テクノロジー解説室
独自の技術で進化を続けるコニカミノルタが、自社の技術や事業領域に関連するトピックを解説します。
マテリアルリサイクルとは？具体例やメリット・デメリットを解説
企業にも地球環境への配慮が求められる昨今、限りある資源を守る取り組みとして、マテリアルリサイクルに注目が集まっています。マテリアルリサイクルは、廃棄物をただ処分するのではなく、新しい製品の原材料として再利用することで、環境負荷を低減する手法です。では、マテリアルリサイクルとは、どのような特徴があるリサイクル手法なのでしょうか。
本記事では、マテリアルリサイクルの具体例やメリット・デメリット、現状の課題について解説します。
コニカミノルタが進めるマテリアルリサイクル『再生プラスチック技術』
異物を徹底的に除去する高純度化技術と強度・難燃性を向上させるアップグレードリサイクル技術で、再生材でも妥協のない品質を実現します。
再生プラスチック技術の詳細を見るリサイクル手法の種類
リサイクルにはさまざまな手法がありますが、大きく分けると下記の3つに分類されます。それぞれのリサイクル手法の特徴について解説します。
3種類のリサイクル手法のイメージ
マテリアルリサイクル（メカニカルリサイクル）
マテリアルリサイクルとは、廃棄物に粉砕・溶解などの物理的な処理を施し、新たな製品の原材料として再利用するリサイクル手法です。メカニカルリサイクルと呼ばれることもあります。「マテリアル」とは「物質」を意味する英語で、廃棄物という“物”を、新たな“物”に再生することからこの名がついています。
マテリアルリサイクルの代表例は、使用済みのペットボトルを同じペットボトルの原料にしたり、廃プラスチックをまったく別のプラスチック製品の原料として使ったりするケースです。マテリアルリサイクルの特徴として、ほかの2種類のリサイクル手法に比べて、必要なエネルギーが少ない点が挙げられます。
サーマルリサイクル
サーマルリサイクルとは、廃棄物を燃焼させる際に発生する熱エネルギーを再利用する方法です。この熱は発電や、温水プールの熱源などに活用されます。
サーマルリサイクルの対象になる廃棄物は、汚れて再利用が難しい紙ごみやプラスチックごみなど、ほかのリサイクルに適さない廃棄物です。ただし、この方法では焼却によって二酸化炭素や有害物質が発生するため、環境負荷が大きく、できるだけほかのリサイクル手法を優先することが推奨されています。
ケミカルリサイクル
ケミカルリサイクルとは、廃棄物を化学的に分解・反応させることで、元の素材とは異なる物質として再利用する方法です。例えば、使用済みプラスチックを分解して合成ガス（水素と一酸化炭素を主成分とする混合ガス）やアンモニアなどを製造するケースなどがあります。
この方法は、素材の構造を根本的に変えることができる一方、リサイクル工程におけるエネルギー損失が大きくなるのが課題です。そのため、一般的にはマテリアルリサイクルのほうが優先されます。
マテリアルリサイクルの種類
マテリアルリサイクルは、再生後の製品の用途や品質によって下記の3種類に分類されます。それぞれの違いや代表的な例を紹介します。
＜マテリアルリサイクルの種類＞
・水平リサイクル：元の製品と同様の製品を作るマテリアルリサイクル
・カスケードリサイクル：元の製品よりも品質要求の低い製品に再利用するマテリアルリサイクル
・アップグレードリサイクル：元の製品よりも品質要求の高い製品に再利用するマテリアルリサイクル
水平リサイクル（レベルマテリアルリサイクル）
水平リサイクル（レベルマテリアルリサイクル）とは、廃棄物を元の製品と同じ種類の製品にリサイクルする方法です。例えば、使用済みのガラス瓶を粉砕して再びガラス瓶として再生するケースや、使用済みのペットボトルを原料にして再びペットボトルを製造するケースが該当します。
素材の品質が保たれていることが必要で、リサイクル後の製品も元の製品と同じ使い方に耐えられる性能が求められます。
カスケードリサイクル（ダウンマテリアルリサイクル）
カスケードリサイクル（ダウンマテリアルリサイクル）とは、原材料として要求される品質が元の製品の水準よりも低い製品にリサイクルする方法です。例えば、使用済みのペットボトルを繊維として再利用し、衣類などを製造するケースが代表的です。
素材としての寿命を延ばすことができるものの、生まれ変わる製品の品質を段々と下げ続けることで最終的にはリサイクルできなくなる「使い切り」に近づく傾向があります。
アップグレードリサイクル
