高炉から電炉への転換で製鉄所の排出はどれだけ減るか — 作れる鋼種・スクラップの質・電力の排出係数で変わる削減量

（本稿の情報は2026年11月時点）

鉄鋼業の脱炭素を語るとき、「高炉を電炉に替えれば7割減る」「いや9割減る」という数字が交錯する。どちらも計算としては成立する。違いを生んでいるのは技術の優劣ではなく、何を作るか・何を原料にするか・どの電力を使うかという3つの変数の置き方である。製鉄所の経営企画が投資判断に使う数字としては、公表されている単一の削減率をそのまま持ち込めない。

Climate tech news（CTJPN）では電炉鋼材を調達する側から見た削減量の計算を別稿で扱っている。ここでは供給側、つまり製鉄所1基を転換する当事者の視点から、削減量がどの範囲に着地するかを積み上げる。

本稿の算定境界

削減率は分母と分子の境界が揃っていなければ意味を持たない。以下の試算はすべて次の境界に統一している。

対象工程は製銑・製鋼（高炉・転炉または電炉）までの上工程とし、圧延・表面処理などの下工程は含まない。範囲はScope1（燃料・還元材・副資材由来の直接排出）とScope2（購入電力）の合計で、鉄鉱石採掘・石炭採掘・スクラップ発生に伴う上流排出（Scope3上流）は含まない。スクラップ投入はカットオフ法によりゼロ配分とする。還元鉄（DRI/HBI）を購入・輸入する場合は、その製造排出を本稿では分子に計上する。この扱いは企業のScope1報告とは異なるため、比較の際には注意が要る。

BF-BOFルートの基準原単位は、同じ境界での代表値として粗鋼1トンあたり2.05 t-CO2を用いる。この水準はIEA「Iron and Steel Technology Roadmap」が示す高炉一貫ルートの原単位レンジの中位に相当する。配合比は金属装入ベースで表記し、歩留まりは装入1.10t/粗鋼1tと置く。したがってDRI30%配合とは粗鋼1トンあたりDRI 0.33tの装入を意味する。

「2.05t→0.27t」が成立する条件を分解する

表1：ルート別の排出原単位と作れる鋼種（上工程・Scope1+2）

項目	BF-BOFルート	EAF（スクラップ100%）	EAF（天然ガスDRI 30%混合）
粗鋼1t当たり排出（電力係数0.05kg/kWh）	2.05 t-CO2	0.11 t-CO2	0.42 t-CO2
同（電力係数0.44kg/kWh）	2.05 t-CO2	0.27 t-CO2	0.61 t-CO2
主要排出源	コークス・石炭（還元反応）	購入電力・加炭材	DRI製造＋購入電力
スクラップ由来の上流排出	—	ゼロ配分（カットオフ法）	ゼロ配分（カットオフ法）
作れる鋼種の幅	ほぼ全鋼種	条鋼・一般薄板中心	高強度薄板まで拡大可能

出典：Climate tech news（CTJPN）試算（前提は本文の算定境界および表2の注記。BF-BOF基準はIEA「Iron and Steel Technology Roadmap」の高炉一貫ルート原単位レンジの中位値を採用し、副生ガス自家発電を内部化した構成として電力係数の変動に対して一定とした）

BF-BOF基準を電力係数に対して動かさないのは、高炉一貫がコークス炉ガス・高炉ガス・転炉ガスによる自家発電で構内電力の大半を賄い、売電する構成もあるためである。購入電力への依存度が電炉と比べて桁違いに小さいから、系統の排出係数の変動は分母にほとんど効かない。この非対称性が、電炉転換の削減率を電力調達に強く依存させている。

EAFルートの低い原単位は、スクラップ投入をゼロ配分とする前提と低炭素電力という2つに同時に依存している。そして第3の前提、すなわち「スクラップだけで目的の鋼種が作れる」という条件が、高級鋼を主力とする製鉄所では成立しない。

