1. はじめに 有機スズ化合物(TBT, TPT)を防汚剤とする船底防 汚塗料の海洋汚染問題により2001年10月国際海事機 関(IMO)で「船舶についての有害な防汚システムの管 理に関する国際条約」(AFS-2001)が採択され 2008 年 9 月に発効された. 著者は,すでに塗装工学で「船底防 汚塗料と環境-有機スズ化合物からの考察-」(1992)1), 本誌では「有機スズ系船底防汚塗料の開発と規制」 (2005)2)と「環境に優しい船底防汚塗料の現状と展望」 (2010)3)についての解説文を発表した. また, JIME の海洋環境研究委員会では ISO/TC35/SC9/WG27 が 検討していた「船底防汚塗料からの防汚剤の溶出速度 試験」(2003)4),「防汚剤の溶出速度測定法の問題点」 (2008)5,6)さらに「防汚塗料の変遷と今後の展望」 (2015)7)について報告した. そこで本稿では, 国際海事機関/海洋環境保護委員 会(IMO/MEPC)において審議されている船舶による 大 気 汚 染 や 海 洋 汚 染 の 防 止 の た め の 国 際 条 約 (MARPOL 条約・AFS-2001 条約・外来水生生物の越 境移動に関するガイドラインなど)について解説し,そ れぞれの国際条約に基づいて進められている最近の船 底防汚塗料の開発動向について前報(2010)3)の続報と して紹介したい. 2. IMO/MEPC の活動について 現在, IMO の政策は総会および理事会により決定 される. 事務局(本部)は英国ロンドンに置かれ6 つの 部局から構成されており, 総会(Assembly), 理事会 (Council)および 5 つの委員会(Committee)並びに 7 つの小委員会(Sub-committee)の活動を補佐してい る. *原稿受付 平成29 年 11 月 4 日 **正会員 ハルビン工程大学 ( 中国・哈爾浜市南崗区南通大街145 号) この海洋環境保護委員会(MEPC)では船舶から生 じる油, 化学物質, 有害物質, 汚水, 廃棄物, 排気ガ スなどによる大気・海洋環境汚染の防止を図っている. 船舶による海洋汚染および大気汚染防止のための国際 条約をまとめて表1 に示す8,9). 今回は特に船底防汚塗 料の開発に関係する海洋汚染防止条例(MARPOL 条 約), 船舶の有害防汚システム管理条約(AFS-2001 条 約)および外来水生生物の越境移動に関するガイドラ イン(2011 Guidelines for the Control and
Management of Ships’ Biofouling)について簡単 に説明したい. 表1 IMO における大気・海洋汚染防止国際条約9) MARPOL Annex Ⅰ,Ⅱ, Ⅲ 有害物による汚染の防止に関する国 際条約 MARPOL Annex V 廃物による汚染の防止のための国際 条約 AFS-2001 有害な防汚システム管理に関する国 際条約 BWM-2004 バラスト水管理に関する国際条約 MARPOL Annex Ⅵ NOx, SOx 排ガスに関する国際条約 MARPOL Annex Ⅵ CO2 温室効果ガス(GHG)排出に関 する国際条約 Ships’ Biofouling 外来水生生物の越境移動に関するガ イドライン Ship Recycling 船舶のリサイクルに関する香港国際 条約 MARPOL Annex Ⅵ 改正大気汚染防止法 揮発性有機化合物(VOC)規制 2.1 マルポール条約(MARPOL 条約) MARPOL 条約は, 船舶の航行や事故による海洋 汚染を防止することを目的として, それぞれの汚染物 質に対して次の付属書(Annex)がある. Annex I: 油による汚染の防止のための規則, AnnexⅡ: 化学物質(ばら積みの有害液体物質に限
海洋環境保全に向けた船底防汚塗料の開発動向
＊ 高橋 一暢 ＊＊海洋環境保全に向けた船底防汚塗料の開発動向
＊ 高 橋 一 暢＊＊る)による汚染の防止のための規則, AnnexⅢ: 容器に収納した状態で海上輸送される 有害物質による汚染の防止のための規 則, Annex Ⅳ: 国際航海に従事する船舶からの汚水の 排出に関する規則, Annex V: 船舶からの廃物による汚染の防止のため の規則, Annex Ⅵ: 船舶からの大気汚染防止のための規則, 2.2 Anti-fouling Systems (AFS-2001 条約)10) この条約は, MARPOL 条約に拘束されない新条約 として作成され有機スズ化合物を含む船底防汚塗料の 使用を禁止したもので, 次の 4 件に要約できる. 1) 2003 年 1 月 1 日以降, すべての船舶において有 機スズ化合物を含む防汚システムを新たに塗装 してはならない. 2) 2008 年 1 月 1 日以降, すべての船舶において有 機スズ化合物を含む防汚システムが船体などの 表面に存在してはならない. 3) 今後, 有機スズ化合物を含む防汚塗料以外の塗 料が有害と判断された場合は, 規制対象に追加 される. 4) 船舶が規制対象の塗料などを塗付しているか否 かについては, 旗国が検査により確認を行い, 検査合格船舶には証書が発行される. 2.3 Ships’ Biofouling (外来水生生物の越境移動 に関するガイドライン)
