【原】通过“高度物质效率化”引导的2050年碳中和

Wsz6868 2025-04-23 发布于浙江

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通过“高度物质效率化”引导的2050年碳中和

~以物质利用效率4倍、循环利用率2倍为目标

(筑波研究学园都市记者会、环境省记者俱乐部、环境记者会同时发放)

2025年4月21日，星期一

国立研究开发法人国立环境研究所

国立环境研究所物质流创新研究项目的研究小组，通过设定物质的利用削减和循环利用的方案分析，制定了在日本2050年实现碳中和( CN )社会的物质削减方案。其结果是，到2050年物质的利用效率^注释1是现状的4倍，循环利用率^注释1如果能够将提高到两倍，即使不依赖于原材料产业中尚未实用化的“创新脱碳技术”的普及，也能够到达CN社会。

但是，上述脱物质目标简易地比较的话，是大幅度超过第五次循环型社会形成推进基本计划中指示的物质流目标值的水平^注释2为了实现目标，通过物质消耗较多的产品和资本的集约利用、长寿命化等实现“急速的高度物质效率化”，超越现状目标的措施是必不可少的。但是，我认为这和原材料生产创新脱碳技术的普及一样，一朝一夕很难实现，需要制定有计划地将社会去物质化的路线图，积累和实施对策。

本研究的成果来自于2025年3月20日由American Chemical Society公司发行的国际学术杂志《环境方案和技术中选择所需的族。

1 .研究的背景和目的

铁、有色金属、水泥等原材料生产所产生的温室效应气体( GHG )排放量占世界GHG排放量的四分之一( 2015年)^文献1。钢铁生产中的氧化还原反应和水泥生产中的化学反应导致的排放占大多数，但将这些过程电气化并不容易。因此，仅靠将电力转换为可再生能源是无法实现原材料生产脱碳化的课题。

今天，走向碳中和( CN )社会的脱碳路线图^文献2那么，原材料生产的脱碳战略大部分是碳回收技术和CO₂期待着分离回收技术、氢还原炼铁等技术的开发和普及。但是，这样的创新技术，因为现阶段还处于技术开发阶段，或者无法以高成本实用化，所以也被定位为“创新性”，到2050年是否会在社会上普及还不清楚。

另一方面，也存在削减各种物质消费量以抑制GHG的产生的战略，而不是等待创新技术对原材料进行脱碳^文献3。但是，现行的脱碳路线图没有提出以提高物质利用效率为主轴描绘CN社会路径的战略。因此，到2050年实现CN社会，需要提高物质利用效率多少呢？其结果，社会整体的物质利用状态，也就是说，物质流动要求怎样的变化还不清楚。

2 .研究目的和方法概述

本研究的目的是明确在日本实现2050年CN社会时，在不假设原材料生产创新技术普及的情况下，物质流会发生怎样的变化。特别是关注了物质的削减和循环对国内消费带来的直接和间接的GHG排放的影响，以在将现在的家庭消费的消费结构的变化控制在最小限度的同时，根据物质流的变化确定到达CN社会的路径为目标。

本研究在只反映未来人口预测的趋势基础上，设定了3个物质削减方案。在各方案中，对国内总物质投入量的削减目标按年率2%、3%、4%进行分析。另外，作为能源脱碳战略，共同假设2050年电力将100%脱碳。方案的具体设定如下。

需求调整方案

将引进的战略只作为物质削减目标和能源脱碳战略，通过调节家庭消费和出口的需求来实现物质削减目标的方案。

物质流动转换方案

国际资源面板^注释3但是，作为为了减少来自物质的GHG排放的主要部门，强调了汽车和住宅的物质效率化战略^注释4这是基于以下战略的设想方案。

1 )为新一代汽车引入物质效率战略

2 )建筑物(住宅及非住宅)寿命延长

3 )提高循环利用率(到2050年改善到现状的约两倍)

创新技术推广方案

除了物质流动转换方案中设想的战略外，还假定在原材料生产部门普及创新的脱碳技术。具体来说，我们假定在GHG直接排放量较大的钢铁部门、水泥部门、化学制品部门、造纸部门，到2050年，将普及单位生产GHG排放量减半的创新技术。

3 .研究结果和考察

通过设定非常雄心勃勃的物质削减目标，可以达到CN的水平

包括本研究设定的3个物质削减方案(关于物质削减目标摘录了部分结果)、趋势方案以及趋势中只导入了能源脱碳战略的方案在内的5个未来方案的结果如图1所示。

即使在考虑人口变动(从2015年的1.2亿人减少到2050年约1亿人)的趋势方案中，GHG排放的减少也不到10%。并且，即使在电力100%脱碳化的趋势+能源脱碳化方案(图1的绿色折线)中，2050年的GHG排放量也为3亿tCO₂-e^注释57.3亿t CO，仍然相当于2015年的63%₂-e的GHG排放。这还达不到日本2030年的达成目标(与2013年的排放量对比，减排46% )，仅靠普及可再生能源等进行电力脱碳，减排达不到CN的水平。

