塗料がもたらす健康被害や環境問題 日本の課題は?世界はどのように解決を目指しているのか

塗料がもたらす健康被害や環境問題 日本の課題は?世界はどのように解決を目指しているのか

塗料には外観を美しくするだけでなく、遮熱や錆止めなど多様な用途があります。

その一方で大気汚染の原因である揮発性有機化合物(以下、VOC)や温室効果ガスである二酸化炭素(以下、CO2)の排出量を増やすといった問題をはらんでいます。

わたしたちが直接塗料を使う機会は少ないとはいえ、塗料の原料となる化学物質が健康被害を及ぼしうるなど、決して他人事ではありません。

では、塗料および塗装に伴う健康被害や環境問題に対して、わたしたちはどのような対策を講じていけばいいのでしょうか。

海外・国内の両視点から解説していきます。

塗料とはどんな機能をもつ製品なのか

塗料の機能は、対象物の外観を美しくすることだけではありません。

対象物の保護や遮熱、錆止めや防汚など、多くの機能が塗料に付与されます。

世の中に出回っているほとんどの製品や建造物などの塗装に使用されるなど、わたしたちの生活に不可欠なものだといっても過言ではないでしょう。

特許庁が作成した「平成27年度 特許出願技術動向調査報告書(概要)塗料」によると、産業用の塗料だけでも、建築用、構造物用、工業用、自動車用、船舶・航空・宇宙用などさまざまな対象物に使用されています(図1、2)*1。

図1:世界の産業用途別塗料販売量推移
*出典:特許庁HP「平成27年度 特許出願技術動向調査報告書(概要)塗料」(2016年)p.5
https://www.jpo.go.jp/resources/report/gidou-houkoku/tokkyo/document/index/27_13.pdf

図2:世界の用途別塗料の成長率ランキング
*出典:特許庁HP「平成27年度 特許出願技術動向調査報告書(概要)塗料」(2016年)p.5
https://www.jpo.go.jp/resources/report/gidou-houkoku/tokkyo/document/index/27_13.pdf

塗料がVOCやCO2の排出量を増やす原因は、その構成要素にあります。

塗料は主に、塗膜形成要素の主成分である「樹脂」と「顔料」、塗膜形成の助要素である「溶剤」の3つの成分から構成されています(表3)。

表3:塗料の成分
*出典:製品評価技術基盤機構HP「身の回りの製品に含まれる化学物質シリーズ/家庭用塗料」p.17
https://www.nite.go.jp/chem/shiryo/product/paint/paint.pdf

 

顔料は塗装される対象物の表面を色づけする物質です。顔料は塗膜の主体である樹脂に色付けします。
塗膜を対象物につなげるのが溶剤です。塗膜が乾燥すると溶剤は蒸発し、顔料や樹脂などを含む塗膜だけが対象物に残るのです。

そして、これらの塗料を構成する樹脂、顔料、溶剤のうち、環境に対して悪影響を及ぼしうるのが「溶剤」です。

アルコール類や芳香族類など有機化合物からなる有機溶剤(有機触媒)は揮発性をもつため*2、大気中へと放出されます。こうしたVOCや窒素酸化物(NOx)は光化学反応により光化学オキシダントを生成する触媒として作用するため、気候変動や生態系の破壊にもつながることが懸念されています*3。

光化学オキシダントが1960年代頃から始まった四日市ぜんそくの原因だと記憶している方は、国がその対策をし終えたと思っているかもしれません。

しかし光化学オキシダントは現在進行形の問題です。
環境再生保全機構によると、光化学オキシダントの年平均値は低水準であるとはいえ、微増の傾向にあります(図4)。

図4:光化学オキシダント濃度の年平均値の推移
*出典:環境再生保全機構HP「光化学オキシダントの概要、年平均値の推移」https://www.erca.go.jp/yobou/taiki/taisaku/02_02_03.html

 

