科学
一連の解決困難なトレードオフに直面したにもかかわらず、この産業は急成長を遂げました。
ニューヨーク・サンセットパークのリサイクル施設全体の広角写真。多数の機械が、この立体的なコンベアシステムの周囲に密集している。写真提供:ジョン・ティマー
ニューヨーク・サンセットパークのリサイクル施設全体を広角で撮影した写真。3次元のコンベアシステムの周りには、多数の機械が密集して設置されている。
クレジット: ジョン・ティマー
ニューヨーク・サンセットパークのリサイクル施設全体の広角写真。多数の機械が、この立体的なコンベアシステムの周囲に密集している。写真提供:ジョン・ティマー
子供の頃、リサイクルは非公式で場当たり的なものでした。フリップトップ式のボトルに入ったソーダを買うと、すぐに箱に戻して、買った場所に持って帰っていました。ボトルは頻繁に詰め替えられたので、ラベルの絵が剥がれ始めました。新聞(実は紙でした)は、地元のボーイスカウト隊がリサイクル活動を行うまでガレージにしまい込まれていました。地元のボーイスカウト隊が新聞を回収し、ゴミ箱に捨てられて再処理のために運び去られるまで。
しかし、2リットルのペットボトルは最終的にソーダ供給業者を破綻させ、紙の価格暴落によりボーイスカウトは他の収入源へと移行せざるを得なくなった。リサイクルは脆く、本来の価値とは無関係な力によって簡単に破壊されてしまうものだった。
それから何年も経ち、私たちは大規模なリサイクルを実現し、驚くべき能力を発揮するセンターを建設し、膨大な数の原材料を機械的に分別しています。そして、これらの原材料はそれ自体が価値があるだけでなく、埋め立て処分を回避できるため、関係者にとって多大な費用削減にもつながります。リサイクルは大きく成長を続けるビジネスであり、今日では地球規模の課題として定着することは間違いありません。
では、ボーイスカウトのピックアップトラックから、月間1万5000トンもの資材を処理する数百万ドル規模の施設に至るまで、私たちはどのようにして歩んできたのでしょうか?リサイクルそのものと同様に、これは複雑な物語であり、失敗や歴史的な事故によって発展してきました。そして、それはリサイクルが困難なプロセスであり、相反する多くの重要な力によって推進されているからこそなのです。
危機ではなかった
1970年代、地元のソーダ会社と共にリサイクルは衰退の一途を辿っていたように見えましたが、その復活を促したいくつかの力は、まさに芽生え始めたばかりでした。EPA(環境保護庁)は国の環境法を執行するために設立され、その権限の一部は水質浄化法によって与えられました。しかし、予期せぬことに、EPAはいわゆる都市固形廃棄物と衝突することになったのです。
これまで、都市固形廃棄物は一般的に地方自治体または州の法律によって規制されており、依然として地域的な問題でした。多くの町が独自の処分場を維持したり、地域の小規模な処分場を支援したりしていました。ご想像のとおり、これらの処分場の立地、建設、維持管理に関する考え方は、地域によって大きく異なっていました。そして、それがEPAがこの問題に関与することになったのです。
「固形」という名称にもかかわらず、都市固形廃棄物は様々な液体を含んだり、埋立地で時間の経過とともに分解して液体になったりすることがよくあります。また、適切に建設されていない埋立地では、廃棄物が最終的に投棄される場所に地下水が流入する可能性もあります。これらの2つの要因により、多くの場所で廃棄物の内容物が地下水と混ざり合い、その地下水は後に飲料水や農業用水として利用される可能性があります。埋立地への廃棄物の投棄基準が曖昧で、廃棄物がそこに留まるかどうかの管理がほとんど行われなかったため、地下水汚染は深刻な問題となりました。
1970年代後半、この件はEPA(環境保護庁)の注目を集めました。EPAは最終的に、埋立地による地下水汚染に対処するための規則を策定し、全国の埋立地に対し、新規制の遵守を命じました(これらの規則はその後も更新され続けています)。当然のことながら、これには多額の費用がかかりました。小規模な地方埋立地の多くは新基準を満たすことができず、閉鎖せざるを得ませんでした。(どういうわけか、EPAの他の措置とは異なり、「大規模廃棄物」が組織化して規制に反対したという兆候はほとんど見当たりません。)
