大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
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A.①３Rや廃棄物に関して最終処分場、廃棄物処理法について学んだ。また、半導体についても学んだ。 ②サーマルリサイクルでは日本全体で約1600万トンの二酸化炭素あが排出されている。PCに含まれるレアメタルはネオジム、ジスプロシウム、タンタルがある。 ③半導体は、主に高純度のシリコンを原料として製造される。まずシリコンを高温で精製し、単結晶インゴットとして引き上げる。これを薄くスライスしてウェーハを作成し、表面を研磨・洗浄する。その後、フォトリソグラフィーやイオン注入、薄膜形成などの工程を繰り返して回路パターンを形成する。最終的に配線や封止を行い、電子部品として完成する。
A.① 製品の原材料・部品の調達から販売に至るまでの一連の流れをサプライチェーンということが分かりました。東和薬品が上山にできた理由について、様々な場所に工場があることで、地震が起きた時などにも、供給が止まらないようにするためだと分かりました。2社購買は、サプライチェーンが寸断されてももう一社のほうから資材を調達することができ、リスクヘッジが行えるというメリットがあることが分かりました。 ②私たちのグループは工業製品として、パソコンを選び、パソコンに含まれるレアメタルとして、リチウムを選びました。パソコンとしてMac Bookを選ぶと、高さ1.55cm、幅31.26cm、厚さ22.12であり、体積は26333mLであり、パソコンに含まれるリチウムは、ネットより0.5~2.0gであるので、1.0gと仮定して計算すると、リチウムの体積は、0.535g/mLとなり、リチウムの原子量は6.941より、 0.535×6.941=3.713mol と計算出来ました。 ③復習として、サプライチェーンの意味を覚えました。
A.①サプライチェーンマネジメントについて学びました。廃棄物は最終処分場に集められるが空間資源が限られていて破砕にもエネルギーを必要としておりごみの廃棄には多くの要素が必要となっていると分かった。3Rはリデュース、リユース、リサイクルでありごみ問題においてとても重要だと分かった。金は薄くしたり、細くしたりなどの加工がしやすく錆びにくいためとても重要が高いと分かった。②リサイクルで放出される二酸化炭素においてSIMカードについて議論した。1枚のSIMカードには0.0005ｇの金が含まれており、金からは約12.5ｇの二酸化炭素が排出されると議論した。③ごみを減らすためには３Rを意識することが分かった。ごみになるものを減らしたり、再利用や修理をしたり、新しく作りかえることなどの行動が重要であると分かった。工業は採取された資源やその他の材料を加工して製品を生産する産業であり、鉱業は地下から鉱物資源を採取する産業であり違いがあると分かった。
A. 工場の原材料工場から消費者までの道のりをサプライチェーンマネジメントという。製品を製造すると、最終的には廃棄物となり、最終処分場へ行くものも出てくる。しかし、空間資源もいずれは無くなるものである。そのために、できる限りの3Rが重要となる。半導体の原料はセラミックス、シリコン、フォトレジスト、金属で、その中でも金はあと8年で枯渇すると言われている。金は錆びなく、25?mの細さにできる金属は金くらいしかないという理由で利用される。 グループワークではリサイクルで放出される二酸化炭素量を計算した。工業製品としてスマートフォンを選び、それに含まれるレアメタルとしてインジウムを選んだ。インジウムの生産に必要なエネルギーは3600kWh/kgであるから、0.01mgスマートフォンに含まれるとすると、0.01×10^-3kg×3600kWh/kg＝0.036Whである。また、二酸化炭素の排出量は0.036Wh×0.45kg-CO2/kWh＝16.2mgである 事後学習では、サプライチェーンとライフアセスメントについて学んだ。工業製品としてガラス瓶を選び、ガラス瓶の本体は硅砂、ソーダ灰、石灰石が原料である。硅砂は石英という鉱物資源からなる。石英は地殻の至る所にあり、花崗岩に広く含まれている。また、砂浜の砂粒や砂漠の砂の主成分である。石英が砂浜や砂漠の砂の主成分になっている理由は、硬い石英は風の影響を強く受ける場所でも、風化しにくいため、主成分として残っている。石英を採掘する際の労働負荷として、肺がんや珪肺が挙げられる。これは、石英に含まれる二酸化珪素やシリカを吸入することでシリカ肺癌を引き起こしたり、有害な化学物質である微粒子シリカ粉塵の沈着によって起こる長期進行性の肺疾患である珪肺を引き起こしたりする。
A.①?③を以下に示す。 ① 鉱業と工業の違いについて調べ学習をした。原料から客のニーズに沿った製品を作るまでの過程をサプライチェーンという。最終製品を作るほうが工業、その製品に必要な部品を原料から作るほうを鉱業という。 廃棄物について、量の増加や、質の多様化、最終処分場のひっ迫が問題となっている。そのため、３R（reduce:つくらない、reuse:使い続ける、recycle:作り直す）の推進や、粗大ごみを破砕・消却することにより極力埋め立て量を減らす努力をしている。 半導体の作り方について、金があと8年分ほどしか残っていないことが問題となっている。金は腐食しないため錆びによって電気が流れない恐れがないため半導体の材料として使われている。また金の大きな特徴は大きな展性・延性である。金と聞いて金箔が思いつくように展性・延性に優れた金は半導体製造においてボンディングという過程に使われている。 金を採取するには泥からとる必要がある。この際金の体積をV2、泥の体積をV1とするとV2/V1が大きいほどエンタルピー変化が大きい、つまり熱エネルギーが大きいということになる。そのため泥から金を採取するより、スマホから金を採取するほうがエンタルピーの熱エネルギーの発生が少なくて済む。 ②演題 リサイクルで放出される二酸化炭素量を計算してみよう グループ名 左前 役割 責任著者 共著者 加藤さなみ、大坂琉音、島貫乃愛、鈴木結惟 レアメタルが使われている工業製品として電子レンジを挙げる。 電子レンジ1台当たりのネオジム使用量は6.37㎏である。ネオジムの分子量は144.242ｇ/molであるため物質量に換算するとおよそ44.2molである。 モル量が分かれば系のエントロピー変化が求められる。 ネオジムⅢの標準エントロピーは158.6J/mol・Kである。よって25℃における熱エネルギーは158.6J/mol・K×44.2mol×278K＝1.9×10^5Jである。 １Wｈ＝3600Jより1.9×10^5Jあたり53Whである。 1Whあたりの二酸化炭素排出量は0.462gである。よって冷蔵庫1台当たりの二酸化炭素排出量は0.462×53＝24.5gである。 ③トピック名 サプライチェーンを辿ってみましょう 原材料や部品の調達、それらを使用した製品の製造から販売（流通）、消費、返品回収までのプロセスをサプライチェーンと呼ぶ。そのプロセスにおいて、企業や組織の壁を越えてプロセスの全体最適化を継続的に行うために原材料、製品、データ、財務の流れを管理することがサプライチェーンマネジメント（以下SCM)である。 用語の定義についてはこれまでに発行された多くのSCM関連本において様々な解釈がされており、「令和版 物流ガイドブック 概論編」ではSCMのプロセスを「調達」「生産」「販売（流通）」「消費」「回収」の5つと定義している。 これを冷蔵庫のSCMで考えると「買い物」「調理」「配膳」「食事」「回収」に置き変わる。
A.第七回目の授業では、サプライチェーンマネジメントについて学びました。サプライチェーンマネジメントとは原材料の調達から製造、流通、販売に至るまでの一連の流れを最適化する管理手法です。企業間の情報共有を活用し、全体最適を目指すことで、コスト削減、リードタイムの短縮、在庫最適化、品質向上を実現できるということがわかります。 グループディスカッションではSIMカードについて調べました。SIMカードには金が含まれておりその含有率も、ものによって異なることがわかりました。スマートフォンにも金が含まれており、リサイクルしてデバイス危機に使用されています。 復習の内容として3Rについて調べました。3Rとは、リデュース、リユース、リサイクルの頭文字をとった言葉です。20世紀後半になってから大量生産と大量消費による環境破壊が注目され、アメリカが発祥となりました。2004年のG8サミットで日本が3R実現のための行動計画を提唱したことなどをきっかけに国際社会において3Rの考えが広く普及しました。
