バイオ燃料とは？

バイオ燃料とは？

バイオ燃料とは、再生可能な生物資源（バイオマス）を原料にした代替燃料のことです。
バイオマスは、生物資源（バイオ）の量（マス）を意味し、植物のほか、わらやもみ殻、家畜糞尿、下水汚泥、廃食用油など、動植物由来のエネルギー源として利用もしくは再利用できる有機系資源の総称です。

これらの資源からつくる燃料のことをバイオマス燃料と呼びます。バイオ燃料は燃焼すると、石油などの化石燃料と同じように二酸化炭素を排出しますが、原料となる植物の成長過程において光合成を行うことで二酸化炭素を吸収しているため、燃焼時の二酸化炭素の排出量は全体としてCO2量を増加させないという考え方に基づいています。

原料となる生物の生産と消費のバランスをとることによって、昨今の地球温暖化対策の一つになりうる燃料として、昨今脚光を浴びています。

バイオ燃料の種類

バイオ燃料には、液体から気体、個体まで様々なものがありますが、代表的なものとしては、以下が挙げられます。

1）バイオエタノール（液体）
バイオエタノールはガソリンの代替として、ガソリンと混ぜて、自動車などの乗り物の燃料として使用されます。主にサトウキビなどの作物を発酵、蒸留させて作られます。

2）バイオディーゼル燃料（BDF）（液体）
菜種やトウモロコシなどの植物性の油から製造され、ディーゼルエンジン用のモビリティに使用されます。

3）バイオジェット燃料（液体）
微細藻類や木材チップ、製材廃材や林地残渣などの木質系セルロースなどから製造される航空燃料です。

4）バイオガス（気体）
発電や熱供給などに活用します。家畜の排泄物、生ごみなどの有機性廃棄物を発酵させて生じるガスから作られます。主成分はメタン。

5）バイオコークス（固体）
石炭を高温で蒸し焼きにした後に残る炭素部分のこと。高温環境下での長時間燃焼ができます。

バイオ燃料の原料

バイオ燃料の原料は、大きく分けて「作物」「油脂」「廃棄物」の3種類があり、そこから前述した5種類のバイオ燃料が精製されます。

作物原料の例
・サトウキビ
・トウモロコシ
・キャッサバ
・ジャガイモ
・サツマイモ
・ムギ
・タピオカ
・テンサイ
・アブラヤシ
・ナタネ
・ダイズ油

油脂原料の例
・菜種油
・パーム油
・オリーブ油
・ひまわり油
・ダイズ油
・コメ油
・大麻油
・魚油
・豚油
・牛油
・食用廃棄油

廃棄物原料の例
・生ごみ
・下水汚泥
・家畜糞尿
・有機肥料
・汚水
・エネルギー作物
・石炭
・木質ペレット
・木チップ

バイオ燃料自動車の開発と日本での普及状況

自動車用燃料には、バイオ燃料の中でも、主に液体燃料が使われています。しかし、市販のガソリン自動車やディーゼル自動車にバイオ燃料をそのまま使用した場合、エンジンや燃料供給装置に損傷を与える恐れがあるため、現状では、ガソリンや軽油に少量のバイオ燃料を混ぜたものが使用されています。

そのため、世界的に見ても、バイオ燃料を使用する自動車は、高濃度エタノールやメタノール対応車などを除いて専用仕様はほとんどないのが実状です。米国や欧州では、現行のガソリン車やディーゼル車がそのまま使えるように、バイオ燃料の規格が定められています。

日本では、京都市が1999年からバイオディーゼル燃料を使用した210台の塵芥車及び72台の路線バスを導入し、実証試験が行われています。

また、平成15年8月に品確法が改正され、ガソリンに対するエタノールの混合率が3％までと定められました。菜種、とうもろこし、廃食油などから作られるバイオディーゼル燃料については、大気汚染防止、車両の安全性および品質確保の観点から、軽油に対する混合率が検討されているところです。