このため、全国の地域社会はゴミの新たな処分場を必死に探し回ることになりました。状況は厳しいものとなり、10年以内に全国のゴミ捨て場の60%以上が閉鎖され、EPAの規制が施行されるにつれて埋立地の数はさらに減少する見込みでした。
ニューヨーク タイムズは有名なゴミの航海を振り返ります。
行き先不明のはしけと偽りの危機
1980年代半ば、EPA(環境保護庁)の新しい規制が施行され始めた頃、全く予想外の出来事が起こり、人々の注目を集めました。この出来事は、埋立地の危機が迫っているという意識を一層強めるものでした。当初は、それほど大きな問題はありませんでした。広大なウォーターフロントに恵まれたニューヨーク市は、多くのゴミをはしけに積み込み、次の目的地まで運ぶという方法で処理してきました(そして今も続けています)。1987年に積み込まれた多くのはしけのうちの1隻は、まさにこの計画に基づいていました。そのはしけは、キャッチーな名前の「モブロ4000」でした。
ところが、書類の問題で、最初の目的地はゴミの受け入れを拒否。次の目的地も同様だった。はしけは海岸沿いに南下を続け、メディアの注目は高まり、ついには各国が領海への入港を拒否し始めた。結局、はしけはカリブ海を漂流し、ベリーズまで南下した後、ニューヨークへと戻ってきた。
これまで埋立地の危機など考えていなかった人たちも、夜のニュースでその証拠を目の当たりにしました。この新たな行き場を失ったゴミたちを何とかしなければならないのです。
一つの選択肢は、単純に生産量を減らすことでした。それまで環境意識が全くなかった場所が、突如としてリサイクルに真剣に取り組み始めました。
結局のところ、危機感は完全に誇張されたものだった。埋立地の数は劇的に減少したが、EPA(環境保護庁)の新しい規制に対応できる埋立地は規模の経済性、つまり巨大な規模を誇っていたため、それを実現できたのだ。そして、需要に応えるために新たな埋立地が開設された。確かに価格は若干上昇し、ゴミを処分するためにトラックで遠くまで運ばなければならなかったが、利用可能な埋立地のスペースは、埋立地の総数の減少から予想されるほどには減少しなかった。
しかし、これらすべてが明らかになった時には、すでに手遅れでした。ゴミの一部をリサイクルするというアイデアはすでに定着していました。しかし、ごく初期の試みは、材料科学とビジネス界の力のぶつかり合いによって、醜い衝突に見舞われました。
原材料が多すぎる
リサイクルの基本的な考え方は、有限な資源から原材料を抽出するのではなく、ゴミを新しい製品の原材料として使うことです。しかし、リサイクルされた材料と新たに精製された材料の間には、品質に根本的な違いがあります。私たちは一般的に、新たに抽出された材料を適度に純粋にする方法を模索するのに数十年から数千年を費やしており、残留する不純物の限度内で作業する方法を知っています。しかし、すでに使用されたものを同じ純度にするために浄化するのは全く別の問題であり、最終製品には全く異なる不純物が含まれる可能性があります。たとえこの浄化が可能であったとしても、原材料に使用するのと同じレベルの効率と規模でプロセスを実行する方法を常に見つけ出しているわけではありません。
分かりやすい例を挙げましょう。化学組成が明確に定義された様々な鉱石から比較的純粋な銅を得ることは、よく知られた課題です。一方、コンピューターチップに使用される微量の銅は、他の様々な元素と非常に多く混ざり合っており、それをリサイクルすることは全く別の課題です。
これは、リサイクル製品の本来の用途である製造と衝突すると問題となります。製造は一般的に非常に形式化されたプロセスであり、企業は使用する原材料の純度に関する基準を維持し、その基準を満たすことが確認されているサプライヤーと提携しています。
