燃える野望：廃棄物はエネルギー問題の解決に役立つか

私たちの社会は、地球上で活動範囲を広げるに従い、二重のジレンマに直面しています。それは、過剰な家庭ごみや産業廃棄物と、日常生活に電力を供給するクリーンエネルギーの不足です。こうした2つの問題は、再処理と再利用、すなわち廃棄物発電によって、1つの解決策につながる可能性が高まっています。

世界の人口は急速に増加しており、2025年には0.8%増の82億5千万人に達しています。[1]この人口増加は必然的に、私たちが生み出す廃棄物の量や、全体的に消費するエネルギーの量に関係してきます。

つい10年前まで、一年間に排出される都市ごみ、農業・産業廃棄物の量は約20億トンでした。この量は、2030年までには25%以上増加し、25億トンを超えると見られています。最終的にはこの多くが埋め立てられ、土壌を汚染し、水に浸透するだけでなく、メタンなどの極めて強力な温室効果ガスを発生させます。厄介なことに、この傾向が収まる気配はなく、今世紀半ばまでには世界の年間廃棄物発生量は35億トンに達すると考えられます。[2]

ごみを生み出すだけでなく、現代生活は大量のエネルギーを必要とするものでもあります。世紀の変わり目に、私たちは一年間に約13,000TWhのエネルギーを消費していました。その後の年月で、この数値は倍以上の27,000TWhとなっています。2050年までに、ビル、工場、空調設備、データセンター、電気自動車による世界のエネルギー消費量はさらに増加し、47,000TWhに上ると見られます。[3]

そこで、大きな疑問が浮かびます。廃棄物発電はこの相反する圧力を中和するのに役立つでしょうか？

廃棄物発電はどのように機能するのでしょうか。

廃棄物発電システムには、熱再処理を中心とした幅広い概念が含まれています。このシステムは、本来なら分解されるだけの物質から、電気、燃料、熱を生成します。主に次のような技術が用いられます。[4]

• 燃焼：一般に紙、プラスチック、生地などのごみを直接燃やして熱を生成します。エネルギー効率は15%～27%です。
• ガス化：包装や庭から出るごみ、家具、電化製品などの一般的な廃棄物を高温で酸素や蒸気と混合し、合成ガスに変換します。その後、電気に変換されるか、または輸送用燃料に用いられ、正味効率は最大40%～50%に達します。
• 熱分解：有機廃棄物は熱分解され、複雑な有機鎖がバイオオイル、バイオ炭、合成ガスに分解されます。当初の廃棄物のエネルギーの60%～85%が回収され、再利用のために保存されます。
• 嫌気性消化：食品や動物性製品は、無酸素室内でバイオガスまたは肥料に分解されます。食品廃棄物の550万トンから、平均的な家庭16万4千世帯分の年間電力需要を賄うのに必要なエネルギーが生成されます。

重要なのは、廃棄物発電は影響力が高く、広範にわたるソリューションだということです。たとえば米国では、固形廃棄物100kgのうち約85kgが再処理に適していると見なされており、よりクリーンな電力を生み出す大きな可能性があります。[5]

熱処理によってどのように現代の生活に電力が供給されるのでしょうか。

廃棄物からエネルギーを取り出す熱処理は、エネルギー収率が高く、明確な経済的効果も期待できる多段階のプロセスです。

まず、廃棄物を選別し、リサイクル可能なものや危険物を取り除きます。残りを高温で熱処理しますが、この温度は使用する技術の種類によって決まります。

• 直接燃焼では、蒸気を起こしてタービンを回すのに、最大1,100度の温度が必要です。
• ガス化では、低酸素環境で廃棄物を約800度に加熱し、水素と一酸化炭素を多く含むガスを生成します。
• 熱分解では、450～800度で物質を油、ガス、炭化物に熱的に分解します。

どの技術を用いる場合も、灰などの副生成物を収集し、肥料、繊維染料、建設資材として使用することができます。

排出制御は、処理中に放出される副生成物を抑制または相殺するのに役立ちます。塩化水素（腐食性の酸性雨の主な要因）や硫黄酸化物（人の呼吸に有害）、各種粉じん、ダイオキシンを除去するための新しいろ過技術が開発されています。急速に進化しているこの一連の技術は、冷却室、ロータリーアトマイザー、触媒反応器を備えており、汚染物質を最小限に抑えながら、エネルギーポテンシャルを最大化することができます。[6]

