Towards a sustainable automotive industry : experiences from the development of emission control systems

• Main Author: Bauner, David
• Format: Doctoral Thesis
• Language: English
• Published: KTH, Industriell dynamik 2007
• Subjects: evolutionary economics; environmental innovation; trajectories; co-evolution; Industrial engineering and economy; Industriell teknik och ekonomi
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-4630; http://nbn-resolving.de/urn:isbn:978-91-7178-840-5

From the mid-1970s and on, the contribution to air pollution of carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides from gasoline passenger cars in the developed world has been reduced through co-evolution of regulation and commercial introduction of catalytic emission control technology, now part of hundreds of millions of cars, trucks and buses worldwide. This dissertation is a disaggregated study of the global introduction of catalytic emission control technology as a measure to reduce local air pollution. The introduction of the “three-way” catalyst for gasoline passenger cars is studied for four countries. Present innovation in diesel engine emission control is studied. Technological change is analyzed regarding the process of innovation, the innovation system and its stakeholders. Results are evaluated for implications for innovation and regulatory policy for coming environmental challenges. Automotive catalysis is an example of environmentally motivated innovation, including problem definition, public regulation, corporate market and non-market strategies, invention, variety, selection, technology transfer, mass diffusion and the ongoing coevolution of emission-abating policies and technical development. Common denominators for successful technological or market innovations is a participatory dialogue around structured and tiered regulatory roadmaps, international competition, support by international networks and conducive local public opinion. The near-global introduction of the three-way catalyst was complex and highly dependent on local context and conditions, suggesting that any general “global” innovation and regulation strategy to address present and future local or global problems must be reviewed with an understanding of local barriers and drivers for environmentally motivated innovation. Given the stakeholders and technical challenges of different technological regimes to mitigate climate change, it is concluded that increased fuel efficiency and the introduction of plug-in hybrids are possible trajectories for sustainable mobility. === Sedan mitten av 1970-talet har utsläppen av kolmonoxid, kolväten och kväveoxider från bensindrivna personbilar reducerats genom samordnad utveckling av lagstiftning och kommersiell introduktion av katalytisk avgasrening, som nu är en del av hundratals miljoner bilar, lastbilar och bussar över hela jorden. Denna avhandling är en disaggregerad studie av den i det närmaste globala introduktionen av katalytisk avgasrening för fordon, som åtgärd för att minska lokala luftföroreningar. Introduktionen av ”trevägskatalysatorn” för bensinbilar studeras i fyra länder. Pågående innovation för dieselavgasrening studeras. Teknisk förändring analyseras med avseende på innovationsprocessen, innovationssystemet och dess respektive intressenter. Resultaten används för att analysera konsekvenser för styrmedel för att åtgärda miljöproblem i vardande. Fordonskatalys är ett exempel på en miljömotiverad innovation, inklusive problemdefinition, lagkrav, företagens marknadsstrategier och marknadspåverkan, innovation, utbud och urval, tekniköverföring, storskalig spridning samt den fortlöpande ömsesidiga utvecklingen av teknik och policy för att reducera emissioner. Gemensamma nämnare för exempel på lyckosamma introduktionsprocesser är en inkluderande dialog kring etappvisa lagkrav, internationell konkurrens, stöd och samarbete i