日本企業のグローバル水市場への取り組みと技術戦略 · 2015年2月13日日本企業のグローバル水市場への取り組みと技術戦略一般社団法人

２０１５年２月１３日

日本企業のグローバル水市場への取り組みと技術戦略

一般社団法人海外水循環システム協議会（GWRA）

[㈱日立製作所インフラシステム社技術最高顧問]

理事長上田新次郎

ＧＷＲＡ

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目次

１．グローバル水市場と課題

２．水のグローバル展開に向けた大型技術開発スキーム

３．今後期待される技術戦略と事例

４．NEDOへの期待

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１-1．グローバル水市場に向けた動き

経協インフラ戦略会議

平成25年3月13日第1回会議議長内閣官房長官構成員副総理兼各大臣

●「インフラシステム輸出戦略」の策定平成25年5月17日 → 改定平成26年6月3日 ●具体的施策（5本柱）の発表

「企業のグローバル競争力

強化に向けた官民連携の推進」

（出典：首相官邸ホームページより） 2

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1-２．世界の水ビジネス市場 1

経済産業省が2010年４月にまとめた水ビジネス国際展開研究会の最終報告書から。 3

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1-３．水ビジネスの事業領域と課題

三菱商事＋産業革新機構・・・豪州・ユナイテッド・ユーティリティーズ買収

三井物産・・・メキシコ・アトラテック社への出資、下水道事業

丸紅・・・南米チリ・アグアス・ヌエヴァ出資

三菱商事＋三菱重工･･･中東ドバイ・メティート社への出資

日立製作所・・・イラク・バスラ淡水化プラントと5年間のO＆M 北九州市＋神鋼環境ソリューション･･･ベトナム・ハイフォン市浄水施設

東京都下水道局＋住友商事･･･マレーシア下水道整備

部材・

機器製造設計・施工

維持管理・

事業運営

ベオリア、スエズ（仏）、ＧＥウォータ（米）海外

メーカエンジニアリング・

プラント商社

国内

地方自治体

日本企業の最近の動き

企画・計画

コンサル

◆出資による事業参画

◆EPC＋事業参画

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1-４．海外水循環システム協議会

1）国内外の産官学との交流による情報収集と政策提言

2）海外展開のためのプロジェクト形成と案件創生・推進

事業の目的

資金全体計画

EPC

機器素材

異業種の民間企業連合

契約経営

管理運営

関連省庁、地方自治体、大学、研究機関、民間団体等

産･官･学連携

ゼネコン

商社

銀行

保険

F/S調査（ベトナム） 34社（平成27年1月現在）

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2008年：有限責任事業組合 2012年：一般社団法人

【設立年】

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2-1．水のｸﾞﾛｰﾊﾞﾙ展開に向けた大型技術開発ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ

■ 経済産業省－新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）

省水型・環境調和型水循環プロジェクト：2009～2013

「再生水利用のモデル事業」、「ウォータープラザ事業」

■ 内閣府－日本学術振興会（JSPS）－NEDO

最先端研究開発支援プログラム（FIRST）

「Mega-ton Water System」：2009～2013

■ 文部科学省－科学技術振興機構（JST)

戦略的創造研究推進事業（CREST）

「持続可能な水利用を実現する革新的な技術とシステム」：2009～

■ 文部科学省－JST／国際協力機構（JICA）

地球規模課題対応国際科学技術協力（SATREPS）：2008～

■ 環境省

アジア水環境改善モデル事業：2011～ 6

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2-2．再生水利用のモデル事業

農業用水、建設工事用水

MBR

工業用水コンクリート用；練水、ブロック製造機械冷却用；洗浄設備、用水地冷設備

高レベル再生水

中レベル再生水

RO

下水

汚泥

濃縮水

処理水再生水生活排水汚水源

Abu Dhabi

Dubai

Ras Al Khaimah

Fujairah

Sharjah

Ajman

Umm Al - Quwain

アラブ首長国連邦全体図

ラスアルハイマでのモデル事業概要

MBR：（Membrane Bio – Reactor） RO：逆浸透膜（Reverse Osmosis)

Al Ghail Industrial Park

MBRユニット 500m3×4系列

ROユニット 500m3×3系列

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実証サイト

今後の展開：UAE、サウジ.など中東を中心に再生水利用事業を展開

委託：NEDO 実施：GWSTA （海外水循環ソリューション技術研究組合）

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ＭＢＲ

ＵＦ海水ＲＯ

下水ＲＯ

下水ＲＯ濃縮水

海水希釈

九州電力

濃縮水

動力低減

海水と同レベルの塩濃度

ボイラー用水

500m3/d

再生水 1400m3/d

前処理水量減低コスト省エネ

生態系への負荷低減

1500m3/d

2-3．ｳｫｰﾀﾌﾟﾗｻﾞ事業（海淡・下水再利用統合ｼｽﾃﾑ）

ウォータープラザ北九州

下水ＲＯ濃縮水で海水を希釈することで、海水淡水化システムを、 ①省エネ（動力費を約40％削減）、②環境低負荷型に改良。

UF:限外ろ過：（Ultra Filtration)

