ライフサイクルアセスメント（LCA）：定義、手順、および信頼性の高い炭素データのためのデータベース

ライフサイクルアセスメントとは何でしょうか？

ライフサイクルアセスメント（LCA）とは、製品、プロセス、またはサービスのライフサイクル全体にわたる環境影響を定量化する、体系的かつ規格に基づいた手法です。これは、その枠組みを規定する国際規格ISO 14040およびISO 14044に基づいて行われます。

「ライフサイクル」という用語は、原材料の採取（「ゆりかご」）から、製造、輸送、使用、そして廃棄（「墓場」）に至るまでのすべての段階を指します。明示的に対象から除外されていない限り、何も除外されません。

LCAでは、気候、水、人間の健康、人体への毒性、土地利用など、複数の環境影響カテゴリーを評価できることを理解しておくことが重要です。しかし、炭素市場においては、カーボンフットプリント カーボンインテンシティ を生み出す温室効果ガスの排出量に、ほぼ常に焦点が当てられています。

LCAがカーボンフットプリントと具体的にどのように関連しているかについては、当サイトの関連記事をご覧ください。

なぜ今、LCAが重要なのか：学術的なツールから市場インフラへ

LCAはかつては学術的な取り組みに過ぎませんでした。しかし今日では、商業的なインフラとなっています。

CBAMでは、輸入品についてLCAに基づく組み込み排出量の算出が求められます。LCFSでは、LCAによって算出されたカーボンインテンシティに基づき、クレジットの価値が割り当てられます。CORSIA、RED II、およびRFNBOでは、対象となる燃料や原料に対するLCA要件が規定されています。商品的生产、購入、取引、または投資を行っている場合、LCAの手法によって、コンプライアンスコスト、クレジット収入、およびサプライヤーの競争力が決まります。

ただし、LCAの信頼性は、その過程で下される選択次第であるという点に注意が必要です。境界の定義、データソース、および配分方法によって、カーボンインテンシティ ～50％変動する可能性があります。こうした選択内容、そして実務者がどのように判断を下しているかを理解することで、生データに惑わされることなく、正確な判断ができるようになります。

ステップ1：測定対象と範囲を明確にする

あらゆるLCAは、範囲設定の決定から始まります。この決定は、その後のすべての工程に影響を与えます。そのため、ライフサイクルアセスメントの評価における第一段階は、その成功にとって極めて重要です。その進め方は以下の通りです：

機能単位の選定

機能単位とは、測定対象の「単位あたり」の量、つまり結果の分母となるものです。例としては、供給された燃料1 MJ、セメント1トン、水素1 kg、および電力網からの電力1 kWhなどが挙げられます。

比較可能性を左右するため、どの機能単位を選択するかは重要です。例えば、ディーゼルとエタノールはエネルギー密度が異なるため、1リットルあたりの単位で比較することはできません。そのため、 LCFSおよびREDIIでは、燃料の基準として「MJあたり」が採用されており、これによりLCAの有用性が確保されます。

システムの境界の設定

境界の設定は、LCAにおいて最も重要な決定事項となります。これは、境界によって対象範囲と除外範囲が決まるためです。一般的な境界の種類には、次のようなものがあります：

• 「クレードル・トゥ・ゲート（Cradle-to-Gate））：この境界タイプは、原材料の採取から生産までのプロセスを対象としています。CBAMの遵守要件としてこれが求められているため、工業用商品の基準となっています。
• 「クレイドル・トゥ・グレイブ（Cradle-to-Grave）」。この境界設定は、原材料の採取から使用後の廃棄に至るまでの全過程を網羅しています。これはISO 14040/14044で定義された概念上のデフォルトであり、最も包括的な選択肢です。しかし、コンプライアンス制度では、その特定の状況に合わせて、より狭い範囲の境界設定が義務付けられることがよくあります。
• ウェル・トゥ・ホイール：この境界条件は、特に燃料を対象としており、採掘から燃焼までの全過程を網羅しています。これは、LCFSや類似の基準に基づいて運用される輸送部門における標準となっています。
• ゲート・トゥ・ゲート：この境界タイプは、単一のプロセスステップです。施設レベルのホットスポット分析には有用ですが、組織のコンプライアンス確保には役立ちません。

