バイオ燃料を自社生産して建設現場で使用 戸田建設㈱ 森 一紘 ・ 廣野 直記 ・ 高橋 昌宏 Kazuhiro Mori 1．はじめに バイオディーゼル燃料（以下、BDF）とは、生物か ら得られる油脂を軽油の代替燃料となる脂肪酸エステ ルに変換したものである。BDF は、そのカーボンニュ ートラル効果から、使用した場合でも二酸化炭素（以 下、CO2）の排出が“ゼロ”とされており、地球温暖 化対策に寄与する「再生可能エネルギー」として、近 年、注目されている。 欧州や米国では、 BDF の製造には菜種やヒマワリな どの植物から搾油した油そのものが用いられているが、 日本では、主に家庭や事業者から発生する天ぷらや揚 げ物で使用された廃棄油（以下、廃食油）が用いられ ている。日本における BDF の製造・使用は、地球温 暖化対策のみならず、地域における資源循環システム の一端も担っており、地方自治体をはじめとして、個 人、企業等において幅広く取り組まれている。 Masahiro Takahashi ※1 建設現場に提供する外部足場などの仮設資材や作業服・ヘ ルメットなどの備品を保管する資材倉庫。千葉県松戸市の 北松戸工業団地内に立地。 2-2 廃油の回収 当社で製造するBDFの原料は廃食油を用いている。 廃食油には、松戸市、NPO 法人、松戸テクノプラザ 会員企業によって回収される市民系の油と、当社が工 作所周辺の企業や当社の得意先の企業から回収する事 業系の油がある。その他に、食用油を販売する企業で 発生する、消費期限切れや販売できない未使用の油も 原料の一部としている。 地域社会 共同研究 戸田建設 松戸市もったいない運動 廃油提供 松戸市 松戸工作所 BDF 製造 商工会議所 松戸テクノプラザ 2．BDF の自社製造 2－1 取り組みの経緯 建設現場においては、建設機械（以下、建機）や車 両で使用する軽油によって発生するCO2 が約7割を占 めており、いかに軽油の使用量を削減していくかが地 球温暖化対策の鍵となっている。以前から燃料の削減 は、建機等の非稼働時のアイドリングストップや稼働 時の無駄なエネルギー消費を減らす省燃費運転により 行われてきたが、最近では、BDF の使用により削減を 図る例が増えてきている。 当社では、建設現場での BDF の使用が着目される 以前の 2006 年頃から、千葉県松戸市内の企業で構成 される民間団体「松戸テクノプラザ」の一員として、 BDF の製造・使用について研究を重ねてきた。 そして、 松戸テクノプラザの協力のもと 2010 年に当社の松戸 工作所※1 に製造所を設置し、BDF の自社生産を開始 した。 Naoki Hirono NPO 法人アウルの会 大学・研究室 出張授業 地元小学校 市内事業者 近隣市町村事業者 供給 建設現場 第 1 図 廃食油回収ネットワーク 松戸市においては、 市役所内に設置した回収場所に、 ペットボトルなどの容器に入れた廃食油を市民が持参 する形で回収を行っている。 1/5 写真 1 松戸市役所における廃食油の回収 2－3 BDF の製造 (1) 製造装置と製造量 当社の BDF 製造装置は、アルカリ触媒－乾式精製 法を採用したバッチ方式（200L／バッチ）である。1 バッチの製造に 7 時間を要するため、当社での生産量 は、日産 200L、月産 4,000L（月 20 日の稼働） 、年産 48,000L である。2010 年 2 月の生産開始から 2011 年 4 月までの生産実績は 20,997Ｌとなっている。 減圧下で加熱撹拌することで残留するメタノールを除 去した後、精製カラムを通過させることで残存する水 酸化カリウムやグリセリン、反応工程で副次的に生成 する石鹸などの不純物を除去する。以上の工程により 燃料として使用できる BDF が製造される。 触媒タンク 製品槽 カラム 操作盤 第 2 図 製造フロー 反応槽 冷却筒 写真 2 製造装置の構成 (2) 原料の管理 BDF の原料となる廃食油は、 一般家庭や複数の事業 所から回収するため、油の種類やその性状は様々であ る。当社のように少量のバッチ方式で製造する BDF の品質は、廃食油の質に大きく影響を受ける。