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支撑“○○科技”进化的电子技术

“清洁科技”让地球成为人人都引以为豪的星球

联合国为实现可持续发展社会所提出的“可持续发展目标(Sustainable Development Goals:SDGs)”当中,包括了多项有关环保的目标。

自18世纪后期开始的第一次工业革命之后,人类一直在大量获取自然界的产物,并加工成工业产品进行大量消费。而且,伴随生产和消费,也制造出了大量的废弃物。其结果则是,一些不该有的东西被抛撒在自然界中本不该有它们的地方,因此而破坏了环境。事实上各种影响已逐渐显现出来,例如由于砍伐热带雨林造成的沙漠化,微塑料*1对海洋生态系统造成的破坏,以及阻碍未来宇宙开发的宇宙垃圾等。

*1 微塑料是指被废弃的塑料产品在流入大海之前的过程中被分解成的大小肉眼几乎看不见的塑料。令人担忧的是,这些塑料会半永久性地持续漂浮在海上,如果海洋生物将这些塑料摄取到体内,就会破坏海洋生态系统,并且还会危害到食用这些海洋生物的人类的健康。

说到保护地球环境的问题,人们往往会将目光投向能源的脱碳化。然而,上述的自然环境破坏也和脱碳化一样,需要采取紧急应对措施。并且,想要通过活用领先科技来解决环境相关课题的动向已经活跃起来。所谓“清洁科技(CleanTech)”就是面向环境保护的技术开发。在本篇中,我们将从清洁科技的发展趋势中,重点阐述脱碳以外的措施,特别是活用ICT(信息通信技术)的措施。

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清洁科技是多种领域技术的集合体

“清洁科技”是将自然环境恢复到清洁状态的“Clean”和科技“Technology”组合起来的词语。清洁科技的着眼点和其中使用的科学技术的知识见解极为多样化。

例如,像塑料替代品就是把那些单纯扔弃的话就有可能对环境产生不良影响的物质,换成了能够自然分解的物质,这类物质的材料开发也是清洁科技的举措之一。这方面就需要化学和材料工学等领域的知识见解。另外,还有一种方法是,将包含有害物质的废弃物进行确切分类,进行无害化后将其回归于大自然。要想实现这一点,就必须要具备能够区分有害物质的传感技术和进行无害化的化学技术,以及能确切顺利地推进废弃物的收集、分类、无害化程序的ICT等。

我们一直以来都从自然界中收集对生活和社会活动有用的产物,加工成工业产品并很好地加以使用。但是,对于加工时产生的副产物和废弃物,以及我们使用后结束用途的产品,就会通过“焚烧”“填埋”“排放”等方法进行废弃。这是因为,比起制造物品,正确废弃物品更加困难。另外就是源自于一种轻视,觉得“人类稍微扔点垃圾,大自然不会被破坏吧”。但实际上,在人类闭目塞听的地方,大自然正切切实实地不断遭到破坏。

清洁科技中必不可少的“鸟眼”“虫眼”“鱼眼”

要想采取有效的环保措施,首先需要正确了解我们在生产、消费使用、废弃的过程中对自然界造成的影响。这就是应该活用ICT的理由。

一般来说,在进行信息的可视化和优化时,应该注意的三个角度是,能俯瞰全局的“鸟眼”、能注意到细节的“虫眼”、能抓住时间与状态的变化和走向的“鱼眼”。在环境应对措施中,我们必须使用这三种“眼”,从多个角度去进行信息处理。因为我们需要环顾整个社会,了解人们所使用的大量物品的状态,并追踪它们的来历和动向。

例如,有一家公司为了解决有关废塑料的课题而将自家产品的塑料容器更换成了纸制容器。乍一看,这似乎是一个妥当的应对措施,但新容器的材料如果使用的是纸,那么森林破坏就会加剧。所以这不能说是一个正确的环境应对措施。各企业有必要用“鸟眼”去俯瞰自家产品的供应链来采取环境应对措施。仅凭人类有限的感官和认知能力,无法完成从多个角度出发的应对措施,所以我们有必要活用具备强大计算能力的ICT的力量。

