近年の技術進歩と循環型経済の概念の漸進的な発展にもかかわらず、タイヤ熱分解製品の市場は未だ初期段階にあると言える。本稿では、カーボンブラックとは何か、バージンカーボンブラックの用途分野について解説し、環境に悪影響を与えるバージンカーボンブラックの代替として回収カーボンブラックが果たす可能性について考察する。

この記事の最後では、バージンカーボンブラックの代替率を20%と控えめに想定し、回収カーボンブラックの年間市場規模を推定します。ヒント：数字は、回収カーボンブラック生産が収益性が高く、ビジネスチャンスに富んでいることを示唆しています。

カーボンブラック：概要と定義

カーボンブラック（CB）は伝統的に、自動車タイヤの補強材と充填材の両方として使用されてきました。CBの素材としての独自の特性に対する理解が深まるにつれ、現在では自動車タイヤ、コンベアベルト、インク、プラスチックパイプ、ゴムマット、靴底など、幅広い製品に幅広く利用されています。バージンCBには微量の不純物しか含まれておらず、炭素含有量は100%に極めて近いです。

バージンカーボンブラック（vCB）は、FCCタール、コールタール、エチレンクラッキングタールなどの重質石油製品の不完全燃焼によって生成される黒色の微細粉末状の物質です。カーボンブラックは、活性炭よりも低いものの、高い表面積対体積比を持つ準結晶炭素の一種です。カーボンブラックの最も多く使用される用途は、ゴム製品、特にタイヤの補強充填剤です。スチレンブタジエンの純粋な加硫ゴムの引張強度は2MPa以下で、耐摩耗性は無視できる程度ですが、重量比50%のカーボンブラックを配合することで、引張強度と耐摩耗性が向上します。

カーボンチャー（CC）または回収カーボンブラック（rCB）は、熱分解プロセスの直接生成物の一つです。この物質は価値が低く、セメント窯での発電など用途が限られています。そのため、カーボンチャーは市場や最終用途の要件に応じて精製され、高価値用途の技術製品として利用される必要があります。

ASTM International は、世界中で 12,800 以上の ASTM 規格が運用されている、製品と材料の主要な定義を導入する標準化団体であり、最近、回収カーボン ブラック (rCB) に関する最初の規格を発行しました。

その回収カーボンブラック（rCB）に関するASTM委員会D362017年に設立され、新興のRCB業界における製品の品質と安全性を支援することを目的としています。複数の小委員会が、用語、ガイダンス、実践、試験方法に関する標準の策定を担当しています。

新しいASTM規格（D8178）は、RCBとカーボンチャー（CC）の価値を明確に区別するための共通用語の必要性に応えています。また、提案されている用途におけるRCBの性能に関するコミュニケーションを容易にします。D8178は、チャー、カーボンブラック（ASTM規格D3053の定義による）、生回収カーボンブラック、および回収カーボンブラック（RCB）の違いの重要性を概説しています。

最も重要なことは、製品名「回収カーボン ブラック (RCB)」は、生のカーボン ブラックから金属や繊維が除去され、粉砕された場合にのみ適用されるべきであり、そうでない場合、通常はゴム内の RCB に半強化特性が付与されます。

製品の最終要件に応じて、原料RCB（CC）を精製し付加価値を高めるプロセスはいくつかあります。これは、サイズ選別や異物（金属や繊維）の分離に限定される場合もあれば、化学薬品やその他のプロセスを用いて材料内の特定の成分を除去する場合もあります。タイヤの熱分解から得られる精製された炭素チャーは、回収カーボンブラック（RCB）と称され、様々なプロセスで部品製造に利用することができます。さらに精製することで、化学産業においてインクや塗料などの材料の顔料や充填剤として利用されます。

CCからRCBへの後処理は複雑で、資本集約的な技術を必要とします。この材料をさらに精製することで、カーボンチャーの特性が大幅に向上し、非常に高い割合で異物を除去し、バージンブラックカーボンの特性をある程度再現できる高価値商品へと変換できます。用途や性能要件に応じて、RCBは様々な製造プロセスにおいてvCBの10%から100%を代替することができます。

回収カーボンブラック（RCB）の究極の用途は、タイヤ製造業界です。タイヤ業界は世界のカーボンブラック消費量の大部分を占めています。しかし、規制上の制約、イメージ、供給上の懸念から、タイヤ業界はvCB含有量の高い原料をRCBに置き換えたり、生産において大量に受け入れたりすることに消極的です。しかし、タイヤメーカーの間ではRCBの受け入れに向けた明確な傾向も見られます。例えば、ミシュランはスウェーデンのタイヤ熱分解会社に多額の株式を取得し、南米にRCB生産工場を計画しています。

カーボンブラックの用途の概要

バージンカーボンブラックは、タイヤの補強剤として数十年にわたり使用され、ゴム業界全体にとって重要な材料となっています。その独自の特性により、カーボンブラックはタイヤ業界およびタイヤ以外のゴム業界の大半で使用されており、現在では様々な日用品や特殊用途の高性能製品において、着色剤、紫外線（UV）安定化剤、導電剤などとして利用されています。国際カーボンブラック協会（ICBA）は、カーボンブラックの用途を以下のように分類しています。