A.①サプライチェーンという概念を学び、資源からリサイクルするまでの過程を学んだ。資源は枯渇するが空間資源と呼ばれる最終処分場も枯渇する。よって、３Rの取り組みが必要となる。半導体の原料であるフォトレジストにおいて金を使用する。金は、展性、延性の性質があり、ボンディングの工程でとても薄くすることが可能であるからだ。泥の塊から金を採取するよりもスマホなどからリサイクルしたほうがエネルギーの排出量を抑えることができることを学んだ。 ②リサイクルで放出される二酸化炭素量を計算した。右前というグループで、鈴木晴琉、小野翔太、黒沢行博、日下陽太、青木優菜と議論し、私は調査を行った。工業製品として、電気自動車を選択した。これには、コバルトが使用されており、1台当たり10㎏である。原子量は、58.9g/molである。よって、1台当たり、169.68mol。密度は、8.9g/cm3であるところまで議論することができた。新規で採掘するよりもCO2排出量は削減できると考えられる。 ③工業製品を一つ選択し、リサイクルにおけるサプライチェーンを辿った。工業製品として缶を選んだ。缶は、缶の材料メーカーから加工工場、運送業者を通して販売店へと輸送されることが分かった。リサイクル過程で、缶は、資源物として分類される。資源として回収された後、表面のインクや塗装を熱処理によって除去する。溶解した金属を鋳造し、再びコイル状に加工することで加工工場へ運ばれ、リサイクルされる。半数以上はもう一度缶として再利用される。この際、アルミ缶とスチール缶では、融点が異なるため、磁性を利用した分別が重要であると考えられる。缶の原料は、スチール、アルミ、ブリキである。 代表例として、アルミニウムを挙げる。アルミニウムは、ボーキサイトを原料に、アルミナを抽出し、電気分解して得られる。アルミニウム地金の半分は、リサイクル由来である。再生アルミは、通常採掘されるアルミと比較して、エネルギー効率が高い。アルミを採掘する過程だけでなく、アルミ合金製造過程において機械に挟まれるなどの労働災害も起きている。
A. スマートフォンに使用されるレアメタルの一例としてインジウムがあり、ディスプレイの透明電極に不可欠な材料である。インジウムのリサイクルには多くのエネルギーが必要で、1台のスマートフォンに含まれる数ミリグラムのインジウムをリサイクルするだけでも、約16.2mgの二酸化炭素が排出されるとフェルミ推定で算出される。リサイクルは資源の有効活用に貢献するが、環境負荷も考慮する必要がある。 延長コードは、プラスチック、金属、電子部品などから構成されており、これらの素材は石油や鉱石、化学物質などの天然資源から得られる。使用後はリサイクルされることもあるが、処分される場合は環境への影響が懸念される。製造設備自体も鉄鉱石などから作られ、エネルギー消費が伴うため、延長コードの持続可能性を考える上で重要な視点となる。 延長コードに使用される金属の一例として銅があり、主に南米の鉱床から採掘される。これらの地域では、地質活動によって豊富な鉱床が形成されたが、採掘には環境負荷や労働災害のリスクが伴う。延長コードのサプライチェーンを辿ることで、製品の背景にある資源利用や環境問題を理解し、持続可能な製造・リサイクルの重要性を認識することができる。
A.①私たちの身の回りの製品は、さまざまな原料から作られている。これを支えるのが工業で、必要な機械をつくる機械はマザーマシーンと呼ばれ、設備がなければ産業自体が成り立たない。近年では、鉱業による空間資源は枯渇しつつあり、限りある資源を守るためにリデュース・リユース・リサイクルの3Rが注目されている。しかし、リサイクルにもエネルギーが必要である。例えば、スマホの充電池に使われるコバルト酸リチウムや、半導体に使われる金などのレアメタルは簡単に代替できず、特に金は電気を流しやすく、腐食しにくい性質からリサイクルが不可欠である。 つまり、資源を守るには、分別や輸送の手間も含めてなるべくリサイクルしない努力も大切である。 今回のグループワークはリサイクルで放出される二酸化炭素量を計算してみようである。 ②演題はリサイクルで放出される二酸化炭素量を計算してみようであり、グループ名は中央後ろ、属した人は、HUYNHVINH KHANG、坂本彩夏、佐藤優生、久保明裕、鈴木奏逞、須藤春翔であり、役割は調査係。 今回はスマホに含まれるネオジム0.1グラムをリサイクルするために放出される二酸化炭素の量を計算し、結果は約70gとなった。 ③私は、マザーマシーンの意味と重要性について調べた。 マザーマシーンとは、製品を作るための機械を製造する母なる機械のことであり、産業の土台を支える重要な存在である。例えば、自動車やスマートフォンを作るには、それぞれに対応した専用の機械が必要であり、それらを作るための工作機械がなければ製造自体が成り立たない。つまり、どれだけ優れた製品の設計があっても、加工する設備がなければ実現できない。これらのことから、マザーマシーンの技術力は、産業競争力そのものといえるのではないかと考えた。
A.【講義の再話】 サプライチェーンについて学びます。PCを例に挙げると、原料からモーター、電子回路が作られ、そこからマザーボード、HDDが作られ、それらを組み立て、出荷されます。これらには、原料の調達、流通、販売が伴います。これらの一連の流れをサプライチェーンを呼びます。製品が大量に製造されると、必然的に廃棄物の問題が生じます。最終処分場に埋め立てることで処理されますが、これは空間という資源を圧迫します。廃棄物を減らすため、3Rを心がけることが重要です。 【発表の要旨】 演題:リサイクルで放出される二酸化炭素量を計算してみよう グループ名：ネオジム 共著者名：HUYNHVINH KHANG、佐藤優生、坂本彩夏、鈴木奏逞、須藤春翔 役割：調査 スマートフォンに含まれるネオジムのリサイクルで放出されるCO2量について調査した。スマートフォン1台には0.1gのネオジムが含まれる。これをリサイクルするために１MJのエネルギーが必要であり、70gのCO2を排出する。 【復習の内容】 スマートフォンに含まれるインジウムについて調査した。 スマートフォンに""Galaxy S25""を選択した。スマートフォンの体積は 146.9 mm × 70.5 mm × 7.2 mm = 7.46 × 10^1 cm^3 である。 スマートフォンの重量は162 gであり、インジウムは0.01wt%含まれるため、重量は0.0162 gである。この体積は、比重が7.30であることから2.22 × 10^-3 mL である。物質量は、原子量が114.818であることから1.41 × 10^-4 mol である。系のエントロピー変化⊿SがnRln(V2/V1)[J/K]であることから、室温を25℃（＝298.15K）とすると 1.41 × 10^-4 × 8.31 × ln((7.46 × 10^1) / (2.22 × 10^-3)) × 298.15 = 3.64 J すなわち1.0114 × 10^-6 kWh となる。 電気1キロワットアワーあたりのCO2排出量は0.68kgなので、インジウムのリサイクルによるCO2排出量は6.87 × 10^-7 kWh となる。
A.① 授業では、工業と鉱業の違いから学びを始めた。鉱業は資源の採掘、工業はその加工や製造を担う分野である。「最新工業化学」P110では、工場内でのエネルギーや資源の流れが図解され、廃棄物の発生と処理についても解説されていた。またP40では、半導体製造の複雑な工程や高精度が求められることが紹介された。サプライチェーン全体を通じて、製造からリサイクルまでの流れと環境負荷も意識する必要性が強調された。 ② レアメタル 白澤拓磨、松田天、鈴木佑涼、福田徳馬 自分の班では、サーマルリサイクルによって日本全体で年間約1600万トンもの二酸化炭素が排出されていることを調査した。これは廃棄物を焼却して得た熱を再利用する一方で、温室効果ガスの排出という課題も抱えている。また、パソコンなどに使用されるレアメタルについても調査し、磁石に使われるネオジムやジスプロシウム、コンデンサーなどに使われるタンタルが含まれており、資源回収の重要性を学んだ。 ③ 鉱業は地下資源の採掘、工業はその資源を使って製品を作る工程を指す。『最新工業化学』P110には、工場のエネルギー・資源・廃棄物の流れが示されており、効率的な資源利用と環境負荷低減の重要性が学べた。またP40では、半導体の製造工程が細かく紹介され、精密な加工技術とクリーンな環境の必要性が示されていた。サプライチェーン全体から、リサイクル時にも有害物質が放出されることへの配慮が必要と理解した。
A.①工業製品が製造から消費され廃棄物になる流れをサプライチェーンという。なんでもかんでもモノを作っていると最終処分場が枯渇（空間資源）、資源が枯渇する事態になる。そこでリデュース、リユース、リサイクルの3Rがある。例えばバッテリーに使われるコバルトや金はレアメタルで特に金は8年で枯渇すると言われているんだ。金は非常に有用な金属で腐食しにくいため半導体に利用され、金線は金以外に変えが聞かないものである。 ②「リサイクルで放出される二酸化炭素排出量を計算してみよう」グループ名：レアメタル、山中、荒井、平方、渡邉、役割：可視化 レアメタルを含む工業製品としてスマホを選んだ。製造段階では36~96kgの二酸化炭素を排出し、使用段階では一年で85kgの二酸化炭素を排出する。二酸化炭素排出量は活動量と排出係数と地球温暖化係数の積で表される。 ③ 工業製品として缶詰缶を選んだ。缶詰缶は鉄、アルミ、ブリキから作られる。ここでは鉄を例に挙げる。日本の鉄は主にオーストラリアから輸入されている。オーストラリアは鉄鉱石が安定的に遷移していて堆積岩類で薄められることがなく現代まで存在しているため多く分布している。また、オーストラリアでは1950年代から鉄鉱石開発が始まった。 鉄鉱石は主に露天掘りで掘られその過程で発生する廃石が捨てられることで生態系の破壊が発生していた。また、採掘の途中でガス爆発が起こったり、落盤、粉塵爆発などといった労災がおこり多くの死者が出ていた。この事故を無くすために採掘の自動化を進めることや地盤の分析をして落盤やガス噴出が起こらないようにするべきだと考えた。