バイオ燃料のメリット・デメリット

地球温暖化の対策の一つとして期待されるバイオ燃料ですが、製造コストの高さなどのデメリットもあります。ここでは、バイオ燃料のメリットとデメリットそれぞれについて解説していきます。

バイオ燃料のメリット

バイオ燃料を使うメリットとして、大きく分けて3つあります。

1つ目は、バイオ燃料は環境にやさしい再生可能エネルギーだという点です。

2つ目は、安定的に供給できるという点です。太陽光や風力の場合は天気の影響を受けやすいけれど、バイオ燃料はその影響は小さいです。

3つ目は、カーボンニュートラルである点です。バイオ燃料を燃やして出るCO2は、もともと大気中のCO2を動植物が吸収したものなので、CO2の総量は増えない、と考えられているので、カーボンニュートラルです。生ごみ、下水汚泥、家畜の糞尿などの本来は捨てられるはずだった廃棄物の原料を使ったバイオ燃料についても、同じように考えられています。 ゴミを減らし、逆に燃料を増やす取り組みになるので、今後のさらなる普及が期待されているのです。

その他、食品廃棄物である天ぷら油で車が走る様子を見ることで、資源循環を実感できるので、環境教育につながる点なども挙げられます。

このように、バイオ燃料には、様々なメリットがあるのです。

バイオ燃料のデメリット

地球温暖化が進む中で、石油に頼りすぎない選択肢が必要とされている中での有効手段ではあるものの、バイオマスがすべて正しいとも言えず、まだ様々な問題があるのも事実です。

バイオ燃料のデメリットとして、現在、主に2つの課題に直面しています。

1つはコスト面です。バイオ燃料は従来型のエネルギー源よりも加工におけるプロセスが多くなっています。バイオ燃料に対応可能な車や機械の開発、ガソリンスタンドの準備など、関連設備の準備にも高額な費用がかかります。

もう1つは、食糧問題や環境問題とのバランス面です。特にサトウキビやトウモロコシを原料としたバイオ燃料を生産する場合、バイオ燃料に使い過ぎると、食べる分が減り、食糧問題が起こってしまいます。また、原料とする木材を確保するために森林を伐採してしまったら、地球温暖化に悪影響を与えてしまうかもしれません。

私たちは資源を再生しながら使い続ける持続可能なバイオマスのしくみを開発し、社会に実装しなくてはならないのです。

バイオ燃料の作り方

バイオ燃料の中でも、主に扱われているのは、液体のバイオエタノールとバイオディーゼル燃料です。この2つの作り方を解説していきます。

バイオエタノールは一般的に、さとうきびなどの糖質やコメ、トウモロコシ等のでんぷん質作物を原料とし、これらを糖化・発酵させ、濃度99.5％以上の無水エタノールにまで蒸留して製造します。基本的に酒類と同じ方法を取ります。なお、稲わらや廃材などのセルロース系の原料から、エタノールを製造することも技術的には可能です。

バイオディーゼル燃料（ＢＤＦ）の原料として使用できるのは、多種多様な油脂です。菜種油や大豆油等の植物油が使用可能ですが、日本では主に廃食用油が使用されています。

「使用済み天ぷら油」・「メタノール」・「反応を促進させるアルカリ性の薬品（触媒）」の3種類の材料を60度前後に加熱し混ぜ合わせ「エステル交換反応」と呼ばれる化学反応をさせて製造できます。この方法により、原料となる使用済みの天ぷら油から、ほぼ同じ量のバイオディーゼル燃料（BDF）をつくることができます。

まとめ

本記事では、カーボンニュートラルで、環境にやさしい燃料として注目されている「バイオ燃料」について解説しました。

地球温暖化対策の一つでありながら、様々な課題をもち、その実装の仕方によっては、悪影響を与えてしまいかねないバイオ燃料。

ダイセルでは、日本の国土の約7割を占める森林に着目しています。日本に豊富にある森林を化学の力で、持続可能な資源に変え、領域を越えてあらゆるパートナーとつながりながら、日本発の循環型社会モデルの創造を進めて参ります。

植物を化学するパイオニアとしてのダイセルの取り組みに、今後もご注目ください。