一般廃棄物由来燃料を用いたエジプトのセメント生産の環境および経済評価

ごみを建設エネルギーに変える

エジプトの都市部では毎日大量の家庭ごみが発生し、その多くが野ざらしの埋め立て地に捨てられています。一方で国内のセメント工場は大量の石炭や天然ガスを燃焼させ、地球温暖化を促す温室効果ガスを排出しています。本研究は単純だが有力な着想を検討します：ごみの一部を選別・処理して燃料にし、セメント工場で利用できれば、ごみ問題と大気汚染の双方を同時に減らせるのではないかというものです。

なぜごみとセメントが密接に結びつくのか

セメントは現代建築の基盤ですが、その生産は大きな環境負荷を伴います。セメント1トンの生産には多くのエネルギーが必要で、石灰石の加熱と燃料燃焼により通常約0.8トンの二酸化炭素が排出されます。エジプトではそのエネルギーの多くが依然として化石燃料に依存しており、年間約2,800万トンの一般廃棄物が発生して主に野外に投棄されています。著者らはこの二つの課題を結びつける機会を見出しました：廃棄物の一部を廃棄物由来燃料（RDF）に変え、石炭や天然ガスの代替としてセメントキルンに投入するというアイデアです。

ごみが利用可能な燃料になる仕組み

研究はアレクサンドリアの混合家庭ごみを処理するRDFプラントを調査しました。トラックで運ばれた廃棄物はまず選別され、リサイクル品やかさばる物が除去されます。残った物質は破砕・ふるい分けされ、含水率を下げるために乾燥され、均一なサイズに再破砕され、空気分離で塵や非常に軽い破片が除去されます。混合ごみ約3トンからおおよそ1トンのRDFが生産され、プラスチック、紙、繊維、木材が多く含まれ、セメントキルンで十分に燃焼するエネルギーを持ちます。RDFの製造には特に乾燥工程で電力やディーゼルを消費しますが、同時に埋め立て地への廃棄を減らし、化石燃料の採掘・輸送の必要性を低減します。

セメント工場での燃料混合比を試す

RDFがどのような影響を及ぼすかを探るため、研究者らはライフサイクルアセスメントを用いて、原料採取から工場ゲートまでの環境影響を追跡しました。彼らは1トンのセメント生産について、現在の化石燃料のみの体制から石炭とガスを完全にRDFで置き換えるまでの5つのシナリオをモデル化しました。いずれのケースでもキルンに必要な総熱量は一定に保ち、燃料の比率だけを変えています。RDFの割合が0から100％に増えるにつれて、温室効果ガス、酸性化物質、土壌や水に影響を与える有害物質など、ほとんどの影響指標が着実に低下しました。完全RDFシナリオでは地球温暖化影響が約19％低下し、化石燃料使用は完全化石ベースに比べて60％以上削減されました。

環境改善と費用のバランス

チームはRDF生産とセメント製造の両面でコストも検討しました。RDFの生産には保管、取扱い、安全対策への初期投資と、維持管理、電力、労働の継続的費用が必要です。それでも得られる燃料はエネルギー単位当たりで輸入石炭や購入する天然ガスより安くなることが分かりました。セメント工場が20％のRDFを使用する場合、セメント1トン当たりの運転コストはおおむね6ドル程度下がり、全体の利益率はほぼ変わりませんでした。より高い代替率を検討すると、燃料購入の節約や廃棄物受入による収入（ゲートフィー）が加わり、特に化石燃料を多く輸入する国ではRDFは財務的に非常に魅力的な選択肢となります。

よりクリーンな都市と強いインフラへの含意

端的に言えば、本研究は、選別した家庭ごみをセメント工場の燃料に変えることが「一石二鳥」の解決になり得ることを示しています：埋め立て地で腐敗や野焼きされるごみが減り、セメント生産がよりクリーンで安価になるのです。微量金属やダイオキシンなどの排出管理やRDF品質の維持といった技術的課題はありますが、結果は高比率のRDF利用が気候変動排出と化石燃料需要を大幅に削減しつつ、工場の経済性を損なわない可能性を示しています。急速な都市化と増え続ける廃棄物に直面する国々にとって、ごみを自国の都市をつくる工場の燃料に転換することは、より循環的で汚染の少ない経済へ向かう実践的な道筋を提供します。

引用: Ali, A., Abuarab, M.E., Ibrahim, M.M. et al. Environmental and economic evaluation of Egyptian cement production using refuse-derived fuel from municipal solid waste. Sci Rep 16, 11369 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44273-2

キーワード: 廃棄物由来燃料, セメント生産, 一般廃棄物, ライフサイクルアセスメント, 廃棄物発電