1. セメントって、どんな こな?
1. セメントは、石灰石を焼いて作る灰色の粉
1. セメントの3工程 ── 原料工程・焼成工程・仕上げ工程
セメントは、はいいろの こなです。いしを こなに して、とても あつい ひで やいて つくります。
セメントと コンクリートは、ちがう ものです。セメントに みずと すなと じゃりを まぜて かためた ものが、コンクリートです。ビルや どうろに つかわれて います。
つくる ときの ひは、およそ 1450ど です。ふつうの おふろの おゆの、ずっと ずっと うえの あつさです。
セメントは、石灰石を主な原料にして作る灰色の粉です。水・砂・砂利と混ぜて固めたものがコンクリートで、セメントそのものとは別のものです[1]。
作り方は大きく3つの工程に分かれます。まず、石灰石に粘土などを混ぜて細かく砕きます(原料工程)。次に、大きな回転する窯の中で焼きます(焼成工程)。ここで「クリンカ」という固まりができます。最後に、クリンカに石こうを加えて粉にします(仕上げ工程)[1]。
焼くときの温度は、約1450℃です[1]。
セメント協会の説明では、セメントは3つの工程で作られる[1]。まず原料工程で、石灰石を主原料に、粘土類・けい石類・鉄原料などを調合し、細かく粉砕する。次に焼成工程で、回転窯を使って約1450℃で焼き、「クリンカ」にする。最後の仕上げ工程で、クリンカに石こうを加えて粉砕すると、セメントになる。
よく混同されるが、セメントは灰色の粉であり、これに水・砂・砂利を混ぜて固めたものがコンクリートだ[1]。橋やビルの材料としてのコンクリートは、セメントを部品のひとつとして使っている。
焼成温度は、協会ページの1つでは「1450℃」、別の資料では「1450℃以上」と書かれている。資料によって表現が違うので、本文では「約1450℃」にしておく。
2. なにを、どれくらい つかうの?
2. セメント1トンに、原料は約1.5トン
2. 原料の内訳 ── 石灰石が約77%、しかも国産100%
セメントを 1トン つくるには、げんりょうが 1トンより おおく いります。およそ 1トンと はんぶん です。
いちばん おおい のは、いしの なかまの せっかいせきです。ぜんぶの 4ぶんの 3を こえます。せっかいせきは、ぜんぶ にほんの ものだと いわれて います。
やく ときに、げんりょうの いちぶが すがたを かえて ぬけるので、できた セメントは かるく なります。
2024年度の数字では、セメント1トンを作るのに使う原料は、石灰石類が1,198キログラム、粘土類が213キログラム、珪石類が71キログラム、鉄原料が31キログラム、石こうが40キログラムで、合計1,554キログラムです[2]。表の数字は水分を除いた値です。
1トンのセメントに、原料が約1.5トン。差の約0.5トンは、焼くときに石灰石から出る二酸化炭素などが抜けるためと考えられます。
合計のうち石灰石類は1,198÷1,554で約77%です。この石灰石は、セメント協会によると国産100%です[1]。
セメントハンドブックには、セメント1tあたりの原料消費量(水分を除く、2024年度)の表がある[2]。石灰石類1,198kg、粘土類213kg、珪石類71kg、鉄原料31kg、石こう40kgで、合計は1,554kgと示されている。1tのセメントを作るのに、約1.55tの原料が要る。
石灰石類の割合は1,198÷1,554≒0.77、つまり約77%だ。主原料の石灰石は国産100%と説明されている[1]。
合計の約1.55tから製品1tを引いた差の約0.55tは、石灰石の脱炭酸でCO2などが抜けるためと考えられる(8章)。なお、表の数字に廃棄物由来の粘土代替(石炭灰や汚泥など)が含まれるかは表から読み取れないので、「天然原料だけの数字」とは書かない。
3. まぜて いる、ほかの しごとの あまりもの
3. 使う廃棄物・副産物は、1990年度の約1.9倍
3. 廃棄物・副産物の中身 ── 478kg/t(2024年度)の内訳と出どころ
セメントに つかう ものの なかみを みて みましょう。石炭を もやした あとの はいが いちばん おおくて、つぎに、てつを つくる ときに でる かすが あります。
ほかにも、げすいの おでいや、たてものの こうじで でた つちなどが あります。ごみの しゅうしゅうで あつめる ごみだけでは ありません。
1990ねんには 1トンあたり 251キロでした。いまは 478キロ。およそ 2ばいです。
