燃料油

燃料油は、石油（原油）の蒸留から得られるさまざまな留分のいずれかです。このような油には、留出物（軽い留分）と残留物（重い留分）が含まれます。燃料油には、重質燃料油（バンカー燃料）、船舶燃料油（MFO）、炉油（FO）、ガス油（軽油）、暖房用油（家庭用暖房油など）、ディーゼル燃料などがあります。

燃料油という用語には、一般に、炉やボイラーで燃焼して熱を発生させる液体燃料（暖房用燃料）や、エンジンで動力を発生させる液体燃料（モーター燃料）が含まれます。ただし、引火点が約 42 °C（108 °F）の液体油や、綿芯または羊毛芯のバーナーで燃焼する油など、他の液体油は通常含まれません。より厳密には、燃料油とは、原油から得られる最も重い商用燃料、つまりガソリンやナフサよりも重い燃料のみを指します。

燃料油は、長鎖炭化水素、特にアルカン、シクロアルカン、芳香族で構成されています。プロパン、ナフサ、ガソリン、灯油などの小さな分子は、沸点が比較的低いため、分留プロセスの開始時に除去されます。ディーゼル燃料や潤滑油などの重質石油由来の油は、揮発性が非常に低く、蒸留が遅くなります。

石油には多くの用途があり、家庭や企業の暖房、トラック、船舶、一部の自動車の燃料として使用されています。ディーゼルによって少量の電力が生産されますが、天然ガスよりも汚染が多く、高価です。天然ガスの供給が中断された場合に備えて、ピーク時の発電所のバックアップ燃料として、または小型発電機の主燃料としてよく使用されます。ヨーロッパでは、ディーゼルの使用は一般的に車（約40％）、SUV（約90％）、トラックとバス（99％以上）に制限されています。燃料油を使用した家庭用暖房の市場は、天然ガスやヒートポンプの広範な浸透により縮小しました。ただし、米国北東部などの一部の地域では非常に一般的です。

残留燃料油は粘度が高いため、使用前に特別な加熱システムで加熱する必要があり、また、燃焼すると二酸化硫黄を形成する硫黄などの汚染物質を比較的多く含む可能性があるため、あまり役に立ちません。しかし、その望ましくない特性により、非常に安価になっています。実際、これは入手可能な液体燃料の中で最も安価です。使用前に加熱する必要があるため、残留燃料油は道路車両、ボート、または小型船舶では使用できません。加熱装置が貴重なスペースを占有し、車両が重くなるためです。油の加熱も繊細な手順であるため、小型で高速移動する車両では実用的ではありません。ただし、発電所や大型船では残留燃料油を使用できます。

過去には残留燃料油の使用がより一般的だった。残留燃料油はボイラー、鉄道 蒸気機関車、蒸気船に使われていた。しかし、機関車はディーゼルや電力で動くようになり、蒸気船は以前ほど一般的ではなくなった。その理由は、運行コストが高いためである (ほとんどのLNG 運搬船は蒸気プラントを使用している。貨物から排出される「ボイルオフ」ガスを燃料源として使用できるからである)。また、ほとんどのボイラーは現在、暖房用燃料油または天然ガスを使用している。一部の工業用ボイラーは今でもこれを使用しており、ニューヨーク市を含む一部の古い建物でも使用されている。2011 年にニューヨーク市は、市内の建物の 1% で燃料油 No. 4 および No. 6 を燃焼させ、市内のすべての建物から発生する煤煙汚染の 86% の原因となっていると推定した。ニューヨークは微粒子による健康への影響を懸念し、これらの燃料グレードの段階的廃止を環境計画PlaNYCの一環として実施し、^[1] 2015年末までに6号燃料油を使用しているすべての建物を汚染の少ない燃料に切り替えました。^[2]