そのた め、製造する BDF の品質を安定させるために、条件 を満たす良質の廃食油についてはそのまま使用し、条 件に満たないものについては、良質なものと混合し、 条件に合うように事前に調整し、使用している。 廃食油には、 揚げカスなどの不純物も含まれるため、 回収容器から原料貯留容器へ貯める際に濾過し、さら に容器内で一定期間静置することにより沈降させ、分 離、除去している。 (3) 製造方法 製造にあたっては、まず、原料となる廃食油 200L を原料貯留容器から装置の反応槽に移す。 BDF の生成 反応工程で阻害要因となる廃食油中の水分を除去する ため、反応槽内を 0.1MPa の減圧状態にし、70℃付近 まで加熱し、約 1 時間撹拌する。 次に、反応槽内を常圧に戻した後、メタノールに水 酸化カリウムを混合した溶液を廃食油に混合し、約 60℃で 1 時間撹拌することで、BDF となる脂肪酸メ チルエステルと副産物であるグリセリンが生成される。 撹拌を停止し、約 1 時間静置すると、上層に不純物 を含む脂肪酸メチルエステル（以下、粗 BDF） 、下層 にグリセリン（下層）に分離する。グリセリンは反応 槽下部より除去し、 槽内に残った粗BDFについては、 (4) BDF の品質管理 BDF の品質は、原料に大きく影響を受けるため、製 造過程における品質管理が重要となってくる。 当社では、製造ロットごとに BDF の純度（脂肪酸 メチルエステル含有量） 、 不純物の有無について確認し、 定期分析として、3 ヶ月に 1 回、JIS 規格※2 で定める 項目のうち、廃食油の性状や製造方法によって影響を 受け易い 8 項目（脂肪酸メチルエステル含有量、グリ セリン含有量、水分、10％残油の残留炭素など）につ いての確認を外部機関にて行っている。また、JIS 規 格の全項目については、年に 1 回、確認することとし ている。 2010 年 9 月以降（2010 年 8 月までは試行期間）に 実施した 4 回の定期分析では、いずれも JIS 基準を満 足する結果が得られている。 （第 1 表） 第 1 表 BDF の品質 脂肪酸メチルエステル モノグリセライド ジグリセライド トリグリセライド 遊離グリセリン 全グリセリン 水分 10％残油の残留炭素 単位 ＪＩＳ基準 当社結果（平均） ％ ％ ％ ％ ％ ％ ppm ％ 96.5 以上 0.80 以下 0.20 以下 0.20 以下 0.02 以下 0.25 以下 500 以下 0.3 以下 97.5 0.34 0.15 0.07 0.00 0.12 299 0.19 ※2 JIS K 2390：2008「自動車燃料―混合用脂肪酸メチルエ ステル（FAME） 」 軽油にバイオディーゼル燃料を 5％ 未満で混合する際に求められる BDF の品質。 3．BDF の使用条件 BDF は、地球温暖化に貢献する燃料であるが、使用 にあたっては、法律や条例による制限を受けることと 2/5 なる。当社において、これらの法令を順守しながら BDF を使用するために行った検討の経緯を紹介する。 3－1 関係法令について (1) オフロード法 建設現場において使用する建機や車両については、 「特定特殊自動車排出ガスの規制等に関する法律」 （以 下、オフロード法）が適用される。本法において、公 道を走行しない（オフロード）建機や車両で使用する 燃料は、製造業者が推奨する燃料（軽油）とされてい る。そのため、本法が適用される建機等においては、 BDF を使用できないこととなっている。ただし、公道 を走る（オンロード）車両、発電機やコンプレッサな どの機器、オフロード車であっても本法が制定される 以前（平成 18 年 10 月）に製作されたものは、法の対 象外であるため、BDF の使用は制限されない。 (2) 揮発油の品確法と地方税法 「揮発油等の品質の確保等に関する法律」 （以下：品 確法）において、軽油に BDF を混合する場合には、 軽油に対して混合できる BDF の量は 5％未満とされ、 また、混合を行う場合には許可が必要となる。 工作所や建設現場において、この許可を取得するこ とは難しいため、当社では、BDF を軽油に混合しない BDF100％（以下、B100）で使用することとしている。 