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Carbon Emission Accounting and Multi-Objective Analysis for Steel Slag Road Paving: A Case Study from Xinjiang

鉄鋼スラグ道路舗装における炭素排出会計と多目的分析：新疆の事例研究 (AI 翻訳)

Dongping Liu, L. Fan, Luyao Zhang, Xiaomin Dai

Processes📚 査読済 / ジャーナル2026-03-27#炭素会計Origin: CN
DOI: 10.3390/pr14071075
原典: https://doi.org/10.3390/pr14071075

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本研究は、中国新疆の乾燥寒冷地域において、鉄鋼スラグを天然骨材の代替として道路舗装に利用する技術的可行性と炭素削減ポテンシャルを、実験評価と地域LCAにより評価した。30%代替で約31.4%のCO2削減が可能だが、輸送距離が78kmを超えると効果が減少する。サービス寿命・コスト・炭素削減の多目的最適化により、最適なスラグ配合率を導出した。

English

This study evaluates the technical feasibility and carbon reduction potential of using steel slag as a substitute for natural aggregates in road pavement in Xinjiang, China, through experimental testing and regional life cycle assessment. Replacing 30% of aggregates reduces CO2e by 31.4%, but benefits diminish beyond a transport distance of 78 km. A multi-objective optimization model balances service life, cost, and carbon reduction to determine optimal slag content.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本でも鉄鋼スラグの路盤材利用は進んでいるが、本論文はLCAと多目的最適化を組み合わせた評価フレームワークを提示しており、日本の低炭素道路建設や産業副産物の有効活用政策に示唆を与える。特に、輸送距離の閾値分析は地域循環圏の設計に有用である。

In the global GX context

This paper provides a systematic LCA-based framework for evaluating carbon reduction in pavement using industrial byproducts, applicable to global circular economy and low-carbon infrastructure efforts. The multi-objective optimization approach is valuable for balancing environmental, economic, and technical factors in road construction, relevant to countries with steel industries seeking decarbonization pathways.

👥 読者別の含意

🔬研究者:LCA methodology integrating regional transport factors and multi-objective optimization for industrial byproduct utilization in infrastructure.

🏢実務担当者:Steel and road construction industries can use the framework to assess carbon reduction and optimize slag content in pavement projects.

🏛政策担当者:Policymakers can reference the transport distance threshold and carbon reduction potential to design regional industrial symbiosis and low-carbon infrastructure incentives.

📄 抄録（日本語訳）

製鋼工程からの鋼スラグの大規模な蓄積と天然骨材の過剰採掘は、重大な環境上および資源上の課題をもたらしている。中国新疆ウイグル自治区の乾燥寒冷地域に着目し、本研究では舗装工学における天然骨材の代替として鋼スラグの使用を提案する。実験的性能評価と地域化されたライフサイクルアセスメント（LCA）を通じて、この適用の技術的実現可能性と炭素削減ポテンシャルを包括的に評価した。結果は、鋼スラグアスファルト混合物が高温安定性、水安定性、および低温耐クラック性の点で仕様要件を満たすか上回ることを示している。しかしながら、体積安定性は鋼スラグ含有量の増加とより細かい粒子サイズに伴いわずかに低下し、長期的な耐久性のための前処理が必要となる。地域の輸送要因を考慮したローカルライフサイクルアセスメントモデルをG30ルホ高速公路プロジェクトに適用した。材料化段階において、鋼スラグを天然骨材の30%の代替として使用し、約6718kgの二酸化炭素換算排出量（31.4%）を削減した。これは、ある程度、天然資源の採取を削減し、土地資源を節約し、資源不足と価格変動の問題を緩和した。感度分析は、炭素削減と鋼スラグ含有量との間に正の相関があることを明らかにし、一方で輸送距離は全体の便益に強く影響し、約78kmの臨界閾値が有効利用範囲を画定する。さらに、供用寿命、コスト、および炭素削減のバランスをとる多目的最適化モデルを開発し、制約条件下で包括的な便益を最大化する最適な鋼スラグ含有量計画を特定した。本研究は、極端な気候における鋼スラグ舗装の技術的実現可能性を確認し、環境便益と物流上の制約を統合する体系的な枠組みを提供し、地域の産業シナジーを支援し、低炭素インフラにおける循環経済の実践を促進する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

The large-scale accumulation of steel slag from steelmaking and the over-exploitation of natural aggregates pose significant environmental and resource challenges. Focusing on the arid-cold region of Xinjiang, China, this study proposes the use of steel slag as a substitute for natural aggregates in pavement engineering. Through experimental performance evaluation and regionalized life cycle assessment (LCA), the technical feasibility and carbon reduction potential of this application were comprehensively evaluated. Results indicate that steel slag asphalt mixtures meet or exceed specification requirements in terms of high-temperature stability, water stability, and low-temperature crack resistance. However, volume stability decreases slightly with higher steel slag content and finer particle size, necessitating pretreatment for long-term durability. A local life cycle assessment model considering regional transportation factors was applied to the G30 Luhuo Expressway project. During the materialization stage, steel slag was used to replace 30% of the natural aggregates, reducing approximately 6718 kg of carbon dioxide equivalent emissions (31.4%). This, to some extent, reduced the extraction of natural resources, saved land resources, and alleviated the problems of resource shortage and price fluctuations. Sensitivity analysis reveals a positive correlation between carbon reduction and steel slag content, while transport distance strongly influences overall benefits, with a critical threshold of about 78 km defining the effective utilization range. Furthermore, a multi-objective optimization model balancing service life, cost, and carbon reduction was developed to identify an optimal steel slag content scheme, maximizing comprehensive benefits under constrained conditions. This work confirms the technical viability of steel slag pavement in extreme climates and provides a systematic framework integrating environmental benefits and logistical constraints, supporting regional industrial synergy and promoting circular economy practices in low-carbon infrastructure.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。