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Nov 27, 2023

ディーゼルトラックの尿素タンク

L'azoto di grado automobilistico più utilizzato al mondo

大気汚染を削減するための米国の新しい環境規制を満たすために世界で最も広く使用されている自動車グレードの窒素肥料が使用されています

IFDC

画像：尿素タンクとSCRユニットを搭載した試作ディーゼルトラック。もっと見る

クレジット: DaimlerChrysler Power Systems

尿素タンクは、2010 年 1 月 1 日以降、米国で製造されるほとんどの新しいディーゼル トラック、バス、乗用車、およびスポーツ用多目的車 (SUV) に標準装備される予定です。自動車グレードの尿素が車両の排気流に注入され、ディーゼル排気から窒素酸化物 (NOx) を「除去」します。

主要な大気汚染物質である NOx は、喘息や呼吸器疾患、心臓疾患の原因となるスモッグの原因となります。

このシステム、尿素 SCR または「尿素ベースの選択的触媒還元」は、米国環境保護庁 (EPA) によって課された厳格な新しい制限に準拠するのに十分な量の NOx をディーゼル排気から除去できる唯一の技術である、と環境担当者のグレン・ケジー氏は述べています。米国トラック協会の顧問。

米国では「ディーゼル排気液」（DEF）、ヨーロッパでは商標名 AdBlue と呼ばれる自動車用尿素は、単独で NOx を 90% も削減し、併用すると NOx をほぼゼロのレベルにすることができます。ディーゼル微粒子フィルター技術について、新しく設立された北米 SCR 利害関係者グループの広報担当者であり、SCR ニュース専門の Web サイト FactsAboutSCR.com の編集者である Kim Doran 氏は次のように述べています。

DEF と AdBlue は尿素水溶液 32 (AUS 32)、高純度尿素の透明な 32.5% 窒素含有脱塩水溶液です。 メーカーは、尿素溶液は安全に取り扱うことができると主張しています。 AdBlue はヨーロッパでは大量に購入することも、一部のガソリン スタンドではリットル単位で購入することもできます。

DEF と AdBlue の登場により、世界で最も広く使用されている窒素肥料である尿素に対する新たな需要が生まれています。 新たな用途により肥料価格が上昇するのではないかと懸念する人もいる。 メーカーにとって生産量を増やして価格を下げるインセンティブになると考える人もいる。

「トウモロコシやサトウキビなどの伝統的な食用作物をエタノールなどのバイオ燃料に転用することについては知っていますが、現在では食料生産の基本的な投入物である尿素も燃料に転用されています」と国際センターの社長兼最高経営責任者（CEO）のアミット・ロイ博士は言う。土壌肥沃度と農業開発 (IFDC)。

「皮肉なことに、環境を浄化することが両方のテクノロジーの主な理由です。」

尿素SCR技術を採用しているメーカー

尿素SCRを専門とするロンドンに本拠を置く市場分析会社インテジャー・リサーチによると、ヨーロッパでは現在50万台以上のディーゼルトラックが尿素SCRを使用しており、その台数は毎月約2万5000台ずつ増加しているという。

ドーラン氏によると、SCR技術は、アウディ、BMW、ヒュンダイ、ジープ、起亜自動車、ミニクーパー、フォルクスワーゲンなど、米国にサービスを提供する乗用車および小型トラックのメーカーに採用されているという。 メルセデス・ベンツは、尿素 SCR 技術を使用した 3 台の新しいディーゼル駆動の SUV を 2008 年後半に米国に導入します。尿素 SCR は日本とシンガポールでも使用されており、間もなく中国でも使用される予定です。

SCR を採用している商用トラック運送業界のメーカーには、Freightliner、Kenworth、Mack、Peterbilt、Volvo などがあります。 SCR を使用する主要なエンジン メーカーには、Cummins や Detroit Diesel Corp などがあります。