このように、光化学反応の触媒として作用するVOCは近年問題視され、1990年頃から世界規模で対策を講じられているのです。

そして、こうしたVOCの発生源別割合でトップを占めるのが塗料です。

有機溶剤は家庭用品でもよく使われるシンナーやドライクリーニングにも使用されていますが、図5から塗料の占める割合が圧倒的であることがわかります。

図5:VOCの発生源別割合(左)と業種別割合(右)
*出典:経済産業省HP「国内における VOC の現状と抑制の取組について」(2014年)p.4
https://www.meti.go.jp/shingikai/sankoshin/sangyo_gijutsu/sangyo_kankyo/pdf/002_01_00.pdf

 

塗料がもたらす環境問題はほかにもあります。

これは不要になった廃塗料や廃溶剤に限られたことではありません*4。
橋脚など古くからある鋼構造物用の塩素ゴム系塗料には可塑剤としてポリ塩化ビニル(PCB)が含まれています*5。

こうした有害物質が土壌や水を汚染するリスクもあります。
たとえば、船底の防汚のために使用される有機スズ系塗料が生態系に悪影響を与えることも知られています。

船体外板表面には、フジツボ、イガイ、藻類などの海生生物が付着し、放置すると船舶の推進抵抗が増大します*6。
これを防ぐのが、トリブチルスズやトリフェニルスズといった有機スズ化合物です。
こうした有害物質が巻き貝に繁殖障害をもたらすことが知られています*7。

ここまで塗料の原料という側面からVOCやほか化学物質の有害性を確認しましたが、実はVOCの排出量は塗装の方法や工程によって変わります。

たとえば、空気圧縮機(コンプレッサー)を利用して塗膜を形成するスプレーガンは、ハケ塗りやローラーコートと比較して塗着効率が低い*8ため、塗膜を形成するのに大量の塗料を消費しVOC排出量の拡大につながります(図6)。

図6:作業者による塗着効率の違い(左)と塗着効率別でのVOCを飛散する塗料の関係(右)
*出典:環境省HP「塗着効率の向上」
https://www.env.go.jp/air/osen/voc/pamph4/5.pdf

このようにVOCの問題は、塗料に含まれる成分に由来する部分と、塗装技術に起因する部分の2つがあります。

塗料に伴う環境問題に対する国外の取り組み

では塗装に伴う環境問題に対し、世界はどのように取り組んでいるのでしょうか。環境問題に厳しい目を向ける欧州の対策を中心にみていきましょう。

まずVOCの排出量については、1990年代から諸外国で規制が開始されました。

1990年に米国で大気清浄法が改正されたのを皮切りに、EUでは、ガソリンからのVOC排出を抑制する理事会指令が1994年に、有機溶剤によるVOC排出を抑制する「ヨーテボリ議定書」が1999年に採択されています。

ヨーテボリ議定書によると、2010年までに1990年比でVOCの排出量を約60%削減するという目標が定められています*9。

2011年段階で、EUに属する多くの国がヨーテボリ議定書で定められた削減目標を達成してに成功しています(図7)。

図7:1990年から2011年にかけてのVOCの削除率
*出典:European Envirnment Agency HP「Change in emissions of non-methane volatile organic compounds compared with the 2010 NECD and 2010/2020 Gothenburg protocol targets」
https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/daviz/change-in-emissions-of-non

 

塗料を含めた化学物質もまた、世界各国で非常に厳しく規制されています。

持続可能な開発に関する世界首脳会議(WSSD)が2002年8月に南アフリカ・ヨハネスブルグで開催され、有害化学物質の管理問題が取り上げられました*10。

これを受けて第1回国際化学物質管理会議(ICCM)が2006年2月初旬にUAEのドバイで開催。「国際的な化学物質管理のための戦略的アプローチ」が採択されています*11。

いち早く化学物質規制に動いたのがEUで、「化学品の登録、評価、認可及び制限に関する規制(以下、REACH規制)」を2007年に発効しています*12。

REACH規制では、人や生物に対して有害な物質の使用が原則禁止になっています。

また、有害廃棄物の削減を定めた「廃棄物枠組み指令」を2008年に*13、化学品の分類や表示、包装を適切に行うよう義務づけたCLP規制を2009年に*14、それぞれ発効しています。