削減量を決める3つの変数を分けて見る

電炉の排出は、おおまかに3項の和である。購入電力量に排出係数を掛けた分、還元鉄や高炉銑など希釈材を持ち込んだ分、そして電極・加炭材・酸素・LNGバーナー・石灰に由来する副資材分。

副資材項はスクラップ100%の場合に粗鋼1トンあたり0.09 t-CO2と置いた。IEAやworldsteelの公表値では、スクラップ電炉の直接排出は0.1〜0.2 t-CO2/tとされることが多い。日本の電炉は加炭材使用量が比較的少なく、石灰の焼成を外部調達で行う構成が一般的であるため下限寄りに置いたが、加炭材を多用する操業では0.15t前後まで上がる。この0.06tの差は削減率で約3ポイントに相当する。

表2：原料配合と電力排出係数による粗鋼1t当たり排出（上工程・Scope1+2）

原料配合	電力係数 0.05 kg/kWh	0.25 kg/kWh	0.44 kg/kWh	0.60 kg/kWh
スクラップ100%	0.11 t（削減95%）	0.19 t（削減91%）	0.27 t（削減87%）	0.33 t（削減84%）
スクラップ70%＋天然ガスDRI 30%	0.42 t（削減80%）	0.51 t（削減75%）	0.61 t（削減70%）	0.69 t（削減67%）
スクラップ50%＋天然ガスDRI 50%	0.62 t（削減70%）	0.73 t（削減64%）	0.84 t（削減59%）	0.93 t（削減55%）
スクラップ70%＋高炉銑 30%	0.70 t（削減66%）	0.78 t（削減62%）	0.85 t（削減59%）	0.91 t（削減56%）
スクラップ70%＋水素DRI 30%（再エネ水素）	0.20 t（削減90%）	0.30 t（削減85%）	0.39 t（削減81%）	0.47 t（削減77%）

出典：Climate tech news（CTJPN）試算（前提：BF-BOF基準2.05 t-CO2/t、副資材項はスクラップ100%で0.09 t-CO2/t、DRI配合時は残存酸化鉄の還元と造滓量増に伴う加炭材・石灰の増加分を配合比率に比例して上乗せし30%配合で0.16 t-CO2/t・50%配合で0.21 t-CO2/t、高炉銑配合時は0.09 t-CO2/t、電力原単位はスクラップ100%で400kWh/t・DRI30%配合で490kWh/t・DRI50%配合で550kWh/t・高炉銑30%配合で380kWh/t、天然ガスDRI製造排出0.7 t-CO2/t-DRI、高炉銑1.80 t-CO2/t-銑、水素DRIは再エネ水素利用で0.05 t-CO2/t-DRI、装入歩留まり1.10t/粗鋼1t、下工程は含まない）

表2の各セルは注記の前提から再現できる。スクラップ100%・電力係数0.44の行は、電力項0.400×0.44＝0.176tと副資材0.09tの合計で0.27t、削減率87%。スクラップ70%＋天然ガスDRI 30%・電力係数0.44の行は、電力項0.490×0.44＝0.216t、DRI項0.33×0.7＝0.231t、副資材0.16tの合計で0.61t、削減率70%となる。副資材項のDRI配合時の上乗せは、金属化率92〜96%のDRIに残る酸化鉄の還元と造滓量の増加に伴う加炭材・石灰の増分を見込んだもので、実操業のばらつきの範囲内にあるが推計であることを明示しておく。

構造の転換点が読み取れる。スクラップ100%の行では電力係数が0.05から0.60まで動くと削減率は95%から84%へ11ポイント動く。天然ガスDRI 50%配合の行でも振れ幅は15ポイントで、電力改善によって動かせる幅は両者で大きく変わらない。違うのは到達できる天井である。DRI 50%配合では電力係数を0.05まで下げても削減率は70%で止まる。電力をゼロ排出にしても、希釈材の製造排出とスクラップ100%案との差は埋まらない。

