エネルギー資源としてのてん菜

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　バイオマスとは、作物や樹木、あるいは家畜の排泄物など、生物に由来する資源の総称であり、バイオエネルギーとはバイオマスを利用して得られるエネルギーです。

図1　バイオエネルギー資源の分類（文部科学省、科学技術動向より）

図1に示したように、バイオマスは、未利用資源系バイオマスと生物資源系バイオマスとに分類されます。未利用資源系バイオマスは、ある目的で生産された生物資源の非利用部分、もしくは、利用された後の廃棄物です。農林水産分野では、用途のない稲わら、籾殻、野菜クズ、家畜糞尿、林産系の間伐材などが該当します。これに対し、生物資源系バイオマスは、はじめからエネルギー利用を目的として生産される生物のことを指し、このうち陸域系の植物群がエネルギー作物と総称されています。代表的な作物としては、ナタネ、ヒマワリ、ムギ、サトウキビ、スィートソルガム、てん菜などが挙げられますが、その種類は非常に多く、「エネルギー作物の事典」を見ると、70種以上の作物がエネルギー資源としての可能性を持つものとして紹介されています。
　エネルギー作物には二つの大きな特徴があります。1つは、持続的に再生可能なエネルギー資源であることです。もう一つは、冒頭でも述べましたが、バイオマスの燃焼時に放出される二酸化炭素量は、光合成により固定される二酸化炭素量と相殺されるため、大気中の二酸化炭素を増加させない、いわゆるカーボンニュートラルな特性を有していることです。従って、化石燃料との代替利用が進めば、二酸化炭素の排出抑制につながるわけです。
　このほか、エネルギー作物は未利用資源系バイオマスに比べ資源が分散せず、収集・輸送コストが低く抑えられる可能性を持っています。また、生産計画が立てやすいので、エネルギーの安定供給が可能であるとともに、未利用資源系バイオマスに比べ性状が一定水準に保たれるため、エネルギー製造プラントの安定稼働が期待できます。
　しかし、当然のことながら、エネルギー作物を生産するためには、エネルギーの投入とそれに伴うコストが必要になるので、産出されるエネルギーとの収支バランスをいかに向上させるかが実用化の鍵を握っています。
　エネルギー作物からエネルギーを取り出す方法は、熱化学的変換方式と生物学的な発酵方式に大別され、適用作物はそれぞれ異なります。前者で代表的なのは、植物油を抽出し、エステル化して粘度を下げ、ディーゼルエンジン用燃料（バイオディーゼル）とする方法です。ヒマワリ、ナタネ、ダイズなどのいわゆる油糧作物が対象となります。表1に、これらのエネルギー生産性を示します。

表1　油糧作物のエネルギー生産性


本表はヨーロッパのデータで、例えばナタネは1ha当たり0.7〜3.4tの子実生産量が見込まれ、これを搾って得られる油0.3〜1.4tをエネルギーに換算すると11.5〜52.3GJとなることを示しています。最大値の52.3GJは、0℃の水125tを沸騰させる熱量に相当します。バイオディーゼルのエステル化以降の技術は既に実用段階に達しており、日本では自治体が中心となって循環型システムのモデルケースとして、公共用のバスなどに利用する例が増えています。しかし、油糧作物のエネルギー生産効率は必ずしも高くなく、農作業に要する燃料、化学肥料、収穫後の処理などの投入エネルギーと、産出油のエネルギーとの比をとると1以下となることが少なくありません。この理由の1つは、油を絞った残渣物にエネルギーが残されているためで、残渣物の肥料化や飼料化など、多段階にわたって資源を有効利用するシステムの確立が重要な課題と考えられています。