個別事例では、有機スズ化合物を船底防汚塗料に使用することを規制する「船舶の有害な防汚方法の規制に関する国際条約(AFS条約)」が国連の専門機関である国際海事機関(IMO)で2001年に採択されています。

日本を含め、フランスやオランダなど欧州諸国を含めたIMO加盟国25カ国がAFS条約に批准しています*15。

 

続いて、塗料・塗装メーカーによる環境問題への取り組みをみていきましょう。

先述のように塗料に使用できる化学物質は制約を受け、塗料・塗装メーカーもそれに応じた対処を講じています。

2019年の世界の塗料・塗装メーカーのトップ10をみると、欧州では3位にオランダのAkzo Nobel社、8位にドイツのBASF社がランクインしています(図8)。

図8:塗料・塗装メーカートップ10
*出典:RuichemHP「World’s Top 10 Paints And Coating Companies In 2019」http://www.ruitio2.com/news/worlds-top-10-paints-and-coating-companies-in-2019-20.html

環境問題への取り組みに積極的な欧州の企業なだけあって、Akzo Nobel社では、塗料・塗装に関わるVOCの排出量をゼロにすることが目標として掲げられています*16。

しかしこれを実現するためには、溶剤を使った塗料からの脱却を図る必要があります。

そこで期待されているのが、水性塗料です。
耐久性が溶剤系塗料と比べて低いものの、VOCの排出量が少なく健康や環境への影響も小さいことから溶剤系塗料に代わる塗料として注目されています。

CO2排出量の削減に力を入れているのもAkzo Nobel社の特徴のひとつです。

塗料・塗装技術はCO2の排出量と大きく関わりがあります。
スプレーガンなど圧縮空気による塗膜の形成など、塗料の製造や塗装工程で大量の電力が消費されるからです。
自然エネルギーの割合が年々高くなっているとはいえ、化石燃料による発電がまだ大多数を占めています。
そのため、電力消費にはCO2の排出が避けられません。

Akzo Nobel社は原料から製造、廃棄に至るまでのCO2の排出を追跡した「カーボンフットプリント」*17を採用し、CO2排出量の削減に取り組んでいます(表9)*18。

表9:同社の製品にかかるCO2排出量(カーボンフットプリント)の推移
*出典:Akzo NobelHP「Cradle-to-grave carbon footprint」(2016年)
https://report.akzonobel.com/2016/ar/sustainability/environmental-value-creation/note-8-cradle-to-grave-carbon-footprint.html

また、Akzo Nobel社は遮熱塗料の開発に力を入れている点も強調しています。

太陽からの放射を反射する塗料を道路やビルディングの表面に使用することで、ヒートアイランド現象の防止や、ビルディング内の空調にかかる電力消費量の削減が期待できます。Akzo Nobel社の粉末塗料「Interpon D2525」により、大幅な遮熱効果があるといいます(図10)。

図10:遮熱塗料の効果
*出典:Akzo NobelHP「Collection Eternity : Low Solar Absorption Powder Coatings」p.5
https://powdercoatings.brand.akzonobel.com/m/47bd70f30dd6e9f0/original/-Interpon-Eternity-Collection-Color-Card.pdf

Akzo Nobel社の環境問題への積極的な取り組みは塗料・塗装メーカーの資金投下量にも反映され、設備投資額が世界のほかの主力メーカーよりも多くなっています(図11)。

図11:主力塗料・塗装メーカーの資金投下量
*出典:関東塗料工業組合事務局HP「資金投下量および使途先内訳に見る戦略性」(2019年)p.7
https://www.kantoko.com/wp-content/uploads/2019/12/%E4%B8%96%E7%95%8C%E3%81%AETOP10%E5%A1%97%E6%96%99%E3%83%A1%E3%83%BC%E3%82%AB%E3%83%BC%E5%80%8B%E7%A4%BE%E3%83%87%E3%83%BC%E3%82%BF2019.pdf