リサイクル材が市場に初めて投入された当初は、これらのステップのいずれか、あるいは両方で不合格になることがよくありました。最終製品に十分な純度であっても、含まれる不純物は比較的未知数でした。そのため、メーカーはリサイクル材が十分な品質であるかどうかを判断するために、(自費で)試験を行う必要がありました。その後、リサイクル材を自社のサプライチェーンに組み込むには、一貫してその品質を保証し、十分な量の材料を供給できるサプライヤーを見つける必要がありました。
リサイクルが始まった当初は、これは事実上不可能でした。地域社会が様々なリサイクル制度を採用したり廃止したりする中で、多くの素材の純度と入手可能性は変動しました。その結果、初期のリサイクル素材の多くは、それらに興味を持たない市場に流れてしまいました。リサイクルは、より高い純度を求める闘いとなり、多くの相反する緊張関係に直面することになりました。リサイクルには「正しい」という概念はなく、競合する利益を最適化しようとする妥協の連続に過ぎません。
すべてのプラスチックが同じではありません。ここでは、よく使われる容器の背後にある独特な化学的性質を見ることができます。
クレジット: ジョン・ティマー
すべてのプラスチックは同じではありません。ここでは、よく使われる容器の背後にある独特の化学組成を見ることができます。クレジット:ジョン・ティマー
本質の純粋さ
単一の、比較的純粋な素材で構成される、良好なリサイクルの流れを実現するための最も簡単な解決策は、ゴミを出す消費者に分別を依頼することです。しかし残念ながら、これは最悪の解決策でもあります。問題は消費者自身にあります。彼らに多くの作業を依頼すればするほど、彼らが実際に行動する可能性は低くなります。様々な素材を分別するよう要求すれば、彼らはリサイクルに全く関心を示さなくなるでしょう。
誰が私たちを責められるでしょうか。リサイクル可能なペットボトルの底に、いくつの数字が書かれているか見たことがありますか?(私たちは見ました。答えは7です。)そんなにたくさんのゴミ箱を置く物理的なスペースがある人がいるでしょうか?あるいは、どの日にどの種類のプラスチックが道路脇のごみ箱に捨てられるかを覚えている頭脳があるでしょうか?
このアプローチはリサイクルシステム自体にとっても悪影響です。たとえ消費者に複数のリサイクルルートを提供してもらったとしても、回収後はそれらを分別して保管する必要があります。そうなると、2つの選択肢しか残されませんが、どちらも魅力的ではありません。1つは、各素材ごとに専用のトラックを用意することです。これは、リサイクル材を満載にするまでに走行距離が長くなり、リサイクルによるコストとエネルギー節約が損なわれます。もう1つの選択肢は、リサイクル材の典型的な混合比に基づいてトラックを分割することです。しかし、毎回の走行は何らかの点で非定型的であるため、一部のセクションはすぐに満杯になり、トラックは部分的に空になった状態で処理場に戻ることになります。ここでも、効率は低下します。
人々に協力してもらう最も簡単な方法は、一つの流れにすることです。すべてのリサイクル品を一つの容器に入れ、一度に回収します。これは確かに輸送を簡素化します。しかし、分別作業の負担が、分別施設にさらに重くのしかかることになります。さらに、一部の素材は混合に問題があります。例えば新聞紙は、すすいだばかりのボトルから必然的に漏れ出る水によって、すぐに粉々になってしまいます。
現在、ほとんどの地域では、ごく限られた数のリサイクル品目、つまり紙、プラスチック、ガラス、金属といった、誰もが容易に認識できる分類に落ち着いています。(例えばニューヨーク市では、紙とそれ以外のものはそれぞれ別の分別ルートで分別されています。)
これでも妥協は終わりではありません。例えば、ガラスはすべて同じ色、つまり青や緑、透明の純粋な流れで、そのまま同じ色のボトルに戻せるほど価値が高まります。しかし、消費者にそのような分別を求めることはできません(上記参照)。ボトルをリサイクル施設に届けるまで無傷のまま保管し、そこで分別するという方法もあります。多くのボトルは壊れるかもしれませんが、残ったボトルを価値ある分別物に分別するのは、機械で比較的容易に行うことができます。しかし、これはガラスのリサイクル(あるいは同じ流れにある他のあらゆる物)をトラック内で押しつぶして回収することができないことを意味します。トラックはすぐに満杯になり、リサイクルのエネルギー効率はここでも悪化します。