A.鉱業とは鉱石を採掘。工業は鉄鉱石とコークス。サプライチェーン・マネジメントの3つを主に授業で取り上げた。粗大ごみ、破砕（エネルギー）、減量化 最終処分場（空間資源）。リデュース、リユース（人→人）、リサイクル（充電）３R。半導体、セラミックス、金属（金）電気を流しイオン化傾向が高いから、展性延性が他の金属に比べて非常に高い。?単位の作業は金しかできない。金は現在のペースだと8年で枯渇する。金は泥などから集めてた。熱エネルギーを非常に使う。 今回の授業の演題はリサイクルで放出される二酸化炭素量を計算してみようであり、共同著者は中川、山口、中澤、宮内であった。私たちの班ではノートパソコンの金について考えた。ノートパソコン1台の体積は1270ｃｍ＾３でそのうち含まれる金は0.1ｇすなわち0.0051ｃｍ＾３であった。この体積の金をリサイクルする際の必要なエネルギーは15.4245ｋＪであり、二酸化炭素排出量としては0.24ｋｇとなることが分かった。 復習では以下の内容を行った。工業製品としてアルミ缶を選んだ。アルミ缶のサプライチェーンをたどっていくと物質資源としてボーキサイトにたどり着いた。ボーキサイトの産出はオーストラリア、中国、ギニアの３か国が非常に多く世界の7割を占めている。ボーキサイトが多い国の共通点として雨の多い熱帯であるまたは昔熱帯だったことが挙げられる。雨が降ることで溶脱が起こり残留鉱床が形成されるからである。これら鉱床は19世紀ごろから採掘されていた。ボーキサイトの採掘は露天掘りが主流であり、この採掘の環境への影響としては炭鉱からの酸性の排水により土壌や地下水、地表水の汚染などが挙げられる。
A. 私たちは、インジウムについて調べた。まず、スマホに使用されるレアメタルの一例としてインジウムがあり、ディスプレイの透明電極に不可欠な材料である。 インジウムの生成に使われるエネルギーは、3600kwh/kg、二酸化炭素排出量は16.2mg。※インジウムのリサイクルには多くのエネルギーが必要で、1台のスマートフォンに含まれる数ミリグラムのインジウムをリサイクルするだけでも、約16.2mgの二酸化炭素が排出される。リサイクルは資源の有効活用することができるが、環境負荷も考慮する必要がある。 延長コードは、プラスチック、金属、電子部品などから構成されており、これらの素材は石油や鉱石、化学物質などの天然資源から得られる。廃棄時はリサイクルされることもあるが、処分される場合は環境への影響が少しあるとされる。製造過程でも鉄鉱石などから作られ、エネルギー消費が伴うため、延長コードの持続可能性を考える上で重要な視点となる。さらに延長コードに使用される金属には銅があり、特に南米から採掘される。これらの地域では、地質の活動によって豊富な鉱床が形成されたが、採掘には環境の負荷や労働災害のリスクが伴う。よって延長コードのサプライチェーンを辿ることで、製品の背景にある資源利用や環境問題を理解することが大切だろう。
A.1.講義の再話 工業製品のサプライチェーンをたどる サプライチェーンとは、原料である資源から材料、製品、使用後の廃棄物に至るまでの流れ。 工業製品資源に工場で付加価値を付けたもの その付加価値が無くなった時に廃棄物となる。 身近な工業製品のサプライチェーンの上流と下流それぞれを辿る ３Ｒ リユース、リデュース、リサイクル ２．発表の要旨 グループ名 りかちゃむ メンバー 松本碧衣 遠藤 由里香 夏本梨沙 白坂 茉莉花 電気自動車についてまとめた デオジム モーターの磁石の補強材 一台当たり1.5kg ネオジム 25～30%含まれる 1500×0.3＝450g 450/144.249＝3.12mol という結果が出た。 ３復習 身近にある工業製品ならプライシェーンを調べた
A. 原料を製品にし、廃棄物になるまでの流れをサプライチェーンと言う。廃棄物は物を作れば必ず出るため、その処理まで考慮して製造する必要がある。廃棄物を活かす方法として、現在リユース、リデュース、リサイクルの3Rが主に行われている。例えばスマホを作るためには半導体が必要であるが、半導体の製造にはレアメタルが必要である。こういった希少な原料はリサイクルで再利用することが重要である。 電子レンジのリサイクルにより排出される二酸化炭素量を計算した。電子レンジに含まれるレアメタルとしてネオジムがある。これが一台あたり6.37kg含まれるとすると、温度が25℃のとき、34.8 kWhのエネルギーが消費される。よって電子レンジの二酸化炭素排出量は23.664kgである。電子レンジの使用期間を10年とすると、ネオジムのリサイクルで排出される二酸化炭素は一年あたり2.4kgであり、一日あたりは6.6gである。 ある製品を作りたいと思った時、まず考えるべきことはその原料である。原料の選択には、その原料の出所や製品を使った後のことを考える必要がある。これによりできるだけ無駄を無くすこと、資源の再利用による環境への配慮を含めて、製造の一連の流れを考えたと言える。
A. サプライチェーンマネジメント（SCM）とは、原材料の調達から製品が消費者の手に届くまでの、サプライチェーン全体を効率的に管理する経営手法のことである。SCMは企業の競争力強化に不可欠な取り組みであり、コスト削減、リードタイム短縮、顧客満足度向上などの効果が期待できる。また、日本は廃棄物を削減するために、3Rの推進に努め、さらに廃棄物になった粗大ごみなどを破砕し、その中から資源を回収することや焼却することで、減量化・減容化を行い、極力埋立て処分量を減らしている。 演題は「リサイクルで放出される二酸化炭素量を計算してみよう」、グループ名は左後ろ、共同著者は藤森隼也、前田悠斗、後藤将太、五十嵐稔二、鈴木純奈、私は調査を担当した。ノートパソコンの金は150mgであり、7.6×10^(-4)mol、5.6kJ、二酸化炭素量は0.58kgであり、ノートパソコン1台当たり580g程の二酸化炭素量であるとわかった。 復習として、サプライチェーンマネジメントについて述べる。コスト削減や効率化だけでなく、リスク管理や環境への配慮も重要な要素であり、現代の企業にとって欠かせない仕組みだと感じた。全体を見渡す広い視野が求められる点に魅力を感じた。
A.1/講義の再話：当日の授業ではサプライチェーンについて学んだ。例えば、鉱業では炉を生産するにはマザーマシンが必要で、そして採掘から廃棄までいろいろな過程を経て、それはサプライチェーンという。そのほかに、３Rについても話してもらった。地球の資源が限られているから３Rはとても重要だと思う。 2/発表の要旨：「放出される二酸化炭素量を計算してみよう」 スマホで使用されるネオジム（Nd）0.1gを生産するために排出されるCO?の量は、採掘から精製までの全体的な工程を考慮すると、およそ70gのCO?が排出されると計算されている。ネオジムはレアアースの一種で、永久磁石の材料としてスマホのスピーカーやバイブレーション装置に使われている。その採掘には主に中国の鉱山が関与しており、鉱石1トンあたり数グラム～数十グラムしか含まれていないため、多くの資源とエネルギーが必要になる。さらに、精製工程では大量の酸や薬品を使用し、それらの製造・輸送にもエネルギーが使われる。このように、ごくわずかな量のネオジムであっても、製造過程全体では相当な環境負荷がかかっている。私たちが何気なく使っているスマホの中にも、こうした見えないCO?排出があるという事実を知ることは重要だと思う。 3/復習の内容：サプライチェーンマネジメントと３Rは、現代のものづくりにおいて切っても切り離せない概念だと思う。地球環境への負荷が深刻化する中で、資源の使用を減らし（Reduce）、使い回し（Reuse）、そして再資源化（Recycle）する仕組みを組み込むことは、企業の責任であり、競争力にもつながっている。特にグローバルなサプライチェーンでは、原材料の調達から製品の使用・廃棄までを一体的に管理することで、環境だけでなくコストの最適化にもつながる。個人的に面白いと思うのは、３Rが単なるリサイクル活動ではなく、製品設計の段階から素材や構造を工夫して、最終的な廃棄物を減らすという「前向きな創造性」が求められる点。これからの時代、環境配慮は「制約」ではなく、「イノベーションの源泉」になると感じている。
A.今まで学んだ加熱加工技術は炉によって作られています。それを設備産業といい、炉はマザーマシンと呼ばれています。原料の鉱石を採掘する産業を鉱業といい、それ以降の工程を工業といいます。このような原料から製品までの流れをサプライチェーンといいます。最終工程では廃棄があります。特に最近は最終処理場のような空間資源が枯渇しています。捨てるのを防ぐために3Rがあります。しかし、リサイクルには費用が掛かります。充電もリサイクルの一つです。半導体の材料の金は今のペースだと8年で枯渇します。金は錆びないため、導電性を持ち続けます。また、金は伸びやすい性質を持っているため、半導体生産に必要な細さまで加工できます。 廃棄にはエネルギーは必要です。ごみを輸送するエネルギー、処分するエネルギーがあります。 スマホに使われるネオジムは粉砕、精錬が必要です。これらの作業には莫大なエネルギーが必要です。 フライパンのサプライチェーンについてたどりました。フライパンの材料は鉄、アルミニウム、ステンレス鋼などが該当します。それらの金属は高山で採取され、工場で適した加工を受けます。その加工では、プレス機で鍋状に成型し、フライパンによってはコーティングされます。その後、品質検査の後出荷されます。リサイクルはリサイクルセンターや金属再生工場で行われます。