internationella nätverk samt en tydlig opinion för förändring. Introduktionen av trevägskatalysatorn var och är komplex och beroende av lokal kontext och regionala villkor. Kommande ”globala” teknikförändringar måste utvecklas med en förståelse för varje enskild nation eller marknad och dess specifika barriärer och drivkrafter för miljömotiverad innovation. Givet intressenter och tekniska utmaningar i olika teknologiska regimer med potential att reducera klimatförändringar är ökad bränsleeffektivisering och introduktion av s.k. plug-in-hybrider möjliga utvecklingsvägar för hållbar mobilitet. === Desde los años 70 y adelante, la contribución a la polución atmosférica de emisiones de monóxido de carbono, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno proveniente de la combustión de los autos a gasolina, ha sido mitigado, por co-evolución entre regulación e introducción comercial de sistemas catalíticos de control de emisiones. Esos sistemas ahora forman parte de cientos de millones de autos, camiones y buses en todo el mundo. La presente tesis es un estudio desagregado de la introducción cerca de global de sistemas de control de emisiones catalíticos, como medida para reducir la contaminación atmosférica local. Se examina el proceso de introducción del convertidor catalítico “de tres vías” para autos a gasolina en cuatro países. Se estudia la innovación presente en el área de sistemas de control de emisiones de motores diesel. El cambio tecnológico es analizado viendo el proceso y el sistema de innovación y los distintos grupos de interés. Los resultados se usan para analizar las implicaciones en cuanto a innovación y política de regulación para enfrentar los desafíos medioambientales actuales. Catálisis automotriz es un ejemplo de innovación motivado ambientalmente, incluyendo definición del problema, regulación pública, estratégicas corporativas dentro y fuera de mercado, variedad, selección, transferencia de tecnología, difusión masiva y la coevolución continuo entre política de reducción de emisiones y desarrollo tecnológico. Denominaciones comunes para innovaciones exitosas, tecnológicas o de mercado, son un diálogo dinámico sobre planes de regulación estructurados en etapas, competición internacional, apoyo y coordinación de redes internacionales, y opinión local beneficiario. La introducción global del catalizador de tres vías fue compleja y altamente relacionada con el contexto local y condiciones locales, sugiriendo que estrategias “globales” de innovación y regulación para tratar los desafíos de hoy y mañana deben ser diseñados con entendimiento de factores locales a favor y en contra para innovación ambientalmente motivado. Dado los grupos de interés, los desafíos tecnológicos y las trayectorias presentes en el área de mitigación del cambio climático, se concluye que el aumento de uso eficiente de combustible y la introducción de vehículos híbridos enchufables (plug- in) son alternativas viables para el transporte sustentable. === (japanese) 1970年代の中頃から今日に至るまで，先進国においては，自動車触媒技術の導入と規制との相互作用によって、ガソリン乗用車から排出される一酸化炭素CO，炭化水素HC，窒素酸化物NOxによる大気汚染への寄与率は減少している。現在では、この自動車触媒はディーゼル乗用車、トラックやバスなどを含めて何億台もの自動車で使われている。 この論文は，各地域での大気汚染を解決する手段としての触媒の地球規模での導入に関する調査研究である。ガソリン乗用車への三元触媒導入の過程を４か国比較で行うと共に，現在取り組まれているディーゼル機関の排出ガス制御についても研究した。これらの例の技術革新について、その内容を、技術革新に係る利害関係者（ステークスホルダー）の観点から技術の変革について分析した。これらの結果から，将来の環境問題に対応するためのイノベーションと規制に関する政策への示唆を行なった。 自動車用触媒は，問題定義，規制，市場原理に基づくないしは市場原理に基づかない戦略，開発，多様性，選択，技術移転，技術普及，そして今もなお進化する排出ガス削減に関する規制（政策）と技術開発との相乗効果，等々を含んだ「環境保護に起因する技術革新」の良い例である。 技術革新、および普及の成功例に共通していることは， 1. 構造的かつ段階的な「目標へのロードマップ」を巡る相方向の会話， 2. 国際競争力， 3. 国際的ネットワークによるサポート， 4. 地域社会に支持された意見, 等が挙げられる。 三元触媒の導入はほぼ全世界に及ぶが，その過程は複雑で、地域（国）の事情に強く依存する。つまり、現在または未来の、各国（地域的）または地球規模の問題に焦点を当てた「世界的」技術革新や規制戦略は、地域よって異なる障害の存在や、環境保護の視点に立った技術革新を推進する潜在力への理解なしには成り立たないことを意味するのである。 気候変動を緩和するための様々な技術体系からの技術的挑戦および関係者（ステークスホルダー）の意見を考慮すると，燃費向上とプラグイン・ハイブリッドの導入が，交通部門における持続可能な発展への道のりであると言える。 === QC 20100517