アップグレードリサイクルとは、カスケードリサイクルとは反対に、原材料として要求される品質が元の製品の水準よりも高い製品にリサイクルする方法です。例えば、使用済みプラスチックを高い強度や難燃性が求められる複合機の外装部品に使用するケースなどがあります。
コニカミノルタの製品におけるアップグレードリサイクルの事例については、下記の記事をご覧ください。
マテリアルリサイクルを活用した再生プラスチック技術
マテリアルリサイクルが行われている廃棄物の具体例
マテリアルリサイクルに利用されている廃棄物には、下記のようにさまざまな種類があります。それぞれのリサイクルの流れや用途について解説します。
＜マテリアルリサイクルが行われている主な廃棄物＞
・ペットボトルなどのプラスチック：新たなペットボトル、衣類、プラスチック容器などにリサイクル
・ポリエステル繊維の衣類：プラスチックの原材料などにリサイクル
・金属：溶かして新たな金属製品の原材料にリサイクル
・木くず：建築素材や家具の材料などにリサイクル
・ビニール（ポリ塩化ビニル）：パイプや床材などにリサイクル
ペットボトルなどのプラスチック
ペットボトルや食品トレー、包装材などのプラスチック製品は、マテリアルリサイクルの対象となる代表的な廃棄物です。使用済みペットボトルは、新たなペットボトルに再生される水平リサイクルだけでなく、衣類や食品用の容器などに再利用されるカスケードリサイクルにも活用されています。
リサイクルの工程では、廃棄物を洗浄して異物を除去した後、粉砕して再加工します。
ポリエステル繊維の衣類
不要になったポリエステル繊維の衣類も、マテリアルリサイクルの対象になります。例えば、使用済みの衣類を溶かして、ボタンなどのプラスチック製品の原材料として活用するケースがあります。
金属
アルミ缶や鉄スクラップなどの金属は、マテリアルリサイクルが可能な素材として知られています。使用済みのアルミ缶を溶解して再びアルミ缶や自動車部品の原料として使うケースや、鉄スクラップを新たな鉄の素材にして建材や機械部品を製造するケースなどが代表例です。
アルミや鉄などの金属は、リサイクルしても品質が落ちにくいという特徴があります。
木くず
建築現場や家具製造などで発生する木くずやおがくずも、マテリアルリサイクルの対象です。これらをリサイクルする場合、粉砕してから接着剤などと混ぜて固形化し、新たな建材や家具の原材料として利用します。
廃棄せずに資源として活用することで、森林資源の消費抑制にもつながります。
ビニール（ポリ塩化ビニル）
一般的にはビニールと呼ばれるポリ塩化ビニルも、マテリアルリサイクルが可能な素材です。例えば、使用済みのビニールパイプを粉砕して再びパイプの原材料としたり、農業用ビニールハウスの廃材を床材の中間層などにリサイクルしたりするケースがあります。
マテリアルリサイクルのメリット
マテリアルリサイクルには、環境保護などにつながるさまざまなメリットがあります。代表的なメリットは、下記のとおりです。
＜マテリアルリサイクルの主なメリット＞
・天然資源の消費を抑えられる
・環境負荷を抑えられる
・ごみ処理の負荷を低減できる
天然資源の消費を抑えられる
マテリアルリサイクルのメリットのひとつは、天然資源の節約につながる点です。例えば、プラスチックは原油を原料とする石油製品ですが、使用済みのプラスチックをリサイクルすれば、新たに石油を使って製造する必要がなくなります。
資源の循環利用によって、化石燃料などの限りある天然資源の消費を抑制できます。
環境負荷を抑えられる
環境負荷を抑えられる点も、マテリアルリサイクルのメリットとされます。環境省の委員会の資料「マテリアルリサイクルによる天然資源消費量と環境負荷の削減に向けて ～素材別リサイクル戦略マップ策定に向けた調査・検討の中間報告～」（2016年）によると、リサイクルの過程でも温室効果ガスの排出は避けられませんが、プラスチック製品でマテリアルリサイクルをした場合と焼却してサーマルリサイクルをした場合を比べると、マテリアルリサイクルのほうが温室効果ガスの排出は少なくなることが示唆されています。
また、例えば自動車で使用されるバンパーなどのプラスチック製品については、廃材をすべて焼却して新たな原材料で製品を製造するよりも、マテリアルリサイクルによって廃材を元に製品を製造したほうが温室効果ガスの排出量は少なくなることが多くの研究で報告されています。環境負荷への影響を考えた場合、マテリアルリサイクルの活用は有効な方法です。
ごみ処理の負荷を低減できる
マテリアルリサイクルのメリットとして、ごみ処理の負荷を低減できる点も挙げられます。マテリアルリサイクルされた廃棄物は焼却や埋め立てといったごみ処理工程に進まず、資源として再利用されるため、焼却施設や最終処分場への負担を軽減することが可能です。
