DISCUSSION PAPER SERIES
2023-01
途上国における改良クッキングストーブの環境性能評価

黒川基裕（高崎経済大学・地域政策学部）
飯島明宏（高崎経済大学・地域政策学部）
Vu Ngoc Cham（高崎経済大学・大学院地域政策研究科）

March 29, 2024

Discussion Papers can be downloaded:
http://www1.tcue.ac.jp/home1/c-gakkai/dp/dp23-01

途上国における改良クッキングストーブの環境性能評価 1
⿊川基裕2（⾼崎経済⼤学・地域政策学部）
飯島明宏（⾼崎経済⼤学・地域政策学部）
Vu Ngoc Cham（⾼崎経済⼤学・⼤学院地域政策研究科）

１．はじめにー問題の所在と限定

途上国では、三⽯かまどと呼ばれるように、五徳の機能を代替するかたちで３箇所に⽯を積み、その間で薪を燃焼させるような形式で調理が⾏われている。この形式は、鍋のサイズや薪の⻑さに応じてフレキシブルではあるが、着⽕に時間がかかったり⽕⼒調節が難しかったりするため、調理時の負担が増している。また、⾬季も⻑い東南
アジア地域においては、この形式で室内調理が⾏なわれるため、⾮効率な燃焼による煙害がもたらす健康被害が数多く報告されている。健康被害は調理者に留まらず、妊婦や背中越しの乳幼児にも影響を与えており、調理時の煙害は重要な開発課題の⼀つとして挙げられている。
この状況に対して、燃焼効率を上げて煙害を低減しようとする製品提案はアジア・アフリカ地域で盛んであり、NGO 団体などが改良型のクッキングストーブを提供するプログラムを展開している。ここでは、伝統的な⽅式と変わりがない調理を約束するために、充分な燃焼性能を有しているもの、また CO や PM を中⼼に排出量の低減を実現しているものが普及している。このような改良クッキングストーブについては、
Clean Cooking Alliance（CCA）が⽰す Water boiling test によって燃焼性能を簡便に測定できる⼀⽅、環境性能については James et al.（2012）や Lombardi et al.（2017）などが管理下でのテスト⽅法を提唱している⼀⽅、現地で簡便に測定できる⽅法については先⾏研究が限定される。
上記のようなクッキングストーブについては、プロパンガスの普及などを推進すれば課題にならないという意⾒もあるが、浅⽥（2017、2021）が説明するように適正技術の移転という視点から考えると、伝統的な料理に適正があることや過渡期に複数の熱源が並⾏して使い分けられることから、当⾯の間はより優れたクッキングストーブの開発が求められると予測できる。また発展段階において、新しい技術の導⼊だけではなく既存の技術を継続的に改良することの重要性は、湯浅（2017）や⿊崎（2019）

が⽇本において改良かまどが健康増進や⽣活改善に⼤いに貢献したことを説明している。
そこで本研究では、引き続き改良クッキングストーブの開発を効率的かつ安価に推進していくにあたって、簡便に環境性能を測定する⽅法を提供していくことを⽬的とする。

２．クッキングストーブの性能評価

本節では、現在採⽤されることが多い CCA のプロトコルを中⼼に性能評価の在り⽅を検討する。
図 1 のように、CCA のプロトコルは燃焼のステージを 3 段階に分けて性能を検証することを推奨している。第 1 段階は、Cold start で、これはストーブが温まっていない段階から着⽕し、そこから何分で⽔が沸騰するのかを測定することで性能を評価する。

1. Cold start100

2. Hot start

3. Simmer

90807060504030201001357911 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49℃

図1：Clean Cooking Allianceによる性能測定⽅法
出所：より筆者作成

続く第 2 段階は、Hot start といわれ、これは Cold start で⼀度沸騰した⽔を捨てて新しい温度の低い⽔を再度沸騰させる能⼒を⾒る。この段階ではストーブが熱を帯びているため、通常は Cold start よりも早く沸騰する。続く第 3 段階では、⽔をそのままにして沸騰を達成した段階から調理に有⽤と考えられる 80℃以上の温度を何分間維持できるのかを測定する3。このため、Simmer と名付けられている。

このテストでは、まずは燃焼能⼒を測定することが重視されており、この基準でストーブの開発を推進した場合は排気にあまり留意することなく燃焼性能をより強く、より⻑くという視点が中⼼になってしまう。
そこで、CCA は別のプロトコルにおいて資料１の左図にあるようなテスト環境を準備し、環境性能を測定することを推奨している。

https://cleancooking.org/binary-data/DOCUMENT/file/000/000/73-1.pdf

資料1：国内で使⽤したテスト⽤チャンバー
出所：CCA資料および筆者撮影

この環境では、燃焼しているストーブを密閉されたチャンバーに⼊れて、煙突のような⼀箇所から出る排気の通り道にテスト機材を据え付けることで全排気量を対象とした測定を実施することになる。