2024年度に、セメント業界が使った廃棄物・副産物は、セメント1トンあたり478キログラム(使用量21,867千トン÷生産量45,748千トン)でした[2]。1990年度は251キログラムで、約34年で約1.9倍です。
中身は、多い順に、石炭灰が6,188千トン、高炉スラグが5,110千トン、汚泥・スラッジが2,627千トン、副産石こうが1,740千トン、燃えがら・ばいじんなどが1,324千トンです[2]。ごみ収集で集めるごみだけではなく、産業で出たものが多く入っています。
出どころも、はっきりしています。石炭灰と副産石こうは火力発電所、高炉スラグは製鉄所、汚泥は下水処理場や化学工場、燃えがらはごみ焼却場、建設発生土と木くずは建設現場、廃タイヤは自動車整備工場、と説明されています(2017年度の資料)[3]。
使い道は2通りあります。原料の代わりに使う場合と、熱エネルギーの代わりに使う場合です[3]。
2024年度のセメント1tあたりの廃棄物・副産物使用量は478kg(使用量21,867千t÷生産量45,748千t)。1990年度の251kgに対して約1.9倍だ[2]。478kgは廃棄物・副産物の合計で、ごみ収集のごみだけでなく、高炉スラグや石炭灰といった産業副産物を多く含む点に注意が要る。
2024年度の主な内訳(千t)は、石炭灰6,188、高炉スラグ5,110、汚泥・スラッジ2,627、副産石こう1,740、燃えがら・ばいじん・ダスト1,324、建設発生土826、廃プラスチック820(熱エネルギー用)、木くず367、廃タイヤ52。石炭灰は1990年度の2,031千tから約3倍に、廃プラスチックは1990年度の0から820千tになった[2]。
出どころは、製鉄所(高炉スラグ)、火力発電所(石炭灰・副産石こう)、下水処理場・化学工場(汚泥)、ごみ焼却場(燃えがら・ばいじん)、建設現場(建設発生土・木くず)、鋳物工場(鋳物砂)、自動車整備工場(廃タイヤ)など。用途は、クリンカ原料としての利用と、熱エネルギーの代替の2通りだ(2017年度の資料)[3]。
4. なぜ、まぜても だいじょうぶなの?
4. 窯が廃棄物を受け入れられる、3つの理由
4. 受け入れの仕組み ── 成分・熱・無害化、そして最終処分5.1g/t
セメントの がまの なかは、とても あつく なって います。だから、ねつに する ものは もえて ねつを だし、ざいりょうに なる ぶんは セメントの ざいりょうとして つかわれます。
ただし ほんとうは、なんでも いれて よい わけでは ありません。せいぶんを しらべて から いれます。
たとえば、こわれた いすの きを、ストーブの まきの かわりに もやす ような ものです。ねつの もとに なり、はいは セメントの ざいりょうの いちぶに なります。
そのため、さいごに すてる ぶんは、1トンに つき 5.1グラムだと いわれて います。
セメント工場が廃棄物を使えるのは、主に次の3つの理由があるためと説明されています[4]。
1つめは、成分です。成分を調べたうえで、セメントの原料の代わりに使えるものを選んでいます。2つめは、熱です。廃棄物は熱エネルギー源にもなります。3つめは、温度です。高温で焼くときに、有機物や臭いのもとが分解されます。
さらに、廃棄物にはセメントの主な成分(酸化カルシウム、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化鉄)が多く含まれ、これらはクリンカに取り込まれるため、新しい廃棄物が出ない、と説明されています[2]。
製造で最終処分される廃棄物は、セメント1トンあたり5.1グラムです(2024年)[2]。1トンは100万グラムなので、割合にすると約0.0005%です。「灰がゼロ」というわけではなく、ごくわずかということです。
廃棄物を窯に入れられる理由として、三菱マテリアルトレーディングのFAQは、成分分析をしたうえでセメント原料の代替になること、熱エネルギー源にもなること、高温の焼成工程で有機物や臭気が分解され無害化できることを挙げている[4]。成分分析が前提であり、何でも混ぜてよいわけではない。
セメント協会は、廃棄物にセメントの主成分(酸化カルシウム・二酸化ケイ素・酸化アルミニウム・酸化鉄)がかなり含まれ、クリンカに取り込まれるので二次廃棄物が出ないと説明している[2]。
最終処分される廃棄物は、セメント1tあたり5.1g(2024年)だ[2]。1t=100万gなので、割合は約0.0005%になる。0ではない点に注意したい。
5. ぜんぶで、どれくらい なの?
