燃料の燃焼時には表のような汚染物を発生します。炭素分が炭酸ガスに、水素分が水にという具合には単純にはならないからです。水素でも、単純に 水素+ 酸素 ＝ 水 とはならず、水素や酸素分子が水素や酸素原子に分解したり、化合したりしながら最終的に水になるという経路をたどります。その経路を数えれば主たるものだけでも数十有ると言われています。酸化させるのに酸素でなく空気を使えば、窒素がさらに反応に加わるので、とても数え切れないほどの経路をたどることになります。さらにメタンは複雑、ましてや石油を精製してできる燃料はガソリンと言って一口に言っても多量の化合物が混合された物質ですから、想像を絶する反応経路を考えないと、何がどれだけできるかを推測することはできません。

それでも、燃焼技術者はそれが出ないような方法を長らく研究してきており、とくに日本の火力発電所では二酸化炭素以外については、かなりきれいに燃すことができるようになって来ています。燃焼技術では十分下げられなかった汚染物質は、燃焼後の処理で低減し、人類への影響を下げる技術が他国より進んでいるのです(国別排気濃度の下左図)を参照下さい。炭酸ガスも、燃料を燃して発生したあと、吸収して処理する方法の開発が進められています。

ただし、米・英・は'95、独・仏・カナダは'94、伊は'92のデータであるのに対し、日本の左が '95、右が'98です。日本のそれぞれの違いは、ほとんど分からない程度で、他国に比較して圧倒的に少ないですね。NOxの除去は複雑な反応経路の中で、窒素が振る舞う特殊な挙動を調べて一般化し、なるべくそれができない燃焼方式を考え、さらにできてしまったものをアンモニアを使って除去します。SOx については、石灰に吸収させます。石炭やゴミ発電からとくに出やすい塵埃は、遠心分離器を想像してもらえばわかりやすいですが、燃焼排気に渦を与えるサイクロンで重い成分を遠心力でふるい分け、それでは分離できない軽い物質については静電気を与えて電場を通して吸着させる方法で除去しています。
　今でも工場や発電所に煙突があり、そこから上がる白いものを「煙」と思っている人が有るかもしれないですね。昔はそうだったけれど、あれは今は、水蒸気。もし、煙（塵灰を含む）だとしたら、たちどころに操業停止になるほど今は厳しい規制があり、日本のどの企業もそれをクリアーしています。煤だけでなく、硫黄酸化物、窒素酸化物、一酸化炭素などについてももちろん厳しい規制があり、そのためには上述の除去設備は大変に高くなります。そのため、国によってはこのような厳しい規制をすると「電気を発生できない」、「動力を発生できない」、ということになり、国が貧しくなるため規制を緩くしているのが現実です(当然少し前の日本もそうでした)。グラフに示されているように、燃料によって、汚染物質の発生量が異なります。石炭が一番汚いですね。塵埃は当然固形燃料に含まれる不燃分から発生します。無煙炭ならそれが少ないでしょうが、質が落ちるとどんどんこの割合が増えます。酸化硫黄 (SOx) は、石油と石炭にもともと含まれている硫黄分が酸化して発生しますが、天然ガスには硫黄分が無いので発生しません。窒素分も同様ですが、天然ガスからも NOx が発生するのは、燃焼で非常に高温になった空気中の窒素が反応するようになって、発生するのです。
　ですから、天然ガスの燃焼過程でも発生するのですが、もともと窒素分を持っている石炭、石油の方が発生量は多くなり得ます。窒素酸化物 (NOx) は、とくに空中の窒素からの生成分は、燃焼がどんな環境で行われたかに強く依存しますから、単純にこの燃料は多い・少ないとは言えないのですが、天然ガスは気体ですから、燃焼のさせ方の制御が一番簡単なので、結局窒素酸化物を発生しにくい燃焼をさせやすいことも NOx 排出量が少ない理由になっています。
　日本もかって(昭和40年代)はそうだったわけで、そのため四日市の公害問題など深刻な事態を招いたことがあるのです。規制が緩いと、たとえば煤が発生してもそれは多くの場合その国の中で雨に含まれるなどして落ちてしまい、ある程度隔たった他国への影響は少ないと言えます(ヨーロッパなどのように国と国が狭く接しているところはそうは言えない)が、酸性雨を引き起こす酸化硫黄(SOx), 窒素酸化物(NOx) はそうは行かないのです。たとえば石炭が豊富に採れたイギリスで発生した SOx、NOx は偏西風に乗って移動し、スカンジナビア(ノルウェー、スウェーデン、フィンランドがある)半島で酸性雨となって降り、リアス式海岸にたくさんある湖を酸性化し、水に含まれる有機物などを一掃したため透明度が増しました。非常にきれいになったのですが、あまりに酸性度が強くなって微生物も棲めない、魚の餌も棲めない、ついに魚も住めなくなってしまった話は有名です (国別の汚染物質放出量を見ると、とくにイギリスの排気がスカンジナビア半島に流れるのですが、その他フランス、ドイツ、イタリアも高濃度で排出していますね。イタリアも、石灰岩の歴史的建造物や美術彫刻が多く、中学校で習うと思いますが石灰岩は酸性の水に溶けやすく、せっかくのそれらの人造物が表面から溶けるという影響を受けて深刻です)。