つまり還元鉄を入れる判断をした時点で、削減率の上限は希釈材の製造方法によって決まってしまう。低炭素電力の調達努力は削減率を数ポイント積み増すが、天井を押し上げる手段ではない。水素DRIの行が示す通り、希釈材自体を低炭素化すれば天井はスクラップ100%案に近い水準まで戻るが、それは別の投資判断になる。

作れる鋼種が削減量の上限を決める

では、なぜ還元鉄を入れるのか。スクラップに含まれる銅・錫・ニッケル・クロム・モリブデンといったトランプエレメントは、酸素精錬で酸化除去できない。これらは鉄より酸化されにくいため、転炉や電炉の精錬では鋼中に残留する。希釈以外に濃度を下げる手段が実質的に無い。

銅は粒界に濃化した液相として熱間加工時の表面割れ（熱間脆性）を引き起こし、錫は粒界に偏析して延性を落とす。自動車外板のような表面品位が厳しく深絞り成形を伴う鋼種では、この制約が直接効く。

希釈の計算は単純である。最終的な鋼中銅濃度は、おおよそ「スクラップ配合比率×スクラップ中銅濃度」で決まる（希釈材の銅はほぼゼロとみなせる）。したがって必要な希釈材比率は、使うスクラップの銅濃度に完全に依存する。

表3：鋼種別の銅許容水準と必要希釈材比率（スクラップ中Cu 0.10%前提）

製品カテゴリ	銅の実務上の許容水準の目安	スクラップ100%での製造可否	必要な希釈材比率の目安
鉄筋・形鋼・一般条鋼	0.30%程度まで許容	可能	0%
一般用熱延薄板・鋼管素材	0.10〜0.20%程度	可能	0〜10%
高強度薄板（自動車構造部材）	0.05〜0.08%程度	困難	20〜50%
自動車外板（深絞り・塗装外観）	0.04%程度以下	不可	60%以上
高級線材（タイヤコード、ばね鋼等）	0.03%程度以下	不可	70%以上
電磁鋼板（無方向性・方向性）	不純物全般に厳格	不可	70%以上

出典：Climate tech news（CTJPN）整理（許容水準は一般的な鋼種規格・冶金文献上の目安を整理したもので、実際の管理値は各社・各顧客仕様により異なる。希釈材比率は「スクラップ中Cu 0.10%」を前提とした単純希釈計算による推計）

前提の置き方で結論が変わる点を明示しておく。普通スクラップ（H2・HMS相当）の銅濃度は0.25〜0.35%程度とされ、これで自動車外板の0.04%以下を狙うと希釈材比率は85%を超える。実質的に電炉で作る意味を失う。逆に新断・プレス等のクリーンスクラップ（銅0.03〜0.06%程度）であれば希釈材はほとんど不要になる。表3が置いた0.10%は、選別・加工を経た中品位スクラップを安定的に確保できる前提である。つまり高級鋼の電炉製造は「還元鉄をどれだけ入れるか」の問題であると同時に「どの品位のスクラップを押さえられるか」の問題でもある。

製鉄所の削減ポテンシャルは、この表と自社の製品構成を掛け合わせれば逆算できる。年産500万トンのうち条鋼・一般薄板が6割、高強度薄板が2割、外板・高級線材・電磁鋼板が2割という構成なら、加重平均の希釈材比率は0.6×0.05＋0.2×0.35＋0.2×0.65＝約0.23となる。希釈材をすべて天然ガスDRIで賄い電力係数0.44を使うと、表2のスクラップ100%（0.27t）と天然ガスDRI 30%配合（0.61t）の間を希釈材比率で線形補間して約0.53t、削減率は約74%。これが高級鋼比率2割の製鉄所の現実的な上限である。