同じ製品でも、算定範囲が異なると、その数値は大きく異なる場合があります。例えば、 セメントメーカーの「ゲート・トゥ・ゲート」カーボンインテンシティ 、上流の採掘や下流の輸送は含まれていません。一方、同社の「クレードル・トゥ・ゲート」カーボンインテンシティ には、原材料の採掘が含まれています。また、バイオ燃料の「ウェル・トゥ・ポンプ」の数値には燃焼は含まれていませんが、「ウェル・トゥ・ホイール」の数値にはそれが含まれています。

お分かりのように、少なくとも信頼性の高い評価を行いたいのであれば、自社のコンプライアンスの文脈においてどの範囲が適用されるかを理解することが不可欠です。範囲が明確になれば、次に「どのようなデータが必要で、そのデータはどこから得られるのか」と自問することができます。

ステップ2：在庫の構築：データに関する課題

ライフサイクルインベントリ（LCI）分析の段階は、実際に作業が行われる段階です。また、この段階で最終結果の正確性を確保することになります。この部分を確実に正しく行えるようにしましょう：

棚卸しで把握できる内容

このインベントリでは、境界内のあらゆる投入物および排出物を把握しています。具体的には、原材料、エネルギー源別のエネルギー消費量、水、輸送（距離、輸送手段、燃料を含む）、プロセスからの排出物、廃棄物、および副産物です。

データ収集段階の詳細度は、評価対象となる製品や設定した範囲によって異なります。セメントのLCAの場合、クリンカー比率、燃料構成、地域ごとの電力消費量、セメント代替材料（SCM）の種類、輸送距離、および廃棄物流などが対象となります。

燃料のLCAにおいては、肥料、灌漑、機械などの原料栽培に伴う投入要素、抽出、精製に要するエネルギー、および境界条件に含まれる場合は燃焼が対象となります。アンモニアのLCAにおいては、水蒸気メタン改質、電解、石炭由来などの製造経路、 水素製造に要するエネルギーとその供給源、ハーバー・ボッシュ法における投入要素、および（該当する場合）炭素回収率が対象となります。

インベントリが技術システムを正確に反映している場合、最終的なカーボンインテンシティ より正確になります。

一次データと二次データ：正確性におけるトレードオフ

一次データは、評価対象となる特定の施設で収集します。これがゴールドスタンダードです。

何と言っても、A工場の正確な燃料消費量、電力使用量、排出量を把握していれば、そのLCAは、漠然とした推定値や業界平均ではなく、A工場の実際の環境パフォーマンスを反映したものとなるでしょう。

二次データはLCAデータベースから得られ、業界平均、地域別の代用値、およびモデルによる推定値が含まれます。これは、上流の採掘プロセスや、地域ごとの電力系統構成におけるエネルギー使用量、および／または輸送フローの推定など、一次データが入手できない場合の情報を補完する役割を果たします。

一次データと二次データの組み合わせは重要です。特定の地域の電力網で施設を稼働させているにもかかわらず、電力についてはデータベース上の平均値を使用すると、結果が30～50％もずれてしまう可能性があります。結局のところ、自組織が管理するプロセスについては一次データを使用することで、より正確なLCAが得られます。このため、自組織の環境フットプリントを算出する際には、一次データの使用を心がけてください。

ステップ3：影響の評価：データを炭素排出量に換算する

ライフサイクル影響評価（LCIA）は、このプロセスの第3段階にあたり、インベントリデータが実用的な結果となる段階です。「ライフサイクル影響評価とは何でしょうか？」と疑問に思ったことがある方もいらっしゃるかもしれませんが、これは単に、収集したデータを標準化された影響スコアに変換する作業のことです。

LCIAでは、インベントリ内の各排出量または資源フローに特性係数を適用することで算出されます。気候変動に関しては、CO2、CH4、N2O、HFCsなどのすべての温室効果ガスについて、その地球温暖化係数（GWP）を乗算し、それらを合計することで、単一のCO2e値が算出されます。

100年という時間軸を規定するGWP100は、ほとんどのスキームにおける適合基準となっています。20年という時間軸を規定するGWP20は、メタンがもたらすより深刻な短期的な温暖化影響を反映しているため、メタンを多く排出するプロセスによく用いられます。