A. コウギョウには、工業と鉱業があり、工業では、製鉄などを指している。近代製鉄において、江戸時代の燃料は木炭が使用され、昭和時代には、石炭が燃料として使用されていた。そして、現代では製鉄の燃料としてコークスが使用されている。鉱業は、マイニングによって、鉱石を採掘することなどを指している。鉱石などの資源は最終的にはなくなる有限の存在であり、リサイクルやリユースをしたりすることで資源の循環をしていく必要がある。 レアメタルが含まれる工業製品として、グループワークにおいて、ノートパソコンを選んだ。ノートパソコンは金が含まれており、一般的に一台当たり１５０ｍｇの金が含まれており0.00076molで系のエントロピー変化は5.6ｋＪで電気一キロワットアワー当たりの二酸化炭素の排出は、0.58㎏である。 また、個人ワークとしてもノートパソコンを選び、ノートパソコン一台に含まれる金のリサイクルで放出される二酸化炭素量を求めた。リサイクル方法として、回収された金を精製し、濃縮により純度を高めるため、体積変化のエントロピー変化から推定した。15インチのノートパソコンを用いた場合、一般の金含有量は0.15ｇであり、モルに換算すると、0.00076molとなる。金の体積は、19.32ｇ/ml、原子量は、196.97ｇ/molなので、0.000762molである。系のエントロピー変化は、 室温を25℃として、5.6ｋＪであり、二酸化炭素排出量は、0.58ｋｇとなった。 以上から、ノートパソコン1台当たり580ｇの二酸化炭素量を排出する。
A.①講義の再話 第7回の授業では、サプライチェーンについて考えた。サプライチェーンとは、製品やサービスが最終消費者に届くまでの、原料調達・在庫管理・物流・販売など、複数の企業やプロセスが連帯して構築する一連の供給ネットワークである。その中で、授業では特に産業廃棄物の処理について着目した講話があった。 ②発表の要旨 グループワークでは、工業製品としてスマートフォンをえらび、リサイクルするにあたって排出される二酸化炭素量を計算した。スマートフォンに含まれる金の量は0.03gであり、金1gあたりのリサイクルで排出される二酸化炭素は20kgであるという。これらのことから、スマートフォン1台をリサイクルするのに0.6kgの二酸化炭素が排出されることが明らかになった。 ③復習の内容 産業廃棄物の処理について着目した。産業廃棄物を処理するうえで最も一般的な共通意識として3Rというものがある。リデュース、リユース、リサイクルの3つからなる環境保護の意識であり、リサイクルは私たちの生活でも非常に馴染みある言葉である。リサイクルをすることで限りある資源をより有効活用している一方で、電子機器をはじめ多くの工業製品はリサイクルにかかるコストやその際の二酸化炭素の排出を無視できない。
A.今回の授業では、冶金について学び、冶金とは鉱石から、金属を抽出することで精製し加工することで様々な用途に合わせた金属材料を製造する技術や学問分野です。サプライチェーンについても学び廃棄物の流れを考えました。3Rにはreduce,reuse,recycleがありました。 今回のテーマは「リサイクルで放出される二酸化炭素量を計算してみよう」である。今回 は工業製品として電気自動車のテスラについて調べた。電気自動車にはモーターの磁石の 補強材としてネオジムが1台あたり1.5kg使われている。計算していくと、排出される二酸 化炭素量は3.12molであることが分かった。 サプライチェーンとは、原材料の調達から製品の製造、輸送、販売までの一連の流れを指します。企業間の連携により効率的な供給体制を築き、コスト削減や品質向上、納期短縮などを図ります。近年では、環境負荷の軽減や人権・労働環境への配慮、災害や紛争によるリスク管理も重要視されており、持続可能で透明性のあるサプライチェーン構築が求められています。
A.①付加価値、廃棄物の処分とエネルギー、半導体の作り方、再利用、マイニングなどについて学びました。工場はおもに素材工場、部品工場、製品工場に分類されており、それぞれでモノに付加価値をつけることで収益を得ています。製品工場で出た廃棄物は、最終処分場などに輸送されます。輸送にはトラックなどを用いるので、処分にもエネルギーや費用が掛かります。近年は、最終処分場などの空間資源が枯渇しています。この課題への対策として、３R（リデュース、リユース、リサイクル）が掲げられています。リサイクルは再生利用を意味し、化学物質（生成物）を電気エネルギーを使って反応物（原材料）に合成しなおします。この流れを充電といいます。リサイクルには大量のエネルギーと手間がかかります。そのため、リデュース（ごみを出さないようにする）、リユース（再利用する）に意識的に力を注ぐ必要があります。半導体は、シリコン、フォトレジスト、セラミックス、金（Au）などの材料を用いて、製造されます。金属を採掘（マイニング）する際は熱エネルギー「E＝RTln(V2/V1)」（V1：金属体積、V2:採掘物全体の体積）をできるだけ小さくすることを意識する必要があります。そのためには、全体体積V2を最小限にします。例えば、採掘場の大量の泥の中から金属を採掘するより、廃棄物のスマホから金属を取り出した方が省エネで済みます。 ②グループ名は右前です。グループメンバーは小野翔太、鈴木晴琉、黒沢行博、青木優菜、笹原果音です。リサイクルで必要なエネルギーと二酸化炭素排出量について、レアメタルを含む電気自動車を工業製品として取り上げ、議論してまとめました。電気自動車にはレアメタルとしてコバルトが、1台当たり10~15kg含まれていることが分かりました。これを取り出すためには電力量1 kwhあたり二酸化炭素排出量0.68kg を伴うことが分かりました。 ③復習では、エントロピー増大の法則について調べました。エントロピー増大の法則とは、「閉じた系（外部とエネルギーや物質のやり取りをしない系）では、エントロピー（乱雑さ）は減らず、基本的には増大していく」という、熱力学第二法則でした。逆に開いた系ではエントロピーは減少していくと考えられます。エントロピーからわかることは、すべての自然現象には一方向性があるということです。例としては、「熱が冷める」「氷が溶ける」「ものが壊れる」などで、これらはすべてエントロピーが増大した結果起こります。
A.①サプライチェーンとは原料から生産、廃棄に至るまでの流れのことである。廃棄物は最終処分場などに廃棄される。また、リサイクル、リデュース、リユースされることもある。スマホには半導体が使用されている。半導体にはシリコン、セラミックス、金属が使用されている。金属には金が使われている。これは延性、展性があり、さびにくいため使用されている。 ② 電子レンジのネオジムについて計算した。ネオジムの分子量は144.242であり、物質量は441.6molである。標準エントロピーは158.6J/molKより、系のエントロピー変化は1.9×10^5Jとなる 鉄についてサプライチェーンを調査した。まず石炭をコークス炉にいれてコークスをつくる。次にコークスと鉄鉱石を高炉にいれて銑鉄をつくる。それを転炉にいれて鋼ができる ③米沢市のごみ分別区分表では、炊飯器は不燃ごみに分類されている。炊飯器の加熱プレートにはアルミニウムが使用されており、これはボーキサイト鉱石から精製される資源である。ボーキサイトは主にオーストラリアやブラジルなどで採掘され、電気分解によってアルミニウムが得られる。炊飯器は、こうした地球規模の資源採掘と加工技術を経て製造されている工業製品である。
A. 第７回の講義では、はじめにサプライチェーンマネジメント（SCM）について学んだ。これは、最初の工場である原材料工場から青洲製品まで、そして顧客に届くまでの生産・流通プロセスを全体最適化する経営手法である。物流の広域化・高速化、ITの発展、商品流通スピードの高速化が進む市場において、SCMへの関心は近年一段と高まっている。また、続く内容として半導体について触れた。半導体製造に必要な原材料、生産プロセスを学び、酸化しにくく展性に富む金属として金が重宝されることを知った。そして、金をリサイクルするためには熱エネルギーは必要であると学んだ。 グループディスカッションでは、「演題：リサイクルで放出される二酸化炭素量を計算してみよう（グループ名：左前、共著者名：大濱風花、近ありす、内藤樹、赤崎亮太、役割：発言者）」について話し合いを行った。私たちのグループは、SIMカードに含まれる金をリサイクルする際に放出される二酸化炭素の量を計算した。１枚SIMカードには0.0005[ｇ]の金が含まれる。金の密度は19.32[g/mL]、原子量は196.96569[g/mol]であるから、0.0005[ｇ]をモル量に換算すると2.538×10^-6[mol]となる。ウェブクラスに記載されている例より、0.02[g]の金をリサイクルするのに約500[g]の二酸化炭素が排出されるから、SIMカードに含まれる0.0005[g]の金からは約12.5[g]の二酸化炭素が排出されることが計算により導かれた。 SCMについてもう少し詳しく調べた結果を説明する。SCMは2つの観点から捉えることができ、企業内サプライチェーンと企業間サプライチェーンに分けることができる。また、サプライチェーンを支えるシステムも様々存在し、例えばERP（経営資源計画）、VMI（取引先管理在庫）、MRP（資材所要量計画）などが挙げられる。このように、多くのシステムが複雑に絡み合い、相互作用しながら大きなサプライチェーンを支えていることを学び、これらをさらに進化させていくためには文理問わず分野を超えて協同することが大切なのだと感じた。