高級鋼比率が5割を超える製鉄所では、たとえば条鋼・一般薄板3割・高強度薄板2割・外板等5割という構成で加重平均希釈材比率が約0.41になり、同じ条件で表2の30%配合（0.61t）と50%配合（0.84t）の間を補間すると約0.73t、削減率は64%前後にとどまる。削減トン数では1.52 t/t鋼 対 1.32 t/t鋼で、差は1割強。つまり製品構成の違いが削減率に与える影響は10ポイント前後で、電力係数を0.05から0.60まで動かしたときの振れ幅（スクラップ100%行で11ポイント）と同程度の大きさに収まる。ここで大きく効くのはむしろ、高級鋼比率が高い製鉄所ほど必要な還元鉄の絶対量が増え、調達リスクとコストが跳ね上がることである。削減量単位での投資優先順位は条鋼・一般材ラインから付けるのが合理的だが、収益性の高い高級鋼ラインを後回しにすることはグリーン鋼材のプレミアムを取りに行く戦略とは逆方向に働く。この矛盾が各社の転換計画の設計で最も難しい部分になっている。

還元鉄の確保が転換計画の律速になる

希釈材の選択肢は限られる。高炉銑を使えば不純物は解決するが、高炉を残すことになり削減効果が削られる。表2の「スクラップ70%＋高炉銑30%」の行が示す通り、電力係数0.44では削減率59%にとどまり、天然ガスDRI 30%配合の70%より11ポイント低い。

表4：希釈材の製造排出・コスト・調達リスクの比較

希釈材	製造排出の目安（t-CO2/t）	コスト水準の目安	調達リスク
高炉銑（自社）	約1.80	既存設備の限界費用	低（ただし高炉維持投資が必要）
天然ガスDRI/HBI（輸入）	約0.5〜0.8	スクラップ＋1〜2万円/t	高（商業取引量が限定的）
天然ガスDRI（自社・海外立地）	約0.5〜0.8	投資回収込みで上振れ	中（上流権益の確保が前提）
石炭系DRI（ロータリーキルン等）	約1.1〜1.5	スクラップ＋0.5〜1.5万円/t	中
水素DRI（再エネ水素）	約0.0〜0.1	スクラップ＋4万円/t以上	極めて高（商業規模が未確立）
高品位スクラップ（選別・加工済）	ゼロ配分	普通スクラップ＋0.5〜1.5万円/t	中（国内発生量に上限）

出典：Climate tech news（CTJPN）整理（製造排出はIEA「Iron and Steel Technology Roadmap」およびMidrex「World Direct Reduction Statistics」が示す技術別レンジを整理した推計値。コスト水準は2026年前半の市況を踏まえた目安で、HBIプレミアムは市況により数倍動く）

天然ガス直接還元の製造排出を本稿が0.7 t-CO2/t-DRIと置いたのは、Midrex系・HYL系の商業プラントで広く報告される0.5〜0.8のレンジの中位を採ったためである。石炭系ロータリーキルンを含めれば1.1を超える。どの技術を前提にするかで削減率は5ポイント以上動くため、還元鉄の調達先を決める段階で技術方式を特定しておくことが、後の削減実績の説明可能性を左右する。

量の制約も見逃せない。世界のDRI生産量は年間1億トン台で推移しているが、その大半は生産地で直ちに溶解されるため、市場で買えるmerchant DRI/HBIの取引量は生産量の1割前後にとどまる。さらに還元鉄用の高品位ペレット（DR-grade、全鉄分67%以上程度でSiO2・Al2O3が低位）の供給も、通常の高炉用ペレットに比べて供給源が限られる。日本製鉄は統合報告書およびカーボンニュートラルビジョン関連の公表資料で、電炉化と原料上流への関与を一体で論じている。JFEスチールの倉敷地区の大型電炉についても、公表後に投資判断・稼働時期の見直しが報じられた経緯があり、2026年11月時点の確定した稼働計画として扱うことは避けるべきである。いずれも「電炉を建てれば済む」話ではないことの裏返しだ。

削減の帰属という問題もある。天然ガスDRIを海外から輸入して国内電炉で溶解すると、還元反応に伴う排出は海外の製造地で発生する。製鉄所の国内Scope1は確実に減る。だがサプライチェーン全体で見れば、排出はScope3の上流に移っただけという指摘が成り立つ。顧客が製品カーボンフットプリントで評価する場面では、この移転分は隠せない。グリーン鋼材としてプレミアムを取る戦略を描くなら、Scope3込みの数字で説明できる構成にしておかないと、後から値付けの根拠を失う。