また、BDF を軽油に混合する場合、混合する BDF は地方税法で定められる軽油引取税の課税対象となり 納税手続きが必要となるが、B100 で使用する場合は、 現在のところ非課税であり手続きが不要である。 (3) 地方条例（九都県市ディーゼル車規制） 東京都をはじめ、千葉県、埼玉県、神奈川県及び都 県下の 5 政令指定都市（以下、九都県市）においては、 大気汚染による健康被害を防止するために、条例にお いて、硫黄分、残留炭素分などの基準を満たさない燃 料については、 建機や車両での使用を禁止している （た だし、発電機等の機器は対象外） 。自社生産した BDF は、主に東京都を中心とした首都圏での使用が主とな るため、使用にあたってはこの条例が適用されること となる。 硫黄分に関しては、 BDF の製造過程において硫黄を 含む原料や添加剤を使用しないため、条例の基準を超 過することはほとんどないが、残留炭素分は BDF 中 の不純物（未反応油やグリセリンなど）に起因するた め製造状況によっては基準を満足しない場合がある。 残留炭素分に関する条例の基準（0.1％以下）は、JIS 基準（0.3％以下）より厳しく設定されており、先述（第 1 表）のとおり、当社の BDF は JIS 基準を満足する が条例を満足していないため、九都県市において建機 や車両に使用することはできない。 3－2 当社での使用方法 以上のことから、 BDF の使用にあたって法令を順守 するため、当社では軽油と混合しない BDF100％で、 発電機、コンプレッサに限定して使用している。 第 2 表 当社 BDF の使用条件 建機・車両 発電機系 オンロード オフロード 9 都県市 × × ○ 上記以外 ○ △制限あり ○ 4．BDF の使用事例 4－1 BDF の給油・配送方法 工作所から建設現場への BDF の配送方法は、工作 所での自社製造という特徴を生かし、現場で使用する 足場材などの仮設資材の運搬車に BDF を詰めたドラ ム缶を相積みすることを基本としている。 日量 400L 以上の大量の BDF を消費する現場につ いては、小型（2ｔ～4ｔ）のタンクローリーで機器に 直接給油することもある。 4－2 現場での使用状況 (1) エアコンプレッサ（はつり作業） 当社で初めて BDF を使用した現場では、トラブル が発生した場合でも影響が小さいエアコンプレッサで 使用を試みた。このコンプレッサは、ハンドブレーカ の動力とし、 現場造成杭の杭頭はつり作業で使用した。 B100 は、軽油に比べ発熱量が低いため、出力が劣る とされるが、本作業において支障はなかった。 写真 3 はつり作業での使用 (2) 発電機（山留壁施工） ソイルセメント柱列壁（SMW）は、本体機器であ るベースマシン、クレーン、アースオーガ、薬液プラ ントなどが組み合わされ、施工される。ベースマシン やクレーンでは、当社の B100 は使用できないため、 薬液プラントでの発電機において使用した。 3/5 SMW で用いる発電機は容量が大きく、燃料消費量 が多いため、 当社で使用した BDF の 3 分の 1 が SMW 施工時に使用されたものである。 に出力の低下や異常なノッキングなど動作に関する不 具合も確認されなかった。 B100 使用 軽油使用 写真 6 エンジン内部シリンダの様子 写真 4 SMW 施工での使用 このことから、2011 年 1 月以降、現場で使用する機 器について、当社で製造する BDF、および、同等以上 の品質の BDF を使用する場合には、事前改良を不要 として運用している。 (2) 排気ガスの性状 B100 を使用したバックホウ（掘削機械）から排出 される排気ガスについて、窒素酸化物（NOx） 、一酸 化炭素（CO）の濃度および黒煙（PM）を測定し、軽 油を使用した際との比較検証を行った。NOx、CO の 濃度測定には、ポータブル排気ガス測定装置を用い、 PM の測定にはスモークテスタ※3 を用いた。 測定は、バックホウのエンジンを稼働させ、移動や アーム操作をしない状態（アイドリング状態）で排気 口に検知器を挿入して行った。 