• タイヤおよび工業用ゴム製品：カーボンブラックは、充填剤として、また強化剤としてゴムに添加されます。様々な種類のタイヤにおいて、インナーライナー、カーカス、サイドウォール、トレッドなどに使用され、特定の性能要件に基づいて様々な種類が使用されています。カーボンブラックは、ベルト、ホース、ガスケット、ダイヤフラム、防振材、ブッシング、エアスプリング、シャーシバンパー、各種パッド、ブーツ、ワイパーブレード、コンベアホイール、グロメットなど、多くの成形・押出成形工業用ゴム製品にも使用されています。
• プラスチック: カーボンブラックは現在、ゴミ袋、工業用バッグ、写真用容器、農業用マルチフィルム、ストレッチラップ、自動車、電気/電子機器、家庭用機器、ブロー成形容器の熱可塑性成形用途などの製品における導電性包装、フィルム、繊維、成形品、パイプ、および半導電性ケーブル化合物に広く使用されています。
• 静電放電 (ESD) 化合物: カーボン ブラックは、電子機器パッケージ、安全アプリケーション、自動車部品などの製品の電気特性を絶縁性から導電性に変換するように慎重に設計されています。
• 高性能コーティング: カーボン ブラックは、自動車 (プライマー ベースコートおよびクリアコート)、海洋、航空宇宙、装飾、木材、工業用コーティングなど、さまざまなコーティング用途に着色、導電性、紫外線保護を提供します。
• トナーと印刷インク: カーボンブラックは配合を強化し、特定の色要件を満たす幅広い柔軟性を実現します。

カーボンブラックの用途は多岐にわたりますが、用途によって必要なカーボンブラックの品質と特性は異なります。

カーボンブラックの品質はプロセスと設備によって異なります。そのため、購入する設備を決定する際には、求められるカーボンブラックの品質とこれらの用途の需要を考慮する必要があります。

市場の潜在力と主要なRCB需要の牽引要因

RCBは様々な業界でvCBの部分的または完全な代替品として利用されていることから、RCBの市場ポテンシャルはvCBの現在の市場状況によって決まります。様々な業界専門家や当社の推計によると、過去5年間、vCBの世界消費量は継続的に増加しており、年間1,100万～1,300万トンの範囲で推移していると推定されています。これは、年間市場規模が約160億ユーロに上ることを意味します。

vCBの最も一般的な用途は、ゴムおよびプラスチック用途です（充填剤と補強剤の両方の特性を持つため）。ゴムを補強する能力があるため、タイヤ製造業界で広く使用されています。その他のゴムおよびプラスチック用途では、充填剤として使用されます。この場合、充填剤は希釈剤として使用され、主に量産コストの削減に使用されます。これらの用途は、世界のCB総消費量の95%以上を占めています。CBの約4%は、その優れた色調特性からインク顔料として使用され、残りは他の用途に使用されます。

図表：カーボンブラック最終用途市場

タイヤ業界は依然としてバージンカーボンブラックの最大の消費国であり、近年の総消費量は900万トンに達しています。市場を支配し、サプライヤーに対して高い影響力を持つ少数の大手企業によって構成されています。タイヤ業界は世界のカーボンブラック消費量の約70%を占めており、そのうち乗用車用タイヤが45%、トラック・バス用タイヤが32%、その他タイヤ（OTR、オートバイ、航空機など）が23%を占めています。

タイヤ以外のゴム製品は、カーボンブラック消費量で2番目に大きなセグメントであり、全体の20%を占め、年間約200万～250万トンに達します。これには、タイヤとリトレッドを除くあらゆるゴム用途が含まれ、ゴムベルト、ワイヤー、工業用ゴム、その他カーボンブラックを配合に用いる産業向け製品を製造する複数の産業に広く分散しています。

プラスチックとインクは特殊市場に分類され、vCB消費量の約10%（年間100万～120万トン）を占めています。このセグメントは、様々な最終用途、そして特定の性能を達成するために必要な様々なグレードやカスタムメイドのCB配合によって多様化しています。このセグメントにおけるvCBの用途は、主に顔料または機能性充填剤としての用途に絞られています。

当社の調査によると、一部の用途（例：プラスチックマスターバッチ、屋根材、インクなど）ではバージンカーボンブラックの最大100%を代替できるとされていますが、他の用途では代替率は比較的低くなっています。例えば、乗用車タイヤのサイドウォールでは、vCBの30%～50%をrCBに代替できる可能性があります。

代替率を 20% と想定すると、世界の RCB 市場の年間規模は約 32 億ユーロに達すると推定されます。

そのため、RCB生産に特化した熱分解事業は収益性の高い事業となります。事業の成功は生産技術や生産物の品質など複数の要因に依存しますが、熱分解事業者には広大な市場機会が存在します。

回収カーボンブラック（RCB）市場における世界的な潜在性は高く評価されていますが、同時に、先進国における持続可能かつ環境に優しい技術への継続的な政治的シフトにより、この成長は避けられないと確信しています。今日、市場への新規参入企業には、RCB業界を形成し、今後数十年をリードする絶好の機会が与えられています。

業界の潜在力を高めるには協調的な努力が必要

しかし、回収カーボンブラックの業界による利用を促進し、RCB産業の発展を加速させるには、すべての関係者の協調的な努力が必要です。RCB産業は、規制と研究に大きく依存しています。後者は、熱分解事業者がより均質で安定した生産を可能にするために必要であり、前者は、業界が循環型経済のループに組み込まれることを促進するでしょう。

大規模産業における規制上の制約は、主にRCBの標準化の欠如に起因していました。朗報としては、ASTMがこの課題に着手し、RCBに関する具体的な規格を策定中です。構造レベルと表面積測定に基づく一般的なカーボンブラックの特性評価方法は、回収カーボンブラック製品の場合、ゴム内部の性能と必ずしも相関しない可能性があるため、ASTMはRCBに関する具体的な試験方法の策定を推進していきます。RCBは循環型経済の観点から持続可能な製品であり、用途によって異なるメリットをもたらします。