自動車排ガス対策技術(脱硝触媒、DPF)

 社会生活や事業活動など、人間活動に起因する大気汚染の主な発生源としては、工場や事業場などの固定発生源と、自動車や船舶、航空機などの移動発生源があります。このうち、固定発生源については、大気汚染防止法に基づく排出基準などの規制と、それを受けた企業の公害防止への努力などの対策が功を奏して、悪化の傾向はみられません。しかし、移動発生源の中でも自動車排出ガスによる大気汚染が深刻化しているため、国は大気汚染防止法や関連の法規制を強化して、自動車排出ガス対策の推進に力を入れており、地方自治体でも条例によって独自の規制を導入する動きがみられます。また、年々厳しくなる規制に対応した技術開発への取り組みも行われています。
 今回は、日本における、窒素酸化物(NOx)や、粒子状物質(PM)から成るディーゼル黒鉛などの自動車排出ガスへの規制と、それに対応した関係主体における研究・技術開発の動向について、ディーゼル自動車対策を中心に、2007年5月に公布された改正自動車NOx・法や、オフロード車・建機対策など、新たな規制の話題を交えてご紹介します。

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1.大防法に基づく自動車単体規制

 自動車排出ガスの種類として、大気汚染防止法及び同法施行令は、自動車の運行に伴って発生する一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、NOx、粒子状物質(PM)などをあげています。同法は、環境大臣が自動車排出ガス量の許容限度を設定し、その許容限度を国土交通大臣が道路運送車両法の保安基準で確保する仕組みになっており、ガソリン・LPG車、ディーゼル車、二輪車の3つの種別に応じて、試験モードや規制対象成分、規制年度、規制値が定められています。ディーゼル自動車は軽油を燃料とするディーゼルエンジンで動く車で、トラックやバスなどの大型車に広く用いられています。ディーゼルエンジンは、燃費が良く二酸化炭素(CO2)の排出が抑えられる半面、PMを多く排出する短所があります。

図1 ディーゼル排ガスの粒子状物質(PM)

図1 ディーゼル排ガスの粒子状物質(PM)
(出典:(独)新エネルギー・産業技術総合開発機構ホームページ)

図2 燃料別・車種別PM排出量(全国)

注)1%未満はラベルを除く
環境省環境管理局(現水・大気環境局)
「平成16年度自動車排出ガス原単位及び総量算定検討調査結果報告書」より

図2 燃料別・車種別PM排出量(全国)
(出典:(独)環境再生保全機構ホームページ)

 この、大気汚染防止法に基づく排出ガス規制は1973年以降強化されており、新車を中心に自動車単体からの大気汚染物質の排出量は減りつつあり、燃料中の硫黄分の低減も進められています。
 新車に対する排出ガス規制の強化については、例えば、ディーゼル重量車の窒素酸化物についてみると、1974年の規制開始以来、2005年10月からの新長期規制にいたるまで9回の規制強化がなされ、1台あたりの削減率は規制開始時に比べて86%となっています。
 また、PMについては、規制開始時の1994年以来、同じく新長期規制までに4回の規制強化が行われ、1台あたりの削減率は同96%に達しています。新長期規制の導入により、ガソリン・LPG自動車及びディーゼル自動車排出ガス規制は世界で最も厳しいレベルに強化されました。

図3 新長期規制導入前後のディーゼル重量車の排出ガス規制値の比較

図3 新長期規制導入前後のディーゼル重量車の排出ガス規制値の比較
(出典:環境省資料)

2.ディーゼル自動車の「PMフリー化」めざす09年目標

 さらに、2010年度の環境基準達成を確保するため、2005年2月に中央環境審議会が「今後の自動車排出ガス低減対策のあり方について(第8次答申)」を環境大臣に提出しました。この答申は、自動車排出ガスの量の許容限度を見直すとともに、ディーゼル自動車の「2009年目標」を定めて、ディーゼル自動車についてガソリン自動車と同じ水準の排出ガス規制を実施することが目的です。
 具体的には、未規制時に比べてPMを99%削減するという大幅な低減を図り、「PMフリー化」を目指す内容です。また、NOxについても未規制時に比べて96%削減するとしています。環境省ではこの答申を踏まえて、大気汚染防止法に基づく「自動車排出ガスの量の許容限度」を改正して規制を強化する予定です。