将来の需要

尿素水の消費量はディーゼル消費量の約 3% です。 ディーゼル トラックの平均走行距離は 1 ガロンあたり 6.5 マイル (2.8 km/リットル) です。 平均的なディーゼルトラックは、4,000 ～ 6,000 マイルごとに 20 ガロンの DEF タンクを補充する必要があります (6,400 ～ 9,600 km ごとに 76 リットル)。

NOx排出量を削減するための尿素は現在、西ヨーロッパで30万から40万トンの尿素を消費していると、尿素プラント技術の世界最大のライセンサーであるオランダに本拠を置くスタミカーボン社のライセンスマネージャー、スティーブン・ズワート氏は語る。 10 年以内に西ヨーロッパの現在のトラックは置き換えられ、尿素の使用量は 300 ～ 400 万トンになるでしょう。

米国におけるSCR技術によって生み出される将来の尿素需要は、IFDC農業経済学者のカルロス・バアナンテ博士によって計算されています。

世界資源研究所の取り組みである EarthTrends によると、2003 年にはヨーロッパで 2,130 億リットル、米国で 1,460 億リットルのディーゼル燃料が輸送に使用されました (http://earthtrends.wri.org/index.php)。 。

Baanante は、2010 年に米国のディーゼル トラック、つまりその年に購入された新しいトラックの 7% だけが尿素 SCR を使用すると想定しています。

「米国の輸送用尿素消費量は、おそらく2010年には約21万トンの尿素肥料に相当するが、2011年にはその量の少なくとも2倍となり、その後、古いトラックが尿素タンクを搭載した新しいモデルに置き換えられるため、急速に増加するだろう」とバーナンテ氏は述べた。と言う。

この推定では、溶液 1 リットルの重さが約 1 kg で、尿素肥料には 46% の窒素が含まれていると仮定しています、と Baanante 氏は説明します。 したがって、1 kg の尿素溶液は、0.7065 kg の尿素肥料を生産するのに必要な N を消費します。 換算係数 0.7065 を使用して、尿素肥料当量の単位で尿素溶液の消費量を計算します。

「世界の尿素生産量の 90% 以上は肥料用ですが、尿素 SCR に対する新たな需要が状況を変える可能性があります」と Baanante 氏は言います。 尿素は、動物の飼料、プラスチックや接着剤の製造、高速道路の除氷、雨を誘発する雲の種まき、歯のホワイトニング製品にも使用されています。

厳格な新しい EPA 排ガス規制

ケジー氏によると、2010年に米国で製造されたディーゼル車は、ブレーキ馬力時間当たりのNOx排出量が0.2グラム以下で、現在の排出量より90％少ないという。 新しい EPA 規制は、2010 年より前に製造された車両には適用されません。

トラクター、ブルドーザー、その他の非道路用車両は、2015 年までに新しい EPA 基準を満たさなければなりません。船舶と機関車のエンジンに関する米国のスケジュールはまだ設定されていません。

「一部のトラック運送会社は現在、尿素タンクや尿素の購入と輸送の費用を避けるために、2010年以降に置き換えが予定されていた新しいトラックを購入している」とケジー氏は言う。

しかし、スティーブンズ社（米国バージニア州）の輸送資本アナリスト、トム・アルブレヒト氏は、EPAの次の排出期限が2010年に迫っている中、大型トラックの主な購入者であるほとんどの法人運送業者は通常の購入サイクルを継続すると考えている。 88社の通信事業者に将来の購入計画について調査した結果、この結論に至った。

新たな需要は世界の肥料市場に影響を与える可能性がある

ストークス・エンジニアリングの経営者で尿素生産に関するIFDCコンサルタントのキース・ストークス氏は、「NOx削減のための尿素は、エタノール生産と同様に、肥料価格を押し上げる可能性のある新たな需要を生み出すだろう」と語る。

しかし、SCRステークホルダーズのドーラン氏は、「この自動車グレードの尿素の需要は、世界生産量の5％を超えることはないと予想される。自動車の排出ガスを制御するための尿素の新たな用途は、投資の増加と世界の尿素生産能力の拡大につながる可能性がある」と述べている。