5. 処分場の寿命を約11年延ばす計算と、震災のがれき
5. 受け入れ量2,258万t/年(2023年度)と、東日本大震災の災害廃棄物約100万t
1ねんで うけいれる りょうは、2258まん トン ぐらいです(2023ねんど)。
これは、にほんで もういちど つかわれて いる はいきぶつの、およそ 11パーセントです。
セメントの きょうかいは、「ごみを うめる ばしょが、11ねんぶん ながく もつ」と けいさん して います。ひがしにほん だいしんさいの ときには、およそ 100まんトンの がれきも しょりしました。
セメント産業が1年間に受け入れた廃棄物・副産物は、2023年度で2,258万トンでした。国内で循環利用されている廃棄物・副産物の約11%にあたります[5]。
セメント協会は、これによって国内の最終処分場(ごみを埋め立てる場所)の寿命を約11年延ばせる、と試算しています。東京ドームにたとえると約14杯分とのことです[5]。この数字は協会の試算で、受け入れ量が年度で変わると、値も変わります。
東日本大震災では、約100万トンの災害廃棄物を処理したとも示されています[5]。
セメント産業の廃棄物・副産物の受け入れ量は2,258万t/年(2023年度)で、国内で循環利用されている廃棄物・副産物の約11%にあたる。セメント協会は、国内最終処分場の寿命を約11年延ばす計算になり、東京ドーム約14杯分だと示している。東日本大震災では約100万tの災害廃棄物を処理した[5]。
この11年・14杯は協会の試算で、年度により受け入れ量が変わる(2022年度は24,878千t)。また、3章で使った2024年度の使用量21,867千tとは年度がちがうので、2つの数字を単純に比べてはいけない。
6. むかしは、たかい しなものだった?
6. 1824年のポルトランドセメントと、輸入品だった幕末
6. アスプディンの特許(1824年)と、輸入セメントの価格推定(1861年ごろ)
いま つかわれて いる セメントは、1824ねんに、イギリスの れんがを つむ しごとの ひとが、とっきょを とった ものが もとに なって います。
かたまった あとの いろが、ポートランドと いう しまの いしに にて いたので、ポルトランドセメントと いいます。
にほんに はいって きたのは、1861ねん ごろです。そのころの セメントは、ほかの くにから かって いました。あたいは 1トンで、いまの 50まん えんぐらいだと、しらべた ひとが かんがえて います。
いま使われているポルトランドセメントは、1824年10月21日に、イギリス・リーズのれんが職人ジョセフ・アスプディンが特許(英国特許5022号)を取ったことが起点とされます[6]。固まった後の色が、ポートランド島でとれる石灰石に似ていたことが、名前の由来です。日本には、ドイツ経由で技術が入ったため、今も「ポルトランド」と呼びます。作り方の細かい部分は資料によって説明が違うので、ここでは書きません。
日本で、輸入ポルトランドセメントが工事に使われたのは、1861(文久元)年の長崎製鉄所が最初ではないかといわれます[7]。そのころの輸入セメントは、1トンあたり50〜60円でした。当時のお米の値段との比から、今の1トンあたり約50万円ほどだったと、太平洋セメントは推定しています[7]。この50万円は、米価で換算した推定であり、断定はできません。
ポルトランドセメントは、1824年10月21日にイギリス・リーズの煉瓦職人ジョセフ・アスプディンが取得した特許(英国特許5022号「人造石製造の改良」)に由来するとされる[6]。名は、硬化後の色がポートランド島産の石灰石に似ることによる。日本では、ドイツ経由で技術が入ったため、今も「ポルトランド」と呼ぶ。製法の細部は資料により記述が異なるので、本文では書かない。
日本で輸入ポルトランドセメントが使われたのは、1861(文久元)年の長崎製鉄所が最初ではないかといわれる。輸入価格は1t当たり50〜60円で、生産者米価との比から、現在の1tあたり約50万円程度と推定されている[7]。約50万円は同社の推定値で、米価との比による換算だ。1tあたり478kgの廃棄物・副産物を受け入れる今のセメントとは、位置づけが大きく違っていた。
