産業エコロジー

産業生態学( IE ) は、産業システムにおける物質およびエネルギーの流れを研究する学問です。世界の 産業経済は、地球から資源を抽出し、それらの資源を副産物、製品、サービスに変換し、人類のニーズを満たすために売買する産業プロセスのネットワークとしてモデル化できます。産業生態学は、物質の流れを定量化し、現代社会を機能させる産業プロセスを記録しようとします。産業生態学者は、産業活動が環境に与える影響、地球の天然資源の利用、廃棄物処理の問題に関心を持つことがよくあります。産業生態学は、工学、経済学、社会学、毒物学、自然科学の側面を組み合わせた、まだ若いながらも成長中の学際的な研究分野です。

産業生態学は、「複雑に統合された人間と自然のシステムの出現行動を理解しようとする、システムベースの学際的な議論」と定義されています。^[1]この分野では、通常、社会学、環境、経済、技術の側面を含む複数の視点から問題を検討することで、持続可能性の問題に取り組みます。^{[2] [3]} この名前は、持続可能な産業システムを設計する方法を理解するための助けとして、自然システムの類推を使用すべきであるという考えに由来しています。^[4]

産業生態学は、資源と資本投資がシステム内を移動して廃棄物になる線形（オープンループ）システムから、廃棄物が新しいプロセスの入力になることができる閉ループシステムへの産業プロセスの移行に関係しています。

研究の多くは以下の分野に焦点を当てています。^[5]

• 物質とエネルギーの流れの研究（「産業代謝」）
• 脱物質化と脱炭素化
• 技術の変化と環境
• ライフサイクル計画、設計、評価
• 環境を考慮したデザイン（「エコデザイン」）
• 拡大生産者責任（「製品管理」）
• エコ工業団地（「産業共生」）
• 製品指向の環境政策
• 環境効率

産業生態学は、産業システム (工場、生態地域、国家経済、世界経済など)が生物圏とどのように相互作用するかを理解しようとします。自然生態系は、自然資本ではなく資源とインフラストラクチャ資本に基づく「生態系」において、産業システムのさまざまな部分が互いにどのように相互作用するかを理解するための比喩を提供します。自然システムには廃棄物がないという考えを利用して、持続可能な設計を刺激しようとします。

より一般的なエネルギー節約と物質節約の目標、および関連する国際貿易市場と製品管理関係を厳密にサービス経済として再定義することとともに、産業エコロジーは自然資本主義の 4 つの目標の 1 つです。この戦略は、遠くで何が起こっているかを知らないことから生じる非道徳的な購入形態を抑制し、自然資本を高く評価し、それぞれの固有の産業エコロジーを設計および維持するためにより多くの教育資本に依存する 政治経済を意味します。

産業生態学は、1989年にロバート・フロッシュとニコラス・E・ガロプロスによるサイエンティフィック・アメリカンの^{記事で普及しました。 [6]} フロッシュとガロプロスのビジョンは、「産業システムが生態系のように機能し、ある種の廃棄物が他の種の資源になるのはどうだろうか。産業の出力が他の産業の入力になり、原材料の使用や汚染が減り、廃棄物処理の節約になるのはどうだろうか」というものでした。 ^{[4]注目すべき例は、デンマークの}カロンボー市の工業団地にあります。ここでは、大規模な発電所、石油精製所、製薬工場、石膏ボード工場、酵素製造会社、廃棄物処理会社、そして市自体など、多数の事業体の間で副産物と廃熱のいくつかのつながりが見られます。^[7]別の例は、フィンランドのランタサルミにあるランタサルミEIPです。フィンランドにはこれまでにも有機的に形成されたEIPが存在しましたが、ランタサルミの公園はフィンランド初の計画されたEIPです。

近年、産業生態学という科学分野が急速に成長している。産業生態学ジャーナル（1997年以降）、国際産業生態学協会（2001年以降）、および産業生態学ジャーナルの進歩（2004年以降）は、産業生態学に国際科学コミュニティにおける強力でダイナミックな地位を与えている。産業生態学の原則は、中国で推進されている循環経済の概念など、さまざまな政策領域でも浮上している。循環経済の定義はまだ正式には定められていないが、一般的には、物質の循環フローやエネルギーフローのカスケード化などの戦略に焦点が当てられている。この例としては、あるプロセスからの廃熱を使用して、より低温を必要とする別のプロセスを実行することが挙げられます。このような戦略により、汚染物質やその他の不要な副産物が少ない、より効率的な経済が生まれることが期待されています。^[8]

産業生態学の中心的原理の 1 つは、社会システムと技術システムは生物圏の内側に限定されており、その外側には存在しないという考え方です。 自然システムは材料を再利用し、栄養素の循環がほぼ閉じているという観察から、生態学は比喩として使用されています。産業生態学は、自然システムと同様の原理を使用することで、産業システムを改善し、自然環境への影響も軽減できるという仮説に基づいて問題に取り組んでいます。表は一般的な比喩を示しています。

