を取り除くことが可能になり、衛生面でも石油から作るペットボトルと同レベルの品質の物を生み出せるようになったのです。
この手法なら、異物の完全除去を行い製品を再生するため、半永久的に使用済みペットボトルから新しいペットボトルを製造できます。
メリット②限りのある天然資源を有効に使える
ケミカルリサイクルは、廃プラスチックを水素やメタノール、アンモニア、酢酸といった化学工業に使われる物質へと分解します。具体的な活用方法には、製鉄所で使用する還元剤や可燃性ガス、油などに転換が可能です。
一般に化石資源から作られる化学製品を、廃プラスチックをリサイクルし生み出すことで、資源の節約が可能になります。
メリット③CO2排出量の削減
（財）日本容器包装リサイクル協会が行ったプラスチック製容器包装再商品化手法に関する環境負荷等の検討では、ケミカルリサイクルは、二酸化炭素削減効果の観点から見るとマテリアルリサイクルよりも総合的に優れているケースが多いと報告されています。これは、マテリアルリサイクルの再生段階で工場などからCO2が排出されるからです。
よって、ケミカルリサイクルを採用することでCO2排出量を削減し、地球温暖化や大気汚染といった環境問題解決に一歩近づきます。
メリット④異物が含まれていてもリサイクルできる
ケミカルリサイクルは、回収されたPETボトルをPET樹脂として再生する手法です。
回収されたPETボトルを選別・粉砕・洗浄する過程が含まれているため、回収段階でPETボトル以外の混入物があった場合もしっかりと除去が行われ、リサイクルが可能となっているのです。
ケミカルリサイクルには課題や問題点もある
ケミカルリサイクルには他のリサイクルにはないメリットがありますが、その一方で課題やデメリットも残されています。ここでは、「リサイクルコスト」と「各自治体による規制」を課題として挙げ、「リサイクルの過程でエネルギーが必要」をデメリットとして見ていきましょう。
【課題】コストの問題
経済産業省は、ケミカルリサイクルの課題に設備投資額を挙げています。ケミカルリサイクルは、廃プラスチック分子に分解する工程が大掛かりで、膨大な設備費用がかかる傾向にあります。特に工程のなかの「油化」は、処理規模の割に設備投資額が大きく、コスト競争力が弱くなりがちだと指摘されています。
また、これらの大型設備は都市と離れた鉄鋼業工場に隣接して建設されることが多く、リサイクルされる素材を設備まで運ぶ際の輸送コストも課題に挙げています。
結果的に再生品の商品の値段が高くなると、市場で需要が伸びづらくなってしまうのです。今後は新品と再生品にかかる費用の差額を埋めるような技術研究が求められます。
【課題】各自治体による規制
ケミカルリサイクルの発展には、各自治体による規制が大きく関わっています。国際環境経済研究所によると、ほとんどの自治体では、容器包装リサイクル制度は、マテリアルリサイクルを優先するように定められています。
しかし、マテリアルリサイクルのために回収されたプラスチックが汚れていた、または紙とプラスチックが合わさった複合素材の容器包装であった場合、結局再利用されず焼却処分されてしまう背景があります。
【課題】プラスチック添加物処理技術
プラスチックは、用途や目的によって様々な添加物が使用されています。
例えば、紫外線による劣化を防ぐための紫外線吸収剤、ポリ袋などに柔軟性を持たせるための可塑剤など。
使い捨てることを前提とされているため、見た目や機能性を保ちながら処理する技術が確立されていません。
プラスチックのケミカルリサイクルを実施するためには、多岐にわたる添加物の処理技術の確立が求められています。
【デメリット・問題】リサイクルの過程でエネルギーが必要
ケミカルリサイクルには油化や原料・モノマー化というように様々な形態があり、行われる過程によっては、新たなエネルギーが必要になるとプラスチック循環利用協会は指摘しています。例えば廃プラスチックを油化する場合、高分子状態のプラスチックを低分子状態に戻すところから始まります。そこで必要となるのがエネルギーで、電力や既に生成した油を燃料として利用しなくてはなりません。
ケミカルリサイクルは資源の枯渇を防ぐ役割を果たす一方で、一部の手法ではエネルギー資源の節約にならず、持続可能とは言えないというデメリットが発生しているのです。ケミカルリサイクルの中でも特にサステナブルな形態を持続していくのが理想的です。
世界・日本のケミカルリサイクルの現状
続いては、海外と日本のケミカルリサイクルの現状を見ていきましょう。
海外の現状
アメリカの商品情報サービス（ICIS）によると、2020年のプラスチックのリサイクル率は、わずか12％でした。一見低く見えますが、アメリカではサーマルリサイクルが再利用と見なされていないため、この数値となっています。さらに同団体は、「ケミカルリサイクルは、2030年までにアメリカ国内でのリサイクル率を50％まで引き上げるために重要な再生方法だ」と述べています。