このガイドライン(2011 Guidelines for the Control and Management of Ships’ Biofouling to Minimize the Transfer of Invasive Aquatic Species) は, 生物汚損による外来水生生物の越境移動のリス クを最小化することを目的としている. このガイド ラインの適用によって船舶稼働に対して長期的, 短 期的な利益をもたらすことになる. そして, すべて の船舶がBiofouling Management Plan と
Biofouling Record Book を備えることを推奨してい る.
2.4 GHG 削減対策(MARPOL 条約 AnnexⅥ)
地球温暖化防止の観点から、国際海運からの CO2
温室効果ガス(GHG:Green House Gas)排出を削減す るための規則が急務となってきた. そこで GHG 削減 規制スキームの改正MARPOL 条約 AnnexⅥが 2013 年1 月 1 日に発効した. IMO における GHG 削減対策は, 400GT 以上の国 際航海に従事する船舶を適用対象とし, 技術的手法と 経済的手法との２本立てで検討され, 技術的手法につ いては, 船舶の燃費改善を促進するためのエネルギー 効 率 設 計 指 針(EEDI: Energy Efficiency Design Index) お よ び 船 舶 エ ネ ル ギ ー 効 率 管 理 計 画 書 (SEEMP: Ship Energy Efficiency Management Plan)を用いた省エネルギー運航の促進を骨子として, 個々の船舶のエネルギー効果を改善することにより国 際海運からのGHG 排出量を低減することを目的とし ている. これに関し次の ISO 基準が発行されている 11,12,13) .
ISO 19030-2016: Ship and Marine Technology . Measurement of changes in hull and propeller performance.
Part1: General principles for how to measure change.
Part2: The default method for measuring changes.
Part3: Alternative to the default method. これらの海洋環境問題を解決するためには次の船 底防汚塗料(AF)の開発課題が考えられる.(表 2)
表2 海洋環境問題と船底防汚塗料との関係 GHG (Green house Gas)の
削減、燃費低減
Low friction AF Propeller AF VOC 低減 High solids (HS) AF TBT biocide 使用禁止 TBT--free AF Copper-free AF Biocide- free AF AF 性能の長期化 Long-life AF 外来水生生物の越境移動 New AF system 新規防汚システムの開発 New technology ３.新しい 船底防汚塗料の開発 3.1 船底防汚塗料中の防汚剤 最近のTBT-free 船底防汚塗料の種類を防汚剤 (Biocide) および樹脂(Binder)のタイプで分類した結 果を表3 に示す. これらの船底防汚塗料に含まれる活性物質として の防汚剤は, EU において 1998 年から審議されていた BPD( Biocidal Product Directive)が, 2013 年９月に European Chemicals Agency (ECHA)が中心となっ て新たにBPR( Biocidal Product Regulation)として 施行されている. 現在, BPR で再評価・承認が決ま った防汚剤を表4 に示す14) . また, USEPA /FIFRA で承認されたBiocides も合わせて示す.
表3 最近の TBT-free 船底防汚塗料の種類
Type Biocidal AF Biocide-free AF Copper Copper-free SPC 〇 〇 × SPC/CDP 〇 〇 × CDP 〇 〇 × Foul release × × 〇
CDP: Controlled Depletion Polymer SPC: Self-polishing Copolymer
表4 BPR/EPA で承認が決まった防汚剤 Biocides BPR(EU) US (EPA) Tralopyril (Econea) 2015/04/01 approval
Zineb 2016/01/01 DCOIT 2016/01/01 approval Dichlofluanid Tolylfluanid 2016/01/01 approval Selektope 2016/01/01 ZnPT approval CuPT 2016/01/01 approval
Copper flakes 2018/01/01 approval
Cu2O 2018/01/01 approval
CuSCN 2018/01/01 approval
Irgarol1051 approval
ECHA が BPR に関する次の暫定指針(transitional guidance)を 2014 年 5 月に開示した15) .