A.①鉄について学んだほか、サプライチェーンについて本授業のテーマであったため教科書等を用いて具体的な理解を深めた。具体的には工場のしくみのp54-p55やP26-27、p110などにサプライチェーンについて書かれており、そこからサプライチェーンとはどんなものかについて理解を深めた。また現在の環境として廃棄物の中から資源ごみを回収し焼却したり、最終処分場に運ばれたりしているが、空間資源は場所がないため、空間資源が枯渇しかけている。ここで問題として３つ、リデュース、リユース（人から人に）、リサイクル（充電）について学んだ。 また、半導体について学び、工場の仕組みのp40ページには半導体がなかったらスマホができないなどを学んだ。リデュースについては作る必要がないものは作らない、目的から何のために作るのかを学んだ。他にも金は後8年で枯渇し、半導体の原料から金は枯渇していく中でどのように金を扱っていくか重要であると考えた。 ②金について使用用途を発表者から学んだ。金を使うのはさびらない金属、錆びたら電気は酸化物であるため流れないということを学んだ。 ③今回の講義では、サプライチェーンについて教科書から図などを通して学び、また物を簡単に廃棄しないための仕組みである3Rについてそれぞれ学び、どのような場面で生かされるのかを学んだ。
A.①第七回はサプライチェーンマネジメントについての授業だった。サプライチェーンマネジメントとは、供給の連鎖のことであり、工場において原材料から最終製品や消費者に届くまで、廃棄されるまでの流れのことである。お客さんのニーズに対して製品を作り、どんな原材料からつくられているかが重要である。現在日本では、21億トンの資源が国内外から投入されており、投入されたうちの約5割が蓄積され、約4割がエネルギー消費や廃棄物という形で排出されている。廃棄物の最後は埋め立て処分であるが、埋立用地の確保が困難となっている。よって廃棄物処理法の改正に基づいて3Rの推進に努め、さらに廃棄物となった粗大ごみなどを破枠し、減量化・減容化を行い、極力処分量を減らしている。リサイクルの例としてスマホの充電があげられる。ここで正極として使われているコバルト酸リチウムはレアメタルでありそろそろ枯渇してしまう資源である。また、半導体の詳しいサプライチェーンの流れが工場のしくみp40,41に書いてある。半導体の原料として使われている金属は金である。これは半導体では金属を5?mくらいまで細く伸ばす必要があり、ここまで細くできる金属は金しかないからである。 ②授業最後の演習ではレアメタルを生成するのに排出されるCO?の量について考えた。班は大濱風花、近ありす、立花小春、内藤樹、赤嵜亮太の五人であり、班名は左前、役割は発言だった。私たちはSIMカードに含まれている金を生成するときに排出されるCO?の量について調べた。SIMカード一枚に金は0.0005g含まれており、金の密度、原子量より2.538×10??mol含まれていることが分かった。よって金0.0005gからはCO?が約12.5g排出されることが分かった。 ③復習として、焼却炉に適した炉について調べた。焼却炉は廃棄物処理のために用いられるため、完全燃焼できる、温度管理が容易で十分な高温を維持できる、耐熱・耐腐食性の高い材料で作られていることなどが条件として挙げられる。耐熱性・耐腐食性に優れた耐火レンガやセラミックライニングが材料として用いられることが多い。焼却炉は処理対象・処理量によって適した炉が異なる。最も一般的な都市ごみ焼却炉としてストーカー炉が用いられている。廃棄物量が多くても対応可能で安定した燃焼管理が可能である。排ガス温度が高いためダイオキシンに分解される。また、流動床炉は加熱した砂を空気で流動化し、その中で廃棄物を燃焼させる炉であり燃焼効率が非常に高くて排ガスがクリーンな点や炉内温度が均一で温度制御が容易である点など、焼却炉として優れた機能を持つが投入物のサイズや種類が限定されてしまうことが欠点である。
A. 鉄は採掘、供給、生産などの課程を経て製品となり、それが売られ、最終的には廃棄される。このような原材料の調達から廃棄までの製品の流れをサプライチェーンという。ここで廃棄について注目する。日本では1人1日当たり1.1kgほどの廃棄物を出しているように計算することができ、その量の廃棄物が埋め立てなどによって処理されている。この廃棄では埋め立て用地の枯渇や、粗大ごみを廃棄する場合に多大なエネルギーを消費してしまうことなどが問題となっている。また、レアメタルなどの資源の枯渇の観点から、資源の回収もなされており、3Rによる廃棄物の減量化も行われている。 「リサイクルで放出される二酸化炭素量を計算してみよう」「グループ名：-」「共著者名：佐藤光介、山口竜輝、中澤祐人、宮内大輝」「役割：案だし」。ノートパソコンの金について調べると、ノートパソコン一台当たりの体積は約1270cm^3、含まれる金は0.0051cm^3であることから計算すると約0.24kgの二酸化炭素が放出されることが分かった。 廃棄物は時代とともに、多く出るようになっていき、年々増え続けている。しかし、2000年以降、循環基本計画のもとリサイクルなどによって最終処分量はだんだんと減ってきている。また、意識の定着からか一般廃棄物のリサイクル率も年々増加している。廃棄物の用地が枯渇していくためこれはよいことであるが、それと同時にエネルギーをそのために消費するという問題が出てくる。そのため、この廃棄物問題において、まずは必要以上にモノを消費しないことが重要なのであるとわからされる。
A.講義ではまず、サプライチェーンマネジメントの意味について調べました。サプライチェーンとは原材料工場から最終生成までの流れであり、日々排出される廃棄物はこのからサプライチェーン見直さなければならないということが議論されました。人間は日々、1人あたり平均1キログラム前後の廃棄物を出しており、その総量は社会全体で膨大なものになります。こうした廃棄物は単なる「ごみ」ではなく、資源の消費と循環の問題として、設計・製造・物流・回収・再利用に至るサプライチェーン全体で捉える必要があることを再認識しました。 発表ではレアメタルが含まれる身近な工業製品をひとつ選び、その工業製品に含まれるレアメタルを選び、その工業製品から、そのレアメタルをリサイクルするのに放出される二酸化炭素量をフェルミ推定しました。私たちの班では電気自動車のテスラについて調べました。ネオジムはモーターの磁石の補強材として使われており、1台あたりに1.5キログラムのネオジム磁石が使われているそうです。このネオジム磁石には25から30%ネオジムが含まれており、ネオジムの物質量からその含有量の計算までを行いました。 復習として理学と工学の知を統合する融合理工的視点について調べました。たとえば、素材科学ではリサイクルしやすい高分子材料の開発が進められ、環境工学では廃棄物の分別効率や処理プロセスの最適化が研究されています。また、データサイエンスやAIを用いて廃棄物発生の予測や回収ルートの効率化を行うなど、学際的な知識融合が資源循環の革新に貢献しています。
A.サプライチェーンとは、最初の工場の原材料工場から最終製品までの工場間の流れ、および販売代理店から消費者までの流れのことを指す。また、廃棄物を処分する最終処分場という空間資源が枯渇し始めている。その対策として３Rのリユース、リデュース、リサイクルが進められている。また、半導体を作る材料として金が使われているが、金があと約8年で枯渇する危険性があり、使用済みのスマートフォンから再利用されている。 ワークショップの演題はリサイクルで放出される二酸化炭素量を計算してみようであった。グループ名は右前で共著者名は、笹原里音、鈴木晴琉、小野翔太、黒沢行博、日下陽太で自分の役割として調査者であった。私たちの班は電気自動車の車載用バッテリーに使われるコバルトを挙げた。コバルトの分子量から１台当たりのバッテリーは10㎏として物質量を求め、密度とバッテリーの体積、等温で体積変化する際の仕事の途中まで求めた。 復習として、サプライチェーンをモノが流れる過程でのエネルギーと工業製品の持続可能性について考えた。パソコンのCPU製造には金・リチウム・石油などの資源が使われる。単位は台、個、キロ等に変化する。プラスチックは焼却、金属資源は回収・再利用される。製造には半導体装置や多くのエネルギーが必要で設備劣化も課題となる。持続可能性向上には、再生可能エネルギーの導入や修理しやすい長寿命設備設計が重要だと考えられる。
A.１．まずは、これまでの復習を流れに沿って大まかにしていくと、まずは、鉄鋼業である冶金について、江戸時代の鍬から始まり、その後たたら製鉄へと繋がっていった。ここでの原料は木炭が使用されている。さらに時代が進み明治、昭和となり、鉄道、鉄筋が普及し近代製鉄へと発展した。ここでは原料は石炭が使われている。しかし、工業において廃棄物がどうしても出てしまう。また、最終処分場や資源が枯渇してきた。そこで、reduce,reuse,recycleの３つを行うことで、無駄な廃棄物を減らす動きが進んでいる。また、近年ではスマートフォンなどに使われているレアメタルや金を取り出すこともしている。しかし、取り出すためには、熱エネルギーが必要になる。 ２．私たちのグループでは、グループ名を右前とし、電気自動車に使われているレアメタルを調査し、そこから取り出すときのおおよその熱エネルギーを算出した。車載用にはコバルトが使われており、一台当たりおよそ１０ｋｇが使用されている。よって、RTlnV2/V1を使い計算した。 ３．金の用途について考察した。金は、シリコン、フォトレジスト材、セラミックスなど様々なものに使われている。この理由として考えられるのが、腐食しないこと、電気を非常によく通すこと、最後に金箔にように薄く加工できることが考えられる。