廃棄物発電セクターの成長速度

現在、世界中で排出される廃棄物のうち、熱処理されるのはわずか11%程度です。さらに19%がリサイクルまたは堆肥化されますが、残りは有効活用されずに終わります。廃棄物の約37%は埋め立て地に捨てられ、33%は野外に捨てられます。つまり、世界の廃棄物の70%が放置され、エネルギーポテンシャルを無駄にしていることになります。[7]

多くの物質が利用されるのを待っており、技術は絶えず進歩する中で、廃棄物発電セクターには今後大きな成長が見込まれます。市場規模は2025年に372億9,000万米ドルであったのが、今年は388億8,000万米ドルに達する見込みであり、3.62%のCAGR（年平均成長率）で2034年までには516億8,000万米ドルになると推定されます。[8]

アジア太平洋は2025年時点で廃棄物発電市場全体の約半分を占めています

現在、活動はアジア太平洋地域を中心に行われており、2025年は廃棄物発電市場全体の約半分（48.24%）を占めています。この地理的優位性を支える理由として、都市化の進展や産業投資、中国、インド、日本などの主要経済大国による支援政策などが挙げられます。

以下のような傾向によって、廃棄物発電プロジェクトの商業的可能性は高まっています。

• 自動仕分け：センサーやロボットの進化により、廃棄物は今やかつてない精度で識別・階層化できるようになっています。
• 新しい資金調達モデル：新たな廃棄物処理インフラでは、国家機関の法的権限と大企業の資金面の機動力を活用する官民パートナーシップによる資金調達が増えています。
• 政策支援：廃棄物発電への移行を先導している国には一つの共通点があります。それは、支援的な法的環境だということです。たとえばデンマークでは、埋め立て税を段階的に引き上げ、廃棄物処理の責任を自治体に移管し、廃棄物処理施設を暖房システムと統合してきました。日本は、厳格な廃棄物管理規則をより広範な排出規制基準と融合しています。中国は、国家および地方レベルで厳格な廃棄物管理目標を明文化するとともに、廃棄物インフラへの国家投資を拡大しています。一方、EU諸国は、EUの埋立指令、廃棄物焼却基準、再生可能エネルギーを促進する法律に準拠しています。
• デジタル化：廃棄物発電所は、SCADA（監視制御データ収集システム）などのスマート技術のおかげで24時間365日のパフォーマンス監視やトラブルシューティングが可能となり、かつてないほど効率的に稼動しています。
• 循環経済の原則：より多くの政府が、野心的な廃棄物発電スキームの許認可プロセスを容易にすることにより、廃棄物を削減し、材料を再循環させて自然を再生する戦略を取り入れるようになっています。

このセクターへの機運が高まる中、多額の予算を投資した世界各地で廃棄物発電プロジェクトが、急成長しているこの技術の財政的・環境的持続可能性を示しています。

世界最大の廃棄物発電プロジェクトとは？

スウェーデンは、廃棄物発電の革新に向けたイノベーション拠点として浮上しています。30以上の独立した廃棄物発電所があり、合わせて150万近くの家庭に熱を供給し、78万世帯に電気を供給しています。[9]これらの発電所は合わせて、毎年約17TWhのエネルギーを生み出しています。[10]

数十年に及ぶ支援政策や国民意識向上キャンペーンのおかげで、スウェーデンでは、埋め立て地に送られる廃棄物は1%未満となっています。[11]その代わり、廃棄物の約52%がエネルギー利用のために焼却され、家庭、オフィス、公共インフラへの電力供給に使われています。スウェーデンではハイテク焼却炉が設置されているため、さらに年間130万トンの廃棄物をノルウェーや英国、アイルランドなどの国から処理用に輸入しているほどです。

スウェーデンには30以上の廃棄物発電所があり、合わせて150万近くの家庭に熱を供給し、78万世帯に電気を供給しています

たとえば、ヴェステロースのMälarenergi（メーラルエネルギー）熱電供給（CHP）廃棄物発電所は、世界最大級の廃棄物燃焼ボイラーを備え、毎年およそ480,000トンの家庭ごみ、産業廃棄物、再生木材を処理しています。[12]

ヨーテボリにあるRenova（レノバ）社の廃棄物発電所は年間約550,000トンの廃棄物を処理し、ヨーテボリの地域暖房の3分の1と電力の5%を供給しています。[13]ストックホルムでは、Exergi（エクセルギー）社がヨーロッパ屈指の最新鋭熱電供給プラントを運営し、首都南部に電力を供給しています。

