世界に誇る性能! でも数が多いということは? 日本の焼却炉の貢献と課題 100%

世界に誇る性能! でも数が多いということは? 日本の焼却炉の貢献と課題 100%

私たちが出したごみはどこへ行くのでしょうか。
実はその大部分が燃やされているのです。大量のごみを次から次へと燃やしていく焼却炉。
その焼却炉について考えることは、ごみ問題を考えることにほかなりません。

焼却炉の役割とは何でしょうか。日本の焼却炉の特徴は? 焼却炉をめぐって人々はど
のような取り組みを行っているのでしょう。そして、焼却炉から見えてくる問題とは……?

 日本のごみとごみ処理の状況

私たちは日々、ごみを出し続けています。
私たちが出した大量のごみを飲み込んだごみ収集車が町を駆け巡ります。
そのごみ収集車はどこへ向かうのでしょう。そして、向かった先でどのようなことが行われているのでしょうか。

日本のごみの状況

まず、ごみの状況からみていきましょう。
以下の図1は、生活系のごみと事業系のごみの排出量を表しています。


図1 生活系廃棄物と事業系廃棄物の排出量
出典:環境省HP(2019)「一般廃棄物処理事業実態調査の結果(平成29年度)について」 p.2
https://www.env.go.jp/press/201903253.pdf

この図をみると、ごみの量は徐々に減ってきてはいますが、現在も決して少ない量ではないことがわかります。

ごみ焼却はなぜ必要か

ここではごみの焼却についてみていきたいと思います。

ごみの中間処理と最終処分

集められたごみは中間処理されます。中間処理とは、焼却したり、破砕したり、選別したり、直接リサイクルに回したりすることです。
日本では、このような中間処理をされるごみが、ごみ全体の99%を占めます。
そして、残りのごみは直接、最終処分場に運ばれ、埋め立てられます *1:p2。

以下の図2は、ごみの総処理量を表しています。


図2 ごみの総処理量
出典:環境省HP(2019)「一般廃棄物処理事業実態調査の結果(平成29年度)について」 p.3
https://www.env.go.jp/press/201903253.pdf

グラフのバーの青い部分が直接、焼却する量で、その上の黄色の部分はリサイクルするための処理をするもの、その上の薄い青の部分は資源として直接リサイクルに回すもの、そして一番上の部分は中間処理をせずに直接、最終処分として埋め立てられるものです。

この図から、2017年に直接、焼却されたごみは全体の約80%であることがわかります。
つまり、大部分のごみが、出された後に直接、焼かれているわけですね。

ごみ焼却の目的とその背景

では、なぜ、このような中間処理が必要なのでしょうか。
次の図3は、ごみの最終処分量を表しています。


図3 ごみの最終処理量
出典:環境省HP(2019)「一般廃棄物処理事業実態調査の結果(平成29年度)について」 p.4
https://www.env.go.jp/press/201903253.pdf

バーの青い部分は中間処理をした後、最終処分にまわした量で、ピンクの部分は直接、最終処分した量です。

この図と先ほどみた図2で2017年のデータを比べると、中間処理をしたことで、ごみの量が焼却する前の10.5%にまで減っていることがわかります。
つまり、中間処理の「中間」とは、最終処分の前に、ごみの量を減らすために必要なプロセスということです。

こうした背景には「最終処分場に限りがある」という事情があります。
下の図4は、日本の最終処分場の残余容量(どのくらいの面積が残っているか)と残余年数(最終処分場が使えなくまでの年数)を表しています。

図4 最終処分場の残余容量と残余年数
出典:環境省HP(2019)「一般廃棄物処理事業実態調査の結果(平成29年度)について」 p.13
https://www.env.go.jp/press/201903253.pdf

この図から、最終処分場を使えるのはあと22年弱しかないことがわかります。なかなか厳しい状況です。

日本の焼却施設の現状と課題

ここではごみ焼却施設についてみていきたいと思います。

日本のごみ焼却施設の数

まず、日本にはごみ焼却施設がどのくらいあるのでしょうか。
以下の図5はごみ焼却施設の数を表しています。


図5 ごみ焼却施設の数
出典:環境省HP(2019)「一般廃棄物処理事業実態調査の結果(平成29年度)について」 p.7
https://www.env.go.jp/press/201903253.pdf