8 今後の展開：南ア、中国、インドでPR活動中

委託：NEDO 実施：GWSTA

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2-4．Mega-ton Water System

（出典：メガトンプロジェクト資料）

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今後の展開：サウジアラビアにて実証事業・大型プラントへ展開予定

委託：NEDO、実施：17企業+11大学

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⑮「地下水管理手法」埼玉大小松教授 ⑯「地下水持続利用システム」熊本大嶋田教授 ⑰「山体地下水資源開発」京都大小杉准教授

森林

降雨（水源）

湖沼

浄水場

上水道下水道

田畑

工業廃水

ゴルフ場降雨（水源）

上水道

⑥「荒廃人工林の管理」筑波大恩田教授

⑪「膜分離技術を核とした革新的上下水処理システム」北海道大学岡部教授 ⑫「都市水循環系の構築のための水再生技術」京都大田中教授 ⑬「複数の膜技術を統合した新しい水処理システム」工学院大中尾教授 ⑭「ロバストRO／NF膜」広島大都留教授

⑤「放射性物質移流拡散シミュレータ」東京大沖教授

③「面的水管理・カスケード型資源循環システム」高知大藤原教授 ④「超節水精密農業技術」東京農工大学澁澤教授

⑩「都市地下帯水層を利用した水再利用システム」京都大伊藤教授

①「水利用の長期ビジョン作成」東京工業大鼎准教授

②「都市圏水利用システム」東京大古米教授

⑨「微生物制御技術」宇都宮大池田教授

⑦「水循環系スマート水質モニタリング技術」広島大三宅教授 ⑧「病原微生物検出による水監視システム」東北大大村教授

農業流域

地下水

河川

下水道下水処理場海域

海水

都市浄水場

下水処理場

工業団地

下水処理場

下水道

気候変動

CO2削減25％

（出展:JST NEWS 2012.12 をもとに作成）

2-5．持続可能な水利用を実現する革新的な技術とｼｽﾃﾑ（CREST)

農業放射性物質森林

水質評価・モニタリング下水処理水管理システム

膜技術

地下水

都市水利用

都市

地球

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3-1．技術戦略

伸びる市場と技術開発

海水淡水化

Oil & Gas, Mining

上下水道

グローバル水市場での要求事項開発すべき技術

・水需要への対応・環境保護・地球温暖化阻止

造水、水再利用ゼロエミッション省エネ

・超省エネプロセスの開発・ゼロエミッション技術開発・新材料を含むロバストなプロセス開発・ゼロエミッション技術開発・超省エネプロセスの開発・スマートウォーターシステム

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3-2. 海水淡水化の更なる進化へ向けて

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一般的な海水淡水化プラント

◆更なる省エネ化（例：3.5Kwh/㎥→2.5Kwh/㎥）

・ナノカーボンなど新材料による低圧・高流束化

・PRO によるエネルギー回収の実用化

◆濃縮排水の環境に及ぼす負荷低減

◆各地域・各種海水に対し安定したプロセス技術の確立 Source：Mark Wilf, Membrane Desalination Technology

ERD：Energy Recovery Devise

【運転動力の内訳】

※Pressure Retarded Osmosis System

※

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3-3．現状の石油生産プラント

Onshore

石油精製

天然ガスプラント

Oil

石油随伴水

二相セパレータ

GAS

Offshore Fuel

Flare

生産井

Fluid パイプライン

三相セパレータ

生産井

石油貯留層

海水

水処理装置

随伴水処理プラント（油水分離，固液分離等）油

井圧入

廃棄井

油井圧入

河川放流

海洋放流

石油貯留層

市場規模：7,600億円（2020年）（その内高度処理1,500億円）（出典：GWI)

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Ref.： http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Research/Oil-Gas/epnews-2013-fall.pdf/epnews-2013-

fall.pdf

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（Millions m3/d）

◎ 東京都水道局の浄水施設能力は686万m3/dで，約1,300万の都民に供給

3-4．世界の石油生産量と随伴水発生量の推移

http://www.netl.doe.gov/File Library/Research/Oil-Gas/epnews-2013-fall.pdf/epnews-2013-fall.pdf