図4 ディーゼル重量車の排出ガス規制値の比較(2009年~2010年頃=第8次答申による)

図4 ディーゼル重量車の排出ガス規制値の比較(2009年~2010年頃=第8次答申による)
(出典:(社)日本自動車工業会『日本の自動車工業』より)

3.自動車NOx・PM法  ―大都市圏での汚染深刻化に対応―

 自動車の単体、燃料規制が進む一方で、自動車の交通量が多く交通渋滞が激しい大都市地域などにおける自動車排出ガスによる大気汚染が深刻化しています。大気汚染防止法は、交差点など交通渋滞による大気汚染が激しい、または汚染が生ずるおそれがある道路やその周辺の区域で、都道府県知事が排出ガス濃度測定を実施することと定めていますが、自動車排出ガスに含まれる二酸化窒素(NO2)や浮遊粒子状物質(SPM)について、大都市圏を中心に環境基準を達成していない測定局がみられます。
 このため、1992年に自動車NOx法が制定されました。さらに2001年には、SPM対策を盛り込むなどの改正が行われて自動車NOx・PM法が成立しました。同法は、トラック、バス(ディーゼル車、ガソリン車、LPG車)およびディーゼル乗用車など一定の自動車について、NOxやPMの排出が少ない車を使用する車種規制を導入し、首都圏(埼玉・千葉・東京・神奈川の各都県)、大阪・兵庫圏(大阪・兵庫の各府県)、愛知・三重圏(愛知・三重の各県)の大都市圏において使用できる車が制限されました。

4.改正自動車NOx・PM法 ―局地汚染・流入車対策を充実―

 自動車NOx・PM法の施行により、対策地域での大気環境基準は改善しつつありますが、交通量の多い交差点など局地的な汚染は改善がみられません。また、対策地域外から流入する、流入車も問題となっています。
 このため、2007年2月に中央環境審議会は環境大臣に対して、局地汚染と流入車対策を柱とする「今後の自動車排出ガス総合対策のあり方について」の意見具申を行い、これを受けて同法の改正法案が同年5月に成立しました。
 改正自動車NOx・PM法では、局地汚染対策として、大気汚染が深刻な交差点などを都道府県知事が「重点対策地区」に指定し、重点対策計画を策定して対策を実施します。また、重点対策地区内に交通量を増やしそうな建物を新設する者は、排出量抑制のための配慮事項などを届け出なくてはなりません。
 一方、流入車対策としては、対策地域周辺から重点対策地区内の指定地区へ運行する自動車を使用する一定の事業者に、排出抑制計画の作成・提出や定期報告を義務づけます。規制対象となる特定建物や対象事業者の規模、自動車の台数などは政省令で定められる予定です。
 なお、東京都では、国の規制に先駆けて、条例で定める粒子状物質排出基準を満たさないディーゼル車の都内での走行を禁止しています。また、8都県市では、埼玉県、千葉県、東京都、神奈川県の条例に定める粒子状物質排出基準に適合させるために必要な粒子状物質減少装置(DPF)を共同して指定しています。

図5 指定装置を装着した車両の側面などに表示するステッカーの例

図5 指定装置を装着した車両の側面などに表示するステッカーの例
(出典:八都県市あおぞらネットワーク)