残渣燃料の発電への利用も減少している。1973年、残渣燃料は米国の電力の16.8%を生産していた。1983年までにそれは6.2%に低下し、2005年現在^{[アップデート]}、ディーゼルと残渣燃料を含むすべての形態の石油からの電力生産は、総生産量のわずか3%である。^[要出典]この減少は、天然ガスとの価格競争と排出に対する環境規制の結果である。発電所にとって、油を加熱するコスト、追加の汚染制御、および燃焼後に必要となる追加のメンテナンスは、燃料の低コストを上回ってしまうことが多い。燃料油、特に残渣燃料油を燃焼すると、天然ガスよりも一様に高い二酸化炭素排出量が発生する。 ^[3]

多くの石炭火力発電所では、ボイラーの点火設備に重油が引き続き使用されています。この使用法は、火を起こすために薪を使用するのとほぼ同じです。この行為を行わないと、大規模な燃焼プロセスを開始するのは困難です。

残留燃料油の主な欠点は、特に No. 6 オイルの場合、初期粘度が高いことです。このため、保管、ポンプ輸送、燃焼には適切に設計されたシステムが必要です。通常、水よりは軽いですが (比重は通常 0.95 ～ 1.03)、No. 2 オイル、灯油、ガソリンよりはるかに重く、粘性があります。実際、No. 6 オイルは、簡単にポンプ輸送できるようにするには、約 38 °C (100 °F) で保管し、65 ～ 120 °C (149 ～ 248 °F) に加熱する必要があります。また、これより低い温度では、凝固してタール状の半固体になることがあります。ちなみに、No. 6 オイルのほとんどのブレンドの引火点は、約 65 °C (149 °F) です。低温で高粘度のオイルをポンプで送り込もうとすると、軽い燃料用に設計されていることが多かった燃料ライン、炉、関連機器に損傷を与える原因となることがよくありました。

比較すると、BS 2869 クラス G 重油も同様の動作をし、40 °C (104 °F) で保管し、約 50 °C (122 °F) で汲み上げ、約 90～120 °C (194～248 °F) で燃焼させる必要があります。

歴史的に No. 6 やその他の残留油を燃焼させてきた施設のほとんどは、20 世紀初頭または中頃に建設された工場や類似施設、または同時期に石炭から石油燃料に切り替えた施設でした。いずれの場合も、残留油は安価で入手しやすいため、有望視されていました。これらの施設のほとんどはその後閉鎖され、取り壊されるか、ガスや No. 2 オイルなどのより単純な燃料に置き換えられました。No. 6 オイルには硫黄分が多く含まれており (極端な場合には重量で 3% に達することもあります)、多くの暖房システム (通常は十分な腐食防止を考慮せずに設計されています) に腐食作用があり、システムの寿命を縮め、汚染影響を増大させました。これは特に、定期的に停止して冷やしておく炉に当てはまり、内部の凝縮によって硫酸が生成されました。

このような施設での環境浄化は、燃料供給ラインにアスベスト断熱材が使用されているため、しばしば複雑になります。No. 6 オイルは非常に持続性が高く、急速に分解しません。また、その粘性と粘着性により、空気ストリッピングなどの方法の有効性が低下するため、地下汚染の修復が非常に困難になります。

川や海などの水域に流出すると、残留油は単一の油膜を形成するのではなく、斑点やタールボール（油とシルトや浮遊有機物などの粒子状物質の混合物）に分解される傾向があります。平均して、流出後数時間以内に物質の約 5 ～ 10% が蒸発しますが、主に軽い炭化水素成分です。その後、残りは水柱の底に沈むことが多いです。

燃料油は品質が低いため、燃焼すると人間の健康に特に有害であり、深刻な病気や死亡を引き起こします。IMOの2020年の硫黄規制以前は、海運業界の大気汚染により、肺がんや心血管疾患で毎年約40万人が早期死亡し、小児喘息の症例は毎年1,400万人に上ると推定されていました。^[4]

2020年にクリーン燃料規制が導入された後も、船舶による大気汚染は依然として毎年約25万人の死者と、毎年約640万人の小児喘息の原因となっていると推定されています。