廃棄物発電は、スウェーデン以外のスカンジナビア地域でも拡大しています。ノルウェー・オスロのKlemetsrud（クレメッツルード）廃棄物発電所は、年間約31万トンの廃棄物を処理して114MWのエネルギーを生み出すとともに、排出量削減に向けた最新の炭素回収技術を先駆的に導入しています。デンマークでは、コペンハーゲンにある6億7000万米ドル規模のAmager Bakke熱電併給プラントが、年間約40万トンの廃棄物を燃焼させています。世界で最もクリーンな焼却施設の1つであり、そのろ過技術によりNO_xを95%、硫黄排出物をほぼ完全に削減できます。[14]

一方、最新鋭の廃棄物発電施設となると、注目すべきは何といってもアジア太平洋地域です。

• ドバイ廃棄物管理センター：世界最大の廃棄物発電所であるドバイ廃棄物管理センターは、11億米ドルの費用をかけて建造され、Warsan Waste Management Company（ワルサン廃棄物処理事業）によって運営されています。首長国の廃棄物（年間190万トン）の最大45%を200MWの電力に転換し、12万世帯に供給しています。[15]
• 深センエネルギーリング：中国南東部広東省の深センエネルギーリングでは、毎日5,000トンの廃棄物を焼却して都市電力網向けに12億kWhの電力を生成しています。[16]
• 新江東清掃工場：江東区にある日本最大の廃棄物焼却場で、毎日住民220万人分のごみを処理し、最大50,000kWのエネルギーを生み出しています。
• TuasOne（トゥアスワン）廃棄物発電所：2021年に稼動開始したこのシンガポールの施設では、毎日3,600トンの廃棄物を焼却し、240,000の公営住宅向けに120MWの電力を生成しています。

廃棄物発電スキームは規模を拡大しているのでしょうか？

プロジェクトの頻度や規模は拡大しており、廃棄物発電セクターの未来はより活気のあるものとなるでしょう。

シンガポールで急速に拡張が進むTuas Nexus（トゥアス・ネクサス）統合廃棄物管理施設は、TuasOne発電所の成功を足がかりとしています。世界初の大規模な水・エネルギー・廃棄物処理拠点とされるTuas Nexusは、現在、段階的な完成に向けて進められています。[17]最終的には毎日約5,800トンのごみを焼却し、シンガポールが2030年までにリサイクル率70%を達成できるよう支援することを目指しています。[18]

「この統合施設は、廃棄物ゼロ国家ビジョンの実現に向けて前進させてくれます」- シンガポール国家環境庁、タン・メン・デュイ氏

シンガポールのTuas水再生プラントに隣接するTuas Nexusは、資源統合とエネルギー回収により、100%の自給自足を目指しています。シンガポール国家環境庁（NEA）は、このプロジェクトにより年間200,000トン以上の二酸化炭素を削減できることを期待しています。NEAのタン・メン・デュイCEOは次のように話しています。「統合施設は、より循環的なリソース管理のアプローチへの道を照らし、廃棄物ゼロ国家ビジョンの実現に向けて前進させてくれます」[19]

キルギスのビシュケクでは、中央アジア初の廃棄物発電所が2025年11月に稼動開始したばかりですが、すでに3倍の規模に拡大することを検討しています。ビシュケクの主要埋立地にある9500万米ドル規模のこの施設は、30MWのターボ発電機を備え、年間約10万トンの炭素排出量削減を目指しています。[20]

現在は年間36万5,000トンの廃棄物を処理する設計ですが、拡張が進むにつれて処理能力は100万トン超に拡大する予定です。

廃棄物管理を中核とする完全な循環経済モデルにより、年間1,085億米ドルの純経済効果が生まれる可能性があります

世界各地で新たな廃棄物発電所が急速に普及しており、同セクターは世界経済を維持する上で中心的役割を果たすに違いありません。国連環境計画（UNEP）の推計によると、廃棄物管理を中核とする完全な循環経済モデルにより、年間1085億米ドルの純経済効果が生まれる可能性があります。[21]

世界各地で新技術により廃棄物発電プロジェクトのビジネスケースが向上する中で、こうした効果はさらに加速するでしょう。

ケーススタディ：インド、ムンバイ

現在計画段階にある他の野心的なプロジェクトとして、インドのムンバイにほど近いナビ・ムンバイ固形廃棄物処理施設があります。

2億1,000万米ドル規模のプロジェクトは、第一段階が2029年までに完了し、一日に1,500トンの廃棄物を処理する予定です。完全稼動状態になると、同施設は1日に約27MWのエネルギーを生成し、廃棄物処理費用は現在の1トンあたり500ルピーから1トンあたり385ルピーに低下する見込みです。