電力はどれだけ要るか — 受電容量と系統接続

量の問題も転換計画を縛る。電炉の溶解電力原単位はスクラップ100%で粗鋼1トンあたり概ね350〜450kWh。還元鉄を混合するとDRI自体が冷材であり、金属化率92〜96%の残存FeOの還元が吸熱反応でありスラグ量も増えるため、配合30%で450〜520kWh程度まで増える。精錬・連続鋳造を含めた上工程全体ではこれに上積みがある。

表5：年産規模別の電力量・受電容量と電力係数感度（溶解工程）

年産規模	配合	溶解電力原単位	年間電力量	必要受電容量の目安	電力係数0.1kg変動時の排出変動
100万t	スクラップ100%	400 kWh/t	4.0億kWh	約70 MVA	40 kg-CO2/t
300万t	スクラップ100%	400 kWh/t	12.0億kWh	約200 MVA	40 kg-CO2/t
300万t	DRI 30%混合	490 kWh/t	14.7億kWh	約250 MVA	49 kg-CO2/t
500万t	DRI 30%混合	490 kWh/t	24.5億kWh	約400 MVA	49 kg-CO2/t

出典：Climate tech news（CTJPN）試算（前提：受電容量は負荷率・同時稼働率を考慮した概算。下工程の電力は含まない）

感度の読み方は単純だ。スクラップ100%・400kWh/tの場合、電力排出係数が0.1kg-CO2/kWh動くと粗鋼1トンの排出は40kg動く。削減率に換算すると約2ポイント。小売メニューの切り替えや再エネ調達でこの幅を動かせるなら、効果は確実に出る。日本の全国平均排出係数が0.44kg-CO2/kWh台で推移している状況を欧州の低炭素系統（0.1kg未満の国がある）と比べると、同じ設備・同じ配合でも粗鋼1トンあたり約156kgの差になる。表2のスクラップ100%行で0.44と0.05を比べた0.27t対0.11tの差0.16tが、これに対応する。

むしろ実務上の制約は工期である。300万t級で200MVA、500万t級で400MVA規模の受電は、既存の製鉄所構内の受電設備では足りないことが多く、送電線の増強や特別高圧の新規連系を伴う。電力広域的運営推進機関（OCCTO）の系統アクセス業務では接続検討・契約申込・工事の各段階に標準的な処理期間が定められており、上位系統の増強を要する案件では契約から工事完了まで数年を要する。電炉本体の建設期間と同等か、それより長くなる場合がある。転換スケジュールを律速するのは炉の工期ではなく、電力と還元鉄の2つだと考えるのが実態に近い。

削減1トンあたりの追加コストで転換案を並べる

調達コスト削減と投資判断を同じ軸に乗せるなら、削減トンあたりの追加コスト（円/t-CO2）に揃えるのが実用的だ。設備投資の年経費化分と、変動費の差分を合算し、削減トン数で割る。

表6：転換シナリオ別の削減1t当たり追加コスト（年産300万t前提）

シナリオ	削減量	変動費差分の目安	投資年経費の目安	削減1t当たり追加コスト
スクラップ100%・系統平均電力（0.44）	1.78 t/t鋼	＋3,000円/t鋼	＋6,000円/t鋼	約5,000円/t-CO2
スクラップ100%・低炭素電力（0.05）	1.94 t/t鋼	＋4,600円/t鋼	＋6,000円/t鋼	約5,500円/t-CO2
スクラップ70%＋天然ガスDRI・系統平均電力	1.44 t/t鋼	＋9,600円/t鋼	＋7,500円/t鋼	約11,900円/t-CO2
スクラップ70%＋高炉銑・系統平均電力	1.20 t/t鋼	＋2,000円/t鋼	＋5,000円/t鋼	約5,800円/t-CO2
スクラップ70%＋水素DRI・低炭素電力	1.85 t/t鋼	＋18,000円/t鋼	＋9,000円/t鋼	約14,600円/t-CO2