1. Transitional Guidance on Efficacy Assessment for Preservatives. 2. Transitional Guidance on Efficacy
Assessment for Product Type 21 Antifouling Products.
3. Transitional Guidance on Mixture Toxicity Assessment for Biocidal Products for the Environment.
さらに, ISO/TC8/SC2 において審議されていた防 汚剤(PT21)の海洋環境リスク評価法について ISO 13073-1, ISO 13073-2, ISO 13073-3 がそれぞれ発行 された16,17,18,19) .
ISO 13073-1: Risk assessment method on biocides (2012).
ISO 13073-2: Risk assessment method for AF systems (2013).
ISO 13073-3: Human health risk assessment for application (2016). 日本においてはこのような防汚剤や防汚塗料の規制 に関する特別法は有していないが, 日本塗料工業会 (日塗工)において防汚剤および防汚塗料の自主登録管 理システムによって運用されている20) . この日塗工の 2017 年 3 月の非有機スズ防汚方法リストによると防 汚塗料374 製品が登録されており, Biocidal AF の356 製品とBiocide-free AF の 18 製品が登録されている. 全製品の95%が17 種類のBiocide を単独, 2 種類, 3 種 類, 4 種類の混合系で使用されている. 現在, Biocidal AF の 70%には亜酸化銅が配合されており, 35%には CuPT, 24%にはZnPT, 15%にはDCOITが配合されて いる21). 3.2 船底防汚塗料中の SPC 樹脂 前報(2010)においてSPC船底防汚塗料のSPC樹脂 として次のアクリルポリマーを紹介した。
1. 銅アクリルポリマー(Cu acrylate polymer) 2. 亜鉛アクリルポリマー(Zn acrylate polymer) 3. ケイ素アクリルポリマー(Si acrylate polymer)
4. NAD アクリルポリマー(NAD acrylate polymer)
近年, ぞれのSPC船底防汚塗料(Silyl acrylate and Metal (Zn,Cu) acrylate polymer)の性能特性に関し て短所・長所が表5 および図 1 のように認識される ようになり, 5 年以上の長期性能が必要な外航船で はSilyl acrylate AF から Silyl methacrylate AF に 移行している。
表5 SPC 船底防汚塗料の特性比較
Polymer type Silyl-acrylate Metal-acrylate Paint film Hydrophobic
(strong)
Hydrophobic (not strong) Mechanism Hydrolysis Ion exchange Skelton layer No Exist Erosin rate Stable for long
time
Gradually slow down
Price Expensive Reasonable
Performance 5 ~ 7 years 3 years
参考として, 日本の改正化審法で承認された Tri-isopropyl silyl acrylate (TIPSA) polymer 及び Tri-isopropyl silyl methacrylate (TIPSM) polymer の 既存化学物質を表6 に示す22) .
図1 期間と摩耗膜厚との関係23) 表6 Silyl (meth)acrylate polymer の既存化学物質 (Chemical Risk Information Platform in NITE, Japan) 化審法 安衛法 物質名称
2-3663 Tri-butylsilyl methacrylate (TBSM) 9-1939 Tri-isopropylsilyl methacrylate
(TIPSM) and tri-isopropylsilyl acrylate (TIPSA)
6-2096 Copolymer of 2EHA/MMA/TBSM 6-2298 Copolymer of AA/2MEA/MMA with
chloro(tripropyi)silane 6-2473 Copolymer of EA/2-hydroxypropyl acrylate/2-hydroxybutyl acrylate/MMA/TIPSA 6-2501 Copolymer of BA/MMA/2-MEM/TIPSM 6-2681 Copolymer of dimethyl maleate/isopentyl triisopropylsilyl maleate/ etc 6-2809 Copolymer of AA/MMA/TIPSA, rosin and copper compounds 9-3089 Copolymer of AA/TIPSA/MMA 9-3090 Copolymer of AA/TIPSA/MMA and
rosin, copper compounds
3.3 最近の船底防汚塗料(Biocidal SPC AF and Foul release Coatings)
各社塗料メーカーのProduct Data Sheets (PDS),
Safety Data Sheets (SDS)および製品カタログなどを 参考に, 亜酸化銅を含む-SPC AF および Biocide-free AF (Foul Release Coatings)をそれぞれ表 7 および表 8 に示す. なお, 本稿では外航船用防汚塗料を対象と したが内航船・漁船・レジャーボートなどの防汚塗料 は対象外とした.