そこで私たちは、ガラスのリサイクルに関して、次善策に落ち着きました。ガラスを全部粉砕して、色とりどりの素晴らしい塊にしてしまうのです。価値は下がりますが、それがリサイクルを実際に機能させる唯一の方法です。
(悪い)経験から学ぶ
こうした妥協は、後から振り返ってみると、あるいはこのように明確に提示された場合には当然のことのように思えるかもしれない。しかし、大規模なリサイクルの経験がなく、しかも差し迫った埋立地危機というプレッシャーにさらされていた国の地域社会にとっては、決して当然のことではなかった。その後10年間、ぎこちない実験が続き、リサイクルの評判は地に落ちた。
全国各地で、リサイクル対象物の有無や、もしリサイクル対象物とすればどのようなものかというルールが全く異なっていました。普段は目に見えない自治体の境界線を越えると、プラスチックはリストから外れていました。別の自治体の境界線を越えると、一部のプラスチックはリサイクル対象になったものの、他のプラスチックはリサイクル対象から外れていました。金属の種類も地域によって異なり、例えばほとんどの金属製ボトルキャップにプラスチックの裏地が付いているなど、ほんのわずかな変更を加えるだけで、リストから外れてしまうものもありました。
リサイクルを依頼された住民は当然ながら混乱し、リサイクルすべきでないものをリサイクルしてしまうことが多かった。これは、自治体が純粋で価値あるリサイクルの流れを確保しようとする努力を台無しにした。リサイクル材を販売しようとする企業は、その産地によって品質が異なることに気付くことになった。多くの場合、最終製品の買い手が見つからず、人々が分別したリサイクル材を他のゴミと一緒に埋め立て地に送る方が安上がりになった。このようなことがどのくらい頻繁に起こっていたのかは不明だが、ニュースメディアが報道するほど頻繁に発生し、リサイクルは長年にわたり汚名を着せられた。
一方、シカゴ市は市民にシンプルな体験を約束しました。リサイクルできるものはすべて1枚の袋に入れれば、市がすべての分別作業を引き受ける、というものです。当時、分別作業は手作業しかなく、市の人員は増加し、多くのゴミ選別員を雇用することになりました。その結果、プログラムの費用は急騰しました。(そうです、手作業で、しかも高額な費用がかかりました。1993年の シカゴ・トリビューン紙 の記事をご覧ください。)
この時期、経済学者たちはリサイクルにかかるエネルギーコストを、新しい原材料の調達にかかる同等のコストと比較検討し始めました。しかし、これらの初期の分析では、リサイクルは悪い印象を与えてしまいました。これは、今日に至るまで、リサイクルに対する認識を曇らせるもう一つの汚点となっています。
こうした初期のリサイクル活動によって生み出された醜悪なイメージは、人々の心にリサイクルに関する一連の永続的なイメージを植え付けました。「効率的にはできない」「すべてを捨てるよりも費用がかかる」「エネルギーの節約にもならない」といったイメージです。リサイクルは、環境保護に関心のある人々が自己満足のために行う行為だったかもしれませんが、それ以外には何の役にも立たないものでした。
9月11日の同時多発テロ後の経済収縮でニューヨーク市が財政危機に陥った際、ブルームバーグ市長はリサイクル事業を廃止することさえ決定しました。結局、リサイクルの方が費用がかかったのですから。
リサイクルされたガラスをクローズアップすると、さまざまな色のボトルから作られたものであることがわかります。
クレジット: ジョン・ティマー
リサイクルガラスのクローズアップを見ると、様々な色のボトルから作られたことがわかります。写真提供:ジョン・ティマー
復活
数年後、ブルームバーグ市長はリサイクルを復活させました。しかし、リサイクルを廃止することで得られるはずだった節約効果は実現しませんでした。そこで、いかにもビジネスマンらしい市長は方針を転換しました。