日本は、それらのなかでは相当きれいですが、でも1kWh あたりですから、丁度4人家族が一時間で排出する量と考えれば間違い有りません。１日では約4リットルになります。日本全体 1億人の放出量 一日１億リットルは、想像を絶しますね。もう少し具体的に言えば、夜店で UFO 風船を買ったことがある人は風船に入れるためのヘリウムを詰めてあったボンベを思いだしていただけると思いますが、通常130気圧程度で満タンです。それに詰められる体積が大気圧換算で 7m³ですから、毎日あのボンベを1万5千本分、毒ガスである二酸化窒素や一酸化窒素と亜硫酸ガスを放出しているのです。これは平均値ですから、あなたが使っていないからとか、夜は使っていないとかは関係ありません。他の先進諸国は一人当たり、この10倍程度あるいはそれを大幅に上回る量を垂れ流しているのです。
　私は燃焼屋ですから、以上のような記述は自分で自分を責めていることになります。残念ながら、正直なところ実態はそういうことなのです。
　さて、日本はアジア大陸の一番東にあるので、その西の大陸で酸性ガスが発生すれば酸性雨の影響が大きく出る可能性があるわけです。日本でも、大理石やブロンズで造った美術品が室外で展示されていると解けてしまうという現象が深刻になっているニュースを見たことがあるでしょう。まだしかし現在は、こういうことがこれから深刻化するという前兆(警告)にすぎません。これからが大変な問題なのです。日本より西に、これから工業化が進む国が有り、そちらから酸性雨が運ばれてくるのです。こういうことは、日本をはじめとする「先進国」と自負する国が技術供与をすれば、解決できてゆくことです。でも、技術開発した企業にとっては研究開発に投資した膨大な費用を回収できるかどうかが問題となり、簡単に供与とは行かないでしょう。どうしてもアジアはマーケットと映るのだし、資源の無い日本は技術開発で生活して行くより経済的裏付けは無いのですから。

