第3回 木造の環境性能：材料製造段階

前回、建物のライフサイクルにおける環境負荷を低減する次のステップとして、資源や材料の選択が直接関係する材料製造段階、建設段階、解体段階の重要度が増しており、先天的な木材の環境特性（再生可能性、少エネルギー性、炭素固定能、エネルギー貯蔵能）が大きな期待を集めていることを紹介した。コンクリートや鉄など他の材料が真似できない能力を持つ木材は、環境に配慮した建築をつくるための切り札と見なされている。特に、木材を大量に使用するCLT（直交集成板）やGLT（集成材）などマスティンバーと呼ばれる木質材料は、エコロジカルな建材として追い風を受けている。では、そのような木質材料を建物に用いることで実際にどれくらいの効果が生まれるのか。今回は、建物の材料製造段階に注目して、木質材料を用いることの効果や懸念について詳しく見てみたい。

材料製造段階における建物の環境負荷

建物の材料製造段階とは、資源を採取し、原料を生産し、それらを工場等の加工場まで運搬し、製品を製造する一連のプロセスを指す【図1】。

【図1】建物のライフサイクル

例えば製材製品の場合、苗木の植え付けや下刈りなどの森林施業、丸太の伐採、搬出・運搬、製材所での加工、製品の梱包までが対象となる【図2】。

【図2】建物の材料製造段階：製材の場合

このプロセスの中で発生する資源やエネルギーの投入と、二酸化炭素などのガスや廃棄物などの排出を集計し、製材をつくることで生じる環境への負荷を定量的に評価する。建物はさまざまな材料の組み合わせで造られるため、それぞれの材料の製造に起因する負荷を積算することで、建物の材料製造段階の負荷となる。建物のライフサイクルアセスメント（LCA）の場合、実際に使用する材料全ての製造負荷を毎回求めることは作業的に難しいため、各材料の一般的な製造プロセスをもとに計算された負荷量（原単位）と材料の使用量をもとに評価を行う。厳密に言うと細かな話になるので、ここでは工事費の積算における材料費の算出方法（単価×数量）と似た手続き、と捉えていただくとわかりやすい。

構造材料の比較

材料の選択が建物の材料製造段階の負荷に及ぼす影響を具体的に見るために、ここでは構造材料を比べてみたい¹⁾。モデル建物を異なる工法（在来軸組木造（軸組造）、CLTパネル造（CLT造）、鉄筋コンクリート造（RC造）、鉄骨造（S造）で建設すると仮定し【図3】、環境負荷の指標として「1次エネルギー消費量（再生可能/非再生可能）」、「資源消費量（再生可能/非再生可能）」、「温室効果ガス排出量（化石燃料由来の排出のみ）」、「オゾン層破壊係数」、「酸性化ポテンシャル量」を、環境的な利点として「炭素貯蔵量」と「エネルギー貯蔵量」を、経済指標として「建材費」を評価する。各工法の仕様は標準的なものとし、構造部材以外の材料については基本的に工法間で統一した。また、外皮の断熱性能も統一し、構造材料の選択により生じる差をわかりやすく比較する。各指標の評価には、LCI（ライフサイクルインベントリ）データベースIDEA²⁾の原単位を用いた。

【図3】モデル建物を用いた構造材料（工法）の比較

【図4】は、評価結果を各評価指標における工法間の大小関係として相対的に表したものである。図中の1のラインが全工法の平均を示しており、2はその2倍、2.5は2.5倍、0.5は平均の半分を示す。