技術は廃棄物発電セクターの加速に役立つか？

廃棄物発電セクターにおける継続的な技術的進化により、効率、環境パフォーマンス、投資家にとっての財務成果は向上しています。[22]注目すべき技術的進化として、次のようなものがあります。

• 高度な燃焼：流動層燃焼（砂などの不活性物質を入れたタンク内で粉砕ごみを焼却）では、固形廃棄物、下水汚泥、産業バイオマスを処理できるバーナーにより、幅広い燃料に対応できます。火格子燃焼（通気性の火格子で空気を循環させて廃棄物を焼却）は、高いエネルギー回収率を示しながら、有害な汚染物質の排出を削減します。
• 新しいタービンとボイラー：高効率の蒸気サイクルと最適化されたタービン設計により、エネルギー変換率が向上し、収益性の拡大が見込まれます。
• 排出規制：電気集じん装置、バグフィルター、選択触媒還元システムなどの新たな排出制御技術により、NO_xや粒子状物質などの有害物質がますます捕捉されるようになっています。
• 燃料最適化：燃焼前に廃棄物を浄化することにより、エネルギー回収を高めることができます。高度な分離器やシュレッダーは、燃焼プロセスを向上させるとともに、排出を削減して効率を高めます。
• 再生可能エネルギーの統合：太陽光および風力発電は、実質ゼロ目標を達成し、エネルギーの持続可能性を確保するのに極めて重要ですが、気象条件に合わせて自然に変動します。このため、電力網への統合が難しくなっています。廃棄物発電所で作られる電力と、再生可能エネルギーから作られる電力を融合することで、安定性と予測可能性を向上させることができます。

民間セクターはどのように廃棄物発電の拡大を支援できるか？

多額の先行資本投資が必要であることを考えると、廃棄物発電プロジェクトをさらに世界的に展開する上で、民間セクターは重要な役割を果たします。

Jameel Energy（ジャミール・エネルギー）傘下のALMAR Water Solutions（アルマー・ウォーター・ソリューションズ）は、水インフラの専門技術で世界的に名高いプロバイダーです。

現在、ALMARはチリの廃棄物発電専門企業であるEcoprial（エコプリアル）の株式の過半数を所有しています。Ecoprialは、地域の農工業セクターが排出する有機廃棄物や産業廃棄物について、廃棄物処理、再生可能エネルギー生成、資源回収サービスを提供しています。

Ecoprialは年間40,000トンの生分解性有機廃棄物および10,000トンの無害な産業廃棄物を処理しています。

その結果、農地向けに4万立方メートルの肥料と、メタン含有率65%のバイオガス175万立方メートルを供給しています。

Ecoprialの事業は、世界の他の廃棄物発電プロジェクトの手本となっており、多くの都市が廃棄物の再利用によるメリットを享受しています。

ケーススタディ：チリで高みを目指すEcoprial

Ecoprial（エコプリアル）は2023年、チリで最先端の有機廃棄物処理施設を稼働させ、同国で大きな話題となりました。

ロスラゴス州オソルノ近郊の同施設は、多様な生分解性物質を処理するために設計されており、エネルギー生成のためのバイオガスや農業用有機肥料を生成しています。

同施設の嫌気性消化プロセスには、消化液が病原性微生物に汚染されるのを防ぐための低温殺菌前処理が含まれています。

廃棄物発電はどのように未来の都市を形作るのか？

廃棄物への意識の高い世界に足を踏み入れる中で、相互に接続する廃棄物発電エコシステムによる影響の全体像が分かるようになってきています。

資源回収とエネルギー活用を軸とする、都市全体に広がる高度な施設ネットワークを想像してみてください。金属や鉱物は再利用され、煙道ガスは大気保護用に処理されます。排水や海水は浄化されて飲料水となり、バイオ廃棄物は嫌気性消化に利用され、電力網には廃棄物発電所から電力が供給されます。また、残留熱は家庭の暖房用に用いられます。

「廃棄物発電技術は、より持続可能な地球に向けたビジョンの中核的要素として発展しています」

このような現実は手の届くところにあるにもかかわらず、私たちは、安全性や景観にまつわる人々の否定的な見方や、廃棄物発電施設への高い投資費用、より成熟したリサイクル産業との競合など、セクターの根底にある問題に立ち向かわなければなりません。廃棄物を効果的に処理する方法が分かれば、意識せずに大量消費と使い捨ての文化をさらに促すことになりかねないと懸念する向きもあります。