出典：Climate tech news（CTJPN）試算（前提：BF-BOF基準2.05 t-CO2/t鋼、削減量は表2の該当セルに対応。変動費差分はスクラップ100%・系統平均電力案の＋3,000円/t鋼（普通スクラップ5.5万円/t・装入1.10t基準でのBF-BOFルート鉄源費との差）を基礎とし、系統電力単価18円/kWh、低炭素電力プレミアム＋4円/kWh、HBIプレミアム＋1.5万円/t-DRI、水素DRIプレミアム＋4万円/t-DRIを各案の配合比率と電力原単位に掛けて積み上げた2026年前半の市況ベース。高炉銑案は既存高炉の限界費用と維持操業費を織り込んだ目安。投資年経費は電炉・受電設備・付帯設備を含む概算の減価償却＋資本費相当で、高炉更新回避分は控除していない）

この並びから読み取れる判断は明確だ。削減1トンあたりのコストで最も有利なのはスクラップ100%・系統平均電力の案で約5,000円/t-CO2。同じ配合で低炭素電力に切り替えると変動費は増えるが削減量も増えるため、約5,500円/t-CO2とコスト効率の劣化は小さい。高炉銑希釈案は削減量が最小だがコストも低く約5,800円/t-CO2で続く。天然ガスDRI案は削減量が中程度なのに追加コストが大きく約11,900円/t-CO2と倍以上になる。水素DRI案は表4の下限である＋4万円/t-DRIを前提にしても約14,600円/t-CO2で、プレミアムが8万円/t-DRIに振れれば2万円/t-CO2を超える。現状の炭素価格では到底回収できない水準である。

ただしコスト効率の順位は、作れる鋼種を無視した順位である。スクラップ100%案は高級鋼を作れないため、製品構成を単価の低い一般材に寄せることを意味する。製品ミックスの粗利低下を機会費用として乗せると順位は変わりうる。高炉銑希釈案は高炉を残すため、将来の炭素価格上昇に対する脆弱性が最も高い。

財源の見通しについては、制度の段階構造を正確に押さえる必要がある。2025年の改正GX推進法に基づき、2026年度から一定規模以上の排出事業者の排出量取引制度への参加が義務化されたが、現行フェーズの割当は無償を原則としており、有償オークションと化石燃料賦課金の導入は後年度に段階的に予定されている。したがって現時点の炭素価格シグナルが5,000〜5,800円/t-CO2の削減コストを単独で賄うという推論は成り立たない。当面は、GX経済移行債を財源とする設備投資支援やグリーンイノベーション基金の水素還元製鉄プロジェクトなど、投資補助側に依存する構図が続く。11,000円/t-CO2を超える案を正当化するには、グリーン鋼材プレミアムを乗せられる顧客の確保が前提になる。

課題・反論・代替視点

ここまでの試算に対する最も強い反論は、スクラップの量と質の前提に向かう。表3は銅0.10%の中品位スクラップを安定調達できる前提に立っているが、これ自体が強い仮定である。国内の鉄スクラップは発生量に上限があり一部は輸出に回っている。高炉転換が国内で同時に進めば需給は逼迫し、特に選別済み低銅スクラップの価格は構造的に上昇する。表6は普通スクラップ5.5万円/tを基準価格に置いているため、需給逼迫シナリオでは全案の追加コストが上振れし、スクラップ100%案のコスト優位が最も縮む。

スクラップ投入をゼロ配分とする前提自体にも議論がある。GHGプロトコルやEUのCBAMはスクラップにカットオフ法（ゼロ配分）を適用するが、worldsteelやISO 20915はスクラップに価値を認めるシステム拡張法（スクラップクレジット）を採用しており、配分方法の決着はついていない。システム拡張法では電炉に有利な配分が是正される方向に働くため、本稿の削減率の絶対水準は配分方法の選択によって動く。顧客が採用する算定方法が自社の削減実績の見え方を決めるという構造は、グリーン鋼材の値付け交渉で先に確認すべき論点である。