表7 代表的な Copper type SPC AF
Company Product name Binders International (Akzo) Intersmooth Interswift655 Cu-polymer Si-polymer Cu-polymer/rosin Jotun SeaQuantum Si-polymer NKM/Kansai Takata Quantum Si-polymer Nippon Paint Ecoloflex
LF-Sea Cu-polymer Si/Cu-polymer CMP Sea Grandprix Seaflo Neo Si-polymer Zn-polymer PPG/Sigma SigmaEcolofleet ?
Hempel Globic NCT NAD polymer
表8 代表的な Foul Release Coatings Company Product name Binders International (Akzo) Intersleek900 Intersleek 1100SR Fluoropolymer
Jotun Sea Lion Silicone
NKM/Kansai Everclean Silicone Nippon Paint Ecolosilk
Aquaterras
Silicone SPC
CMP Bioclean Silicone
PPG/Sigma Sigmaglide Silicone Hempel Hempasil X3+ Hydrogel/Silicone
4. GHG・VOC 低減対策への船底防汚塗料
4.1 GHG 削減対策について24)
50~80%程度を占めるといわれている. したがって, 摩擦抵抗の小さい防汚塗料を塗付することで, 船舶の 航行に必要な馬力が小さくなり, 船舶の省エネ化を図 ることができる. この省エネ対策として船底防汚塗料 において以前より摩擦抵抗の少ない防汚塗料(Low friction AF)の開発がすすめられている25,26). 一般に, 船底部に海生生物が付着するとスライムで は1~2%, 海藻では 5~10%, フジッボ・イガイなどで は 10~40%の摩擦抵抗増加が報告されている. したが って防汚性能の良い船底防汚塗料はもちろんであるが 摩擦抵抗の少ない防汚塗料が必要とされる. この防汚 塗 料 の 摩 擦 抵 抗(Frictional Resistance: Friction Drag) 測定法としては, 日本船舶技術研究協会(日本 造 船 研 究 会 ) の SR172(1977~1981), SR239 (1998~2000)で研究された回転円筒型試験法27)および 海上技術安全研究所やUSA Navy などの平行平板試 験法などがある 28,29). 今後, 船底防汚塗料の摩擦抵抗 測定法の国際標準化の確立が急がれる. 最近のGHG 低減対策の Long-life 船底防汚塗料を まとめて表9 に示す. 表9 GHG 低減対策の船底防汚塗料
Company Product name 燃費低 減率(%) International (Akzo) Intersmooth7460HS Intersmooth7465Si Intercept 8000LPP
Jotun Sea Quantum X-200 10% CMP SEAFLO NEO SEAFLO NEO Z SEAFLO NEO SLZ Bioclean Plus 3~5% 5~8% PPG Sigma Ecofleet NKM/Kansai TAKATA Quantum
TAKATA Quantum X-mile 10.5% Nippon Paint LF-Sea
A-LF-Sea Aquaterras 4% 10% 10% 4.2 揮発性有機化合物(VOC)低減対策について MARPOL Annex Ⅵの規制課題として塗料中の揮 発性有機化合物(VOC: Volatile Organic Compounds) が挙げられている. 船舶塗料として防錆塗料(AC: Anti-corrosion paint), 防汚塗料(AF: Anti-fouling Paint)などは多くの VOC を含んでいる. 特に, SPC AF の VOC 含有量は 400~600g/L であった. 一方, 改 正大気汚染防止法が実施されることになり,VOC 排出 量が2000 年度比の 30%減を 2010 年に達成すること になった. そこで, 最低 VOC 含有量で 400g/L から 30%減の 280g/L 以下の High solids (HS) 防汚塗料開 発が目標となった30). 一例として, 次の防汚塗料が報 告されている. 1. International (Akzo): Intersmooth 7460HS SPC (VOC;226g/L) 2. CMP:
SEAFLO NEO (VOC:330g/L) SEAFLO NEO Z (VOC:380g/L) 3. Nippon Paint:
A-LF-Sea (High Solids) など. ５.今後の展望 本稿では, IMO/MEPC が中心となって検討してい る船舶からの海洋汚染物質の排出規制問題からみた外 航船用船底防汚塗料を考察した. 船舶の生物汚損問題 は, 船底防汚塗料のみで解決される問題でもなく, 防 汚性能と環境とのジレンマを抱えながらまだまだ開発 途上の段階であることが分かった. そこで, 今後の船底防汚塗料の開発課題をまとめて 示す.