7. にほんで はじめて つくった ひと
7. 1年半の失敗のあと、明治8年に国産第1号
7. 宇都宮三郎(1875年)と笠井順八(1881年)── 官営から民間へ
1875ねん、うつのみや さぶろうと いう ひとが、とうきょうの ふかがわで、にほんで はじめて ポルトランドセメントを つくる ことに せいこう しました。
すこしの セメントが できる まで、1ねんはんの あいだ、しっぱいが つづいたと つたえられて います。
1881ねんには、やまぐちけんで、かさい じゅんぱちと いう ひとが、みんかんで はじめての セメントの かいしゃを たてました。
日本初のポルトランドセメント製造は、1875(明治8)年5月19日、東京・深川清住町の官営工場で、宇都宮三郎が成功させました[7]。少量のセメントが完成するまでには、約1年半の失敗の繰り返しがあったと伝えられています。当時は「摂綿篤」と当て字で書きました。
民間で最初のセメント会社は、1881(明治14)年に笠井順八が設立した「セメント製造会社」(山口県、今の小野田)です。製造が始まったのは1883年です。場所は、石炭・石灰石・泥土が手に入りやすく、製品を運び出すのにも便利なことから選ばれたといいます[7]。
それでも、官営の深川工場の製造量は、明治10年代の時点で、国内の需要の約4割をまかなう程度でした。鉄道や港、役所の建物を作るために、セメントの必要な量は増えていたためです[7]。
日本初のポルトランドセメント製造は、1875(明治8)年5月19日、東京・深川清住町の官営工場で宇都宮三郎が成功させた。少量のセメントができるまでに約1年半の失敗の繰り返しがあった。当時の表記は「摂綿篤」という当て字だった[7]。
民間初のセメント会社は、1881(明治14)年に笠井順八が設立した「セメント製造会社」(山口県、現在の小野田)で、工場完成・製造開始は1883年。場所は、石炭・石灰石・泥土の主要原料が得やすく、製品の搬出にも便利なことから選ばれた[7]。
官営深川工場の製造量は着実に伸びていたが、明治10年代でも国内需要の約4割を満たす程度で、鉄道・港湾・官庁などの建設でセメントの需要は増えていた[7]。国産の製造量が伸びても、需要のほうがそれを上回っていた。
8. はいきぶつを つかえば、ぜんぶ かいけつ?
8. 廃棄物を使っても、CO2は簡単には減らない
8. CO2排出約3,300万t(2023年度)── 6割が石灰石の脱炭酸由来
セメントを つくる ときには、にさんかたんそ(CO2)が たくさん でます。1ねんで 3300まん トンぐらいです(2023ねんど)。
そのうち 6わりは、せっかいせきを やく ときに でる ものです。のこりの 4わりは、ねつを つくる ために もやす ときに でます。
はいきぶつに、せっかいせきの かわりに なる ものを つかうと、この 6わりを へらせる ことが あります。でも、いまの ところ へる りょうは、とても すくないと されて います。
セメント産業のCO2総排出量は、2023年度で約3,300万トンです。その約6割は、石灰石が熱で分解して出る二酸化炭素(プロセス由来)、約4割は燃料などのエネルギー由来です[5]。石灰石はCaCO₃という物質で、焼くとCaO(酸化カルシウム)とCO₂に分かれます。
廃棄物には、すでに分解を終えたCaOなどが含まれているので、天然の石灰石の一部を置き換えれば、この6割にあたる部分を減らせます。ただし、足元での削減効果は、極めて少ないとされています[5]。
廃棄物を使うと、埋め立てを減らせます。しかし、CO2の問題とは別で、石灰石を焼くかぎり残ります。この課題をどうするかが、いま議論されています。
9. まちの コンクリートを、よく みて みよう
9. 街のコンクリートを見て、灰色の粉の中身を想像する
9. 街のコンクリートを観察する ── 資料で数字を確かめる
まちの たてものの かべや、どうろ、かわの ていぼうを、とおくから よく みて みましょう。はいいろの ところに、ちいさな つぶや あなが みえる ことが あります。
この はいいろの なかには、いしを こなに した ものや、ほかの しごとで でた ものが、はいって いる かも しれません。いまの セメントの はなしで、めの まえの かべが いつの ものかは わかりません。