不純物制約の見積もりが保守的すぎるという反論も立つ。スクラップの選別技術、シュレッダー処理の分離精度、電炉オペレーションの改善によって、従来は困難とされた鋼種の電炉製造は実際に拡大してきた。米国の電炉は既に自動車用薄板を量産しており、これは「電炉では高級鋼が作れない」ことの反証ではなく、「希釈材と低銅スクラップを確保すれば作れる」ことの実例である。表3の希釈材比率は現在の実務水準の目安であり、選別の高度化に投資すれば還元鉄への依存度は下げられる。この方向の投資効果は表6に織り込んでいない。

逆方向の反論もある。低炭素電力の調達は表6でプレミアム4円/kWh（スクラップ100%・400kWh/tなら＋1,600円/t鋼）と置いたが、長期の電力価格が上振れすれば前提は崩れる。年間12億kWhという規模の低炭素電力を長期固定で確保できるかは個別交渉次第であり、電炉の数が増えれば調達競争になる。プレミアムが倍の8円/kWhになれば低炭素電力案の追加コストは約6,300円/t-CO2まで上がり、系統平均電力案との差は広がる。電力側のリスクを過小評価すると、削減量の計画だけが残ってコストが回収できない構図になる。

還元鉄の帰属についても別の見方が成り立つ。海外で天然ガスDRIを作ることは、安価な天然ガスと再エネポテンシャルを持つ地域に還元工程を移す国際的な工程再配置であり、サプライチェーン全体では必ずしも排出増にならない。日本国内で水素還元を行うより、中東や豪州で作った方が世界全体の排出が小さくなる可能性は十分にある。Scope3への移転を一律に「見せかけの削減」と断じるのは、地理的な最適配置を否定することになる。

日本市場・日本企業への示唆

海外の電炉転換事例をそのまま日本に持ち込めない理由は、希釈材の調達構造と電力条件に集約される。

まず希釈材である。米国の電炉が自動車用薄板まで製造できているのは、大陸内で大量のスクラップが循環し品質別の流通市場が機能していることと、北米域内および近隣でのHBI・DRI供給網が整っていることの組み合わせによる。日本は島国で発生量に上限があり、高品位スクラップの選別流通は発展途上だ。還元鉄は輸入に依存することになるが、merchant DRI/HBIの取引量が世界のDRI生産量の1割前後にとどまる市場で、年産300万t規模の電炉がDRI30%配合を続けるには年間約100万tの確保が要る。この量を長期で押さえられるかが、高級鋼の電炉化の成否を分ける。自社でスクラップの集荷・選別網を押さえるか、上流のペレット・還元鉄権益に出資するか、長期契約で確保するかの早期判断が、転換後の変動費を決める。

次に電力である。欧州の一部では系統の排出係数が0.1kg-CO2/kWhを下回る国があり、スクラップ電炉の原単位は表2の最左列に近づく。日本の全国平均は環境省・経済産業省が公表する電気事業者別排出係数で0.44kg-CO2/kWh台の水準にあり、同じ設備・同じ配合でも粗鋼1トンあたり約156kg（0.16t）の差が出る。低炭素電力を個別調達する以外にこの差を埋める方法は無く、立地選定で電力係数の低い地域や再エネ接続の余地がある地域を選ぶことは、設備仕様の判断と同じ重みを持つ。

制度面では、2026年度から参加義務が始まった排出量取引制度が現行フェーズで無償割当を原則としている点を前提に資金計画を組むのが現実的だ。炭素価格だけに削減コストの回収を期待する設計は成り立たない。GX経済移行債を財源とする設備投資支援やグリーンイノベーション基金の水素還元製鉄関連の支援を取りに行きつつ、11,000円/t-CO2を超える案については顧客からのプレミアム確保を条件に段階投資とする構成が、資本効率の面で合理的である。日本の自動車メーカーがサプライチェーン全体の排出削減目標を強めていることは追い風だが、プレミアムの支払いに応じる量が生産量のどこまでを占めるかは、まだ検証されていない。