船舶による大気汚染の被害が最も大きい国は、中国、日本、英国、インドネシア、ドイツです。2015年には、船舶による大気汚染により、中国で推定20,520人、日本で4,019人、英国で3,192人が死亡しました。^[5]

ICCTの調査によると、主要な航路に位置する国々は特に大気汚染の影響を受けやすく、運輸部門の大気汚染による死亡者全体の高い割合を船舶が占めている。台湾では、2015年の運輸部門に起因する大気汚染による死亡者全体の70%を船舶が占めており、続いてモロッコが51%、マレーシアと日本がともに41%、ベトナムが39%、英国が38%となっている。^[5]

商業船舶と同様に、クルーズ船も大量の大気汚染物質を排出し、人々の健康を害しています。2019年までに、最大のクルーズ会社であるカーニバル・コーポレーション＆plcの船舶は、ヨーロッパのすべての自動車の合計よりも10倍多くの二酸化硫黄を排出したと報告されています。^[6]

以下の傾向は一般的に当てはまりますが、組織によって6つの燃料グレードの数値仕様が異なる場合があります。燃料の沸点と炭素鎖の長さは燃料油番号とともに増加します。粘度も番号とともに増加し、最も重い油は流動性を得るために加熱する必要があります。燃料番号が増加すると、価格は通常低下します。^[7]

1号燃料油は、ポット型バーナーや高性能/クリーンディーゼルエンジンの蒸発を目的とした揮発性蒸留油です。^{[8]これは、}ガソリンに使用される重質ナフサカットの直後に沸騰する灯油精製カットです。この燃料は、一般にディーゼル1号、灯油、ジェット燃料として知られています。以前の名前には、石炭油、ストーブ油、レンジオイルなどがあります。^[7]

2号燃料油は、蒸留された家庭用暖房用燃料油です。^[8]トラックや一部の車は、燃料の着火性を表すセタン価制限のある同様のディーゼル2号を使用しています。どちらも通常、軽質ガソリンカットから得られます。ガソリンという名前は、19世紀後半から20世紀初頭のこの留分の元々の用途を指し、ガソリンカットは気化水性ガス製造の濃縮剤として使用されていました。^[7]

ナンバー3燃料油は、低粘度燃料を必要とするバーナー用の蒸留油でした。ASTMはこのグレードをナンバー2仕様に統合し、この用語は20世紀半ば以降ほとんど使用されなくなりました。^[8]

4番重油は、予熱器を備えていないバーナー設備用の市販の暖房用燃料油です。^[8]重質軽油から得られることもあります。^{[7]この燃料は、海軍仕様の}バンカーAと呼ばれることもあります。

5番重油は、バーナーで適切に霧化するために77〜104℃（171〜219℉）に予熱する必要がある残渣タイプの工業用暖房油です。^[8]これは、重質軽油カットから得られる場合もあれば、^[7]残渣油と粘度を調整して予熱なしでポンプで送れるだけの十分な量の2番重油をブレンドした場合もあります。^{[8]この燃料は、海軍仕様の}バンカーBと呼ばれることもあります。

6番燃料油は高粘度の残留油で、104～127℃（219～261℉）に予熱する必要がある。残留油とは、より価値の高い原油が蒸発した後に残る物質のことである。残留物には、2％の水と0.5％の鉱油など、さまざまな望ましくない不純物が含まれている可能性がある。この燃料は、海軍仕様のバンカーCまたは太平洋仕様のPS-400では残留燃料油（RFO）と呼ばれることがある。 ^[8]

英国規格 BS 2869「農業用、家庭用および産業用エンジン用燃料油」では、次の燃料油クラスが規定されています。

クラス C1 および C2 燃料は灯油タイプの燃料です。C1 は煙突のない機器 (ランプなど) で使用します。C2 は煙突に接続された機器の気化または噴霧バーナーで使用します。