この図から、ごみ焼却施設数は次第に減ってきてはいるものの、まだ1,100以上の施設が稼働していることがわかります。日本は1960年頃から都市ごみの焼却処理が進められ、世界的にみてもごみ焼却施設が多いのです *2:p.6。

ごみ焼却施設のエネルギー回収と発電

次にエネルギー回収状況をみてみましょう。
エネルギー回収とは、「焼却時の熱量をエネルギーとして利用する」 ことで、「熱回収」あるいは「サーマルリサイクル」と呼ばれることもあります *3:「サーマルリサイクルについて」。

下の図6は、ごみ焼却施設の余熱利用の推移を表しています。
余熱利用の具体的な方法には、発電、焼却施設内での暖房や給湯、施設外の温水プール棟への熱供給や地域への熱供給などがあります *4:p.5。


図6 ごみ焼却施設の余熱利用
出典:環境省HP(2019)「一般廃棄物処理事業実態調査の結果(平成29年度)について」 p.9
https://www.env.go.jp/press/201903253.pdf

この図から、2017年に余熱利用していたごみ焼却施設は全体の約68%だったことがわかります。
発電設備のある施設は次第に増えて、2017年には376施設になり、総ごみ焼却施設の34.1%でした。

以下の表1は、ごみ焼却施設の発電状況を表しています。

表1 ごみ焼却施設の発電状況(2017年)


出典:環境省HP(2019)「一般廃棄物処理事業実態調査の結果(平成29年度)について」 p.9
https://www.env.go.jp/press/201903253.pdf

総発電電力量は9,207GWhで、これは約310万世帯分の年間電力使用量に相当します *1:p.9。

日本のごみ焼却の課題

ここでは、「ごみ焼却」そのものの課題をみていきたいと思います。
下の図7は、ごみの「好ましい処理方法」を上から順に表したものです *5:「ごみ処理の階層」。


図7 ごみの処理方法の優先順位
出典:JICA(日本国際協力機構)HP(2018)「世界のゴミの現状を知る:ごみ処理の階層」
https://www.jica.go.jp/publication/mundi/1805/201805_02_02.html

まず、「流通」をみてみましょう。「減らす」が一番上ですが、これは当然ですね。次に再利用(リユース)、再資源化(リサイクル)、回復(分解、たい肥:生ごみによるコンポストなど)の順になっています。
次に処理方法は、埋め立て、焼却(エネルギー回収)、コントロールダンビングの順になっています。コントールダンピングとは、処分場に捨てられたごみをそのまま放置せずに、環境に配慮して、適切に埋め立てたり土で覆ったりすることです *5:「知識を深めよう! ごみをめぐるキーワード」。

この図では、焼却は下から2番目になっていますね。
それは、なぜでしょうか。

その主な理由は、ごみを焼却するにはエネルギーが必要だからです。先ほどみたように、日本ではごみを焼却する際に「エネルギー回収」をする施設が多くなってきていますが、焼却しなければそもそも焼却に使うエネルギーは必要ないというわけなのです。
ただ、こうした考え方に対して、多くのコストとエネルギーをかけて物を焼かずにリサイクルをするより、適切なごみ発電をする方が有効な手段だという主張もあります *4:p.12。

もう1つの理由は、ごみを焼却するときにダイオキシンなどの有毒ガスが発生するという危険性があることですが、この問題は日本では既にほぼ解決しています。このことについては、後ほどお話ししたいと思います。

日本のごみ焼却施設に関する課題

次に、焼却施設に関する課題をみたいと思います。

まず、焼却する際に排出されるCO2の問題です。2017年、CO2排出量は全体の排出量の2.4%、2,856万トンでした *6。

また、先ほど、「適切なごみ発電をするのは有効な手段だ」という考え方もある、ということをお話ししましたが、それには条件があります。大型の焼却施設なら、という条件です。
ごみ発電は、施設が大型化するほど効率が高くなります。それで、海外では、ごみを処理したついでに発電するというより、むしろ「ごみを燃料として発電する施設」という認識が高く、大型施設で集約してごみを焼却し発電をしているという状況がみられるのです *4:p.13。

