ロッテルダム港における産業クラスターの脱化石化のためのポートフォリオ最適化

大規模な産業港の浄化が重要な理由

日常的な製品—包装、燃料、建材—の背後には、エネルギーだけでなく原料として化石燃料に依存する大規模な産業クラスターが存在します。ロッテルダム港はヨーロッパ有数の石油化学ハブであり、その生産の「脱化石化」の選択は気候目標や世界的な投資に大きな影響を及ぼす可能性があります。本研究は実践的な問いを立てます：企業や政府が化石原料をより環境に優しい代替物に置き換えたい場合、利益と財務リスクのバランスが最も良くなる設備や技術の組み合わせは何か？

化石基盤の産業群を再考する

ロッテルダム港には原料、副産物、蒸気や電力などのユーティリティを共有する多くの相互接続された化学プラントが立地しています。単一プラントを化石原料から代替炭素源へ切り替えるだけでも、ネットワーク全体に波及効果を及ぼします。著者らはナフサ、ブタン、従来型メタノールなどの化石由来投入物を、バイオマス、リサイクルプラスチック、二酸化炭素を化学品に転換したものといった代替物に置き換えることに注目しています。各プラントを、化石ベースであれ代替炭素源（ACS）を用いるものであれ、それぞれ固有のコスト、収益、エネルギー・化学品市場の価格変動への露出を持つ投資オプションとして扱います。

金融からの手法の借用

こうした選択肢を整理するために、本研究は金融のモダンポートフォリオ理論を借用します。そこでは投資家が期待リターンとリスクのバランスを取ります。本研究では各「資産」が化学プラントに相当します。2018–2024年の実際の月次価格データを用い、各プラントがその期間にどれほど収益を上げたか、収益の変動はどの程度だったかを算出しました。次に、与えられた予算とエチレンやベンゼンなど主要製品の需要に対して、どのプラント容量の組み合わせが選択したリスク水準で全体として最大のリターンを生むかを問う最適化モデルを構築します。出力は、クラスターにおける利益とリスクの最良のトレードオフを描く「効率的」なポートフォリオ群です。

グリーンプラントを加えると何が起きるか

モデルを未調整の市場価格で実行すると、状況は厳しいものになります。ほとんどのACSベースのプラントは資本集約的で、現状では確立された化石プラントと比べて収益が低いか、場合によってはマイナスです。化石設備をACSオプションで完全に置き換えると、一般に利益は縮小し、リスクは増大するため、完全な脱化石化は投資家にとって魅力的ではありません。多くのシナリオ—例えば多数のプロセスに原料を供給する主要オレフィン設備の置換—では、投資家が高いリスクを許容してもACS技術の採用は部分的にとどめるのが経済的に妥当であるとモデルは示します。

政策支援が状況をどう変えるか

公共政策の役割を検討するために、著者らは政府支援を模した再評価（re‑costing）手法を導入します。これはACSプラントの製品販売価格の実効値を増加させ、化石ベースの対応物と同様の付加価値マージンになるよう調整するものです。これはターゲット型補助金、価格保証、あるいは類似のインセンティブとして解釈できます。こうした調整後の価格下では、ACSプラントは正の収益を示し始め、最適化されたポートフォリオには低炭素技術が大幅に多く含まれるようになります。エチレンのような重要な原料では、十分な財政支援があれば、化石投入物の約3分の1〜半分を許容リスク内で置き換えられるポートフォリオが特定されます。それでも、再評価後の価格であっても、モデル化の制約内でクラスター全体から化石原料を完全に排除することは経済的に達成困難であるままです。

よりクリーンな化学品への道が意味すること

一般読者向けの主なメッセージは、大規模な産業ハブの浄化は技術的課題であるだけでなく財務的課題でもあるということです。ロッテルダム港のケースでは、現行の市場条件は多くの有望な低炭素技術をフルスケールで展開するには高価でリスクが大きいとしています。しかし、既存プラントと慎重に組み合わせ—金融ポートフォリオを分散するように—賢明な政策手段で収益性の差を埋めることで、脱化石化への大きな前進が現実的になります。本研究は、異なる利益とリスクの水準でどれだけの化石原料が置き換え可能かを定量的に示すロードマップを提供し、政府や投資家が突然で現時点では経済的に不可能な全面的切替を期待するのではなく、段階的な移行を設計するのに役立ちます。

引用: Moradvandi, A., Ramírez, A.R. Portfolio optimization for industrial cluster defossilization in the Port of Rotterdam. Sci Rep 16, 5470 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-34990-z

キーワード: 産業の脱炭素化, 化学クラスター, ポートフォリオ最適化, 代替炭素原料, エネルギー転換政策