クラス A2 燃料は、硫黄を含まない燃料の使用が求められる移動式、オフロード用途に適しています。クラス D 燃料はクラス A2 に類似しており、家庭用、商業用、工業用の暖房などの固定用途に適しています。BS 2869 規格では、クラス A2 およびクラス D 燃料に、FAME 含有量が BS EN 14214 規格の要件を満たしている場合、最大 7% (V/V) のバイオディーゼル(脂肪酸メチルエステル、FAME) を含むことが許可されています。

クラス E から H は、ボイラーまたはクラス H を除く特定の種類の大型燃焼エンジンに供給される噴霧バーナー用の残留油です。クラス F から H は、使用前に必ず加熱する必要があります。クラス E の燃料は、周囲の条件によっては予熱が必要になる場合があります。

マズートは、ロシアの石油資源から得られる残留燃料油で、より軽い石油留分と混合されるか、専用のボイラーや炉で直接燃焼されます。また、石油化学原料としても使用されます。ただし、ロシアの慣例において、「マズート」は燃料油全般とほぼ同義の包括的な用語であり、上記のほとんどのタイプをカバーしますが、米国のグレード 1 と 2/3 については別の用語が存在します (それぞれ灯油とディーゼル燃料/太陽熱油。ロシアの慣例では、ディーゼル燃料と暖房用オイルは区別されません)。これはさらに 2 つのグレードに分けられ、「海軍マズート」は米国のグレード 4 と 5 に類似し、「炉マズート」は原油の最も重い残留留分で、米国のナンバー 6 燃料油にほぼ正確に相当し、粘度と硫黄含有量によってさらに等級分けされます。

海事分野では、燃料油に対して別の種類の分類が使用されます。

• MGO（船舶用軽油） - 蒸留物のみから作られた、2号燃料油とほぼ同等
• MDO (マリンディーゼル油) - 3号燃料油とほぼ同等で、重質軽油のブレンドで、少量の黒色精製原料を含む場合がありますが、粘度は最大12 cStと低いため、内燃機関で使用するために加熱する必要はありません。
• IFO（中間燃料油） - 軽油と重油を混合した4号燃料油とほぼ同等で、船舶用ディーゼル油よりも軽油の含有量が少ない
• HFO（重質燃料油） - 純粋またはほぼ純粋な残留油。おおよそ5号燃料油および6号燃料油に相当します。
• NSFO (海軍特殊燃料油) - No.5 HFOの別名
• MFO（船舶燃料油） - 6番HFOの別名

船舶用ディーゼル油には、通常のディーゼル油とは異なり、重質燃料油が含まれています。

CCAIとCIIは残留燃料油の着火性を表す2つの指標であり、CCAIは特に船舶燃料について計算されることが多い。それにもかかわらず、船舶用エンジンは異なる粘度の燃料を使用するように設計されているため、船舶燃料は依然として国際バンカー市場で最大粘度（ISO 8217規格で設定 - 下記参照）で見積もられている。^[9]使用される粘度の単位はセンチストーク（cSt）であり、最も頻繁に見積もられる燃料をコストの順に、最も安価なものから順に以下に挙げる。

• IFO 380 - 最大粘度380センチストークスの中間燃料油（硫黄分<3.5%）
• IFO 180 - 最大粘度180センチストークスの中間燃料油（硫黄分<3.5%）
• LS 380 - 低硫黄（<1.0%）中間燃料油、最大粘度380センチストークス
• LS 180 - 最大粘度180センチストークスの低硫黄（<1.0%）中間燃料油
• MDO - 船舶用ディーゼル油
• MGO - 船舶用ガソリン
• LSMGO - 低硫黄（<0.1%）マリンガスオイル - この燃料はEUの港湾および停泊地で使用されます。EU硫黄指令2005/33/EC
• ULSMGO - 超低硫黄船舶用軽油 - 米国では超低硫黄ディーゼル (硫黄含有量最大 0.0015%)、EU では自動車用軽油 (硫黄含有量最大 0.001%) と呼ばれています。米国の領土および領海 (内陸、海洋、自動車) および EU の内陸で許容される最大硫黄量です。