接着，根据将物质削减目标设定为年率2%、3%、4%的需求调整方案(图1的橙色折线)的结果，在达成年率4%的削减目标时，GHG排放量处于CN的水平(图1的浅灰色区域)^注释6知道达到。但是，这个水平是CO₂需要回收贮存技术开发计划最大值的88%。另外，“达成年率4%的物质削减目标”意味着2050年物质的可利用量将达到现状的约25%。

图1 :国内GHG排放量随总物质投入减少目标的变化

另一方面，通过推进物质流转换方案(图1的粉红色折线)的物质利用效率化和创新技术普及方案(图1的蓝色折线)的原材料生产的脱碳化，来自物质的GHG排放量进一步减少，上述CO₂可以降低对回收、储存技术的依赖度。但是，其效果是有限的，在物质流转换方案中只下降到计划上最大储藏量的83%，在创新技术普及方案中同样下降到79%。这是因为，在实现高物质减排目标(年率4% )时，相当大的物质流被减排，因此通过物质流转化方案中的物质效率战略和创新技术普及方案中的脱碳技术可以减排的量有限。

4 .研究结果意味着什么？

本研究的结果意味着，为了使GHG排放量达到2050年CN的水平，在推进100%脱碳电力导入的同时，拥有年率4%的高水平物质削减目标和相当于现状2倍的循环利用率改善目标是有效的。通过实现这个目标，即使不依赖“创新脱碳技术”在原材料产业的普及，也可以实现CN社会。

要实现年率4%的物质削减，需要将可使用的1年的物质总量控制在现在的约25%，也就是说将物质的利用效率提高4倍。具体来说，改变移动和居住等生活所需服务的提供方法，将提供所需的铁和水泥等所有物质的量控制在约四分之一左右。为了实现这一点，通过产品和资本的集约利用和长寿命化等实现“迅速的高度物质效率化”是必不可少的。

日本距离目标2050年CN社会还剩25年。一如既往，是致力于创新性原材料生产中脱碳技术的开发和普及，还是优先考虑以产品和固定资本形式使用物质的所有产业的物质效率，促进向能够适应这种变化的商业方式和生活方式转换的技术和政策，我们再次停下来

5 .评注

注释1 :第五次循环型社会形成推进基本计划中，作为循环型社会总体情况的相关指标定义了6个物质流指标。在本研究中，在这些物质流指标中，分别使用“资源生产率=GDP /自然资源等投入量”作为表示物质利用效率的指标，使用“入口侧的循环利用率=循环利用量/ (循环利用量+自然资源等投入量)”作为表示循环利用率的指标。注释2 :第五次循环型社会形成推进基本计划针对物质流指标设定了2030年的目标值。关于物质利用效率的指标“资源生产率(万日元/t )”，设定了2020年将46万日元/t改善为2030年60万日元/t的目标。如果将该目标值单纯线性延长到2050年，则约为90万日元/t，是2020年时的“2倍”。本研究的结果意味着这是“4倍”。注释3 :国际资源面板( IRP )是一个提供可持续资源管理科学知识的专家面板，于2007年在UNEP的支持下成立。分析资源消耗和环境影响，为循环经济和可持续开发提出政策建议。注释4 :物料效率策略( Material Efficiency Strategy )是“国际资源面板”建议的在最大限度减少资源使用的同时优化产品和服务交付的策略。作为具体方法，提出了产品的集约利用、产品寿命的延长、设计改善(轻量设计和材料替代)、促进再利用等。有报告称，通过在生产流程中彻底应用这些战略，也可以为减少GHG排放做出贡献^文献3。注释5 :首席执行官₂- e (首席执行官)₂-eqivarent，二氧化碳换算量)是指，根据其对全球变暖影响(变暖系数)，将不同的温室效应气体导入二氧化碳( CO₂)换算的指标。总体拥有成本₂-e是首席执行官₂的重量换算成1吨的意思。温室效应气体根据种类的不同，变暖系数也不同，例如甲烷( CH₄)是首席执行官₂中的地图册条目上单击鼠标右键。因此，通过换算，可以以统一的尺度比较温室效应气体整体的排放量。注释6 :本研究将GHG排放量计划为国内森林吸收量(图1的绿色区域)的CO，作为达到CN的水平₂将其减少到低于引入回收和储存技术( Carbon Capture and Storage: CCS )所吸收的量(图1的灰色区域)总和的水平。

6 .参考文献

文献1.Hertwich，E.G .，increased carbon footprint of materials production driven by rise in investments .Nat. Geosci . 14, 151–155 (2021). https:///10.1038/s 41561-021-00690-8(连接到外部站点)文献2 .经济产业省2050年伴随碳中和的绿色增长战略( 2021 )文献3.UNEP-IRP，resource efficiency and climate change:material efficiency for a low-carbon future hert wich，e .，Lifset，r .，clid n.a report of the international resource panel.United nations environment programme，Nairobi，Kenya. (2020 ).DOI :10.5281/zenodo.3542680(连接到外部站点)