では、日本の施設はどうでしょうか。
下の図8は、発電能力別ごみ焼却施設数を表しています。


図8 発電能力別ごみ焼却施設数
出典:環境省HP(2019)「一般廃棄物処理事業実態調査の結果(平成29年度)について」 p.11
https://www.env.go.jp/press/201903253.pdf

この図をみると、発電能力が5,000KW未満の施設は240施設で、全体の64%を占めます。また、そのうち、2,000KW未満の比較的小型の施設が125施設もありますね。

次に下の図9は、都道府県のごみ処理量あたりの発電能力を表しています。


図9 都道府県のごみ処理量あたりの発電能力
出典:環境省HP(2019)「一般廃棄物処理事業実態調査の結果(平成29年度)について」 p.11
https://www.env.go.jp/press/201903253.pdf

この図をみると、ごみ焼却施設の発電能力には地域格差があることがわかります。

以上のことから、施設を大型化すること、そしてこうした地域格差をなくすことが課題だといえるでしょう。

 焼却炉に関する日本の取り組みと貢献

ここから、焼却炉に関する日本の取り組みについてみていきたいと思います。

最先端技術を活用した焼却施設

まず、最先端技術による焼却施設がどのようなものかみてみましょう。
以下の図10は最先端技術を活用した焼却施設の例です。


図10 最先端技術を活用した焼却炉の例
出典:環境省HP(2013)大臣官房廃棄物・リサイクル対策部企画課循環型社会推進室
「日本の廃棄物処理・リサイクル技術 -持続可能な社会に向けて-」 p.6
https://www.env.go.jp/recycle/circul/venous_industry/ja/brochure.pdf

このような最先端技術を取り入れた焼却施設は、高度な公害防止能力と高効率発電能力を合わせもっています。

先ほどお話ししたように、以前の焼却施設からは、ばいじんやダイオキシン類、一酸化炭素や窒素酸化物などの有害ガスや環境汚染ガスが排出されていました。
そこで、多くの研究が行われ、その成果を生かして対策技術が開発されました。また、運転技術も含めた改良もされてきました *2:p.6・8。

以下の図11は、日本のごみ焼却施設から排出されたダイオキシン類の量を表しています。


図11 日本のごみ焼却施設から排出されたダイオキシン類の量
出典:環境省HP(2013)大臣官房廃棄物・リサイクル対策部企画課循環型社会推進室
「日本の廃棄物処理・リサイクル技術 - 持続可能な社会に向けて-」 p.8
https://www.env.go.jp/recycle/circul/venous_industry/ja/brochure.pdf

この図からわかるように、2012年には、ごみ焼却施設から排出されるダイオキシンの量を1997年に比べて99%削減することに成功し、この問題はほぼ解決されました *2:p.8。

最新技術を生かした焼却炉開発の事例

ここでは、焼却施設の改良に関する事例をご紹介したいと思います。
この改良の目的は、焼却する際のエネルギー効率を高め、そのことによってコスト低減を図り、さらに排ガス量を減らすことです *7。

改良のポイントは燃焼時の空気量を削減することと有毒ガス排出の削減です。
ごみを焼却するときに空気をたくさん使うと、大きな動力を必要とし、その結果、エネルギー効率が悪くなって、排ガス量も多くなってしまいます。
そのため、空気を少なくする必要があるのですが、そうすると、燃焼が不均一になってしまい、不完全燃焼が起こる上に、一酸化炭素や窒素酸化物などの有毒ガスも多く排出することになってしまいます。

そこで、焼却炉の壁に穴を数個あけ、そこから高温の空気と再循環した排ガスを吹き込むという新技術を開発したのです。

以下の図12は焼却炉の壁にあけた穴の写真です。また、図13は高温空気が送られるパイプの写真です。


図12 焼却炉の壁にあけた穴


図13 高温空気が送られるパイプ
出典(図12・13):NEDO(国立開発研究法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構) HP(2008) 「実用化ドキュメント 新技術でごみ焼却炉の『より効率よく、よりクリーンに』を実現」
https://www.nedo.go.jp/hyoukabu/articles/200807jfe/index.html

