この記事で分かること
- サーキュラテクノロジーとは：従来の「採取→製造→消費→廃棄」という流れを断ち切り、資源を可能な限り長く循環させることを目的とした様々な技術やイノベーションの総称です。
- どのようなリサイクル技術が研究されているのか：アルミニウム、プラスチックのリサイクル技術について研究されています。特に不純物除去などによる再生材の高品質化、リサイクル技術の高度化などが期待されています。
産総研、実装研究センターの新設
産業技術総合研究所（産総研）は、2025年4月に「実装研究センター」を新設し、社会課題の解決に向けた技術の社会実装を加速する取り組みを開始しました。
https://www.aist.go.jp/aist_j/news/au20250401_2.html
産総研の第6期中長期目標では、「エネルギー・環境・資源制約への対応」「人口減少・高齢化社会への対応」「レジリエントな社会の実現」の3つの社会課題の解決が掲げられています。
これらの課題に取り組むため、7つの実装研究センターが設立され、所内の研究成果を結集し、産総研の総合力を最大限に生かした研究開発を推進していくとしています。
今回は7つの実装研究の一つである「サーキュラーテクノロジー」の解説となります。
7つの実装研究センターとは何か
産総研は、研究成果の社会実装を通じて、社会課題の解決と産業競争力の強化を目指しています。
7つの実装研究センターとして以下のような主な取り組みがあり、各研究センターは、産学官連携を強化し、技術の実用化と普及を推進していく予定です。
- CCUS実装研究センター
CO₂削減技術の社会実装を目指し、カーボンニュートラル実現に貢献します。 - サーキュラーテクノロジー実装研究センター
高度リサイクル技術の社会実装を通じて、サーキュラーエコノミーの実現を目指します。 - ネイチャーポジティブ技術実装研究センター
自然資本の計測・評価・回復技術を社会実装し、ネイチャーポジティブ社会の実現を目指します。 - 次世代ものづくり実装研究センター
次世代のものづくりシステムを構築し、生産性向上と高度人材の育成を目指します。 - ウェルビーイング実装研究センター
心身負荷のモニタリングおよび軽減技術を社会実装し、生産・就労現場の改善と生産性向上を目指します。 - セルフケア実装研究センター
セルフケアの基盤技術を社会実装し、健康寿命の延伸を目指します。 - レジリエントインフラ実装研究センター
先進的なインフラ維持管理技術を社会実装し、インフラの強靱化を目指します。
これらのセンターは、産総研の研究戦略や社会実装戦略が直接反映される体制のもと、社会課題の解決を目指して研究開発を進めています。
産総研は、研究成果の社会実装を通じて、社会課題の解決と産業競争力の強化を目指しています。7つの実装研究センターはそれぞれの分野で、産学官連携を強化し、技術の実用化と普及を推進していく予定です。
サーキュラーテクノロジーとは何か
サーキュラーテクノロジー（循環技術）とは、サーキュラーエコノミー（循環経済）を実現するために用いられる様々な技術やイノベーションの総称です。
従来の直線型経済（リニアエコノミー）における「採取→製造→消費→廃棄」という流れを断ち切り、資源を可能な限り長く循環させることを目的としています。
サーキュラーテクノロジーは、単一の技術を指すのではなく、製品の設計、製造、使用、回収、リサイクルといったライフサイクル全体に関わる幅広い技術領域を包含します。
主なサーキュラーテクノロジーの例と特徴
- 長寿命化・高耐久化技術:
- 製品の設計段階から、故障しにくく、長期間使用できるような工夫を凝らす技術。
- 高品質な素材の選定、モジュール化による修理・交換の容易化などが含まれます。
- 特徴: 資源の投入量と廃棄物の発生を抑制し、製品の利用効率を高めます。
- 修理・メンテナンス技術:
- 故障した製品を修理したり、定期的なメンテナンスを行ったりすることで、製品の寿命を延ばす技術。