密度は燃料油にとっても重要なパラメータです。船舶燃料は使用前に精製され、油から水分や汚れが除去されるからです。精製装置は遠心力を利用するため、油の密度は水と十分に異なる必要があります。古い精製装置は最大 991 kg/m3 の燃料で動作しますが、最新の精製装置では 1010 kg/m3 の密度の油を精製することも可能です。

燃料油に関する最初の英国規格は1982年に制定されました。最新の規格は2017年に発行されたISO 8217です。 ^[10] ISO規格では、留出燃料の4つの品質と残留燃料の10の品質について規定しています。長年にわたり、硫黄含有量などの環境上重要なパラメータに関する規格は厳格化しています。最新の規格では、使用済み潤滑油（ULO）の添加も禁止されています。

ISO 8217（第3版2005年）に準拠した船舶燃料油のいくつかのパラメータ：

1. 外洋の最大硫黄含有量は2020年1月以降0.5％です。^[11]指定区域の最大硫黄含有量は2015年1月1日以降0.1％です。それ以前は1.00％でした。
2. アルミニウムとシリコンの含有量が制限されているのは、これらの金属がエンジンにとって危険だからです。燃料の一部の成分は、アルミニウムとシリコンを含む触媒を使用する流動接触分解プロセスで製造されるため、これらの元素が含まれています。
3. エンジンルーム内で使用されるすべての燃料の引火点は、少なくとも 60 °C である必要があります。(DMX は非常用発電機などに使用され、通常はエンジンルーム内では使用されません。LPG/LNG などのガス燃料には、燃料システムに適用される特別なクラス規則があります。)

バンカー燃料またはバンカー原油は、技術的には水上船舶で使用されるあらゆる種類の燃料油です。その名前は、燃料がもともと保管されていた石炭バンカーに由来しています。2019年には、大型船が2億1,300万トンのバンカー燃料を消費しました。^[12]オーストラリア税関とオーストラリア税務署は、バンカー燃料を船舶または航空機のエンジンを動かす燃料と定義しています。バンカーAはNo. 4燃料油、バンカーBはNo. 5、バンカーCはNo. 6です。No. 6が最も一般的であるため、「バンカー燃料」はNo. 6の同義語としてよく使用されます。No. 5燃料油は、海軍特殊燃料油（NSFO）または単に海軍特殊とも呼ばれます。No. 5または6は、重油（HFO）または炉燃料油（FFO ）とも呼ばれます。粘度が高いため、燃料油をバンカータンクから汲み出す前に、通常は再循環低圧蒸気システムによる加熱が必要です。現代の海事実務では、燃料油がこのようにラベル付けされることはほとんどありません。

1980年代以降、国際標準化機構（ISO）は船舶燃料（バンカー）の標準として認められてきました。この標準は8217番として記載されており、最近では2010年と2017年に更新されています。バンカー燃料仕様の最新版はISO 8217: 2017です。この標準では、燃料を残留燃料と留出燃料に分類しています。海運業界で最も一般的な残留燃料はRMGとRMKです。^{[13]この2つの違いは主に密度と粘度で、RMGは通常380}センチストークス以下、RMKは700センチストークス以下で供給されます。より高性能なエンジンを搭載した船舶は、より重く、より粘性の高い、したがってより安価な燃料を処理できます。カリフォルニア州や欧州連合など、世界中の統治機関は、汚染を制限するために港で燃やされる燃料の最大硫黄量を制限し、硫黄およびその他の粒子状物質の割合を4.5% m/mから2015年現在0.10%まで削減する排出規制海域（ECA）を設定しました。2013年の時点で、ECA外では引き続き3.5%が許可されていましたが、国際海事機関は2020年までにECA外の硫黄含有量要件を0.5% m/mに引き下げる計画を立てています。^[14]ここで、船舶用留出燃料や重質バンカー燃料の使用に代わる他の代替品^[15]が登場します。これらは、世界中で道路用ディーゼルとして使用されているディーゼル#2と同様の特性を持っています。海運で使用される最も一般的なグレードはDMAとDMBです。^[16] 国際バンカー燃料の使用に起因する温室効果ガスの排出は、現在、国家インベントリに含まれています。 ^{[17] [18]}