みる ときは、くるまに きを つけます。こうじ ちゅうの ばしょには はいりません。コンクリートには、さわりません。
街を歩くとき、建物の壁や道路、川の堤防のコンクリートを、少し離れたところから見てみましょう。表面に、小さな粒や穴が見えることがあります。灰色の部分は、石灰石などを焼いて作った粉が、水と混ざって固まったものです。
今のセメントは、1トンのうち約半分が廃棄物・副産物、というお話でした。ただ、目の前の壁がいつのセメントで作られたかは、見ただけではわかりません。
数字が気になったら、セメント協会のサイトで、最新の廃棄物・副産物の使用量を見ることができます。年度が新しくなると、値も変わります。
見るときは、車や自転車に気をつけます。工事中の場所には入りません。コンクリートには手を触れずに、見るだけにします。
街のコンクリートを観察するなら、壁・道路・堤防の表面を、少し離れて見る。粒や穴が見えたら、セメントに砂・砂利・水を混ぜて固めたものだと考えながら見ると、3工程の説明がつながる。ただし、目の前の構造物にどの年度のセメントが使われているかは、見た目からは分からない。今回の数字は2024年度のものだ。
資料を読むなら、セメントハンドブック(セメント協会)[2]の表で、年度ごとの使用量を見比べる。国産化の歴史は、太平洋セメント研究報告[6][7]が詳しい。廃棄物の出どころと2通りの使い道は、協会の資料[3]にまとまっている。
観察は、車や自転車のそばでは行わない。工事現場の内側には入らない。コンクリートには素手で触れず、見るだけにする。
しらべた もとの じょうほう
参考にした情報源
参考にした情報源と、その使い方
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- セメント協会「セメントとは」。 https://www.jcassoc.or.jp/cement/1jpn/jd1.html (3つの製造工程、焼成温度、石灰石が国産100%であること、セメントとコンクリートのちがい)
- セメント協会「セメントハンドブック2026年度版」(本文の数字は2024年度分)。 https://www.jcassoc.or.jp/cement/4pdf/jj3h_06.pdf (原料消費量の表、廃棄物・副産物の使用量と内訳、最終処分量5.1g/t)
- セメント協会「廃棄物のセメント資源化について」(2019年1月)。 https://www.jcassoc.or.jp/cement/4pdf/190125_01.pdf (廃棄物・副産物の出どころ、原料と熱エネルギーの2通りの使い道)
- 三菱マテリアルトレーディング「セメント工場でのリサイクル」FAQ。 https://www.mmtc.co.jp/support/faq/recycle-cement-002.html (廃棄物を使える理由:成分・熱・高温での無害化)
- 内閣官房 GX実現に向けたカーボンプライシング専門ワーキンググループ 第2回資料(セメント協会提出、2024年9月20日)。 https://www.cas.go.jp/jp/seisaku/gx_jikkou_kaigi/carbon_pricing_wg/dai2/siryou2.pdf (廃棄物・副産物の受け入れ量と最終処分場の延命の試算、震災の災害廃棄物、CO2排出量と内訳)
- 太平洋セメント研究報告「Leedsゆかりの人物たち」。 https://www.taiheiyo-cement.co.jp/rd/archives/story/pdf/story1.pdf (アスプディンの特許と、ポルトランドセメントの名前の由来)
- 太平洋セメント研究報告「日本のポルトランドセメント工業化」。 https://www.taiheiyo-cement.co.jp/rd/archives/story/pdf/story2.pdf (輸入セメントの価格推定、日本初の製造、民間初の会社、明治期の需要)
なおした ところ
更新履歴
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