- 部品交換の容易化、診断技術の高度化、修理ネットワークの構築などが重要になります。
- 特徴: 製品の価値を長く維持し、新たな製品の生産を抑制します。
- 再利用（リユース）技術:
- 使用済みの製品をそのまま、あるいは簡単な手直しを加えて再び利用するための技術や仕組み。
- 中古品市場の活性化、シェアリングサービスのプラットフォームなどが該当します。
- 特徴: 廃棄物を減らし、既存の製品の価値を最大限に活用します。
- リサイクル技術:
- 使用済みの製品や製造工程で発生したスクラップなどを資源として再資源化する技術。
- マテリアルリサイクル、ケミカルリサイクルなど、様々な技術が含まれます。
- 特徴: 貴重な資源を回収し、新たな資源の採取を抑制します。
- アップサイクル技術:
- 廃棄物に新たなアイデアやデザインを付加することで、元の製品よりも高い価値を持つ製品へと生まれ変わらせる技術。
- ファッション業界における古着のリメイクなどが良い例です。
- 特徴: 廃棄物に新たな価値を与え、創造的な循環を生み出します。
- バイオテクノロジー:
- 生物由来の資源（バイオマス）を活用して、プラスチックの代替となる素材を開発したり、微生物の働きを利用して廃棄物を分解したりする技術。
- 生分解性プラスチックの開発などが該当します。
- 特徴: 化石資源への依存度を低減し、自然界での循環を促します。
- デジタル技術:
- IoT（Internet of Things）、AI（人工知能）、ブロックチェーンなどの技術を活用して、製品のトレーサビリティを向上させたり、資源の流れを最適化したりする技術。
- 製品のライフサイクル全体を可視化し、効率的な回収・リサイクルシステムを構築するのに役立ちます。
- 特徴: 資源の効率的な管理と循環を促進するための基盤となります。
- 評価・計測技術:
- サーキュラーエコノミーの取り組みの効果を定量的に評価するための指標開発や計測技術。
- LCA（ライフサイクルアセスメント）などが含まれます。
- 特徴: 取り組みの進捗状況を把握し、改善につなげるための重要なツールとなります。
サーキュラーテクノロジーとは従来の「採取→製造→消費→廃棄」という流れを断ち切り、資源を可能な限り長く循環させることを目的とした様々な技術やイノベーションの総称です。
産総研におけるサーキュラーテクノロジー
総研のサーキュラーテクノロジー実装研究センターは、以下のようなサーキュラーテクノロジーの実用化と社会実装を目指しています。
主な目的と研究内容
- アルミニウムのリサイクル技術: 高度な物理選別・不純物除去技術、アップサイクル技術の開発。
- プラスチックのリサイクル技術: マテリアルリサイクル技術、ケミカルリサイクル技術の開発。
- 指標構築・評価基盤システム: 資源循環の効果を評価するための指標やシステムの開発。
- 二酸化炭素、プラスチック、バイオマス、廃棄リン化合物などの資源化技術の開発とプロセス構築。
- LCA（ライフサイクルアセスメント） を考慮したシステム設計・評価技術の開発。
- 生産効率の向上に向けた反応プロセス技術の開発。
- 新規プロセスによる高機能材料の開発。
これらの研究を通じて、循環型社会の構築に貢献することを目指しています。
アルミニウムのリサイクル技術について
アルミニウムは、リサイクル性に非常に優れた金属であり、バージン材（新地金）を製造するのに比べてわずか3%のエネルギーで済むと言われています。そのため、古くからリサイクル技術が確立されており、高いリサイクル率を誇っています。
主なリサイクル技術
- 溶解・鋳造法:
- 回収されたアルミニウムスクラップを溶解炉で溶かし、不純物を除去・成分調整した後、再びインゴットや地金として再生する最も一般的な方法です。
- 課題: スクラップの種類や不純物の混入度合いによって、再生材の品質が左右されることがあります。特に、自動車部品など多様な合金が使われているスクラップからの高品質な再生材製造は困難です。