この方法によって、ごみ燃焼の上の方に高温空気の「ふた」がされ、安定的にごみを燃焼させることができるようになりました。
その結果、回収エネルギーである蒸気の発生量が10%増加するとともに、排ガスをそれまでより25~30%減らすことができるようになったのです。

アジア地域への貢献

日本の焼却施設は、アジア各国に建設されています。

アジアの多くの都市では、ごみを集めた後、日本のように中間処理を行わずに、処分場に直接、運搬していました。しかし、処分場が不足していることや処分場の周りの環境を考え、ごみ焼却施設への関心が高まっていました。
そこで、日本の企業は、アジア各国でごみ焼却施設を建設し、公衆衛生だけでなく、環境保護にも貢献しています *2:p.10。

下の図14~17は、日本企業がアジアの都市に建設したごみ焼却施設の写真です。

図14 シンガポールの世界最大級の施設


図15 台北のごみ焼却施設
出典(図14~17):環境省HP(2013)大臣官房廃棄物・リサイクル対策部企画課循環型社会推進室「日本の廃棄物処理・リサイクル技術 - 持続可能な社会に向けて-」 p.10
https://www.env.go.jp/recycle/circul/venous_industry/ja/brochure.pdf


図16 タイの産業廃棄物焼却施設


図17 北京の大型ごみ焼却施設

医療廃棄物の焼却処理設備

医療関係機関等から排出されるごみの中には、感染の恐れのあるものがあります。 そのような感染の恐れのある医療系廃棄物は適切に排出して処理する必要があります。

また、医療廃棄物には有害な細菌やウィルス等のほかにも、塩化ビニールや有機塩素系薬剤等が含まれていて、単純な焼却では塩化水素やダイオキシン類が発生するおそれがあります。

先ほどお話ししたように、日本では、これまで焼却炉の構造や運転方法、ダイオキシン類除去システムなどの対策が立てられてきました。
そうした技術は医療廃棄物焼却炉にも生かされていて、排ガス中のダイオキシン類などの量を抑えた焼却炉が運転されています *2:p.12。

一方、アジアやアフリカでは病院が増加していますが、医療廃棄物を適正に処理する施設が少なく、感染の危険性が増大しています。

そうした中、フィリピンのケソン市やアラブ首長国連邦(UAE)のドバイ市に日本の医療廃棄物処理施設が建設されまし た *2:p.13 。

下の図18は、ドバイ市に建設された大型医療廃棄物専用処理設備の写真です。


図18 ドバイの大型医療廃棄物専用処理設備
出典:環境省HP(2013)大臣官房廃棄物・リサイクル対策部企画課循環型社会推進室
「日本の廃棄物処理・リサイクル技術 -持続可能な社会に向けて-」 p.13
https://www.env.go.jp/recycle/circul/venous_industry/ja/brochure.pdf

この写真の施設は、ヨーロッパの厳しい排ガス規制をクリアする、効率的で環境にやさしい焼却施設です。

よりよいごみ処理のために

最後に、よりよいごみ処理のために、さらにどのような取り組みをしたらいいか考えてみたいと思います。

焼却炉・焼却施設

これまでみてきたように、日本の焼却炉、焼却施設は世界に誇る性能をもっています。また、アジア地域にも建設され、現地の公衆衛生や地球環境保護に貢献してます。

残された課題は、大型化と地域の均質化、発電施設の増設です。
先ほどみたように、大型であれば、よりエネルギー効率が上がり、焼却時の発電量が増加します。また、発電施設を増やすこともエネルギー回収のアップにつながります。
さらに、地域格差をなくすことも大切です。

ごみの量の削減

どれほど焼却炉の性能がよくなったとしても、最善の方法は、ごみの量を減らすことです。

図7でみたように、そのためには、ごみを出さない、繰り返し使う、リサイクルするなどの方法が推奨されていますが、日本でまだ対策が遅れているのは、生ごみのリサイクル(回復)だという意見があります *3:「日本のリサイクル率を上げるには?」。