　火力発電所は、設備が大きいためいろいろの設備を構築しやすいというだけでなく、燃焼そのものが一定状態でしかもほとんど大気圧でなされるから、燃焼の制御もしやすいし、ついできてしまった汚染物質を後処理でクリーンにすることも比較的容易です。ところが、自動車エンジンは、圧縮されて高圧の密閉容器の中で燃焼が起こる、中でもディーゼルエンジンはその高圧ガスの中へ液体燃料を噴霧器により 1000気圧に近い圧力で霧状にして火をつけ、圧力が上下する中を燃える、しかもそれが普通の速度で皆さんが運転しているときでさえ、火が着いてから燃え終わるまで 10ms とかからないのです。ですから、汚染物質を出さないようにじっくり制御することは至難の業なのです。それでも、とくに日本のメーカは優秀なエンジンを開発し、世界に売っているのは皆さんも知っての通りです。とは言え、十分といえず、アメリカの LEV, ZEV (Low or Zero Emission Vehicle : 低または無公害自動車) 構想に近いものを達成しようと各社凌ぎを削っています。そういう中で、やはりディーゼルは苦しく、とくに 5 の粒状物質はピッチのような油状物質と煤がまじったもののことですが、ディーゼルエンジン誕生直後から問題となり、長い研究の歴史がありながらいまだに解決しない問題です。とくに日本では、大型自動車に使うのはほとんどディーゼルエンジンですから、規制を厳しくすると輸送力が大幅にダウンするためなかなかできない状況にあります。企業優先で終戦直後の回復、近代化、そして西欧に追いつけ追い越せという風に突き進んで来た日本にとって、人々の苦しみがあっても企業が苦しむことは極力避けて通ってきたと言っても過言ではなく、ディーゼルエンジンも、西欧の規制に大幅に遅れて馬力優先で進んできたため、PM (粒子状物質)の排出レベルは、発展途上国並に遅れています。でも、道路端の住民をいつまでも苦しめておけないので、1997年規制が相当に厳しくなり、エンジンメーカも死活問題として取り組んでいます。それでも十分と言えず、東京都知事の厳しい発言から、東京都のみならず神奈川なども、ディーゼルエンジン車排斥の動きが始まりました。さらに2000年2月に、長年争われていたディーゼルエンジンに関する訴訟に厳しい判決が出ました。さらに、ディーゼルのさらなる厳しい規制(やっと欧米並になると言われている)が、当初予定より前倒しで実施される状況になりました。これを受けて、自動車メーカーもこれまで以上に背水の陣で取り組んでいます。ですから、近い将来、ディーゼルエンジンからの排気問題は相当解決するものと考えられます。これらの取り組みは、第7章にまとめてあります。
　つぎに、原子力発電で出てくる放射性物質、あるいはそれ自体が化学的に猛毒である物質(プルトニウム)については、原子炉の事故もなく、燃料や燃焼済みの核物質の管理保管（とくに放射性が失せるまでの長期にわたって）が完全なら問題は無いと言えるでしょう。これについては、 5章 で触れますが、簡単には「事故が起こったら」「起こらなくても、使い捨てのまだ放射性が非常に高い燃料をどう棄てるかがはっきりしていない」「寿命の来た原子炉(放射性物質を満載)をどうするのか」「ウラン採掘現場や原子炉の保守でどうしても直接被ばくを受けてしまう人が出る、その管理がうまく行っていないのではないか」「再処理現場から高濃度の放射性物質が垂れ流しになっていないか、採掘現場でも掘ったあとの残土処理がうまく言っていないのではないか」あたりが明確になっていないことが、「原子力＝クリーン」と人々が思わないところです。
　8 のダイオキシンは最近急にクローズアップされていますが、燃焼方法をきちんとすれば発生はかなり防げます。ゼロというのはしかし、現状ではできません。どれをとっても。

化石燃料から出る炭酸ガスを出さない技術は、ほとんど開発が無理

　でも、以上と較べ、表の 9 の炭酸ガスだけはどうにもやっかいなのです。含炭素燃料を、炭酸ガスを出さないで燃す方法は無いからです。炭化水素燃料である、石油や天然ガスの水素分を燃焼させ、炭素分はそのまま炭として取り出せば、炭酸ガス問題は解決します。もちろんその分エネルギー資源の寿命は大幅に短縮されてしまいます。今までのペースでも相当に炭酸ガスが多くなってきている事実が多くの調査で分かっています(産業革命頃の地球平均濃度は280ppm 程度、これが 最近は350ppm を越えている という調査がありますから、そのデータを多くの本が引用しています。これは、もともと天変地異の一環という説もあり、それを否定する事実を示すことが難しいので、反論できなかった時代も有りましたが、最近はこの上昇カーブを描けるほどの天変地異は起こっていない、ということでこれは人類の発生した炭酸ガスに依存しているというのが通説になっています。ところが、今でもそれを頑なに信ずることを拒否し、京都議定書を保護にしようとしたのが米国大統領・ブッシュ氏です)。さらに、含炭素燃料消費量を多くしたら、爆発的に地球上炭酸ガスは増えることは確実です(2100年には相当の努力をしても500ppm を越えるだろうという予測がされています)。すると、「地球の温暖化 」 が一気に進むわけです。いや、実はすでに温暖化は相当進んでいて、シベリアの藻類が今までは単に堆積していただけなのに、高温下で腐敗発酵し、メタンガスを発生するから、加速度的に温暖化が進み、もはや炭酸ガス発生をゼロにしても温暖化を止めることはできないという説も有ります。ともかく、炭酸ガスを排出して温暖化(気候変動)に悪影響を及ぼしているのも、したがって、エネルギー浪費大国であるのは図を見る迄もなく明らかです。