LCIAの結果として得られるのは、絶対値であるカーボンフットプリント、あるいは機能単位あたりに正規化されたカーボンインテンシティ （gCO2e/MJ、tCO2e/トン）のいずれかとなります。

ステップ3を完了すれば、必要な数値はすべて揃います。しかし、それらを活用する前に、LCAにおいて最も議論の分かれる問題、すなわち「副産物をどのように扱うか」という点を解決する必要があります。

配分方法

ほとんどの生産工程では、複数の製品が製造されます。

例えば、多くのバイオ燃料精製所では、燃料、動物用飼料、グリセリンが生産されています。また、ほとんどのセメント工場では、クリンカーと廃熱が生産されています。さらに、石油精製所では、ガソリン、ディーゼル燃料、灯油、ナフサが生産されています。

ライフサイクルアセスメント（LCA）の配分方法は、それらの副産物間で環境負荷をどのように配分するかを決定するものです。ただし、ご注意ください。選択する方法によっては、カーボンインテンシティ 劇的に変化する可能性があります。

• 質量配分法：この手法では、各副産物の質量に応じて環境負荷を配分します。単純な方法ですが、副産物の価値やエネルギー含有量が大きく異なる場合、結果が歪みやすくなります。例えば、生産量の90％が価値の低い副産物である場合、主産物の環境負荷が人為的に低く見えてしまいます。
• エネルギー配分：この手法では、エネルギー含有量に基づいて環境影響を配分します。これはLCFSにおける燃料の標準的な手法であり、エネルギー製品については質量配分よりも適切な方法です。とはいえ、エネルギー配分手法は、ほとんどの組織における経済的な実情を反映しているわけではありません。
• 経済的配分：この手法では、市場価値に基づいて影響を配分します。そのため、商業的な実情を反映する一方で、環境評価の結果に価格変動の影響が反映されることになります。同じLCAであっても、副産物の価格設定のタイミングによって、算出されるカーボンフットプリントが異なる場合があります。
• システム拡張（代替）：この手法では、割当を一切行いません。境界を拡張して、副産物が置き換える従来の製品を含め、それに応じてシステムにクレジットが割り当てられます。方法論的には洗練されていますが、その結果は代替される製品に関する仮定に依存します。なお、RED IIでは、特定のバイオ燃料の製造経路について、このアプローチが認められています。

各配分方法によって算出カーボンインテンシティ 異なるため、配分方法は重要です。

同じ大豆由来のバイオディーゼル製造プロセスであっても、エネルギー配分（LCFS）の下ではカーボンインテンシティ およそ40 gCO2e/MJとなり、システム拡大（RED II）の下ではおよそ30 gCO2e/MJとなります。これは、同じ物理的な製品であるにもかかわらず25％もの差が生じており、その要因はもっぱら手法の選択によるものです。両方のスキームで クレジットの取得を目指す燃料供給業者にとって、この差は、規制遵守と規制上の問題の分かれ目となります。

コンプライアンスといえば、コンプライアンス制度によって求められる手法は異なります。LCFSではエネルギーの配分が求められます。RED IIではシステムの拡張が認められています。CBAMでは施設での直接測定が行われます。複数の制度にまたがって事業を行う生産者は、各手法の下で自社の実績がどのように変化するかを把握しておく必要があります。

実践において、優れたLCAとはどのようなものか

LCIAに関連する入力データや出力データは、それらに対してどのような解釈を加えるかによって、その有用性が決まります。つまり、信頼性の高いLCAとは、単に最終的な数値を示すだけにとどまらないものです。

• 重点分析：LCAでは、ライフサイクルアセスメントのどの段階が総環境負荷に最も大きく寄与しているかを特定する必要があります。製品のカーボンフットプリントの70％が1つの段階に起因している場合、脱炭素化の取り組みやデータ品質向上のための投資の大部分を、その分野に集中させるべきです。
• 感度分析：LCAでは、電力系統の構成、輸送距離、配分方法といった主要な仮定条件を変化させ、それぞれが最終結果にどのような影響を与えるかを確認する必要があります。あるパラメータを10％変更しただけで結果が30％も変動する場合は、その結論は信頼性に欠けます。調査報告書では、その点を明確に示す必要があります。
• データの品質評価：LCAでは、インベントリのうち、一次施設データに依存している部分とデータベースの推定値に依存している部分の割合を明確にし、最も脆弱な部分がどこにあるかを明らかにする必要があります。
• 批判的レビュー：最後に、LCAには批判的レビューを含める必要があります。これは、ISO 14040において比較的主張を行う際に求められているものです。LCAにおいて、自社の製品が競合他社の製品よりも低炭素であると主張する場合、自己申告によるレビューだけでなく、独立した検証が必要となります。

