２０１２年３月１０日の「池上彰スペシャル」では、東日本大震災の約１年後ということで、エネルギー問題を特集していた。そこで大きく紹介されていたのが、バイオ燃料産業の成功モデルとされるブラジルの事例だ。
同国は７０年代の石油ショックを機に、代替燃料としてエタノールに目をつけ、プロアルコール政策を実施。国内の広大な農地を利用してサトウキビを栽培し、低コストでのバイオエタノールの大量生産を実現した。一方、需要サイドにおいては、ガソリンとエタノールをどのような比で混合した燃料でも給油可能なフレックス車（ＦＦＶ＝flexible-fuel vehicles）を開発し、石油に頼らなくてもすむ自動車交通システムを実現した。
このブラジルモデルは、２０００年代後半から石油価格が高騰して以降、世界的な注目を浴びている。また、日本の反原発派や自然エネルギー論者の中には、電力会社の販促材料であり原発推進の道具という理由からＥＶを忌避している人たちもいて、彼らはその対案としてバイオ燃料に期待を寄せている。実際のところ、自動車をバイオ燃料で走らせるという選択は「あり」なのだろうか？ 今回はそこのところを探求してみたい。
ブラジルモデルが日本に適さない理由
小泉達治氏の『バイオエネルギー大国ブラジルの挑戦』（日本経済新聞社）によると、燃料用バイオエタノールの生産では、１位のアメリカが５００９万kl、２位のブラジルが２５５３万klであり、この二カ国で世界の９割を占めるという。ただし、アメリカは主な原料にトウモロコシを使い、ブラジルはサトウキビを使っている。また、エタノールのカロリーは石油系燃料の約７割に過ぎないので、その分は割り引いて考える必要がある。
生のサトウキビを齧った経験のある人なら分かると思うが、淡い、さわやかな甘さで、搾った糖汁はそのままジュースとして飲むことができる。この糖汁は、エタノールと砂糖生産とに別けることができる。同書によると、ブラジルの工場は約７割が両方を生産しているという。そのため、市場の動向を見据えながら、両者の生産比率を臨機応変に調節することができる。また、サトウキビの絞りかすである「バガス」を熱源や発電のためのバイオ燃料として利用することで、生産に要するエネルギーを自家調達し、かつ売電収益まで得ている。このように、独自の方法で収益の最大化とリスクの分散を図っている点が、ブラジルのエタノール産業のユニークなところである。
小泉氏によると、０９年におけるブラジルのサトウキビ収穫面積は８６０万haで、生産量は６億２９０２万トン。うち、砂糖生産が３２６５万トン、バイオエタノールが２７８１万kl、バガス生産が１億４８００万トンである。ブラジルは輸送用燃料需要の約２割をこのエタノールで賄い、一部を輸出に回している。リッターあたりの生産コストは、世界の全バイオ燃料の中でも最安であり、同国のガソリン供給コストよりも安い。しかも、サトウキビを原料とする場合、バイオ燃料生産が実質的に食料と競合しない。
注目すべきは、エネルギー収支のレシオである。同書によると、０５年度の統計では、サトウキビ生産１トンあたりの投入エネルギーが２３３・８ＭＪ（メガジュール）に対して、産出エネルギーがバイオエタノールとバカスによる熱電供給あわせて２１８５・２ＭＪである。つまり、レシオは約９・３倍なのだ。ちなみに、アメリカのトウモロコシ由来のエタノール生産の場合、レシオは１を少し上回る程度か、下回るケースもあるというから、この数値がいかに優れているかが分かろう。
しかも、同書によると、ブラジルは１１年度の電力のうち、水力で６６％、バガスを中心としたバイオマスで約７％を達成している。つまり、電力部門がほぼ持続可能性を獲得しているのだ。ブラジル政府は、２０年度には、エタノール生産を６千万kl以上に、バガス由来電力を１５％に引き上げる予定でいるという。しかも、ここでは詳しく触れないが、ブラジルは石油などの地下資源や食料自給率の点でもたいへん恵まれている。今後、諸々の資源供給が逼迫し、各国の生存競争が厳しさを増すと想像されるが、その中にあってブラジルがもっとも生き残りのための条件に恵まれた国であることは明らかである。