地球温暖化の根元：炭酸ガス放出国とエネルギー浪費国は同じ

(グラフの中の C1, P1, G1, U1 などはそれぞれ石炭、石油、天然ガス、ウランの 1994年の産出量の上位からの順位を示す。)

　

　ただし、エネルギ浪費と炭酸ガス排出量が全く比例しているわけではありません。フランス(ノルウェーに隠れかけています)が好例ですが、善し悪しは別として原子力依存がとくに強いからです。ノルウェーはさらに下にいますが、水力発電に依存しているので炭酸ガスをそれほど出さないからです。

ここで、ついでですから、日本の家庭が排出する炭酸ガスの排出源を見てみましょう('03年9月2日の中日紙から引用)。

一世帯あたりのCO₂排出源割合

電力 32%	ガソリン 31%	灯油 14%	都市ｶﾞｽ 7%	LPG 5%	軽油 4%	一般廃棄物 4%	水道 3%

　日本の電気は、35%がウラン、つまり原発依存ですからそれを除いた火力発電で出てくるものです。自家用車のガソリンが結構多いことがわかりますね。
　さて、同じ発熱量を出す場合、石炭＞石油＞天然ガスの順で炭酸ガスをたくさん出します。これは、燃料中にある炭素に対し、水素分が多いほど水素燃焼で発熱してくれるからです。炭素は燃えれば炭酸ガスになるが、水素は水になるだけ。水は温暖化に完全に「無実」かというと本当はそうではなく、程度は少ないが炭酸ガスと同じ様な効果があります(この点についての詳しい説明は 「4章、地球の温暖化 」 にあります)。でも、水は雨となって降ってくるので空気中に一定量以上は増えない、今既に一定量になっているので増えないのです。炭酸ガスは地球の表面温度程度では雨となって降ってはくれないからやっかいなのです。もちろん、もし地球表面温度が十分低くても、実は液体でなく一気に固体のドライアイスとなって降ることになりますが、火星がそうであることからわかるように、そのためには零下何十度という寒さが必要で、温暖化すればするほどそのようなことから遠ざかってしまいます。灼熱地獄の金星のようになるわけです。炭酸ガスで温暖化が進むと、水蒸気の濃度も増えるから水蒸気による効果が上積みされることもさらに問題。もっとも、水が上空で雲になっていつも太陽光をさえぎってくれればむしろ寒冷化してくれます。炭酸ガスや水蒸気は温暖化を促進しますが、空中にはある程度のエアロゾル（浮遊塵）があり、それは水蒸気の雲のように太陽光が地上に届くのを遮っています。そのエアロゾルを人為的行為により発生する硫黄酸化物(硫酸となる)が作りやすいため、人為的活動は温暖化を抑制もするのです。こういうふうに、プラスに影響したりマイナスに影響したりすることがあるから、人間活動の生産活動が及ぼす温暖化への影響の定量的な評価が難しいのです。元に戻って、石炭はエネルギー資源としての寿命は長いのに温暖化問題を考えるとそれほど薦められないわけです。いえ、そうとばかりは言えない可能性も出てきています。大型エネルギープラント（発電所など）では技術開発により炭酸ガスを捕まえることができそうで(小さなプラント、たとえば家庭でも可能ではありますが、効率が極端に悪化します)、それが可能なら、回収した炭酸ガスを海深く、あるいは油田に閉じこめる、あるいは海中に閉じこめるという方法が徐々に現実味を帯びてきています。もしそうなれば、火力発電所で発生する二酸化炭素は温暖化に寄与しないということになり、含有窒素からの窒素酸化物、含有硫黄からの硫黄酸化物、さらに微量有害金属類などの問題が解決すれば、石炭をどんどん使うことも可能になるわけです。まだしかし、開発段階にあります。

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執筆・編集責任者：若井和憲
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