4－3 BDF の使用による機器への影響の調査 BDF の使用による影響について、 以下の検証を行っ た。ここで使用した機器は、先述のとおり、使用を制 限されるものであるが、 BDF の使用による影響の知見 を得る目的で行う試験的使用として、事前に関係省庁 と調整を図っている。 (1) 部品の劣化 工作所においては、足場材の整備や資機材の車両へ の積み込みのために、ディーゼルエンジン型のフォー クリフトを使用している。 ※3 スモークテスタに排気ガスを引き込み、テスタに挟みこん だろ紙に付着したスモーク（黒煙）とスモーク・スケール （色見本）を比較して、濃度を判定する 写真 5 フォークリフト 一般に、BDF を高濃度（B100）で使用する場合、 燃料ホースの劣化や燃料フィルタの目詰まり等の不具 合が発生すると報告されている。そのため、国土交通 省のガイドライン１）では、高濃度で使用する場合には、 事前に燃料ホースを耐久性の高いものへ変更したり、 燃料フィルタの容量を増強したり、機器の改良を推奨 している。 これにならい、当社の現場で使用する機器について も事前改良を施し、B100 を使用してきた。一方、工 作所のフォークリフトおいては、事前改良を行わない 場合にどのような不具合が発生するか長期にわたって 検証を行った。使用開始から 1 年を経過したが、燃料 ホースの早期劣化による燃料漏れ、燃料フィルタの目 詰まり、燃料エレメントへの水分混入、エンジン内部 のシリンダの異常な摩耗（写真 6）など、機器本体や 備品における異常は確認されなかった。また、その他 写真 7 バックホウの排ガス測定 測定の結果を第 3 表に示す。PM については、差が 見られなかったが、BDF 使用時の NOx、CO につい ては、軽油使用時より高い値となった。 第 3 表 排気ガス測定の結果 4/5 単位 B100 使用 軽油使用 自社基準 NOx mg/s 20.8 15.3 63 CO mg/s 12.8 11.6 35 PM － 6 6 6 しかしながら、当社で定める排ガスの自主基準※4 以 内であること、また、文献１）において BDF を 100％ で使用した場合、軽油使用時に比べ、NOx 濃度は 10％ 程度高くなるが、CO、PM については 50％程度低減 すると報告されていることから、B100 を使用するこ とについて問題はないと判断している。また、文献の ような測定結果が得られなかったことについては、今 後の課題であり、調査対象数、対象機器を広げ、継続 的に検証していきたい。 ※4 軽油使用の機器についての当社で測定した結果の平均値。 排ガスの基準は、稼働する機器には設けられていない（エ ンジン単体について設定）ため、自社基準を設けている。 5．おわりに 過去において品質の悪い BDF を使用した場合、燃 料ホースの目詰まりによるエンジン停止やエンジンの 焼き付きなどの不具合が発生するとされてきた。当社 がこれまで使用した範囲において、不具合が見られな かったことから、当社で製造する BDF は、品質が確 保されているといえる。今後は、現在の品質を保ちな がら残留炭素分については条例の基準を満足するよう 改善を図り、首都圏においても制限なく使用できる環 境の整備を目指していく。 当社では、松戸市民や市内の事業者から廃食油の提 供を受けるだけではなく、 近隣の小学生を当社の BDF 製造所に招いたり、学校で出張授業を行ったりして、 地域と双方向のコミュニケーションを図っている。 今後も BDF への取り組みを通じて、地域社会との 良好な関係を維持するとともに、地球温暖化対策の推 進を図っていきたい。 [文献] 1） 「高濃度バイオディーゼル燃料等の使用による車両不具合 等防止のためのガイドライン」 ：国土交通省自動車交通局 （2009 年） 2） “Draft Technical Report, Assessment and Standards Division Office of Transportation and Air Quality” ：米国 環境保護庁（2002 年） 5/5
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