1) Low VOC AF paints 2) Low copper AF paints 3) Low friction AF paints 4) Low or non toxicity AF paints 5) Biocide free AF paints
6) More longer performance AF paints 7) More cheaper AF paints
またつい最近では, IMOのBWM-2004 条約(バラス ト水管理条約)が, 2016 年 9 月 8 日にフインランドに より締結したことから発効要件を満たし, 2017 年 9 月8 日に発効となった. したがって, 発効後 5 年以内 に外航船は順次バラスト水処理装置を設置する必要と なった. このように国際条約も次々と更新されており, 国内においてもいち早く情報を入手して国際条約に対 応しなくてはならない. 謝辞 本稿の基となった第 87 回日本マリンエンジニアリ ング学術講演会シンポジウム「船舶と生物多様性」で の講演依頼, そして本解説文の原稿依頼を頂いた JIME 海洋環境研究委員会の幹事の先生方に感謝致し ます.
参考文献 1) 高橋, 塗装工学, 27-3(1992),107-116. 2) 高橋, 日本マリン学誌, 40-1(2005),17-19. 3) 高橋, 日本マリン学誌, 45-4(2010),118-123. 4) 髙橋, 第 1 期研究委員会第 2 回, (2003.10),6-14. 5) 高橋, 第 2 期研究委員会第 6 回, (2008.2),24-30. 6) K.Takahashi, ”Ecotoxicology of Antifouling
Biocides”(2009),3-23, Springer.
7) 高橋, 第 4 期研究委員会第 9 回, (2015.2),16-28. 8) IMO and the Environment:
http://www.imo.org/en/Ourwork/Environment/P ages/Default.aspx 9) 国 土 交 通 省 : https://www.mlit.go.jp/kaiji/imo/gaiyou_html 10) 柴田, ”有機スズと環境科学” (2007),291-307,恒 星社厚生閣. 11) ISO 19030-1 (2016). 12) ISO 19030-2 (2016). 13) ISO 19030-3 (2016). 14) 千葉, 日本マリン学誌, 52-1(2017),9-13. 15) BPR/ECHA: http://echa.europa.eu/regulations/ 16) 千田, 海上技術安全研究所報告(11-2)(平成 23 年 度),57-69. 17) ISO 13073-1 (2012). 18) ISO 13073-2 (2013). 19) ISO 13073-2 (2016). 20) 日本塗料工業会: http://www.toryo.or.jp/ 非有機スズ防汚方法リスト. 21) 岡村, 海洋と生物, 39-4(2017),332-337. 22) 製品評価技術基盤機構:NITE-CHRIP 23) International Paint (Akzo):
https://marinecoatings.brand.akzonobel.com/m/28cc 214f61565f3e/original/Intercept-English.pdf 24) 海洋政策研究財団:平成 20 年度船舶からの温室 効果ガス削減方策に関する調査研究(平成21年3 月). 25) 島田, 日本マリン学誌, 45-6(2010),50-54. 26) 山盛, 島田, 塗装技術, (2009-8),56-61. 27) 日本船舶技術研究協会: http://www.jstra.jp/ SR-172 (1977-1981)調査研究報告書. SR-239 (1998-2000)成果報告書. 28) 川島ら, 日本マリン学誌, 47-5(2012),7-12. 29) M.P.Schultz, Journal of Fluids Engineering, 126
(2004), 1039-1047.
30) US Navy, Military specification: MIP-PRF-24647D (2005). 著者紹介 姓 名 高橋一暢 日本マリンエンジニアリング学会 正会員 1944 年生 所属: 海洋防汚・環境コンサルタント ハルビン工程大学海洋先進材料研究所
(Harbin Engineering University) 最終学歴: 名古屋大学(工学博士)