資料2：現地で利⽤される据え付け型クッキングストーブ
出所：筆者

このテスト環境を実現するべく、既製品の焼却炉を改造し資料１の右図のようなテスト機を製作し、テストに取り組んだ。しかし、このテスト⽅法には２つの課題がある。１つは、資料２のように現地で使⽤中のストーブが据え付け型であることが多いことから、チャンバーの中に据え付けることが困難となることである。ある程度のレベルで再現することもできるが、調査協⼒に応じた家庭のために復元する作業も必要となる。２つ⽬の課題は、全排気量が煙突に収斂されてテスト機に触れるため、⾮常に⾼い CO, PM 値が測定されることになることである。厳しい基準で測定することは、ある側⾯では重要であり、複数のストーブの性能を⽐較分析する際には妥当なものである。しかし、現地の調理環境は資料 3 のような状態であり、室内といっても必ずしも密閉された環境ではなく調理者がすべての排気の影響を受けるわけではない4。また、コンロが収まるようなチャンバーの輸送にもコストがかかり、⼭岳地帯などでの調査を想定した場合には適当ではない。

資料3：インドネシア農村部の調理環境
出所：筆者撮影

３．現地でのテスト⽅法

本節では、2022 年 9 ⽉に実施されたインドネシアバンテン州での実査の際に採⽤したテスト⽅法を説明する。前節では、気密をとった CCA のテスト⽅法が現地の実態に沿わず実現にも⼤きな負担がかかることを指摘したが、今回の実査では、テスト機を調理スペースのオープンな環境に据え付け、妥当な範囲の CO, PM 値が測定できるかを確認することにした。
このテストでは、筆者らが開発した資料 4 のストーブを持ち込み、調査対象家計の調理者に現地のストーブとこちらが持ち込んだストーブのそれぞれを普段のスタイルで使⽤してもらい、どのような実験データが得られるかを検証している。

３．マルチ五徳

１．⾵防

４．⼆次燃焼吸気
２．吸気

資料4：実験機（NK-01）
出所：筆者撮影

資料5：実査の様⼦（インドネシア）
出所：筆者撮影

今回採⽤した NK-01 は、⽊質ペレットを燃焼するための設計になっており、中央部に⾵洞スペースを設けると同時に、底⾯から吸気し、中段からは 2 次燃焼⽤の吸気していることで排気の抑制を実現しようとしたモデルである。また、テスト機は調理者の顔が位置するあたりを想定し、資料 5 のようにストーブの上部 0.8m あたりに据え付けている5。この⽅式では、調理スペースの⾵速によって測定に誤差が出やすいことが懸念材料となるが、壁⾯に隙間がある環境であるとしても燃焼効率を良くするた
めに普段から⾵よけなどの⼿当が施されていることから、⾵の影響は限定的であることが考えられる。

４．結果

前節で説明したテスト⽅式の結果、バンテン州の 2 村で得られたテスト結果は図 2のとおりであった。ここでは A 村および B 村において CO と PM2.5 の測定値を⽐較しているが、オープンな空間で測定できる程度の妥当な数値が得られたことと同時に、現地に持ち込んだ NK-01 機が現⾏のストーブと⽐較して極めて⾼い環境性能を有していることも明確に説明できる結果が得られた。この調査結果から、今回の測定⽅法は充分に耐えうる⽅法であり、従来のテストプロトコルよりも簡便な⽅法でも環境性能を検証できる可能性が⽰された。

Concentration (ppm)

CO village A

CO village B

1401401201201001008080-73%

6040402040CO-Chikuya_TR (#04)

CO-Chikuya_SL (#01)

PM2.5 village A
Concentration (μg/m3)

683

01CO-Cilegon_TR (#02)

CO-Cilegon_SL (#05)