このように、ブラジルは持続可能な社会に向けた歩みにおいて、独自のモデルを創り上げ、他国をリードしている。だが、この、せっかくの“未来世紀ブラジル”モデルは、ほとんど日本の手本にならない。今言ったように、ブラジルのサトウキビ農地は８６０万haであり、エタノール生産は２７８１万klである。対して、日本の耕作地は４６０万haしかなく、年間のガソリン需要は約５８００万klもある。このことから、仮に日本の全農地を使ってサトウキビを生産し、その糖汁をすべてエタノール生産に振り向けたとしても、ガソリン需要の半分も満たせれば御の字といったところなのである。
むろん、現実には、米や野菜を作るのをやめてバイオ燃料を生産するという選択自体ありえない。つまり、日本の場合、作物系のバイオ燃料だと最初から自給の望みはない。ブラジルの成功モデルは、あくまで同国の「地の利」に拠るところが大きい。だいたい、ブラジルやアメリカのように広大な農地をもつ国でさえ、今現在、バイオ燃料で自動車需要を賄うことはできない。ブラジルは将来的に可能かもしれないが、アメリカはまず不可能だ。よって、一部地域の産業ならともかく、国としてはありえない選択である。
オーランチオキトリウムではなぜ石油需要を満たせないのか？
というわけで、日本の場合、「藻類」がバイオ燃料生産において本命視されている。アメリカでのバイオエタノール生産が食料の需給バランスを崩し、価格の高騰を招いたり、環境へ悪影響を与えたりしたことから、世界的にも、農作物の非可食部分・草木・植物プランクトン等を利用した「第二世代」への移行がすう勢だ。
藻類を使うメリットとして、一般に次のような理由が挙げられている。
第一に、非食用のため穀物や飼料との競合がない。
第二に、培養に際して農地を使う必要がなく、荒地・砂漠などの不毛地でも構わない。とくに閉鎖型や容器内培養なら悪天候による被害もなく、工業的に安定生産できる可能性がある。
第三に、種類や培養法によっては、燃料生産能力が１haあたり年間100klとも言われている。これは農作物としてもっとも成績のよいサトウキビやオイルパームの20倍前後の効率だという。
第四に、光合成系の場合、発電所や工場などの排ガスが成長促進剤として二次利用できる。実際に、大気や水の浄化剤として使ったうえ採油もするという一石二鳥の培養方法も開発されている。
第五に、海藻を利用する方法ならば、広大な海域が利用できる可能性がある。
まさに、日本のように土地の狭い国ではうってつけの方法である。先行するアメリカでは、すでに複数のベンチャー企業によるパイロットプラントが稼動している段階で、エクソンモービルなどが巨額の投資をしている。日本でもデンソーやJX日鉱日石エネルギーなどが取り組んでいる。まだ経済性に難があるが、藻類から作られるバイオ燃料が「第二の石油」として本格的にデビューする日も、そう遠くはないと思われる。
ところで、オイル生成藻類として、近年、日本で急速に知己を得たのが、筑波大学の渡邉信教授が09年に沖縄の海で発見した「オーランチオキトリウム」である。その特徴は30℃なら約２時間で倍になるという驚異的な増殖能力だ。渡邉教授によると、このオーランチオキトリウムを使えば、日本の石油需要を賄うことも可能かもしれないという。
たとえば、効率的な生産システムの採用により、２万ha（10km四方の土地が二枚分）の培養プールがあれば「２億トン＝約２億６千万kl」のバイオ燃料の生産が可能だそうだ。しかも、有機物を食べる藻類のため、下水処理施設との統合運用が可能だ。すでに仙台市と渡邊教授は共同で、東日本大震災で被害をうけた下水処理施設を使い、オーランチオキトリウムによるバイオ燃料生産の実証テストを始めている。うまくいけば、東北の被災農地などにも活用でき、復興の足がかりにもなると期待される。
私は、この渡邉教授の活動を全面的に支持している。復興予算も真っ先に仙台市と渡邊教授の試みに投入すべきだと思う。将来的に、日本中の下水処理施設で、こういった液体燃料やガス燃料が生産されるべきだ。ただ、今日の石油需要を賄えるかというと、その点は疑問である。「次の文明はメタン文明である（後半）」の「国産バイオ燃料で自動車需要を賄うことは難しい」で触れたことと被るが、以下のような理由があるからだ。