塗料に伴う環境問題に対する国内の取り組み

では、塗料に伴う環境問題に対する国内メーカーの取り組みとしてはどのようなものがあるのでしょうか。

図7の世界の塗料・塗装メーカーのトップ10で示したように、4位には日本ペイント、7位には関西ペイントがあるなど、日本でも塗料・塗装産業が盛んです。

VOCを排出しない塗料として水性塗料がありますが、それ以外にも多くの環境にやさしい塗料が研究・開発されています。

その1つが粉末塗料と呼ばれるものです。
VOCや水といった溶剤を用いることなく、粉末状の塗料を直接吹き付けることで塗膜が形成されます。

日本の塗料メーカーは他国に比べて自動車用塗料の割合の大きさが窺えます(図12)。
粉末塗料は主に金属の表面に対して使用されるため、自動車や工業用途での塗装と相性がいいです。

そのため、日本の産業構造を考慮したときに、粉末塗料は水性塗料と並んで従来の溶剤系塗料を補填する役割をもつといえるでしょう。

図12:日本ペイントの各地域の分野別売上
*出典:関東塗料工業組合事務局HP「2018年 世界のTOP10塗料メーカーの個社情報」(2019年)p.16
https://www.kantoko.com/wp-content/uploads/2019/12/%E4%B8%96%E7%95%8C%E3%81%AETOP10%E5%A1%97%E6%96%99%E3%83%A1%E3%83%BC%E3%82%AB%E3%83%BC%E5%80%8B%E7%A4%BE%E3%83%87%E3%83%BC%E3%82%BF2019.pdf

とはいえ、溶剤系塗料が現役で使用されているため、VOCの排出量を抑えるためには塗着効率を上げる必要があります。
先述のようにスプレーガンは塗着効率が30%と低く、VOCの排出量増加を加速させます。

そこでスプレーガンの代わりとなるのが静電塗装です。塗着効率を大幅にアップさせることが可能です(図13)。

図13:スプレーガンの種類と塗着効率の関係
*出典:環境省HP「すぐにできるVOC対策」p.8
https://www.env.go.jp/air/osen/voc/pamph4/5.pdf

たとえばトヨタ自動車は塗着効率95%以上、CO2排出量を7%削減できる新しい静電塗装技術を開発しています*19。

海外塗料メーカーと使用される塗料の内訳が異なるとはいえ、制約の中で塗料・塗装に伴う環境問題を各企業が技術でもって努力しているといえます。

では国としてどのような対策を行っているのでしょうか。

基本的には、日本も欧州の取り組みに追随しています。
VOCの排出規制については、光化学オキシダントによる大気汚染を防止するために大気汚染防止法が2005年6月に施行されています*20。

また欧州同様、化学物質の使用規制を環境省は行っています。

化学物質審査規制法(化審法)によって人や環境への影響の大きな化学物質の使用は規制されています*21。
環境省によると、新規化学物質の種類は、塗料やコーティング剤が17.4%で2位を占めています(図14)。

図14:新規化学物質の届出件数(左)と新規化学物質の主な用途(右)
*出典:環境省HP「日本における化学物質管理政策の最新動向」(2013年)p.11
http://chemical-net.env.go.jp/pdf/D3-3-JAPAN-KIMURA-JP.pdf

年々増加する新規化学物質の届出件数に対し、事前審査を行うことで環境問題への対策を講じています。

環境問題を解決するために、塗料で何ができるのか

では今後、塗料に伴う環境問題を解決するために、わたしたち消費者にはどのような努力が可能でしょうか。

国内外の取り組みを確認したように、塗料を製造する側からの対策がほとんどでした。
しかし塗料を使用する立場からみると、まだまだ努力の余地があるといえます。
塗料の消費量でみたとき、アジアが段トツで、その量は世界の半数を占めます(図15)。