ライフサイクルアセスメントの事例：2つのアンモニア製造経路

このプロセス全体をより具体的に理解するために、機能単位を アンモニア1トンとし、システム境界を「クレードル・トゥ・ゲート」とした、簡略化された比較LCAを考えてみましょう：

• グレーアンモニア（天然ガス経路）：本インベントリは、メタン漏出を伴うガス採掘、パイプライン輸送、水蒸気メタン改質、およびハーバー・ボッシュ法による合成を対象としています。 LCIAは、改質によるCO2、CH4漏洩、N2O、および電力投入量を、合計のCO2e値に換算します。その結果、カーボンインテンシティ 1.8～2.5 tCO2e/トンとなります。さらに、化石原料を水素に変換するプロセスであるため、改質が最大の排出源となっています。
• グリーンアンモニア（再生可能エネルギーによる電解経路）：本インベントリでは、再生可能エネルギーによる発電、水素製造のための水電解、およびハーバー・ボッシュ法による合成を対象としています。 化石原料や改質プロセスは一切含まれていません。そのため、ライフサイクルにおけるエネルギー投入は再生可能電力とハーバー・ボッシュ法に限定され、カーボンインテンシティ は0.3～0.6 tCO2e/トンとなります。さらに、主要な排出源が電力供給源へと移行するため、再生可能エネルギーの構成比が重要となります。

こうした違いがあるからこそ、炭素排出量に応じた商品市場が成立するものであり、比較を行うには標準化された方法論が必要である理由もここにあります。施設レベルでの比較可能なLCAデータがなければ、買い手はこれらの経路を区別したり、生産者の主張を検証したりする信頼できる手段を持ち得ません。

Sylvera

Sylvera 「カーボンインテンシティ は、LCAの手法を基盤として、拡張性があり、意思決定に活用できる市場インフラとして構築したものです。 

Sylveraをご利用いただくと、以下のメリットがあります：

• 独自の、メカニズムに依存しないフレームワーク： Sylvera は、水素、アンモニア、セメント、石油、鉄鋼、肥料など、 低炭素商品の施設 レベルにおいて、標準化された独立したLCAフレームワークを適用しています。すべての評価には、データの入手可能性に基づいた信頼度スコアが含まれています。これにより、購入者や生産者は、数値にどの程度の重み付けをすべきかを正確に把握することができます。
• 単一のデータ入力から得られる複数のメカニズムに基づく出力：コンプライアンススキームごとに、LCA（ライフサイクルアセスメント）の要件は異なります。SylveraフレームワークSylvera 、独自の標準化された方法論およびCBAM、EU ETS、LCFSなどの特定のコンプライアンスメカニズムに基づき、カーボンインテンシティ 算出します。これらはすべて、単一のデータ入力から生成されます。これにより、生産者は各スキームにわたるコンプライアンスを証明できるほか、購入者はそれぞれの状況に適した方法論を用いて施設を比較することが可能になります。
• 独立した第三者評価： Sylvera役割は、ISO 14040が比較主張に対して要求する独立した批判的レビューを反映したものです。生産者が自己申告を行う場合、その説明内容は生産者自身が主導することになります。当社の独立した、科学に基づく評価は、買い手や投資家に信頼できる見解を提供します。これは、当社の格付けを支えるのと同じ厳格な基準に基づいており、実物商品にのみ適用されるものです。

また、Sylvera 「Commodity Insights」は 、評価対象となった施設全体にわたる市場カーボンインテンシティ を提供します 。これにより、買い手は施設間を真に同等の条件で比較することができ、生産者は信頼性の高い第三者による証拠を用いてカーボン・ディファレンシエーションを証明できます。さらに、コンプライアンスに関する意思決定は、精査に耐えうるLCAデータに基づいて行われます。端的に言えば、当社のプラットフォームは、すべての市場参加者にとってウィンウィンの状況をもたらすものです。

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