ここで、もう一度、図1をみてみましょう。


図1 生活系廃棄物と事業系廃棄物の排出量
出典:環境省HP(2019)「一般廃棄物処理事業実態調査の結果(平成29年度)について」 p.2
https://www.env.go.jp/press/201903253.pdf

この図から、家庭から出されるごみの量はごみ全体の約70%を占めていることがわかります。生ごみの年間排出量は1,800万トン強で、その6割程度が家庭から排出されています *8:p.2。家庭から出されるごみの約38%を生ごみが占めています *8:p.3。

先ほどみたように、ごみの80%は焼却処分されています。
そこで、個人レベルでは、できるだけ生ごみを出さないような生活を心がけることが大切です。そして、家庭からの生ごみを飼料や肥料として有効利用するためのシステムを構築することも望まれます。

まず、できるだけごみを減らす。その上で、高性能の大型焼却炉によって効率よくエネルギー回収をする。そして、ごみ発電された電力を有効を使う。
このように活用することこそ、日本の先端技術が集約されたごみ焼却炉が、真に生かされる道ではないでしょうか。

【引用・参考ウェブ・サイト】

*1:環境省HP(2019)「一般廃棄物処理事業実態調査の結果(平成29年度)について」
https://www.env.go.jp/press/201903253.pdf
*2:環境省HP(2013)大臣官房廃棄物・リサイクル対策部企画課循環型社会推進室「日本の廃棄物処理・リサイクル技術 -持続可能な社会に向けて-」
https://www.env.go.jp/recycle/circul/venous_industry/ja/brochure.pdf
*3:国立環境研究所 社会対話・協働推進オフィスHP(2017)「知ってほしい、リサイクルとごみのこと」
https://taiwa.nies.go.jp/colum/recycling.html
*4:一般社団法人日本廃棄物コンサルタント協会HP(2017)「日本における今後の廃棄物処理施設整備のあり方」
http://www.haikonkyo.or.jp/pdf/f_index/f_all77.pdf
*5:JICA(日本国際協力機構)HP(2018)「世界のゴミの現状を知る」
https://www.jica.go.jp/publication/mundi/1805/201805_02_02.html
*6:JCCCA(全国地球温暖化防止活動推進センター)HP「家庭部門における二酸化炭素(CO2)排出の動向」
https://www.jccca.org/home_section/homesection01.html
*7:NEDO(国立開発研究法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構) HP(2008) 「実用化ドキュメント 新技術でごみ焼却炉の「より効率よく、よりクリーンに」を実現」
https://www.nedo.go.jp/hyoukabu/articles/200807jfe/index.html
*8:環境省HP「生ごみの分類と発生・処理状況」
https://www.env.go.jp/recycle/waste/conf_raw_g/01/mat03.pdf
・環境省HP(2013)大臣官房廃棄物・リサイクル対策部企画課循環型社会推進室「日本の廃棄物処理の歴史と現状」
https://www.env.go.jp/recycle/circul/venous_industry/ja/history.pdf
・環境省HP(2015)「3Rまなびあいブック 大人向け(2015年改訂版)」
https://www.env.go.jp/recycle/yoki/b_2_book/pdf/otona/00_3r_manabiaibook_otona.pdf
・経済産業省HP「環境展望 環境技術解説 焼却処理」
http://tenbou.nies.go.jp/science/description/detail.php?id=73
・消費者庁HP(2019)消費者政策課「食品ロス削減関係参考資料 (令和元年7月11日版)」
https://www.caa.go.jp/policies/policy/consumer_policy/information/food_loss/efforts/pdf/efforts_190711_0001.pdf
・埼玉県環境科学国際センターHP「なぜ焼却炉から「ダイオキシン」がでてくるの?」
https://www.pref.saitama.lg.jp/cess/cess-kokosiri/cess-koko12.html
・一般社団法人産業環境管理協会 リサイクル促進センターHP「世界のごみ、リサイクル」
http://www.cjc.or.jp/study/world_recycle.html