尿素SCRシステムの仕組み

尿素SCRは燃焼後の排気を浄化します。 尿素溶液は別の貯蔵タンクに保持され、細かい霧として高温の排気ガス中に噴射されます。 熱により尿素がアンモニア、つまり実際の NOx 還元剤に分解されます。 アンモニアは触媒コンバーターを介して NOx を無害な窒素 (N) ガスと水蒸気に分解します。 排気ガスはもはや汚染物質ではありません。 雰囲気は約80％が窒素ガスです。

ワシントンD.C.に本拠を置く肥料研究所の科学プログラム副所長であるビル・ハーツ氏は、「肥料が生態系に及ぼす悪影響についてはよく聞くが、汚染物質を除去するという尿素の積極的な役割についてはほとんど聞かない。」と語る。

ドーラン氏は、「SCR 技術は NOx 排出をほぼゼロに削減するため、燃料効率を最大化するようにエンジンを調整できます。」と述べています。 その結果、燃料が 3%% 節約され、二酸化炭素排出量が削減されます。

「SCRを装備した車両のテールパイプから出る排気ガスは、実際には周囲の空気よりもきれいである可能性があります」とドーラン氏は付け加えた。

実際、ダイムラー・トラックによれば、欧州で SCR 技術を使用することで達成されたエンジン効率により、顧客は 2 億 8,000 万リットル以上のディーゼルと 5 億ドル近くの燃料費を節約できました。 同時に、環境は約 800,000 トンの二酸化炭素を節約できました。

トラック運転手の懸念

米国ミシシッピ州デニスにあるヘラムズ・トラック運送会社のマネージャー兼共同所有者であるアダム・コラム氏は、「新しい尿素技術について十分な知識がないため、懸念しています」と述べています。

「新しい大型ディーゼルトラックの価格は現在約 10 万ドルです。尿素 SCR システムを追加すると、さらに 1 万ドルのコストがかかります。私たちが燃やす尿素溶液のコストはどれくらいかかりますか? メンテナンスはどうなりますか? 尿素は腐食を引き起こしますか?」

ドーラン氏は、「尿素はアルミニウムを腐食させる可能性があります。車両のSCRシステムとDEFディスペンサーはこれに対応するように設計されており、DEFは常に適切な容器に保管されています。」と述べています。

ヨーロッパにおける BlueTec テクノロジー

ダイムラーが欧州で米国に投入する新型ディーゼルSUVは、メルセデス・ベンツが欧州のトラックやバスで長年使用してきた技術であるBlueTec SCR噴射システムを搭載しているため、BlueTecモデルと呼ばれている。 これらのモデルの場合、尿素はカートリッジに入っており、通常の整備時に交換​​されます。

ダイムラー・トラック・ノース・アメリカのブランドであるデトロイト・ディーゼル社は、将来のすべてのトラックにBlueTec技術を採用すると発表した。

メルセデス・ベンツ E320 BlueTec は、「世界中でスーパー クリーン ディーゼル技術への道を切り開いた」ことも理由に、2007 年ワールド グリーン カー オブ ザ イヤー賞を受賞しました。 BlueTec ディーゼル排出制御技術は、カナダ自動車ジャーナリスト協会によって 2007 年の最優秀新技術に選ばれました。

将来の計画

北米SCR利害関係者グループは、8月にミシガン州ディアボーンで米国でのDEFの利用を確保するための流通および小売インフラの開発をさらに計画するために会合を開きました。 8月11日のSCR利害関係者のニュースリリースによると、利害関係者には、ディーゼル車メーカー、現在および潜在的なDEF生産者、燃料および機器の販売業者および小売業者、さらに米国EPAおよびエネルギー省を含む約200の組織の代表者が含まれている。