オーランチオキトリウムは有機物を食べて増殖する「従属栄養藻類」である。ゆえに、燃料生産力は、餌となるバイオマスの供給量にどうしても規定される。農林水産省によると、09年、国産・輸入を併せた食糧のうち、食品仕向量が9068万トンで、飼料へ向かうのが2655万トンである。ただし、食品仕向量のうち、約1900万トンが捨てられ、残る約７千万トンがわれわれの口へと入る。つまり、日本に住むヒトと家畜の食糧をすべて合計しても年間で１億1723万トンなのだ。どうやって石油生成藻類の餌となる２億トン分の生物資源を別途確保できるのだろうか。仮に全国民が飲まず食わずで、食糧をすべて培養プールにぶち込んでも、なお２億トンには届かないのが現状だ。
むろん、バイオマスが生産されるのは農地だけではない。より広大な森林からもバイオマスが供給される。ただし、それはほとんど木材だ。『森林・林業白書』等から試算すると、約2500万haの森林から、毎年４千万㎥以上の蓄積が生じている。ところが、日本の木材需要は約７千万㎥なのだ。つまり、再生可能分は需要に届いていないのである。現状、輸入木材が四分の三を占めているから、蓄積が生じているにすぎない。しかも、バイオ燃料の原料としては、木材は質的に問題があるし、仮に技術的に問題をなくしても、このデータからすると、そもそも国産に余剰分はないと考えるべきだろう。
バイオ燃料は自動車にではなく船舶・航空機へ回せ
このシリーズで述べているように、日本の自動車燃料需要は約９千万klだ。また、これとは別個に、船舶・航空機が１千万～1500万klの燃料を消費している。
この９千万klものバイオ燃料を生産することは、以上のように、バイオマス供給に制約される「従属栄養藻類」では不可能だ。ならば、「光合成藻類」のほうが有望なのだろうか。たとえば、優れた品種や培養法を使えば、１haあたり年間100klの生産が可能と言われている。渡邉教授のボトリオコッカスならば、それだけの量に加え、藻細胞が自ら油を外へ分泌するため、従来の採油工程をほとんど省くことも可能だという。また、筑波バイオテック研究所のＮＳＸ（New Strain X）や、神戸大学の榎本平教授が品種改良によって創りだした榎本藻といった、有望な藻類が他にも続々と登場している。
だが、「光」を直接利用するとなると、今度は太陽電池と競合する。考え方としては、同じ地表１平米に降り注ぐ約１kWの太陽エネルギーを使って、「太陽光発電→ＥＶ」と、「バイオマス生育→バイオ燃料車」のどちらが優れた選択か、ということである。同じ太陽エネルギーの間接利用でも、前者の方法ならば将来的に自動車エネルギーの自給自足が可能だが、後者ならば無理だ。
この「バイオマス生育」を「光合成藻類培養」と変えても同じことである。以下に、同じ太陽光をエネルギー源とするＥＶとバイオ燃料車を比較してみよう。
現在、太陽電池の市販品でもっとも変換効率の高いものが「単結晶シリコン型」であり、その効率はだいたい２０％である。一方、日本の全自動車をＥＶ化した場合、年間に最大３千億kWhもの電力が必要と考えられる（その訳は「日本国のエネルギーの流れと超省エネ法の紹介」などで述べた）。これだけの電力を供給するためには、１５万ha（1500平方キロ）の発電面積が必要だ。実スペースはこの数割増しと考えればいい。
東京都が２２万haであることを思えば、だいたい広さが想像できよう。しかも、何も農地である必要はない。家の屋根、ビルの屋上、あるいは壁や車のルーフなど、現状、デッドスペースとされる経済的に無価値な場所をできるだけ利用すればよい。ただ、コスト的にいえば、地熱や風力を電源にしたほうがいいが、これはまた別の話になる。
対して、同じ１５万haを使って、光合成藻類がどれだけのバイオ燃料を生産できるかというと、最大で1500万klにすぎない。仮に自動車需要を賄おうとすれば、その６倍もの面積が必要になってしまう。従属栄養藻類ならば培養槽を立方体で考えることができるが、太陽光の入力に依存する光合成藻類の場合、どうしても面積基準になってしまう。ちなみに、ブラジルのサトウキビ畑の場合、１万haあたり３万kl前後であり、砂糖生産をすべてエタノールに振り替えても、せいぜいこの倍くらいだと考えられる。