その中でも日本はたったの3%であり、中国が32%、インドが10%など多い人口と広大な領土をもつ国はやはり塗料の市場が大きいです。

図15:アジア太平洋地域における塗料・塗装市場
*出典:American Coatings AssociationHP「Asia Pacific Coatings Region: Poised for Continued Growth through 2024」
https://www.paint.org/coatingstech-magazine/articles/asia-pacific-coatings-region-poised-for-continued-growth-through-2024/

とりわけ、新興国ではインフラ整備のための建造物に対しての塗料の需要が高いといえます。

つまり先進国がいかに環境にやさしい塗料や塗装技術を開発しても、それが大量消費国であるアジアで使用されないとVOCやCO2の削減につながりません。

塗料・塗装メーカーは合併や買収を繰り返すことでその規模を拡大していきましたが、トップ10のシェアは約半分強に過ぎません(図16)。

図16:塗料メーカー世界のTOP10
*出典:関東塗料工業組合事務局HP「2018年 世界のTOP10塗料メーカーの個社情報」(2019年)p.11
https://www.kantoko.com/wp-content/uploads/2019/12/%E4%B8%96%E7%95%8C%E3%81%AETOP10%E5%A1%97%E6%96%99%E3%83%A1%E3%83%BC%E3%82%AB%E3%83%BC%E5%80%8B%E7%A4%BE%E3%83%87%E3%83%BC%E3%82%BF2019.pdf

大量の消費されているアジアの塗料・塗装技術が改善されれば、環境問題が劇的に改善される可能性をもっています。

事実、図11でみたように、日本の塗料・塗装メーカーはアジアで売上を伸ばし、国内の売上を凌駕するにまで至っています。
単に売上という話だけでなく、アジアにおける環境問題の改善にも貢献できるでしょう。

塗料の問題は我々にとって気づきにくいものです。その一因は、日本が欧米ほどDIYが盛んではない点だといわれています。
たとえば、米国ではDIY用途の塗料消費の高さが窺えます(図17)。

図17:米国における建築塗料の使用形態
*出典:関東塗料工業組合事務局HP「2018年 世界のTOP10塗料メーカーの個社情報」(2019年)p.12
https://www.kantoko.com/wp-content/uploads/2019/12/%E4%B8%96%E7%95%8C%E3%81%AETOP10%E5%A1%97%E6%96%99%E3%83%A1%E3%83%BC%E3%82%AB%E3%83%BC%E5%80%8B%E7%A4%BE%E3%83%87%E3%83%BC%E3%82%BF2019.pdf

米国や欧州は塗料の問題に市民が関心をもてる土壌ができており、いち早くそれらに取り組めました。

日本もDIYが徐々に浸透しているとはいえ、塗料が食品や薬品ほど安全性が気になる存在とはいえないかもしれません。
しかし、塗料の健康被害は現在進行形で発生しています。

VOCが室内の空気環境が悪化する「シックハウス症候群」の原因のひとつであることはよく知られています*22。
最近では、平成20年(2008年)に公衆浴場を利用した女性が天井や側面上部の塗装により、咽頭痛、頭痛、結膜充血などを発症しました*23。薄い塗膜でも十分に健康被害をもたらしうるのです。

塗料は健康問題や環境問題、エネルギー問題と深く結びついています。
わたしたちも塗料の意義や危険性を十分に認識し、少しでも環境問題への意識を高めていく必要があるでしょう。

 

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参照・引用を見る

*1. 特許庁HP「平成27年度 特許出願技術動向調査報告書(概要)塗料」(2016年)pp.4-5
https://www.jpo.go.jp/resources/report/gidou-houkoku/tokkyo/document/index/27_13.pdf

*2. 東京都地域結集型研究開発プログラム 都市の安全・安心を支える環境浄化技術開発HP「塗料に関わる発生要因」
http://create.iri-tokyo.jp/results/vocguide/2_1_2.html