SCR ステークホルダー グループの仕事の一部には、ヨーロッパの AdBlue で使用されているものと同様の DEF 用の Web サイト ロケーターの開発が含まれます。

ヨーロッパでは、AdBlue の価格が 2007 年半ばからほぼ 2 倍になり、生産者は尿素のコスト上昇を吸収するのが難しいと感じていると、Today's Trucking が Integer Research の話として 2008 年 7 月 18 日に報じた。 「尿素を肥料として販売すると生産者がより良い利益を得ているという事実を加えれば、価格が高騰するのも不思議ではない」と報告書は述べている。

DEFメーカー

米国で使用される DEF 尿素のほとんどは、おそらく従来の肥料メーカーが製造することになるでしょう。 SCR ステークホルダー グループの生産者には、Agrium、Brenntag North America、Dyno Nobel、Koch Industries、Potash Corporation of Saskatchewan、および Terra Industries が含まれます。

Stamicarbon 社の Stephen Zwart 氏は、「ヨーロッパでは、AdBlue の製造は多くの肥料メーカーにとって恩恵となっており、現在では生産量の一部をトラック運送業界向けの尿素溶液に割り当てています。」と述べています。

DEFの物流

キース・ストークス氏は、尿素をガソリンスタンドに配達するのは問題ないと言う。 「米国には 30,000 を超えるガソリン スタンドがありますが、そのうち 2,200 のガソリン スタンドだけが大型車市場の 97% を供給しています。

「しかし、一部の地域の尿素貯蔵タンクでは、溶液を凝固点 12°F [-11°C] 以上に保つために加熱コイルが必要になります。」

米国最大のトラベル センター小売事業者である Pilot Travel Centers は、9 月 29 日のニュース リリースで、2009 年半ばから後半にかけて 100 以上のセンターで DEF を「すぐに」利用できるようにする展開計画を発表しました。 パイロット センターでは、パッケージ化された DEF も取り扱います。

尿素水の製造

一方、GreenCarCongress.comによると、三菱は尿素SCRシステム用の高級尿素水溶液の生産を増やしているという。 日本の北九州にある同社の工場は、生産能力の約 20%、つまり年間約 200 万リットルで稼働しています。 SCR需要の増加に伴い、2008年には生産量を1000万リットルに増やし、2009年には生産能力の50％に達する計画だ。

日本の高級尿素水の需要は年間約２万キロリットルだが、業界関係者は将来的には約６０万キロリットルまで増加すると予想している。

尿素のより高い生産とより効率的な使用の必要性

「ディーゼル排気ガスを処理するための尿素に対する新たな需要により、肥料としての尿素の使用効率を向上させる研究がさらに重要になるでしょう」とIFDCシニアエンジニアリングスペシャリストのラモン・ラソ・デ・ラ・ベガ氏は述べています。 「IFDCは、尿素の使用効率を高めるための3つの主な分野で活動している。1つは、特に灌漑水田における尿素練炭の深い配置を通じて、放出制御肥料を通じて、そして揮発および窒素による空気中への窒素損失を減らす硝化およびウレアーゼ阻害剤を通じてである。浸出により地下水へ。

「新しい尿素工場も建設されている。例えば、イランでは2つの大規模な尿素工場が、エジプト、ナイジェリア、オマーン、ロシアではそれぞれ1か所ずつ稼働している。」

IFDCのアミット・ロイ氏は、「農業用尿素の大幅な改良を含め、今日使用されている基本的な肥料製品のほとんどは、エネルギーが安価に見えた1950年代から1970年代に、米国に本拠を置くテネシー・バレー・オーソリティー（TVA）の肥料プログラムによって開発された。現在の製造技術では、大気中の「遊離」窒素を 1 トンの尿素に変換するのに、石油 4 バレルに相当するエネルギーが使用されます。

「新たな需要は、よりエネルギー効率の高い新しい技術を開発するための研究の必要性を強調しています。これは食品だけでなく、現在では燃料としての用途にも使用されています」とロイ氏は言う。

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