A.①工業の流れについて。工場には消費者が直接使用する「最終製品」と別の工場へ部品や材料として供給する「部材」を作る工場がある。最初の工場である原材料工場から最終製品までの工場間の流れ、および販売代理店から消費者までの流れをサプライチェーンという。その後の製品の廃棄物処理方法について。廃棄物の排出抑制、再使用、再生利用の３Ｒの推進に努め、さらに廃棄物となった粗大ごみなどを破砕し、その中から資源を回収することや償却することで、減量化・減溶化を行い、極力埋め立て処分量を減らしている。物を作る上で最終処分場までの流れを意識して考える。 ②発表では、ノートパソコンの製造について調査した。ノートパソコンは金を150mg使用する。その際のエネルギーは5.6kJである。二酸化炭素排出量は0.58kgであった。 ③復習では、金のリサイクルについて調査した。集められた金は王水と呼ばれる混酸の溶液に投入される。王水とは硝酸と塩酸を1:3の体積比で混合した液体で強い酸化力がある。ほとんどの貴金属を溶かすことができる。
A.この講義では主にサプライチェーンについて学んだ。サプライチェーンとは、製品が消費者の手に届くまで、原材料の調達から製造、物流、販売に至るまでの一連の流れのことであり、サプライチェーン全体を最適化するための経営管理手法をサプライチェーンマネジメントという。またその流れの最後にあたる最終処分場について、残余年数があと20年ほどとなっており、3R（リユース、リデュース、リサイクル）などの観点から今一度廃棄物について見直す必要がある。 私たちの発表ではノートパソコンを例に挙げ、それに使われている金の総量をしらべ、与えられた条件からその量の金を製錬するのに必要な二酸化炭素の量を計算した。ノートパソコン1台には約150mgの金が含まれており、それを製錬するのに出る二酸化炭素の排出量は580gほどであるということが分かった。 復習として、ボンディングワイヤーという言葉が気になったため調査を行った。ボンディングワイヤーは、ICチップと外部のリードフレームや基板とを電気的に接続するための極細の金属線で、主に金、アルミニウム、銅などが使われる。チップ上の電極（パッド）とリードフレームを超音波や熱、圧力を利用して接合する「ワイヤーボンディング」という技術で取り付けられる。半導体パッケージの内部で、信号の伝送路として非常に重要な役割を担っている、といったことが分かった。
A. 工業は何を？何から？どうやって！作るのかが重要である。例として冶金をあげた。冶金は鉄と非鉄金属に分類することができる。鉄の主な原料は鉄鉱石とコークスで、工程は大まかに製銑工程と製鋼工程に分けられる。江戸時代には鍬に鉄が使われて、昭和になると鉄筋などに鉄が用いられるようになった。次に、サプライチェーンについて話をした。廃棄物がでると、減量化や減容化を行って、最終的には埋め立て処分場に行き着く。 今回のテーマは「リサイクルで放出される二酸化炭素量を計算してみよう」である。今回は工業製品として電気自動車のテスラについて調べた。電気自動車にはモーターの磁石の補強材としてネオジムが1台あたり1.5kg使われている。計算していくと、排出される二酸化炭素量は3.12molであることが分かった。 廃棄物の減量化・減容化には、発生抑制・再使用・再資源化が重要である。発生抑制では製品設計の工夫や過剰包装の削減が効果的。再使用ではリユース容器や中古品の活用が挙げられる。再資源化では分別回収やリサイクル技術の導入が鍵となる。また、焼却や圧縮により物理的に体積を減らす方法もある。これらを組み合わせることで、環境負荷の低減と資源循環型社会の構築が可能となる。
A.①今回の講義では、私たち一人ひとりが毎日約1キログラムの廃棄物を排出している現実から、資源、環境、そしてサプライチェーンの密接な関係性を深く考察しました。特に、資源循環の観点から、金属を扱う冶金技術の重要性が強調されました。古くから日本で行われてきたたたら製鉄は、資源を効率的に利用する知恵の象徴であり、現代の資源循環にも通じます。また、電子機器に不可欠な半導体の製造過程では、微細な回路を形成するボンディング技術が極めて重要であり、その製造から廃棄に至るまで、複雑なグローバルサプライチェーン全体での環境負荷低減が課題となっています。 ②現代社会において、スマートフォンに含まれる金のリサイクルは、資源循環の重要な側面です。しかし、このリサイクルプロセスにおける二酸化炭素排出量は無視できません。金の採掘から精錬に至るまでの一次生産と比較すると、リサイクルは大幅なCO2削減に貢献しますが、それでも破砕、溶解、精製といった各工程でエネルギーを消費し、CO2を排出します。したがって、リサイクル技術のさらなる効率化と、再生可能エネルギーの導入が、環境負荷低減に向けた喫緊の課題となっています。 ③今回の講義の復習では、まず私たちの日々の廃棄物が資源と環境に与える影響を再確認します。次に、資源循環における冶金技術の重要性、特にたたら製鉄に見られる古来の知恵を理解します。さらに、現代産業の基盤である半導体が、ボンディングといった精密技術によって製造され、そのライフサイクル全体がグローバルなサプライチェーンによって支えられていることを整理します。これらの要素が複雑に絡み合い、持続可能な社会を築く上での課題と解決策を考えることが重要です。
A.第7回のテーマは「ひとり毎日１キログラムの廃棄物ー資源と環境とサプライチェーンー」であった。土器、陶器、磁器など、硬く美しい器を作るために必要なことは、良い土を探すこと、良い薪を探すこと、そしてそれらを高温で焼き上げる良い窯を作ることであった。窯をより高温にするためには熱エネルギーができるだけ外に逃げないように窯に閉じ込めるとともに、燃料である薪に空気を効率よく送ることが必要であった。燃焼速度を最大限に挙げて窯の中に閉じ込めることで、１２００°Cまで温度を上げることができるようになった。 無機個体材料を製造することを窯業、ケイ酸塩工業またはセラミックス工業ということもある。焼成に電気炉を使うようになって、より高温を利用できるようになり、ファインセラミックスと呼ばれるようになった。 グループワークでは、「高温加熱技術」について調査した。私たちのグループでは、ガラス製造の高温加熱技術を取り上げた。板ガラスの製造方法の中で最も主流であるのはフロート制法である。これは、溶かしたガラスを窯から送り出し溶融金属の上を流して製造する方法である。このときのガラスを溶かすための温度は１４００℃である。
A.①「工場のしくみ」の55ページには消費者に届く一連の流れまでとしてサプライチェーンマネージメントについて記載されている。まずサプライチェーンとは原材料工場から消費者までの流れのことをいう。このサプライチェーン全体の流れ、モノや金、情報の流れを管理するのがサプライチェーンマネージメントであるとわかった。また、最終処分場は空間資源と言われており、この空間資源もだんだん減っている。対策としては作らないようにすること、作ったものをできるだけ使い続けること、リユースの考えが必要であるとわかった。 ②グループワークではリサイクルで放出される二酸化炭素の量を計算した。工業製品に含まれるレアメタルとして電気自動車に含まれるネオジムを選んだ。ネオジムはモーターの磁石の補強材として使われ一台あたりに1.5kgネオジム磁石が使われる。ネオジムは約25?30％含まれることを利用して計算すると3.12molだと仮定できた。 ③リサイクルの例としてペットボトルのキャップがどのようにリサイクルされているのか流れを調べた。まず学校、企業などから回収され、シールや汚れなどの異物を取り除き、洗浄・感想を行う。その後、小さな粉上に粉砕され加熱し溶かされる。この過程で多くの燃料とエネルギーを使い、二酸化炭素を排出してしまうことが問題視されている。その後、文房具やうちわの骨組み、プラスチックパレットなどに再利用されている。流れを調べたことで、二酸化炭素の排出が環境への負荷になってしまうことが分かった。
A.１．サプライチェーンマネジメントについて学んだ。「工場のしくみ」のp.55を参照すると原材料工場から最終製品までの流れのことを示す。また、p.110には販売代理店から始まり、問屋、小売店を経て消費者までの流れであることが示されている。近年、サプライチェーンにおける廃棄物の増加が問題になっている。「最新工業化学」p.246には、廃棄物についての記載があり、廃棄物は、最後埋め立て処分を行うことで処理される。しかし最終処分場が不足しているという問題もあり、廃棄物を減らすため３Rが重要視されている。半導体では、金が枯渇の危機に瀕している。金は展性や延性が優秀な金属で加工しやすいため、様々な製品に使われている。 ２．演題：リサイクルにおける二酸化炭素排出量について 共著者：永井日奈、長橋昂汰、山?紀々香 自身の役割：調査 スマートフォンに含まれる金は１台当たり0.03gである。そして、金１ｇあたりのリサイクルにつき排出される二酸化炭素は20kgである。比計算によって、スマートフォン１台の金をリサイクルするためには0.6kgの二酸化炭素が排出されることがわかった。 ３．金をリサイクルすることによって資源の再活用を行うことができる。その一方で、排出される二酸化炭素は次第に増加していき、地球温暖化を加速させる。リサイクル以前の問題であり、レアメタルの使用量を減らすリデュースが重要であることを再認識した。