- 高度選別・不純物除去技術:
- より高品質な再生材を得るために、物理選別や化学処理などを組み合わせて、スクラップ中の異物や不純物を高精度に取り除く技術です。
- 産総研では、固体電解精製技術など、溶解せずに固体のまま電解することで不純物を分離する新しい技術も開発されています。これにより、シリコンなどの特定の不純物を効率的に除去できる可能性があります。
- アップサイクル技術:
- 単に元の用途に戻すだけでなく、リサイクルによって元の製品よりも高い付加価値を持つ製品を製造する技術です。
- 例えば、特定の処理を施すことで、自動車の車体などに使用できる高強度な再生アルミニウム合金を開発する試みなどがあります。
リサイクルの現状と課題
- 日本では、飲料缶を中心に高いリサイクル率を達成していますが、自動車や建築廃材など、多様な合金を含むスクラップからの高品質なリサイクルは依然として課題です。
- 海外へのスクラップ輸出も課題となっており、国内での資源循環を促進する必要があります。
- 不純物の除去や成分調整の高度化、新たな用途開発などが、今後の重要な研究開発テーマとなっています。
アルミニウムは、リサイクル性に非常に優れた金属でありますが、不純物除去などによる品質の向上が必要とされています。
プラスチックのリサイクル技術について
プラスチックのリサイクルは、アルミニウムに比べて複雑で、技術的な課題も多く存在します。プラスチックの種類が多岐にわたることや、汚れ、異素材との複合化などがリサイクルのハードルを高めています。
主なリサイクル技術
- マテリアルリサイクル
- 使用済みプラスチックを洗浄・粉砕し、溶融して再びプラスチック製品の原料として再利用する方法です。
- 比較的低コストで実施できますが、リサイクルを繰り返すと品質が劣化しやすいという課題があります。また、異種のプラスチックが混ざっているとリサイクルが困難です。
- ケミカルリサイクル
- 使用済みプラスチックを化学的に分解し、モノマー（単量体）やその他の化学原料に戻して再利用する方法です。
- マテリアルリサイクルが難しい複合材や汚れたプラスチックも処理できる可能性があります。
- 主な方式:
- 油化: 熱分解により油を製造し、石油化学製品の原料として利用。
- ガス化: 高温でガス化し、水素や一酸化炭素などを合成ガスの原料として利用。
- モノマー化（解重合）: 特定のプラスチックを元のモノマーに戻し、再び重合して新しいプラスチックを製造（例：PETボトルのリサイクル）。
- 課題: 技術開発や設備投資にコストがかかること、エネルギー消費量が多い場合があることなどが課題です。
- サーマルリサイクル
- 使用済みプラスチックを焼却する際に発生する熱エネルギーを回収し、発電や温水などに利用する方法です。
- リサイクル率としてはカウントされない場合もありますが、最終処分量の削減には貢献します。
- 課題: 二酸化炭素の排出や、不完全燃焼による有害物質の発生が懸念されます。
リサイクルの現状と課題
- 日本のプラスチックリサイクル率は、サーマルリサイクルを含めると比較的高いですが、マテリアルリサイクルの割合はまだ低い水準です。
- 分別・回収の効率化、リサイクル技術の高度化、再生材の品質向上、新たな用途開発などが重要な課題です。
- 特に、複合材や多層フィルムなど、リサイクルが難しいプラスチックの処理技術の開発が求められています。
- 産総研では、これらの課題解決に向けて、高効率な分離技術、新しい化学リサイクル技術、再生プラスチックの高機能化などの研究開発に取り組んでいます。
プラスチックのリサイクルでは、、高効率な分離技術、新しい化学リサイクル技術、再生プラスチックの高機能化などの研究が必要とされています。
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