重油は、クリーンでフレンドリーなイメージを持つ観光産業であるクルーズ船の主要燃料です。対照的に、重油の硫黄含有量が高いため、排気ガスの排出は個人の移動よりも大幅に悪い環境バランスをもたらします。^{[19] [20] [21]}

「バンカリング」という用語は、タンクに石油製品を貯蔵することを広く意味します（他にもさまざまな意味があります）。正確な意味は、文脈に応じてさらに専門化される可能性があります。おそらく最も一般的でより専門的な用法は、船舶の燃料補​​給の実践とビジネスを指します。バンカリング作業は港で行われ、バンカー（船舶）燃料の貯蔵と船舶への燃料の提供が含まれます。^[22]

あるいは、「バンカリング」は、燃料を積み込み、利用可能なバンカー（船上の燃料タンク）に分配する船上物流を指すこともある。^[23]

最後に、ナイジェリアの石油産業の文脈では、バンカリング^{[24]は、輸送パイプラインに許可なく穴を開け、多くの場合非常に粗雑で危険な手段で}流出を引き起こし、原油を違法に転用すること（多くの場合、その後、仮設施設でより軽い輸送燃料に精製される）を指すようになりました。

2018年現在、約3億トンの燃料油が船舶の燃料補​​給に使用されています。2020年1月1日以降、国際海洋機関（IMO）が定める規制により、すべての海上輸送船舶は、硫黄含有量が非常に低い燃料油（硫黄含有量0.5％）を使用するか、過剰な二酸化硫黄を除去するための排ガススクラバーシステムを設置することが義務付けられます。船舶からの排出量は、一般的に、船上で使用される燃料油に対する硫黄上限によって制御されています。2012年1月1日以降は3.50％、2020年1月1日以降は0.50％です。^[25] 硫黄をさらに除去すると、追加のエネルギーコストと資本コストが発生し、 ^[26]燃料の価格と入手可能性に影響を与える可能性があります。価格が適切に設定されれば、安価だが汚染の多い余剰燃料は他の市場に流れ込み、環境保護の低い国の陸上エネルギー生産の一部を置き換えることになります。^[27]

燃料油は、米国のヒューストン、シンガポール、アラブ首長国連邦のフジャイラ、パナマのバルボア、パナマのクリストバル、エジプトのサハ、スペインのアルヘシラス、オランダのロッテルダムなど、適切な規模の戦略的な港に配達する石油タンカーの船団によって世界中で輸送されています。便利な海港がない場合は、はしけを使用して内陸輸送を行うことができます。軽質燃料油はパイプラインで輸送することもできます。ヨーロッパの主要な物理的サプライチェーンはライン川沿いにあります。

船舶でのバンカー燃料の燃焼による排出物は、多くの港湾都市、特に産業や道路交通からの排出物が管理されている都市で、気候変動や大気汚染レベルに寄与している。停泊時に補助エンジンを重油からディーゼル油に切り替えると、特にSO ₂とPMの排出量を大幅に削減できる。販売されたバンカー燃料からのCO ₂排出量は、国の温室効果ガス排出量に加算されない。大規模な国際港を持つ小国では、領海での排出量と販売された燃料の総排出量の間には重要な違いがある。^[18] 1997年に日本の京都で開催された第3回締約国会議では、米国の気候変動代表団がそのような免除を強く主張したことを受けて、各国はバンカー燃料と多国間の軍事活動を国の排出量合計から除外することに合意した。^[28]

• 国立公園局 - 燃料油 2007年6月10日アーカイブ - Wayback Machine
• 石油精製の仕組み – HowStuffWorks
• 国際バンカー産業協会
• NOAA の石油の種類