A.窯業はアルミナなどのイオン性結合材料をスラリー状にして成形する産業で、蛍光体には賦活剤が用いられる。工業化学では「何を、何から、どうやって」作るかが重要である。 金属鉱石から金属を取り出す冶金は、特に鉄の場合、鉄鉱石とコークスを原料に製鉄・製鋼工程を経て行われる。硬い材料への需要から発展し、江戸時代のたたら製鉄（木炭）から明治以降の石炭利用へと変化した。原料の採掘から製品が顧客に届くまでの流れはサプライチェーンと呼ばれ、資源の有効活用が課題となっている。最終処分場の枯渇を防ぐため、粗大ごみから資源を回収したり、リデュース、リユース、リサイクルといった3R活動が推進されている。工業化学の応用例としては、正極にLiCoO?が使われるリチウムイオン電池や、シリコンや金など多様な材料から作られる半導体がある。金は腐食しにくく、展性・延性に優れているため半導体製造にも不可欠な材料だが、その精製には熱エネルギーが不可欠である。 ノートパソコン1台の体積は1270cm?で含まれる金は0.1g、0.0051cm?である。 世界には約25万トンの金があるとされているが、日本の都市鉱山、過去の製品から回収できる金は約6800トンとされている。その量は世界の2.7%程度の量である。
A.①今回の講義では、始めに製品の輸送に関することを調査した。供給の連鎖はサプライチェーンマネジメントと呼ぶ。SCMは、企業間をひとつのビジネスプロセスとする役割を持っている。続いて、廃棄物の輸送について教科書で調査した。３Rが大切であるが、リサイクルするためにはエネルギーが必要である。これからの時代は、最終処分を意識して生活していく必要がある。続いて、半導体を製造する過程について、教科書で調査をした。半導体を製造するための準備過程で、原材料にシリコン、セラミックス、金などの材料が必要である。展性・延性が非常に優れている金が半導体に使用されているのである。 ② グループワークでは、リサイクルで放出される二酸化炭素の量を計算しました。工業製品に含まれるレアメタルとして電気自動車に含まれるネオジムを選びました。ネオジムはモーターの磁石の補強材として使われており、1台あたりに1.5キログラムのネオジム磁石が使われているそうです。このネオジム磁石には25から30%ネオジムが含まれており、ネオジムの物質量からその含有量の計算を行いました。 ③今回の授業では廃棄物とサプライチェーンマネージメントについて学んだ。サプライチェーンとは、原材料工場から消費者までの流れのことを言うサプライチェーン全体の流れものやかね情報の流れを管理するのがサプライチェーンマネージメントである。また、廃棄物として最終処分場について学んだ。最終処分場は空間資源と言われており、空間資源も次第に減っていることがわかった。
A. 窯業と冶金の共通点として、炉を使用する点が挙げられる。炉をつくるのを、マザーマシンという。サプライチェーンとは、供給の連鎖を示している。最初の工場は原材料工場である。原材料工場から最終製品までの工場間の流れ、および販売代理店、問屋、小売店、消費者までの流れのことである。このサプライチェーン全体のものの流れ、カネの流れ、情報の流れ、を迅速かつ効率的に管理していくのがサプライチェーン・マネジメントという。 廃棄物は最後、埋め立て処分に行くが、用地の確保が年々なくなっている。この問題を解決するためどうしているのか。３R(廃棄物の排出規制(reduce),再利用(reuse),再生利用(recycle))の推進を行っている。また、廃棄物となった粗大ごみなどを破砕し、その中から資源を回収したり、償却したりすることで、減量化や、減容化を行って、埋め立て処分量を減らしている。 例として、半導体が挙げられる。原料として、金属(金)、セラミックス、シリコン、フォトレジストを準備して、工程を決めて、評価を行う。金は電気を通し、腐食しにくい。腐食すると、電気は通りにくくなる。また、金は展性・延性に優れている。この金は、ボンディングで使われる。ボンディングはリードフレームとチップを金線で接続する。 リサイクルで放出される二酸化炭素量を計算した。電子レンジについて取り上げた。計算したところ、1.9×10＾５Jという結果になった。
A. ① あるものを作りたいとき、原材料から製品までの流れ、サプライチェーンマネジメントには原材料のほかに、水、電気、ガス、蒸気など必ず必要になる、ユーティリティが存在する。また、製品を作ったならば、廃棄する必要があるが、廃棄するだけでは製品の資源は減る一方である。そこで、近年3R、Reduse 作る量をへらること、Reuse ずっと使うこと、Resacle 原料に変えること が提唱されている。 ② グループ活動では、スマートフォンに含まれるインジウムの量について調査を行った。スマートフォンには、約0.01mg程度しかインジウムは含まれておらず、1kgのインジウムを生産するには約3600khのエネルギーが必要になる。また、1khのエネルギーを作るためは、0.45kgのCO2 が発生することから、スマートフォンの中のインジウムをリサイクルするには、約16.2mgの二酸化炭素が発生すると考えた。 ③ 復習のためにアルミ缶のサプライチェーンについて考えた。ボーキサイトは、表晶石とともに溶かされた後、電気を用いてアルミニウムが生成される。生成されたアルミニウムは、ローラーによって薄く延ばされ、カップ型に打ち抜かれる。その後、細部を成形され、スプレーによって塗料を吹き付けれたのち、焼き付けられ、上面を形成されることでアルミ缶になる。比較的材料の少ない製品でも製品になるまでに多くの工程を挟んでいることを改めて感じた。
A.生産から消費者までの経路をなんというか教科書から調べた。調べた結果サプライチェーンということがわかった。これは供給の連鎖という意味で、原材料工場から最終製品までの工場間の流れを指している。このサプライチェーンを意識して半導体がどうやってできるかを調べた。このとき使われる金は取り出すエネルギーが必要な泥ではなく、スマートフォンなどの電子機器から取り出されていることがわかった。 演習でレアメタルが含まれる身近な工業製品をひとつ選び、その工業製品に含まれるレアメタルをひとつ選んで、レアメタルをリサイクルするのに放出される二酸化炭素量をフェルミ推定した。スマートフォン一台にはレアメタルであるネオジムが0.1g存在することがわかった。それに必要なエネルギーは1MJであることから二酸化炭素排出量は70gとなる。 資源を原料として加工して材料にしたあと組み立てて製品になり、顧客の手に渡るまでをサプライチェーンという。この製品は原料に付加価値をつけられたものを指し、付加価値の賞味期限が過ぎれば製品は廃棄物になってしまう。廃棄物はリサイクルなどで処理できなかった場合最終処理場に向かう。この最終処理場が減っていっているのが現在の課題である。
A.①講義ではサプライチェーンマネジメントについて主に学んだ。現代ではサプライチェーンマネジメントが重要だと考えられていて、その理由の一つに近年では最終処分場などといった空間資源が枯渇しかけていることが挙げられ、リデュース・リユース・リサイクルが重視されている。金は展性・延性や耐食性に優れ、半導体に広く使用される。廃棄物輸出を制限するバーゼル条約も重要である。 ②グループワークではリサイクルによって放出される二酸化炭素量を調査した。私たちの班ではノートパソコンをリサイクルすることについて調査した。ノートパソコンには金が150mg含まれていて、このエネルギー量は5.6kJに相当する。ここから二酸化炭素は0.58kg排出されることが分かった。よってノートパソコン1台当たり580gの二酸化炭素が排出される。 ③復習ではリサイクルによる二酸化炭素排出量を減らすためにはどのようなことに取り組めばいいのか調べた。その結果、リサイクル工程の省エネ化と再生エネルギーの利用にたどり着いた。化石燃料による溶解や精錬だと多くの二酸化炭素を排出するためそこに再生可能エネルギーを利用したい。さらに、分別をすることで汚染物の除去などにかかるエネルギー消費を抑えられるとわかった。
A. 工業の一連の流れについて学んだ。工業とは、鉱石などを使ってものを作ることである。原料から製品ができて、消費者に届き、廃棄されるまでの一連の流れをサプライチェーンという。今回は廃棄について着目した。社会経済活動に伴い廃棄物が増大し、最終処分場がひっ迫している。最終処分場は空間資源であり、これが枯渇している状況である。現在の取り組みとしては、Rの推進、粗大ゴミの減量化、埋立量を減少などである。3Rは、作らないリデュース、作ったものを使い続けるリユース、ものを作り直すリサイクルである。リサイクルするのにもエネルギーが必要である。 グループで議論した演題は、リサイクルで放出される二酸化炭素量を計算してみようで、グループ名は前でメンバーは近ありす、大濱風花、立花小春、内藤樹、赤嵜亮太であった。自分の役割は、発言であった。私たちのグループはSIMカードについて調べた。1枚のSIMカードに0.0005gの金が含まれている。金の体積は19.32g/mLである。金の原子量は196.96569g/molなので、0.0005gは2.538×10^-6molである。例より、0.02gの金から約500gの二酸化炭素が排出される。よって、0.0005gの金からは約12.5gの二酸化炭素が排出されると求められた。 工業製品としてSIMカードを選んだ。含まれているレアメタルは金で、0.0005g含まれている。金の原子量は196.97g/molであるので、物質量は2.5385×10^-6molである。体積は19.32mLである。SIMカードのサイズは25mm×15mm×0.76mmで、その体積は0.285mLである。系のエントロピー変化ΔSはnRT(V2/V1)であるので、気温を25℃(＝298.15K)とすれば、0.05856Jとなる。これは、1.6267×10^-8KWhであるで、電気1キロワットアワー当たりのCO2排出量は0.68kgであるので、二酸化炭素排出量は1.106181×10^-8kgと求められる。よってSIMカード1枚から金をリサイクルするには約0.011㎎の二酸化炭素が排出される。