IE は、社会問題と、その技術システムおよび環境との関係を調査します。この全体論的な見方を通じて、IE は、問題を解決するにはこれらのシステム間に存在するつながりを理解する必要があり、さまざまな側面を個別に見ることはできないことを認識しています。多くの場合、全体システムの一部での変更は伝播し、別の部分の変化を引き起こす可能性があります。したがって、問題を理解できるのは、全体との関係で部分を見る場合のみです。このフレームワークに基づいて、IE はシステム思考アプローチで環境問題を検討します。これらの社会的影響を伴う IE の良い例は、アイスランドのブルーラグーンにあります。ラグーンは、地元の地熱発電所からの過熱水を使用して、レクリエーションのヒーリングセンターとなっているミネラル豊富な盆地を満たしています。この意味で、エネルギー生産の産業プロセスは、その廃水を使用して、依存するレクリエーション産業に重要なリソースを提供します。

たとえば都市を考えてみましょう。都市は商業地域、住宅地域、オフィス、サービス、インフラなどに分けられます。これらはすべて「大都市」システムのサブシステムです。1 つのサブシステムで問題が発生することもありますが、解決策はグローバルでなければなりません。住宅の需要が高すぎるため、住宅価格が急騰しているとします。解決策の 1 つは新しい家を建てることですが、これにより都市に住む人が増え、道路、学校、スーパーマーケットなどのインフラがさらに必要になります。このシステムは、その動作が「予測」できる現実の単純化された解釈です。

多くの場合、IE が扱うシステムは複雑系です。複雑であると、システムの動作を理解することが難しくなり、リバウンド効果につながる可能性があります。ユーザーや消費者の予期しない行動の変化により、環境パフォーマンスを改善するために講じられた対策が改善につながらないか、状況が悪化することさえあります。

さらに、ライフサイクル思考は産業エコロジーにおいて非常に重要な原則でもあります。これは、製品、システム、またはプロジェクトのライフサイクル中に発生するすべての環境影響を考慮することを意味します。この文脈では、ライフサイクルには以下が含まれます。

• 原材料の抽出
• 材料加工
• 製造
• 使用
• メンテナンス
• 廃棄

これらの段階間で必要な輸送も考慮され、関連する場合は、再利用、再製造、リサイクルなどの追加の段階も考慮されます。ライフサイクル アプローチを採用することは、環境への影響がライフサイクルの 1 つの段階から別の段階に移行しないようにするために不可欠です。これは一般に問題シフティングと呼ばれます。たとえば、製品の再設計中に、重量を減らすことを選択して、リソースの使用を減らすことができます。新しい製品に使用される軽量の材料は、処分がより困難になる可能性があります。抽出段階で得られた製品の環境影響は、処分段階に移行されます。したがって、全体的な環境改善はゼロになります。

IE の最後の重要な原則は、統合アプローチ、つまり学際性です。IE では、社会科学 (経済学を含む)、技術科学、環境科学という 3 つの異なる分野を考慮します。課題は、これらを 1 つのアプローチに統合することです。

カロンボー工業団地はデンマークにあります。この工業団地の特徴は、企業が互いの廃棄物（その後副産物となる）を再利用していることです。例えば、Energy E2 Asnæs発電所は発電プロセスの副産物として石膏を生産します。この石膏は石膏ボードを生産するBPB Gyproc A/Sの資源になります。^[7]これは、生物圏と技術圏のメタファーに触発されたシステムの一例です。生態系では、1つの生物からの廃棄物が他の生物への入力として使用されます。産業システムでは、企業からの廃棄物が他の企業の資源として使用されます。

廃棄物を循環に組み込むという直接的な利点とは別に、エコ工業団地の利用は、太陽光発電などの再生可能エネルギー発電所をより経済的で環境に優しいものにする手段となり得ます。本質的に、これは再生可能エネルギー産業の成長と、化石燃料の代替に伴う環境上の利点に役立ちます。^[9]

産業生態学のその他の例としては、以下のものがあります。

• 石炭燃焼の副産物であるフライアッシュをコンクリート製造におけるセメントの代替として利用する^[10]
• 第二世代バイオ燃料の使用。一例としては、グリースや食用油をバイオディーゼルに変換して自動車の燃料にすることが挙げられます。^[11]
• 南アフリカの国立クリーナープロダクションセンター（NCPC）は、地域の産業を材料の面でより効率的にするために設立されました。持続可能な方法の使用の結果、エネルギーコストの削減と廃棄物管理の改善が実現します。このプログラムは、既存の企業を評価して変更を実施します。^[12]
• 敷地内での非飲料水の再利用^[13]
• 生分解性プラスチックは、鶏の羽を重合して作られており、その90%はケラチンで、EUと米国で年間600万トン以上の廃棄物となっています。^{[14] [15]}農業廃棄物として、鶏の羽は使い捨てのプラスチック製品にリサイクルされ、その後土壌中で容易に生分解されます。
• トヨタ自動車は排出された温室効果ガスの一部を回収熱エネルギーとしてシステムに戻している。^[16]
• アンハイザー・ブッシュは、生化学会社ブルー・マーブルと、醸造廃棄物を「グリーン」製品の原料として利用する覚書を締結した。^[17]
• ペトラ・ノヴァにおける石油増進回収^[18]
• ワインボトルのコルクを再利用して、靴底、床タイル、建物の断熱材、自動車用ガスケット、工芸品の材料、土壌改良剤などに使用する。^[19]
• オーストラリアのシドニーにあるダーリングクォーター・コモンウェルスバンクプレイスノースビルでは、廃水をリサイクルして再利用しています。^[20]
• 100％リサイクル可能で環境に優しい植物由来のプラスチック包装。^[21]
• 食品廃棄物は堆肥として利用することができ、将来の食糧生産のための天然肥料として使用することができます。さらに、汚染されていない食品廃棄物は、食糧不安に陥っている人々の食糧として利用することができます。^[22]
• ヘトリスヘイジ地熱発電所は、地下水を利用してレイキャビク市に電気と温水を供給しています。その際に発生する炭素副産物は地中に再注入され、石灰化されるため、発電所からの炭素排出量は実質ゼロとなります。^[23]