可将最终处理的物品降至最少的循环型社会

要维持充裕的生活,就需要从大自然中获取的产物以及将其加工制成的工业产品。但是,要想将这种充裕变成可持续的东西,就必须要减少物品的恣意废弃和浪费性的消费。

作为面向环保的一种理想社会体系的形态,世界各国的政府都开始致力于实现“循环型社会”。所谓循环型社会,是指有效利用有限的资源,通过再生利用等方法进行循环使用,未来将最终处理的物品降至最少,不产生浪费,同时有效持续地使用资源的社会。有观点认为,这是针对环境应对措施和天然资源枯竭这两个课题的根本性对策。日本也在2000年颁布了《循环型社会形成推进基本法》,对国家、地方公共团体、企业的责任和义务等进行了定义,目前正在推进各种措施。

循环型社会的理念是推进“3R”,即减少废弃物产生的“减量化(Reduce)”、重新利用的“再使用(Reuse)”、加工后进行再生利用的“再循环(Recycle)”(图1)。欧盟已经通过了一项法令,规定2021年之后禁止一次性塑料制品的流通,并已开始实施一些具体措施,例如截止2029年,塑料瓶的回收率要达到90%等。同时,也有一些企业开始活用大数据和AI,解析过去的市场需求动向,通过提高预测精度来防止伴随产品生产而产生的原料过度采购和废品损失,努力减少资源消耗量。

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图1 循环型社会中物品的循环方式

共享动脉物流和静脉物流中所应对物品的信息

此外,目前还出现了一种趋势,就是要求企业接受所谓的“生命周期评估(LCA:Life Cycle Assessment)”。该项评估是通过产品和服务的整个生命周期(从资源采集、原料生产、产品生产到流通、消费、废弃、再循环的流程)来评估对环境造成的影响。要想采取以LCA为基准的环境应对措施,就需要从臭氧层的破坏、酸性化、污染(陆地、海洋、河流、大气)、对人类的毒性、对生态系统的影响等各种观点出发,把对环境的影响降至最小。该项评估方法作为ISO(国际标准化组织)的环境管理国际标准「ISO14040」和「ISO14044」已被标准化。

并且,目前正在推进措施以构建有助于顺利推进再使用和再循环的“静脉物流”的机制。“静脉物流”的物资流通方向与一般供应链相反,它是回收及区分流通在市场上的产品和废弃物。要想有效且高效地开展静脉物流,关键是要正确掌握市场上流通和被使用的产品的性质和状态,并在社会中共享这些信息,推进正确的3R(图2)。因此,追踪每个产品的生产、物流、被使用的过程并将其可视化的“可追踪性”则至关重要。

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图2 共享一般物流(动脉物流)和静脉物流之间所应对物品的信息

要想确保可追踪性,就必须要活用一些技术,例如条形码、二维码、RFID(通过无线将产品信息和流通信息记录在产品附带的半导体芯片上),以及未来将每个产品连接到互联网上的IoT(物联网,Internet of Things)等。此外,活用“区块链*2”等领先的ICT,通过供应链将已废弃的产品再生循环成新的产品来利用,目前追踪这个流程和企业的协作业务的一些尝试也正得到推进。

*2 区块链是指将记录交易内容和过程的数字信息进行加密,并由许多人在网上提供,以此来保证信息可靠性的一项技术。该技术除了作为保证加密资产价值的技术被使用外,还应用于使用设备进行的自动交易等方面。

与环境相关的课题是一项在日常生活中很难实际感受到的社会课题,但如果没有努力保护环境的措施,就处于无法描绘光明未来的严峻状况。我们的光明未来可以说取决于清洁科技的进化和活用。

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