まとめ

高炉から電炉への転換で得られる削減率は、単一の数字で表せない。スクラップ100%・低炭素電力という最も有利な前提では95%に届き、天然ガスDRIを5割混合して系統平均電力を使う構成では59%に落ちる。この差を生んでいるのは技術の優劣ではなく、作る鋼種が原料配合を決め、原料配合が希釈材の製造排出を呼び込むという連鎖である。電力の排出係数を改善して動かせる幅は、どの配合でも削減率で10〜15ポイント。それに対し配合の違いがもたらす天井の差は25ポイント以上に及ぶ。削減量の議論を電力の排出係数だけに収斂させると、この非対称性を見落とす。

投資判断の軸に削減1トンあたりの追加コストを置くと、スクラップ100%案の約5,000円/t-CO2から水素DRI案の約14,600円/t-CO2まで3倍近い開きが出る。コスト効率だけで選べばスクラップ100%案だが、それは高付加価値品を手放すことと同義であり、収益構造の転換を伴う。還元鉄を使う案は製品ミックスを維持できるが、削減量が目減りし、調達リスクを抱え、国内Scope1の削減が海外Scope3への移転として読まれる余地を残す。どの案も単独では最適にならず、製品ラインごとに異なる解を組み合わせることになる。

転換計画の実質的な律速は、炉の建設工期ではない。300万t級で200MVA、500万t級で400MVA規模の受電を確保する系統接続の工期と、年間百万トン規模の還元鉄および低銅スクラップを長期で押さえる原料契約の2点である。この2つに手を打った企業と、電炉の発注だけを先に決めた企業の差は、2030年代前半に稼働率と変動費の差として表に出る。今後3〜5年の還元鉄・高品位ペレットの上流権益獲得と系統連系枠の確保が、鉄鋼各社の削減実績とコスト競争力の分水嶺となる。

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主要出典

• 国際エネルギー機関（IEA）「Iron and Steel Technology Roadmap」（ルート別CO2排出原単位・技術別削減ポテンシャル） — https://www.iea.org/
• 世界鉄鋼協会（worldsteel）「Sustainability Indicators」「Steel’s Contribution to a Low Carbon Future」（粗鋼1トン当たりCO2、LCI・配分方法） — https://worldsteel.org/
• 環境省・経済産業省「電気事業者別排出係数」（温室効果ガス排出量算定・報告・公表制度に基づく全国平均係数・基礎排出係数・調整後排出係数） — https://www.env.go.jp/
• 経済産業省「GX実現に向けた基本方針」「GX推進法に基づく排出量取引制度」および産業構造審議会 鉄鋼ワーキンググループ関連資料（制度の段階構造・参加義務開始年度） — https://www.meti.go.jp/
• 資源エネルギー庁「エネルギー基本計画」および電力需給・系統整備に関する公表資料 — https://www.enecho.meti.go.jp/
• 電力広域的運営推進機関（OCCTO）系統アクセス業務（接続検討・契約申込の標準処理期間、系統情報の公表） — https://www.occto.or.jp/
• 日本製鉄株式会社 統合報告書・カーボンニュートラルビジョン関連の公表資料（電炉化計画・原料上流戦略） — https://www.nipponsteel.com/
• JFEホールディングス株式会社 統合報告書・決算説明資料（電炉転換に関する投資判断のステータス） — https://www.jfe-holdings.co.jp/
• GHGプロトコル「Corporate Value Chain (Scope 3) Accounting and Reporting Standard」（スクラップのカットオフ配分） — https://ghgprotocol.org/
• Midrex Technologies「World Direct Reduction Statistics」（DRI生産量・merchant DRI/HBI取引量、技術別排出） — https://www.midrex.com/
• 一般社団法人日本鉄源協会 鉄スクラップ需給統計（発生量・輸出量）および経済産業省「鉄鋼需給動態統計」 — https://www.meti.go.jp/