フロッシュとガロポロス^[4]によって普及した生態系のメタファーは、研究者が困難な問題に対する新しい解決策を探すのに役立つ貴重な創造的ツールとなっています。最近、このメタファーは主に古典的な生態学のモデルに基づいており、複雑性科学に基づく生態学の理解はCS ホリング、ジェームズ J. ケイ[ ^24]などの研究者によって進歩し、他の研究者によって現代生態学の観点からさらに進歩していることが指摘されています。^{[25] [26] [27] [28]}産業生態学にとって、これはシステムのより機械論的な見方から、持続可能性が複雑系の創発的特性として見られる見方への移行を意味するかもしれません。 ^{[29] [30]これをさらに探求するために、いくつかの研究者が}エージェントベースのモデリング技術に取り組んでいます。^{[31] [32]}

エクセルギー分析は、エネルギーをより効率的に使用するために産業生態学の分野で行われています。^[33]エクセルギーという用語は1956年にゾラン・ラントによって造られましたが、その概念はJ・ウィラード・ギブスによって開発されました。近年、エクセルギーの利用は物理学や工学の枠を超え、産業生態学、生態経済学、システム生態学、エネルギー学の分野に広がっています。

産業エコロジーの実践と可能性の両方の例として、ノバスコシア州バーンサイドにあるバーンサイド・クリーナー・プロダクション・センターが挙げられます。このセンターは、東カナダ最大の工業団地であるバーンサイドにある1200以上の企業の「グリーン化」を促進する役割を果たしています。廃棄物交換の創出は、このセンターの活動の大きな部分を占めており、産業エコロジーの強力な関係を促進することになります。^[34]

温山工業団地は、グリーン成長モデルの開発を追求するための政策と実践の例として役立つことを目的としたケーススタディプログラムです。EIPモデルの潜在的な利点は、韓国の蔚山尾浦工業団地と温山工業団地を拠点とする幅広い業界の1,000社を超える企業によって実証されています。この工業団地は10万人以上の雇用を生むことから、韓国の産業の中心地となっています。^[35]

廃水処理システムでは、残った「汚泥」を肥料として使うのが一般的です。廃水には、肥料として使える貴重な化学物質であるリンと窒素が大量に含まれています。^[36]

Gjenge makers ltd は産業エコロジーのもう一つの例です。同社は廃棄プラスチックを回収し、レンガに加工しています。Gjenge makers は包装工場やリサイクル施設から残ったプラスチック廃棄物を受け取り、舗装材として販売しています。^[37]

• 産業グリーンゲーム：環境設計と管理への影響、Deanna J Richards（編）、National Academy Press、ワシントン DC、米国、1997年、ISBN 0-309-05294-7 
• 『産業生態学における投入産出経済学ハンドブック』、Sangwon Suh（編）、Springer、2009年、ISBN 978-1-4020-6154-7 
• ブーン、フランク（ 2012）。「産業生態学における自由と強制：ギャップに注意！」エコノジャーナルウォッチ。9 （2）：100-111。
• デロシェール、ピエール（ 2012年）。「産業エコロジーにおける自由と強制：恩恵への返答」。エコノジャーナルウォッチ。9 （2）：78-99。

記事と書籍

• 産業生態学：入門
• 産業エコロジー
• 産業共生のタイムライン
• Journal of Industrial Ecology（イェール大学森林環境学部を代表して）。
• ロックフェラー大学人間環境プログラムによる産業生態学の研究と記事

教育

• 産業生態学オープンオンラインコース（IEooc）
• エラスムス・ムンドゥス産業生態学修士課程
• NTNUでの産業エコロジー プログラム: ノルウェー、トロンハイムの NTNU での産業エコロジー プログラム
• ライデン大学とデルフト工科大学の産業生態学修士課程（共同学位）、ライデン/デルフト – オランダ
• イェール大学森林環境学部産業生態学センター（米国コネチカット州ニューヘイブン）

研究資料

• 産業生態学研究のための無料オープンソフトウェアツールの一覧

ネットワーク

• 国際産業生態学会 – ISIE