社会基盤金属素材の水平リサイクルに向けたダイナミック物質フローモデル解析

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金属資源はその埋蔵量が有限であり、その採掘においては様々な環境負荷や社会的影響を生じる可能性があり、資源の循環利用への関心が高まっている。その一方で、先行研究においては人間の経済活動に伴う資源循環においては、多くの金属資源が散逸している事が指摘されている。本研究においては最大の生産量を誇る金属材料である鉄鋼材に着目する。鉄鋼材は様々な元素が特性発現のために添加されている。そのため、二次資源の利用による天然資源の消費削減に大きな効果が期待できると考えられる。一方で、鉄鋼循環利用においてはトランプエレメントであるCu等の混入によって鉄鋼材の性能の低下が懸念されている。本研究においては、動的マテリアルフロー分析モデルを構築し、合金元素と不純物元素を考慮した鉄鋼材の動的マテリアルフロー分析を実施し、鉄鋼材およびそれに随伴するNi, Cr, Cuの蓄積状態の時系列変化を推計する。動的マテリアルフロー分析モデルはMaTraceモデルに基づき構築した。MaTraceモデルは単年に生産された製品・素材の蓄積状態を明らかにするモデルであったものを複数年の生産に拡張する事によって、鉄鋼材に蓄積する各種元素の濃度を明らかにする事が出来、不純物元素の影響をより明確に評価する事が可能である。また、不純物元素であるCuの混入については、Cu素材の鉄スクラップへの混入率を用いて考慮した。このモデルを用いる事によって、鉄鋼循環における各プロセスにおける技術パラメータの変化に伴う各種元素の濃度を変化を明らかにする事が可能であり、ライフサイクルの異なる技術を同じ基準で比較する事が可能であり、鉄鋼循環の持続可能性向上に寄与する技術開発・導入への指針を与える事が可能である。