【図4】構造材料の選択による建物の環境負荷、環境利点、材料コストの変化（参考文献1をもとに作成）

まず環境負荷を見てみると、非木造（RC造、S造）は殆どの指標で1のラインを超えており、相対的に材料製造段階での負荷が高くなるということがわかる。温室効果ガス排出量、オゾン層破壊係数、酸性化ポテンシャル量についてはRC造とS造は概ね同等で、平均よりも1.25-1.5倍高い負荷を示している。加えて、RC造は非再生可能な資源の消費量が高く（平均の約2.2倍）、S造は1次エネルギーの消費量（再生可能・非再生可能共）が多いことが読み取れる。一方、木造（軸組造、CLT造）は概ね全ての環境負荷指標で1のラインを下回っている。特に軸組造は多くの指標で0.5付近を示し、4つの工法（構造材料）の中で最も環境負荷の小さい造り方ということがわかる。CLT造は1に近い指標が多く、環境負荷としては平均的といえそうだが、木材を大量に用いるため再生可能な資源の消費量が最も多くなり（平均の約1.8倍）、再生可能な1次エネルギー消費量（＝乾燥工程で用いるバイオマスエネルギーの消費量）も高めの結果（平均の約1.2倍）を示している。反面、大量に木材を用いることは炭素貯蔵量とエネルギー貯蔵量というかたちでも表れており、CLT造は高い環境的な利点を同時に持つことがわかる。建材費をみると、構造体を面材で構成するCLT造とRC造が若干高く、線材で構成する軸組造と鉄骨造が低い結果を示しているように見えるが、平均±25%程度の範囲に全て分布している。つまり、工法間の差は、建材費よりも環境指標の方が大きいことがわかる。多少余談ではあるが、この結果は、経済性よりも環境性を優先した材料選択の重要性を示唆していると捉えられる。

木造の利点と懸念

このような比較を通してまずわかることは、どの指標でみるかによって工法間の優劣や差が変わるということであり、少なくとも構造材料については、万能な選択肢はないと理解できる。その上で、環境に対する負荷と利点の両面から考えると、木造は相対的に有利であり、非木造には無い様々な可能性を持つと捉えることができそうだ。例えばCLT造は、大量の木材を使うことで建物内の炭素貯蔵量とエネルギー貯蔵量を高めることができるため、建物を資源や炭素の貯蔵庫として捉えることで、これまでとは違う造り方やデザインにつながる可能性がある。軸組造の場合、何より環境負荷が小さいというのは特出した利点である。軸組造の低負荷の要因は主に、製材の製造に対する原単位の小ささ（＝少エネルギー性）と、少ない材料で建物の骨組みを造ることができる工法としての効率の良さ（少資源性）にある。同じ木造でも軸組造とCLT造では環境性能や可能性が異なる。木材の先天的な環境特性と工法との関係を理解することで、材料製造段階における木造の環境的な特徴を把握することができ、改善策もイメージしやすくなる。

このように環境にやさしいと認識される木造であるが、実は大きな不安要素も抱えている。例えば、軸組造もCLT造も材料製造段階における温室効果ガスの排出量は確かに少ない。しかしこれは、化石燃料由来の温室効果ガスのみを計上した場合の結果であることに留意しなければならない。CLTを構成するラミナ（挽き板）を含め、製材をつくる上で最も多くのエネルギーを必要とするのは乾燥工程であり、今回はその熱源を木屑などのバイオマスと想定して評価を行っている。一般的にバイオマス燃料はカーボンニュートラル³⁾とみなすことができ、その燃焼の際に発生する二酸化炭素等のガスは温室効果ガスの排出量には計上しなくて良い。しかし、この評価の考え方は持続的な森林管理が前提となっており、それが担保されない場合はバイオマス燃料由来の温暖化ガス排出も環境負荷に転化する。また、上述の通りCLT造のように多くの木材を使用する工法の場合、再生可能な資源やエネルギーの消費量は大きくなる。これも、森が持続的に管理されている状況では大きな問題とはみなされないが、持続性が失われると深刻な環境負荷に転じる。つまり、木材や木造が持つ優れた環境性能の発現には、持続可能な森が不可欠という事である。建築局面ではこれまで、木造は四角に加工された木材だけを見て議論される事が多かった。今後、環境の観点から建物への木材利用を促進するためには、森の状態やそこに立つ丸い木まで遡って考えることを必須としなければならない。

次回も引き続き具体的な数値を示しながら、建設段階における木造の環境的な特徴について紹介する。