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3-5. 石油回収フェーズと随伴水処理の高度化

1次回収

2次回収

3次回収

Oil recovery 5% to 15%



自噴による油回収

メジャーは新規油田開発より既存油田からの油回収に注力

かんがい用水，ボイラ用水等への再利用でも脱塩は必要

水のインジェクションによる油回収（IOR: Improved Oil Recovery）

随伴水量の増加随伴水再利用での除去対象：油分，SS成分

熱，ガス，Chemical等のインジェクションによる油回収（EOR: Enhanced Oil Recovery）

実用性の高い低塩分濃度水EOR （LS-EOR: Low Salinity EOR）が注目される

随伴水再利用での除去対象：油分，SS成分

+ 塩分

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3-6．随伴水処理システムの現状と期待されるシステム

石油随伴水

比重差分離（重力）

比重差分離（ｶﾞｽ浮上，遠心力）

ろ材ろ過（吸着）

500～2,000 油濃度（mg/L）

100～500 15～30 ＜ 5

・廃棄・油井注入

廃棄

MF，UF膜（油分，微細粒子除去） RO膜，高塩分濃度水脱塩技術（MD,FO）

・有効利用（灌漑，緑化等）・EOR用インジェクション水 → 石油増進回収 → 石油生産に貢献

インジェクション時の地層閉塞

環境汚染

現状の随伴水処理システム分散油滴分離，浮遊固体分離

一次処理二次処理三次処理

期待される将来システム膜による油分，微細粒子除去，脱塩

＜ 5～1

二～三次処理脱塩処理

油滴サイズ（μm）

＞150 40～150 10～25 2～5

＜1～0.1

TDS 1,000～400,000 mg／ℓ

TDS 1,000～5,000

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3-7．ｲﾉﾍﾞｰｼｮﾝを駆動する革新的なｶｰﾎﾞﾝ技術

Amorphous Carbon Coating

Diamond-like Carbon (DLC) Coating

RO膜

基材

RO膜

基材

sp2 based

sp3 based

Diamond-like carbon

0.3～0.4nmの孔

＜参考＞既存の逆浸透膜（RO膜）

×耐久性､耐薬品性､耐熱性が脆弱 ×膜厚であるため流路抵抗大 ×油や水生生物等で目詰まり

流路となる炭素ナノ孔を精緻に制御

ﾅﾉ構造新炭素体

◆過酷な水環境で使用できる膜（ロバスト性の向上） ◆省ｴﾈﾙｷﾞｰ化

水・物質分離用デバイス化

ポリアミド

既存技術の延長では多様な水源から水を造り、世界中の人々に十分な水を提供することは困難

現状

解決すべき技術的課題

カーボン等の材料特性を活かして分離膜技術を

革新 ◆海水や油を含む水など、

世界の多様な水源に対応

◆長寿命、メンテナンス低減

◆流束、造水量の飛躍的増大

◆資源採取への応用

期待される革新的機能

（JST センターオブイノベーション資料） 17

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3-8. 膜を使った高塩分濃度水の脱塩技術

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Item 膜蒸留

Membrane Distillation(MD)

正浸透法 Forward Osmosis Membrane (FO)

貧溶媒添加法 Super Saturation Crystallization

Inlet Salt Concentration

10,000 - 100,000mg/l 10,000 - 100,000mg/l 50,000 - 300,000mg/l

Brine Salt Concentration

300,000mg/l (Max.) 300,000mg/l (Max.) Zero Liquid Discharge

Configuration

仕様される膜 PTFE または PP膜（孔径0.2～1μm）

CTA または PA膜（孔径: RO同等）

MF/UF/NF/RO膜（溶媒回収）

開発フェーズ Pilot Under Development Pilot

Membrane

Ho

t F

eed

Wate

r

Evaporation

Channel

Permeating

Vapour Condensing

Channel

Co

ole

d P

erm

eate

Str

eam

Feed

Draw solution Membrane

Brine Treated water

Dehydrator

UF NF RO

Treated Water

Raw Water

Reaction Tank

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3-9．省エネ型処理システム

基本フローコンセプト

好気

省エネルギー

容易な維持管理

安定した処理水質

圧倒的な低ＬＣＣ

（ライフサイクルコスト）

嫌気

（メタウォーター株式会社ホームページより抜粋）

①工場排水への運用（工場排水（バイオ燃料、醸造、乳業など））

（リックス株式会社（PENTAIR社）ホームページより抜粋

1.廃水タンク（原水槽）

2.栄養剤調整装置

3.熱交換器

4.バイオリアクター（生物反応槽） 5.MBR膜装置

6.エネルギー回収用バイオガス

②下水処理への適用東北大他

省エネルギー

汚泥発生量が少ない

エネルギー回収

アナモックスプロセス

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3-10．インテリジェントウォーターシステム

処理水

工場住宅

工業用水（再生水）

データセンター

産業排水処理システム下水処理システム

飲用水工業用水

下水

河川水/海水

中水（再生水）

工場用水（再生水）

上水処理システム処理水

ウォーターマネジメント

システム

Ａ市

Ｃ市Ｂ市

水環境情報の集約、一元管理により、経営効率化と水資源問題解決に貢献

・経営管理情報・営業情報・料金情報

・需要家情報・設備稼動情報・管路・地図情報

工業排水

（出典：株式会社日立製作所資料から抜粋） 20

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４．NEDOへの期待

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１．成果の普及展開中東、アフリカ、インド、東南アジアなど水需要増大地域への積極的な普及拡大。２．NEDOへの要望・期待［システム支援］国際交流活動、国際エネ実証事業などを活用した優位技術の実証の支援。［技術開発］・海水淡水化システムの超省エネ化とゼロエミッション化・Ｏｉｌ＆Ｇａｓ分野における処理プロセスのロバスト化とゼロエミッション化・東南アジアなど海外の上下水処理システムの省エネ化 IT活用及び低ＬCＣ化

ご清聴ありがとうございました。

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