5.オフロード車規制開始、型式指定制度も創設

 これまで解説してきた規制は、すべて公道を走る車(オンロード車)に対するものです。一方で、公道を走行しないショベルカーやブルドーザーなどのオフロード特殊自動車については、台数が自動車全体の約2%(約130万台)しかないにもかかわらず、NOxやPMの自動車全体の排出量に占める割合は多く(NOx:約25%、PM:約12%)、規制の導入が急務とされてきました。このため、2005年に「特定特殊自動車排出ガスの規制等に関する法律」(オフロード法)が成立、公布されました。
 オフロード法に基づき、特定特殊自動車の使用者は、「基準適合表示」や「少数特例表示」の付いた自動車でなければ使用できないこととなり、2006年10月から規制が開始されています。

図6 自動車排出ガスの車種別排出総量の推計

図6 自動車排出ガスの車種別排出総量の推計
(出典:政府広報オンライン)

 一方、欧米諸国では、2006年1月から建設機械について、オフロード法と同程度の基準値(第3次)へと排出ガス規制が強化されています。さらに、第4次となる次の規制も控えていることから、国内の関連メーカーではこれらの規制強化に対応した建設機械の開発、販売をすでに開始しています。このため、国土交通省は、道路運送車両法およびオフロード法の規制対象外の建設機械のうち、排出ガスが相当程度低減されたものを指定する型式指定制度を創設しました。

図7 世界の建設機械の排ガス規制

図7 世界の建設機械の排ガス規制
(出典:(社)日本建設機械工業会ホームページ)

6.DPFの開発進む

 また、新車だけでなく、すでに走行している使用過程車のディーゼル排出ガス低減も重要です。このため、国は地方自治体によるDPFや酸化触媒の装着に対して補助を行っています。最近では、DPFと触媒を組み合わせて排ガス全般を処理するとともに、フィルターを連続的に再生するDPFの開発も進められています。
 さらに、低公害トラック・バスなどの導入が各所で進められており、国による低公害車普及促進対策費補助制度も整備されています。

写真1 連続再生式DPFの外観例

写真1 連続再生式DPFの外観例
(出典:(独)新エネルギー・産業技術総合開発機構ホームページ)

7.クリーンディーゼルなどで新たな技術開発

 自動車排出ガス規制の強化は、国内だけでなく、海外でも行われています。ディーゼル自動車の人気が高いヨーロッパをはじめとするEUでは、共通の排出ガス規制である「ユーロ4」が導入されていて、今後、さらに厳しい「ユーロ5」の開始が予定されています。
 また、燃料規制については、ヨーロッパでは2005年から軽油中の硫黄分を段階的に10pにし、アメリカでは2006年から硫黄分を15pにしています。国内でも、軽油の硫黄分10p規制は2007年から施行される予定で、すでに石油各社が2005年から導入を開始しています。
 さらに、自動車単体についてみると、PMなどの排出ガスを低減し、規制に適合したクリーンディーゼル自動車の開発がヨーロッパを中心に進んでおり、ハイブリッド車など次世代の環境対応型自動車のライバルと目されています。
 今後、内外の規制動向を先取りした自動車排出ガス低減のための技術開発が、オンロード、オフロードの両方で関連メーカーなどを中心に活発化し、環境負荷の低い自動車は国際市場でますます競争力を付けていくことが予想されます。

図8 排出ガス規制適合ディーゼルエンジンの例

図8 排出ガス規制適合ディーゼルエンジンの例
(出典:(独)環境再生保全機構ホームページ)

引用・参考資料など

1)環境省
「大気環境・自動車対策」
「環境白書(平成18年版)」
『平成19年版環境・循環型社会白書』
2)国土交通省
「地球温暖化問題への対応(環境ポータルサイト)」
3)東京都
ディーゼル車規制総合情報サイト
4)(独)環境再生保全機構
「大気環境の情報館」
5)(独)新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO技術開発機構)
「わかる! 環境に優しいディーゼル車」
6)(社)日本自動車工業会
「クルマと環境」
7)(社)日本建設機械工業会
「環境調和に向けた取組み/建設機械のエンジン 」
(2007年8月現在)