一方で、リサイクル先進国と言われるヨーロッパ各国はどうでしょうか。ここではドイツを例に確認しましょう。ドイツ連邦環境庁（UBA）が公開した報告書によると、ドイツでは容器包装廃棄物の約７割がリサイクルされています。ドイツはアメリカ同様、サーマルリサイクルを再利用と見なさないため、この数値はマテリアルリサイクルとケミカルリサイクルのみであることにも注目です。
ケミカルリサイクルに関しては、ドイツ連邦環境庁のレポートには「今後不可欠になるゴミの循環方法」と書かれています。実際に、2021年にはドイツに本社を置く総合化学メーカー「BASF」が、ノルウェーのエネルギー企業「Quantafuel」と協働でケミカルリサイクルを推進していくことを発表するなど、さらなる発展が予想されます。
次は日本の現状を見ていきます。
日本の現状
まずは国内のプラスチックのリサイクル率を見ていきましょう。
プラスチック循環利用協会によると、2019年の日本のリサイクル率は、85％と非常に高い数値となっていますが、そのうち約60％はサーマルリサイクルによって行われています。その一方でケミカルリサイクルの割合はわずか３％に過ぎません。
テクノロジー先進国と言われる日本でケミカルリサイクルが進まない理由には、実用化にあたっての事業規模の確保や、コスト軽減等の課題が挙げられます。実際に札幌プラスチックリサイクル株式会社も、ケミカルリサイクルの油化に取り組んでいましたが、継続が困難で2010年に撤廃しました。
上の図に示されているように、現在日本国内にはケミカルリサイクルの技術を使いリサイクルを行う施設は数か所しか存在しません。今後ケミカルリサイクルを実用化するには、課題や問題について検討が必要です。
日本企業のケミカルリサイクルの具体的取り組み事例
ここでは、さらにケミカルリサイクルについて理解を深めるために、実際に行われている具体例を紹介します。ケミカルリサイクルには様々な種類がありますが、代表的な
- ガス化
- 油化
- 飼料化
- 畜産糞尿のバイオガス化
- ペットTOペット
の技術を用いてケミカルリサイクルを行っている企業と、その取り組み内容を見ていきます。
【ガス化】日揮ホールディングス株式会社
プラスチックは炭素と水素で作られているため、普通に焼却処理すると二酸化炭素と水になります。対してケミカルリサイクルの「ガス化」と呼ばれる技術では、酸素の量を制限して加熱することで、炭素水素、一酸化炭素や水素、メタノールやアンモニアなど化学工業の原料に分解することができます。
この技術を2020年に導入したのが「日揮ホールディングス株式会社」です。荏原環境プラント株式会社、宇部興産株式会社、昭和電工株式会社と協業で、EUP（Ebara Ube Process）と呼ばれる廃プラスチックを酸素と蒸気による部分酸化によってガス化し、化学品合成に利用可能な合成ガスを生産しています。
【油化】松屋フーズ
「油化」は、プラスチックを完全に熱分解し、炭化水素油を得る技術です。株式会社CFPによると、現在の技術では１㎏あたりのプラスチックから１ℓの軽油を製造することができます。
松屋フーズは、工場に油化の技術を取り入れ、今まで産業廃棄物として焼却処分などしていたプラスチックの廃棄率を７割ほど削減することに成功しました。現場で生み出した油は、工場内で使用する電気の発電に利用しています。
油化を取り入れたことで、今まで廃棄していたごみから自家発電を可能にし、CO2排出の削減だけでなく、工場でかかる費用の節約にも繋がっています。
【飼料化】ミスタードーナツ
ここまでプラスチックの再利用に焦点を当ててきましたが、生ゴミ等を利用し家畜用資料を製造する「飼料化」も、化学反応による変化を得ているためケミカルリサイクルに分類されることがあります。
サステナブルな事業に取り組むミスタードーナッツは、この飼料化を活用しています。関東、東海、中四国エリアにある465店舗では、閉店後に売れ残ったドーナツを処理工場へ運び、成分調整や搾油などを施し、原料化。その後菓子粉と呼ばれる乾燥した飼料に加工し、家畜の餌として再利用しています。
【畜産糞尿のバイオガス化】株式会社本部農場
「バイオガス化」とは、畜産糞尿を発酵させ、発生するガスを活用することです。バイオガスは燃えやすい気体なので、発電に利用することもできます。
この技術を用いているのが株式会社本部農場です。本部農場では、今まで家畜の糞尿を堆肥化することで処理していました。しかし、大量の糞尿を堆肥化するには手間や時間、燃料費等がかかり農家の負担となります。
そこでバイオガス化を導入し、堆肥化処理に伴う切り替え作業がなくすことで、負担の軽減を図りました。結果的にバイオガス発電によるエネルギー利用や、適切な糞尿処理による衛生管理面での向上などのメリットが見られました。
【原料・モノマー化】帝人ファイバー社
「原料・モノマー化」は、一度廃棄となった製品を化学的に分解し原料やモノマー（※）に戻し、同じ製品を生み出す技術です。代表的な例が、ペットTOペットと呼ばれる廃ペットボトルを分解してPET樹脂を作り、飲料用ペットボトルを製造することが挙げられます