マテリアルリサイクルは廃棄物の減量化にも貢献し、ごみ問題の解決にも役立ちます。
マテリアルリサイクルのデメリット
マテリアルリサイクルにはさまざまなメリットがありますが、繰り返しリサイクルをすると品質の劣化が避けられないという点はデメリットです。マテリアルリサイクルは、素材を何度も再利用することも可能ですが、繰り返すたびに素材の機械的強度や透明性などが低下してしまう傾向があります。
例えば、プラスチックを複数回リサイクルすると熱やせん断力の影響で高分子の構造が変化するため、カスケードリサイクルを余儀なくされるケースがあるなど、リサイクルの用途が限られてしまうこともあります。
マテリアルリサイクルの課題
マテリアルリサイクルは環境負荷の軽減などに役立つ手法ですが、推進する上では課題もあります。主な課題としては下記の2点が挙げられます。
＜マテリアルリサイクルの課題＞
・コストの問題でマテリアルリサイクルできないケースがある
・高精度なリサイクル素材の分別が求められる
コストの問題でマテリアルリサイクルできないケースがある
マテリアルリサイクルが可能な場合でも、コストの問題でリサイクルできないケースがある点は、マテリアルリサイクルの課題です。
例えば、有害物質や汚染物質が混入している廃棄物は、リサイクル前の処理に手間とコストがかかります。
さらに、マテリアルリサイクルが容易な素材であっても、リサイクル施設の設置や維持にはコストがかかり、リサイクル工程にも人手やエネルギーが必要です。そのため、対応できる施設が限られており、リサイクル可能な量にも限界があります。
実際に、プラスチック循環利用協会「プラスチックリサイクルの基礎知識 2024」によれば、2023年の日本における廃プラスチックの総排出量769万トンのうち、マテリアルリサイクルが実施されたのは171万トンにとどまります。割合にして、約22％です。その一方で、環境負荷の高いサーマルリサイクルの割合は約64％となっており、今後はマテリアルリサイクルへの転換が求められています。
高精度なリサイクル素材の分別が求められる
マテリアルリサイクルで課題となるのは、高精度な分別が求められることです。例えば、鉄をリサイクルする場合、鉄くずの中に異物が混じっていると、再生された鉄材の品質が劣化してしまうため、鉄だけを選別しなければなりません。
しかし、鉄であれば磁石による選別が可能ですが、素材によっては目視による分別に限界があるケースもあります。プラスチックには、同じプラスチックと呼ばれる素材でもさまざまな種類があり、外見は似ていながら異なる素材が混在していることも少なくありません。そのようなケースにおける分別の難しさが、マテリアルリサイクルの普及を妨げる一因になっているのです。
近年では、こうした課題を解決するために、画像解析技術やセンサー技術を活用した自動分別システムの開発が進んでいます。コニカミノルタが提供する「ハイパースペクトルイメージング技術（HSI）」は、目視では判別が難しいプラスチックの種類を識別可能なセンシング技術で、分別工程を精度高く自動化することに貢献できます。
こうした技術の進歩により、マテリアルリサイクルの効率と品質が向上し、より多くの廃棄物を有効活用できる未来の可能性がひろがるでしょう。
コニカミノルタのハイパースペクトルイメージング技術（HSI）については、下記の記事をご覧ください。
ハイパースペクトルイメージング技術（HSI）
マテリアルリサイクルで廃棄物を有効活用しよう
マテリアルリサイクルは、廃棄物を新たな資源として活用することで、資源の有効利用や環境負荷の低減を実現できるリサイクル手法です。プラスチックや金属、衣類など、生活の中で大量に使われている素材がマテリアルリサイクルに活用できる可能性を秘めており、実際にリサイクル製品が製造されています。
一方で、マテリアルリサイクルにはコストがかかり、高精度な分別も必要になるといった課題があるのも事実です。こうした課題を克服してマテリアルリサイクルを推進していくためには、より高精度かつ安価に分別・処理できる新技術を導入したり、適切にリサイクルされた材料を選択・活用したりする方法が効果的です。
コニカミノルタでは、ハイパースペクトルイメージング技術（HSI）を活用し、目視では識別が困難なプラスチックの分類を可能にするなど、マテリアルリサイクルの課題解決に貢献するソリューションを提供しています。また、アップグレードリサイクルにより付加価値を高めた再生プラスチックの販売や、生産支援も行っています。リサイクル事業やサステナブルな取り組みに関心をお持ちの企業様は、ぜひお気軽にお問い合わせください。