「廃棄物発電技術は、より持続可能な地球に向けたビジョンの中核的要素として発展しています」とAbdul Latif Jameel（アブドゥル・ラティフ・ジャミール）の国際事業担当副会長ファディ・ジャミールは述べています。

「雇用の創出、大きな経済的見返り、広範な環境改善が約束されるため、この持続可能なエネルギー源の可能性を活用できなければ、それ自体が許しがたい無駄となるでしょう」

廃棄物発電：5つのクイックファクト

質問：一年間に生成される潜在的に利用可能な廃棄物の量はどのくらいですか？

2030年までに年間約25億トンの廃棄物が生成され、今世紀半ばまでには35億トンに達すると推定されています。

質問：廃棄物は現在どのように処分されていますか？私たちはその可能性を無駄にしているのではないでしょうか？

現在、廃棄物の37%が埋め立て地に捨てられ、33%は野外に捨てられます。つまり、世界の廃棄物の70%が放置されて腐敗しています。

質問：毎年どのくらいのエネルギーが必要なのですか？

現在私たちが消費するエネルギー量は、毎年27,000TWhです。この数値は、2050年までに47,000 TWhに増加すると推定されます。

質問：廃棄物発電は商業的に採算の取れるものですか？

このセクターの市場規模は2025年に372億9,000万米ドルであったのが、2034年までには516億8,000万米ドルに成長すると期待されます。

質問：世界最大の廃棄物発電所はどこですか？

ドバイ廃棄物管理センターは、11億米ドルの費用をかけて建造された世界最大の廃棄物発電所です。首長国の廃棄物（年間190万トン）の最大45%を200MWの電力に転換し、12万世帯に供給しています。

[1] https://datareportal.com/reports/digital-2026-global-population-trends

[2] https://www.eswet.eu/wp-content/uploads/2021/01/ESWET_2050_Vision.pdf

[3] https://about.bnef.com/insights/clean-energy/new-energy-outlook/#row-6a1ea02d29968

[4] https://energysavingtrust.org.uk/generating-energy-waste-how-it-works/

[5] https://spectra.mhi.com/energy-transition/from-trash-to-treasure-waste-to-energy-explained

[6] https://www.mhi.com/business/products-services/energy-environment/waste-treatment-recycling/advanced-flue-gas-treatment

[7] https://www.eswet.eu/wp-content/uploads/2021/01/ESWET_2050_Vision.pdf

[8] https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/waste-to-energy-market-100421

[9] https://www.districtenergy.org/blogs/district-energy/2022/08/17/how-sweden-sends-just-1-of-its-trash-to-landfills

[10] https://medium.com/@meshwapanchal08/swedens-waste-to-energy-revolution-how-sweden-turns-its-waste-into-a-useful-resource-c0450bec5c3e

[11] https://frostandsullivaninstitute.org/waste-management-in-sweden-turning-trash-into-treasure/

[12] https://www.valmet.com/insights/articles/energy/the-worlds-biggest-waste-fired-boiler-at-malarenergis-power-plant/

[13] https://smartcitysweden.com/best-practice/111/renova-efficient-waste-recovery/

[14] https://www.theguardian.com/cities/2016/oct/26/incinerator-copenhagen-waste-plant-bjarke-ingels-ski-slope

[15] https://www.ramboll.com/projects/energy/largest-of-its-kind-waste-to-energy-facility-in-dubai

[16] https://www.shl.dk/en/work/shenzen-energy-ring/story

[17] https://www.nea.gov.sg/media/news/news/index/tuas-nexus-singapore-s-first-integrated-water-and-solid-waste-treatment-facility-begins-construction

[18] https://global-recycling.info/archives/9592

[19] https://www.nea.gov.sg/media/news/news/index/tuas-nexus-singapore-s-first-integrated-water-and-solid-waste-treatment-facility-begins-construction

[20] https://timesca.com/bishkek-officially-inaugurates-central-asias-first-waste-to-energy-plant

[21] https://www.unep.org/news-and-stories/press-release/world-must-move-beyond-waste-era-and-turn-rubbish-resource-un-report

[22] https://www.sphericalinsights.com/blogs/global-waste-to-energy-market-green-solutions-for-emerging-markets-statistics