PM2.5 village B

800-80%-82%

600
400

400
20001000

1000
600

36201200

1200
800

-97%

6015140
PM2.5-Chikuya_TR (#04) PM2.5-Chikuya_SL (#01)

図2：調査結果（インドネシア）
出所：筆者作成

200033759
PM2.5-Cilegon_TR (#02) PM2.5-Cilegon_SL (#05)

５．結論

本研究では、途上国の煙害に資するクッキングストーブの開発において、環境性能をより簡便に測定する⽅法を検討することを⽬的とした。燃焼性能の測定⽅法が⽐較的簡便に確⽴されていることと⽐較して設定が複雑になっているテスト⽅式に対して、妥当性があると考えられるオープンな環境でのテスト⽅式を設定し、現地での実査を⾏なったところ、性能差を明らかにすることが可能であることがわかった。
この⽅式では、実査における⼀度限りの調理機会のデータを収集することは可能となるが、⻑期間に渡るデータ収集を想定した場合は、テスト機を調理者の頭部に装着するジグを設計するなど、さらなる⼯夫も必要になる。今後の開発過程における⻑期間の実証実験に備えて、被験者の負担が⼩さいデータ収集⽅法を引き続き検討していきたい。
また、今後の実験計画としてストーブの形状による環境性能の相違を測定するだけではなく、燃料の相違による排出量の変化にも留意する必要がある。資料 6 は、アフリカ地域のチュニジアで取得したオリーブオイル製造時に排出される絞りかすを原料としたブリケットである。

資料6：オリーブの絞りかすによるブリケット（チュニジア）出所：筆者撮影

稲作が盛んなアジア地域では、もみ殻を燃焼として利⽤することが提唱されることもあるが、原料となりうる素材は地域によって異なる。安価で適正な燃料を現地で⽣産し、コンロの提供と併せて現地由来の燃料供給を含めた Circular Economy を実現していくためには、燃料の種別と廃棄物の関係性を短時間で容易に測定し、燃料の配合を繰り返しトライできる体制をつくることも重要である。

６．参考⽂献浅⽥静⾹（2017）「調理⽤エネルギー源の選択における⾷⽂化の影響―ウガンダ・カンパラ⾸都圏における調理⽅法と⽊炭の需要」『⽣活学論叢』31 号：1-14
浅⽥静⾹（2021）「ウガンダ・カンパラにおける⾷⽂化の維持と新しい調理⽤燃料の導⼊―料理⽤バナナの調理⽅法に着⽬して」『農耕の技術と⽂化』30： 159-177.
⿊崎⿓悟（2019）「適正技術の多重性―戦後⽇本の改良かまどの事例から」『産業研究』
第 54 巻第 2 号：82−90
湯浅資之（2017）「戦後 20 年間でなぜ⽇本の農村は劇的に健康改善を達成できたのか：健康の決定要因別政策介⼊に関する仮説の検討」『⽇本公衆衛⽣雑誌』64（3）：123―132
James, J., Zhaob, Y., Smith, K. R., Khana, B., Yelvertona, T., DeCarlo, P., and Hays, M. D.
(2012) Pollutant Emissions and Energy Efficiency under Controlled Conditions forHousehold Biomass Cookstoves and Implications for Metrics Useful in Setting
International Test Standards, Environmental Science & Technology, 46 (19) pp.1082710834. (https://doi.org/10.1021/es301693f)
Kurokawa, M., & Thein, S. (2018) Product Planning Methods for BOP, Introduction toSmokeless Cooking Stove in Rural Myanmar. The 18th Science Council of Asia

Conference, Tokyo.
Lombardi F., Riva F., Bonamini G., Barbieri J. and Colombo E. (2017) Laboratory protocols
for testing of Improved Cooking Stoves (ICSs): A review of state-of-the-art and further
developments,

BiomassandBioenergy,

Volume98(1),

pp.321-335,(https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2017.02.005)

本研究は、令和 4 年度⾼崎経済⼤学研究奨励費「開発途上国向け「無煙クッキングストーブ」の環境性能評価に関する研究(第 2 期)」の成果の⼀部である。
2
⾼崎市上並榎町 1300 番地・kurokawa@tcue.ac.jp3
また、この第 1、２段階では、燃焼している燃料を掻き出し、重量の減分を測定す1

ることで、どれだけの燃料でそれぞれの沸騰を達成できたのかについても検証することが要求されている。
4
調理スペースは、これまでに観察したケースではほとんどが家の隅にレイアウトされており、熱源も外壁に⾯していることが多い。また、⽵などで構成された壁⾯も隙間が⼤きい。その他、居住棟とは別の棟に屋根だけの調理スペースが作られているケースもある。
5
今回のテストでは、NO, CO の測定器としてホダカ社製の HT-1300Z、PM2.5 の測定器として光明理化学⼯業の PMT-2500 を採⽤している。

The Society of Regional Policy, Takasaki City University of Economics
1300, Kaminamie-machi, Takasaki-city, Gunma 370-0801 Japan+81-27-344-6244
c-gakkai@tcue.ac.jp
http://www1.tcue.ac.jp/home1/c-gakkai/dp/dp23-01