A.①テーマはサプライチェーン及び資源のリサイクルについてである。粗大ごみは破砕して減量化されたあとに最終処分場に埋め立てされる。しかし、このような空間資源を置くところが無くなり枯渇しかけている。そこで、3R(リデュース、リユース、リサイクル)によってごみの量を減らす。例えば、スマホの半導体には金が使われているが、鉱石から得るよりも廃棄されたスマホから取り出したほうが環境的かつ効率的である。 ②リサイクルで放出される二酸化炭素量の発表では、スマホに含まれるインジウムを選んだ。グループ名は金子で、グループのメンバーは私を含めて向田有稀、山根寿々、宮入丈、金子及々楓であり、私の役割は調査であった。1kgのインジウムの生産に必要なエネルギーは0.036Whであり、二酸化炭素は1kWh当たり0.45kg排出されるので、インジウムのリサイクルでは16.2mgの二酸化炭素が排出されると計算できた。 ③211【平常演習】「サプライチェーンとライフサイクルアセスメント」で取り組んだ内容を次に示す。米沢市のごみ分別区分表に掲載されている工業製品として、携帯電話を選んだ。携帯電話のサプライチェーンをさかのぼると金にいきついた。金の産出量が多い国としては中国、オーストラリア、ロシアが挙げられ、日本では佐渡金山が有名である。佐渡金山では16世紀半ばから採掘が行われていたが、現在では行われていない。金を採掘する際には、鉱石から金を抽出するために水銀を用いる方法があり、このときに水銀蒸気が大気中に放出されてしまう。これによって環境汚染だけでなく、採掘労働者も蒸気を吸い込んでしまって健康被害を引き起こしてしまっている。
A.第7回: ① 鉄鋼と半導体のサプライチェーンを俯瞰し廃棄物からの資源回収とリデュース・リユース・リサイクルの課題について学び、② スマホ製造を支える金属需給モデルと金の枯渇予測を図示して発表し、③3Rの定義と資源循環モデルを復習しました。
A.① 工業製品の供給から廃棄までの一連の流れを学んだ。まず、製品が原料段階から消費者に届くまでの仕組みを「サプライチェーンマネジメント」と呼び、企業間の連携や物流の最適化が重要であることを学んだ。一方で、使用後の製品がたどる道として廃棄・再利用・再資源化があり、近年では最終処分場の不足や資源の枯渇が深刻な問題になっている。 そのため、「リデュース」「リユース」「リサイクル」の3Rが重視されており、スマートフォンやパソコンなどに使われる金属の回収や再利用が注目されている。これらのリサイクルには電力や熱などのエネルギーも必要で、持続可能な資源循環を実現するための技術が問われている。 ② ノートパソコンや電気自動車に使われるレアメタルや金属の使用量と、それに関連するエネルギーコストについて調査した。たとえば、ノートパソコン1台あたりにはおよそ150mgの金が使われており、その抽出には約5.6kJのエネルギーが必要とされ、0.58kgのCO?排出が伴うことが分かった。回収・精製する際にも大きなエネルギー負担がある。これらの金属は希少で高価なため、いかに効率よく回収し再利用するかが、今後の持続可能な製品設計に求められる視点である。 ③ 金の回収方法とその特徴について調べた。金は非常に高い電気伝導性と耐腐食性を持ち、展性にも優れているため、半導体や精密機器に幅広く用いられている。リサイクルでは、金を王水という強酸性の混合液で溶解し、再精製される。王水は硝酸と塩酸を混ぜて作るもので、多くの貴金属に作用する強力な酸化剤である。 さらに、産業の発展とともに出てくる廃棄物や使用済み製品について、エネルギーを消費しつつも再資源化するという流れが必要不可欠であることを理解した。ものづくりの最終段階まで責任を持つという考え方が、今後ますます重要になると感じた。
A.?鉱石は採掘によって得られ、鉱業の出発点となります。日本では、江戸時代は鍬と木炭、明治時代は鉄道と石炭、昭和では鉄筋建設に石炭が使われ、工業の発展を支えてきました。これらの発展を支えた工作機械はマザーマシンとも呼ばれます。資源の輸送や分別、エネルギー利用の過程では多くの環境負荷が発生します。特に廃棄物は、量の増加と質の多様化、最終処分場の不足が問題です。埋め立てにも限界があるため、排出抑制（Reduce）、再使用（Reuse）、再生利用（Recycle）の3Rが重要になります。たとえば、スマートフォンの正極材に使われるコバルト酸リチウムはリサイクル対象です。半導体製造ではセラミックスや金が原材料として使われ、特に金は展性が高く、ワイヤーボンディングに最適ですが、あと8年で枯渇するとも言われています。資源の持続可能な利用が今後の課題です。 ?「リサイクルで放出されるCO2排出量について」 レアメタル 山中麻央(執筆)、荒井巴瑠、渡邉陽菜、小笠原大地、平方誠二郎 レアメタルを含む工業背品について調べ、その中でもスマートフォンに着目して、リサイクル時のCO2排出量について調べた。その結果、スマートフォンのリサイクルで排出されるCO2は36?96㎏であった。また。新品のスマートフォンを一年間使用する時に排出されるCO2は約85㎏であることが分かった。 ?工業製品としてスマートフォンを選んだ。スマートフォンは多数の金属資源が使用されており、特に金、銀、パラジウム、コバルトなどのレアメタルが微量ながらも含まれている。これらの金属は希少性が高く、持続的な利用のためにはリサイクルが不可欠である。複数の調査機関のデータによるとスマートフォン1台あたりに含まれるレアメタルの量は、金が約0.027g、銀・パラジウムがそれぞれ約0.1g、コバルトが約0.006gであるとされている。こうしたレア目らるをリサイクルする工程では多くのエネルギーが必要とされ、二酸化炭素の排出が伴う。スマートフォン1台を処理する際に必要とされるエネルギー量をおよそ1.2?1.5kWhと見積もると、日本の電力における二酸化炭素排出量を用いて計算すると、二酸化炭素排出量(㎏)＝エネルギー使用量(?h)×排出係数(㎏-CO2/kWh)より、1.4kWh×0.7kg-CO2/kWh=0.98kg-CO2 したがって、スマートフォン1台のリサイクルによって排出される二酸化炭素の量は1㎏と推定できる。この1㎏というう数値は1台単位では少なく見えるかもしれないが、情報社会な現代で世界全体で年間10億台以上のスマートフォンが出荷または廃棄されていることを考えると、極めて大きな二酸化炭素排出量である。また、地域や処理方法、使用電力の校正によっても排出量は変動する可能性がある。
A. 工業製品のサプライチェーンについて学びました。物質資源は化学工業の原料として使われ。物質資源には、水資源、鉱物質源、農林水産源があり、鉱物資源の可採年数は数十年程度です。ほとんどのエネルギー資源は発電によって電気エネルギーに変換されていて、空気や海水、電力は工場ユーティリティとしても重要である。 グループワークではリサイクルで放出される二酸化炭素量を計算するために議論しました。私たちの班ではレアメタルを含む工業製品としてスマホを調べました。 スマホを製造する際の二酸化炭素排出量は36?96kgでスマホを使用した際の二酸化炭素排出量は1年の使用で85kgだということが分かりました。 CO2排出量＝活動量×排出係数×地球温暖化係数で求められます。 今回の講義を通して、工業製品のサプライチェーンを知る新鮮なきっかけになりました。今回は、自分たちの身近なスマホの二酸化炭素排出量について調べましたが、違う工業製品のものも調べてみたいと思いました。
A.金属資源は、人類の文明を支えてきた不可欠な素材である。その基盤となるのが冶金であり、鉱石から金属を抽出・精製する技術である。冶金の進歩によって、私たちは鉄や銅、アルミニウムなどを建築、交通、機械などあらゆる分野で活用できるようになった。たとえば、古代に発明された鍬は、農耕に欠かせない鉄製の道具であり、鉄の加工技術の象徴ともいえる。現在でも鉄は、鉄筋コンクリートの鉄筋として建築物や橋梁、ダムなどのインフラに使われている。鉄筋は引張強度に優れ、コンクリートと組み合わせることで、建物の耐久性を飛躍的に高めている。 これらの金属製品を生み出すには、鉱山からの採掘が必要である。採掘された鉱石は製錬・加工を経て、建設や機械、電力などの設備産業に供給される。設備産業は、製品そのものではなく、生産・インフラを支える巨大機械や装置を提供する産業であり、金属材料なくしては成立しない。一方で、金属の利用が拡大するにつれて、廃棄物や環境負荷の問題も深刻化している。たとえば、冶金の副産物や使用済みの建設資材などは、適切に処理されなければならない。最終的に再利用が困難な廃棄物は、最終処分場に埋立処理されるが、これには限界があり、埋立地の確保や有害物質の管理が課題となっている。今後は、資源のリサイクル技術や、より環境負荷の小さい冶金プロセスの開発が求められている。金属資源を掘る・使う・戻すという循環の中で考える視点が、現代の材料産業には必要不可欠である。
A.
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大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