何が起こったのでしょうか?まず、リサイクル可能なものは、誰が欲しがろうがしまいが、市場に出回り続けました。不要な素材は通常、非常に高値で買い取ることができるため、企業はリサイクル素材を使った実験を始めました。すると、新品ほど純粋ではないとしても、リサイクル素材と非常に相性の良い製品が数多く存在することが判明しました。ゆっくりと、しかし確実に、リサイクル素材の市場は発展し、ニューヨークの最新のリサイクルセンターでは、分別可能な7種類の素材の実勢価格リストを簡単に掲載できるまでに至りました。
(実際、これらの市場の一部は海外でした。いくつかの情報源によると、リサイクル材料は西海岸でより価値が高く、安価にアジアに輸送してそこで新製品に組み込むことができるそうです。)
一部の素材の用途を見つける際にも、創造性が求められています。例えば、リサイクルの流れから出てくる色とりどりのガラスの破片は、次の世代のボトルを作るには役に立たないかもしれませんが、通常は割れたガラスが歓迎されない場所、つまり道路で活用されています。多くの場所では、舗装材に砂利を混ぜるのではなく、砕いたガラスをそのまま投入したり、埋め戻し材として利用したりしています。この舗装工程により、鋭利なエッジが路面から突き出ることがなくなります。また、ガラス繊維にしたり、他の素材と混ぜたりすることもできます。
リサイクルの復活を支えたもう一つの重要な要素は、自動化によってリサイクルセンターが混合リサイクルシステムの浄化にかかる負担を安価に引き受けることが可能になったことです。主に欧州企業が先駆者となった自動化施設では、様々なリサイクル素材の密度から磁性に至るまで、あらゆる特性に基づいて、単一の流れから素材を分離することが可能になりました。赤外線波長の吸収率に影響を与える化学的性質に基づいて、異なるプラスチックを識別することさえ可能です。
時が経つにつれ、企業間の競争により、この機械はより効率的になり、より多くの素材を分別できるようになりました。ここ数年、ニューヨーク市はリサイクル対象プラスチックの種類を増やしており、最近では食品宅配容器も対象に加えられるようになりました。これは、リサイクル施設がこの種のプラスチックを分別し、販売可能な製品に変えることができるようになったからに他なりません。
全体的にエネルギーの無駄遣いだと示唆する研究はどうでしょうか? より洗練されたライフサイクル分析によって、これらの研究は的外れであることが示されました。原材料の抽出に関わるより多くの要素を考慮すると、それを行うことの相対的な魅力は大幅に低下します。現代のリサイクル施設の効率向上は、このプロセスの魅力をさらに高めているだけです。
リサイクルは至上命題
だからといって、リサイクルがどこでも理にかなっているわけではありません。人口密度の低い地域では、廃棄物の収集、処理、そしてリサイクル材を利用できる場所への輸送にかかるエネルギーコストを正当化するほどの廃棄物量がない地域が依然として多く存在します。しかし、米国は世界の他の国々と同様に、都市化が進んでいます。人口密度の高い地域では、リサイクルは当然のことです。
リサイクルの必要性が明確でない物質も存在します。例えば、建築廃材に含まれる木材や台所から出る生ゴミなどです。これらを直接燃やすのは理にかなっているのでしょうか?埋め立て地に捨て、微生物が分解する際に発生するガスを燃やすのでしょうか?肥料など他の製品への変換を試みるのでしょうか?こうした場合、米国はヨーロッパの足跡をたどることになるかもしれません。例えばスウェーデンは、家庭ごみの99%をリサイクルしていると主張しています。その半分は熱と電力を得るために焼却され、食品は堆肥化されてバイオガスに変換されています。
アメリカはまだそのレベルの効率には程遠い。しかし、ここ数十年でリサイクルは劇的に進歩した。99%を達成することはまずないと思うが、最終的にどこまで達成できるかという上限を設定するのはためらわれる。

ジョンはArs Technicaの科学編集者です。コロンビア大学で生化学の学士号、カリフォルニア大学バークレー校で分子細胞生物学の博士号を取得しています。キーボードから離れている時は、自転車に乗ったり、ハイキングブーツを履いて景色の良い場所に出かけたりしています。
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