以上のことから、「９千万klにおよぶ自動車燃料需要を光合成藻類で賄おう」という発想も非現実的だ。同じ太陽光を利用するなら、最初から太陽電池を使ってそれを電気に変換し、モーターに投入したほうが、はるかに効率が高い。また、将来的にも自動車エネルギーの自給自足が可能と考えられる。対して、バイオ燃料では、作物系・藻類系の区別を問わず、どのような手段を用いてもそれが困難であり、選択としては完全にアウトだ。おそらく、それを例外化する唯一の方法があるとすれば、広大な海域への進出である。
なぜこのような差が生じるのだろうか。元が太陽エネルギーであることを思えば、それほど不思議な話ではない。サトウキビなどの植物も、ボトリオコッカスなどの光合成藻類も、まず自分が生きるために太陽エネルギーを消費する。それを挟む形になる人間は、どうしても二次消費者の地位へと貶められてしまう。そうやって生育したバイオマスを食べて増えるオーランチオキトリウムなどの従属栄養藻を利用するとなると、三次の立場になる。よって、現状では、自動車のエネルギー源として太陽光発電による電力こそがもっとも有効だと言わざるをえない。
ちなみに、CIS系太陽電池だと「エネルギー回収年数」が０・５年程度と言われ、かつ寿命が２５年もあるので、レシオは非常に優れている。しかも、モーターはその電力の９割を動力に変換できる。これは一部の懸念とは異なり、太陽光発電由来の電力で太陽電池を製造し、かつＥＶを走らせることが理に適っていることを示している（＊ただし、そのペイバックタイムが鉱石などの原料段階からか、それともあくまで工場内での投入エネルギーに限定されるのか、識者の教示を請うところである）。
しかしながら、運輸部門の電化には限界があることも確かである。たとえば、船舶は完全電化が難しく、ジェット機に至っては不可能だ。おそらく、将来的に船舶はＨＶが主流化するだろうが、航空機は液体燃料に依存し続ける（＊水素燃料という手もあるが、別途記述する）。そして１千万kl程度のバイオ燃料ならば、国内生産でなんとかなりそうだ。たとえば、植物性廃油の回収率を上げるだけで、１００万klのディーゼル油にはなろう。
それゆえ、運輸部門の持続可能化にあたり、「自動車はＥＶにし、船舶・航空機はバイオ燃料駆動にする」というふうに、きっちりと線引きすべきなのだ。そうすれば、自動車のエネルギー源も、船舶・航空機のエネルギー源も、ともに自給自足の道が開けよう。
また、バイオ燃料のニーズは運輸部門に留まらない。以前にも言ったが、産業部門も大量のバイオ燃料を必要としている。農林水産・鉱工業もそうだが、何より化学産業にとってナフサの代替原料が不可欠だ。よって全体でいえば、「自動車や農機・建機、工場動力など、電化できる需要体はできる限り電化し、ジェット機や化学用原料のようにどうしても電化不可能なそれへバイオ燃料を充てていく」という基本方針が必要だ。
前回の「石油産業のバイオ産業への転換を支援しよう」でも触れたが、日本が今日の石油需要分を完全に自給しようと思えば、最終的に６～７千万kl程度のバイオ燃料は必要不可欠だ。果たして、これだけの分が国内生産できるか否か。小規模産油国になるに等しく、かなり微妙なところだ。おそらく、あらゆる手段を動員する必要がある。
たとえば、休耕田や耕作放棄地などを積極的に活用する必要がある。湖・池・沼なども利用すべきだ。光合成促進材として、火力や製鉄所などの排ガスも再利用していかねばならない。これはCO２の資源化にもなり一石二鳥だ。光合成藻類だけでなく、日本中の下水処理場やゴミ処理場で、オーランチオキトリウムなどの従属栄養藻類も活用する。生産設備追加のための公共事業が必要だ。また、今言ったように、陸域だけでは土地に限りがあるので、海域にも進出し、海藻を利用していくことも必要になろう。よって、農業だけでなく、漁業でも新たな雇用が生まれるかもしれない。いずれにしても、政府・自治体・企業・市民が互いに協力し合ってはじめて成し遂げられる大事業になると思う。
私の主観だが、やってやれないことはなさそうだ。
2012年11月22日「アゴラ」掲載
（再掲時付記）
それゆえ、運輸部門の持続可能化にあたり、「自動車はＥＶにし、船舶・航空機はバイオ燃料駆動にする」というふうに、きっちりと線引きすべきなのだ。そうすれば、自動車のエネルギー源も、船舶・航空機のエネルギー源も、ともに自給自足の道が開けよう。
やっぱり、これですよ。
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