*3. 東京都地域結集型研究開発プログラム 都市の安全・安心を支える環境浄化技術開発HP「オゾンの生成」
http://create.iri-tokyo.jp/results/vocguide/1_4_1.html

*4. 関西ペイントHP「『廃塗料リサイクルシステム』の開発」(『塗料の研究』No.134、2000年)p.50
https://www.kansai.co.jp/rd/token/pdf/134/08.pdf

*5. 環境省HP「高濃度 PCB 廃棄物となる塗膜の把握の進め方について」pp.1-2(2018年)
https://www.env.go.jp/recycle/poly/confs/tekisei/25pcb/mat03_5.pdf

*6. 海上技術安全研究所HP「有機スズ系防汚塗料の検査技術の開発」(『海上技術安全研究所報告』Vol.6, No.4、2006年)p.402

https://www.nmri.go.jp/oldpages/main/publications/paper/pdf/21/06/04/PNM21060401-00.pdf

*7. 海洋生物環境研究所HP「有機スズ化合物の研究の現状」(『海生研ニュース』No.78、2003年)p.7
https://www.kaiseiken.or.jp/study/lib/news78_02.pdf

*8. 東京都地域結集型研究開発プログラム 都市の安全・安心を支える環境浄化技術開発HP「エアスプレー塗装と塗着効率」
http://create.iri-tokyo.jp/results/vocguide/2_4_3.html

*9. 環境省HP「国内外のVOC規制の概要」p.1
https://www.env.go.jp/air/osen/voc/materials/105.pdf

*10. 経済産業省HP「国際連合の活動への対応」
https://www.meti.go.jp/policy/chemical_management/int/un.html#04

*11. 厚生労働省HP「SAICMの概要」p.1
https://www.mhlw.go.jp/stf/shingi/2r98520000029gfd-att/2r98520000029gjz.pdf

*12. 化学物質評価研究機構HP「EU REACH規制への対応」(2019年)
https://www.cerij.or.jp/service/10_risk_evaluation/international_regulations_01.html

*13. 環境省HP「欧州(EU)の廃棄物輸出入に関する制度体系について」(2015年)p.1
https://www.env.go.jp/recycle/yugai/conf/conf27-01/H270929_13.pdf

*14. 化学物質評価研究機構HP「EU REACH規制への対応」(2019年)
https://www.cerij.or.jp/service/10_risk_evaluation/international_regulations_01.html

*15. 国土交通省HP「AFS条約の概要」pp.1-2
https://www.mlit.go.jp/common/000022019.pdf

*16.Akzo NobelHP「VOC in products」
http://akzonobel.online-report.eu/2018/ar/sustainability/value-selling/note-1-sustainable-products.html

*17.環境省HP「地球温暖化防止に向けた国による取組」
https://www.env.go.jp/policy/hozen/green/ecolabel/a05.html

*18.Akzo NobelHP「Cradle-to-grave carbon footprint」
https://report.akzonobel.com/2016/ar/sustainability/environmental-value-creation/note-8-cradle-to-grave-carbon-footprint.html

*19.トヨタ自動車HP「トヨタ自動車、世界最高の塗着効率を実現した新型塗装機を開発」(2020年)
https://global.toyota/jp/newsroom/corporate/31587406.html

*20.環境省HP「大気汚染防止法の一部を改正する法律の施行について」(2005年)
https://www.env.go.jp/hourei/04/000097.html

*21.環境省HP「日本における化学物質管理政策の最新動向」(2013年)p.5
http://chemical-net.env.go.jp/pdf/D3-3-JAPAN-KIMURA-JP.pdf

*22.厚生労働省HP「科学的根拠に基づくシックハウス症候群に関する相談マニュアル(改訂新版)」p.4
https://www.mhlw.go.jp/file/06-Seisakujouhou-11130500-Shokuhinanzenbu/0000155147.pdf

*23.厚生労働省HP「塗料の使用に伴うものと疑われる重大製品事故について」(2008年)
https://www.mhlw.go.jp/houdou/2008/08/h0811-1.html