2003年に帝人ファイバー社によって研究が進み、年間約５万トンのPET樹脂製造を開始しました。その後廃ペットボトルの輸出が急増し原料を調達するのが困難になり、帝人ファイバーはボトル to ボトル事業から撤退することとなりました。しかし近年、世界各国で廃ペットボトルの輸入を禁止する動きが見られており、今後改めて注目されていくと予想されます。
プラスチックを構成する最小の単量体のこと。
最後に、ケミカルリサイクルとSDGsの関係を見ていきましょう。
ケミカルリサイクルはSDGsとも関係している
ケミカルリサイクルは、国連加盟193ヵ国が2030年に達成すべき目標（＝SDGs）に様々な面で貢献します。ここでは具体的に、４つの目標を挙げてケミカルリサイクルとSDGsの関わりを解説します。
そもそもSDGsとは、「Sustainable Development Goals（持続可能な開発目標）」の略称で、2015年９月に「国連持続可能な開発サミット」にて掲げられた、17のゴールと169のターゲットから成る国際社会共通の目標です。目標を解決していく上で、世界中の「誰一人取り残さない」ことを誓っています。
SDGs目標12「つくる責任つかう責任」
SDGs目標12「つくる責任つかう責任」の目的は、持続可能な方法で生産し、責任を持って消費する形態を確保することです。従来の大量生産・大量消費を続けていくと、地球が１個では足りないと言われており、資源を循環させていくことが求められます。
ケミカルリサイクルは、ペットTOペットや、廃プラスチックをエネルギーとして再利用することが可能です。資源を循環させ続けることで、地球への負荷を減らすことに貢献します。
SDGs目標13「気候変動に具体的な対策を」
SDGs目標13「気候変動に具体的な対策を」は、世界中で発生している気候変動への対応を目的としています。気候変動は干ばつによる飢饉や集中豪雨による洪水などを引き起こす要因ともなるため、一刻も早く改善することが求められます。
気候変動の原因の１つは、経済活動の中で排出されるCO2であると言われています。ケミカルリサイクルは、廃プラスチック燃焼によるCO2廃棄量を減らすことができるため、SDGs目標13に重要な役割を果たしているでしょう。
SDGs目標14「海の豊かさを守ろう」
SDGs目標14「海の豊かさを守ろう」は、海洋と沿岸の生態系を持続可能な形で管理し、汚染から守るために掲げられています。その中でも海洋ゴミは、重要課題としてターゲットにも定められています。
【14.1】2025年までに、海洋ごみや富栄養化を含む、特に陸上活動による汚染など、あらゆる種類の海洋汚染を防止し、大幅に削減する。
農林水産省
ケミカルリサイクルが進めば、今までリサイクルできなかった製品も再利用できるようになり、海に流れ出てしまう廃プラスチックを減らすことができます。
SDGs目標15「陸の豊かさも守ろう」
SDGs目標15「陸の豊かさも守ろう」は、森林や陸の生態系を持続可能な方法で利用し、再生させていくことを目的としています。ターゲットには土地劣化が明記されており、これにはプラスチックゴミの埋め立てが関係しています。
ケミカルリサイクルは、マテリアルリサイクルで再利用できなかった製品も、分解し新たに活用することができます。つまり、今までリサイクルできずに焼却・埋め立てられていたゴミの再利用が実現でき、陸の豊かさを守ることに繋がるのです。
まとめ
ケミカルリサイクルは、今まで再利用ができなかった包装容器などの再利用を可能にする技術です。一方で、課題やデメリットも残されており、未だにごく一部でしか実用化されていません。とはいえ、ヨーロッパ各国では大手によるケミカルリサイクルが進んでおり、今後さらに注目を集めていくと予想されます。
海洋ゴミや気候変動が問題視される中、リサイクルは課題解決への重要な鍵となります。これからの社会では、ケミカルリサイクルなどのリサイクル手法を上手く活用し、資源を循環させていくことが求められるのです。
〈参考文献〉
プラスチック循環利用協会「プラスチック基礎知識2021」
プラスチックのケミカルリサイクルとその技術開発（上）
Section6 ボトルtoボトル｜ペットボトルリサイクル推進協議会
国内のケミカルリサイクルの今後の課題と今後の対応｜経済産業省
小手先ではないプラスチック戦略を｜国際環境経済研究所
INSIGHT:米国が高いプラスチックリサイクル率を達成する方法｜ICIS
ドイツにおける2018年の包装消費の更なる増加｜ドイツ連邦環境庁
Chemical recycling｜ドイツ連邦環境庁
食品残さの飼料化について
第３章 国内のケミカルリサイクルの技術・市場動向｜国際環境経済研究所
リサイクルシステム
一般廃棄物の排出及び処理状況等（平成28年度）について｜環境省
ケミカルリサイクルの経済評価｜経済産業省
