バイオエネルギーとは

バイオエネルギーとは、太陽熱などと同様に自然界に存在しているエネルギーの一つで、生物などに由来するエネルギーです。日本では古くからバイオマスは、薪や木炭として火力のエネルギーとして利用されてきました。

バイオエネルギーには、バイオエネルギーはバイオエタノール、バイオディーゼル、木質バイオマス、そしてバイオガスが近年着目されています。バイオエネルギーを利用することで見かけ上は地球温暖化を進める二酸化炭素を発生させない有用なエネルギーです。

次世代エネルギーと言われる理由

次世代エネルギーと言われる理由があります。

生物由来のエネルギーなので、例えばバイオマスを燃やした場合に発生する温室効果ガスの素となる二酸化炭素は、生物が大気中の二酸化炭素を吸収していたもので元へ戻るため、見かけ以上には発生しないとされます。

このため、二酸化炭素はプラスマイナスゼロであるために、地球にやさしいエネルギーとされています。そして発生した熱を電気エネルギーに変換することも可能です。これが次世代エネルギーとされる理由になっています。

バイオマスとは

バイオマスとは、エネルギー源として利用できる生物体のことで、それらの生物体をエネルギーとして利用することも意味しています。バイオマスは、植物などが太陽エネルギーを光合成して作り出したものになります。

このバイオマスは再生可能エネルギーの中で、有機物からなるエネルギーで炭素を含んでいるのが特徴です。バイオマスを化石燃料の代わりに使用することで、化石燃料を削減し地球温暖化対策の一つになっています。

バイオエネルギーのメリット

バイオエネルギーのメリットとして、大きいものに化石燃料の削減があります。化石燃料を削減することにより、地球温暖化ガスが減ることになり注目されています。

他にも、これまで廃棄物として処理されていた生物由来の炭素を利用できることで、廃棄物の減量につなげられることもメリットになります。さらに、使われずにいた森林資源や農産物残差も利用できるなど再生利用面でも有利な点があります。

バイオエネルギーの4つの原料

バイオエネルギーとして使用されているものにはどんなものがあるか紹介していきます。バイオエネルギーとして使われているものは主に、バイオエタノール、バイオディーゼル、木質バイオマス、そしてバイオガスの四つです。

それぞれのバイオエネルギーを作る際の元になる原料や、使用方法についても説明していきます。

1：バイオエタノール

バイオエタノールは、原料にサトウキビやトウモロコシなどを使って作られるエタノールです。エタノールとはアルコールの一種で、可燃性の高い物質です。バイオエタノールの原料としてはほかにも、さつまいも、じゃがいも、麦、糖蜜、テンサイなどの植物が利用できます。

エタノールはこのような植物原料を発酵し、蒸留することで作ることができます。

このバイオエタノールをガソリンに掻き合わせて混ぜたり、もしくはガソリンの代わりにそのまま使用し車を走らせる「バイオ燃料」としての取り組みが現在注目を集めています。

使用目的

バイオエタノールはほとんどがガソリンと混ぜて、自動車用の燃料として使われています。販売はガソリンスタンドで行われていて、化石燃料である原油由来のガソリンの使用量を減らすことができます。

バイオエタノールを含むガソリンは、混合率からE5、E10と世界中で使われています。E10のように表現されています。E10はバイオエタノールを10%混合しているガソリンとなっています。

2：バイオディーゼル

バイオディーゼルは、原料に菜種油やオリーブオイル、そして腐食用油などが使われていて、バイオディーゼル油として、ディーゼルエンジンに利用できます。

バイオエタノールは発酵して蒸留する必要がありますが、バイオディーゼル油はその必要がなく簡単に作ることができます。

簡単な設備で作ることができますが、バイオディーゼル油は粘度が高いので、そのままではディーゼルエンジンに使いにくく、グリセリンを取り除く化学処理をして、粘度を低くして使用されます。

使用目的

バイオディーゼル油は、グリセリンを取り除く処理などをして粘度を調整することでディーゼル油の代用とすることができますので、ディーゼルエンジンに何の加工もすることなく使用できてしまいます。

バイオディーゼル油はバイオエタノールよりも後からできたのですが、容易に作れるので急速に広まっています。そして、バイオディーゼル油100％のものでさえも、そのままディーゼル油の代わりにできるのも利点になっています。

3：木質バイオマス

木質バイオマスとは、これまで利用されずに廃棄されてきた廃材や木くず、そして森林の間伐材を使うバイオエネルギーです。これまで間伐材などは薪などに利用されてきました。

木質バイオマスの利用は薪などの熱エネルギーの利用にとどまらず、その熱を利用したバイオマス発電にも利用されています。間伐材以外にも建築廃材や製材所でのくず、そして流木も木質バイオマスとして使うことができます。

木質バイオマスは地球にやさしいエネルギーとなりますが、燃やしたときに発生した二酸化炭素を吸収して木々が育つので素晴らしいサイクルになります。

使用目的

木質バイオマスの利用は、薪などとしての熱源としても利用されていますが、近年は燃焼エネルギーを利用して発電に使われるようになっています。木質バイオマスは間伐材として森林から得られるので、その地域での小規模発電に利用しやすくなっています。

小規模発電には木質バイオマスの熱エネルギーを効率よく、小さな設備で発電することのできる外燃機関が用いられることも見られます。外燃機関とは潜水艦などで使われているコンパクトなエンジンです。

4：バイオガス

バイオガスは生物由来の排せつ物などやの有機性廃棄物から発生するメタンガスのことになります。発生するメタンガスは食品廃棄物からも得ることができますので、廃棄物の有効活用につながります。

バイオガスは発生したガスを集めて圧縮保管することで利用できますので、単純な設備で作ることができますし、メタンガスを利用する設備も簡単な構造となっています。

使用目的

生ごみや食品廃棄物、動物の排泄物などの有機性廃棄物は、熱による分解や発酵処理することで肥料として利用できますが、同時に発酵の過程で生じるメタンガスは可燃性のガスとなります。

可燃性の高いメタンガスは燃やすことでエネルギーを得ることができますし、そのエネルギーを使って発電することにも使われています。バイオガスによる発電装置はコンパクトですので利用しやすくなっています。

バイオエネルギーを利用する場合に直面する課題5つ

バイオエネルギーを利用する場合に直面する課題があります。一つはCO2の排出量ですが、これは化石燃料に比べれば圧倒的に有利になっています。

しかし、バイオエネルギーはコストがかかる点が課題になっていますし、バイオ燃料を作るシステム自体が多くはありません。

またバイオマスには食料となる植物を原料にするものがあり、バイオエネルギー源としてあまりに利用されすぎると食料不足となる可能性が出てきてしまいます。さらに、バイオエネルギーの利用は生態系への影響も考えなければなりません。

1：CO2の排出量

バイオエネルギーは、太陽光・地熱・風力などと同じく再生可能エネルギーとして脚光を浴びている分野になっています。バイオエネルギーは、見かけ上二酸化炭素を発生させない、カーボンニュートラルであることから地球にやさしいエネルギーとなっています。

しかし、見かけ上は二酸化炭素を発生させていないといっても、燃焼により二酸化炭素は発生するので、その二酸化炭素をまたバイオエネルギーとして利用できるサイクルを確立しなければなりません。

2：コストがかかる

バイオエネルギーの解決すべき課題としてはコストの問題があります。

例えばバイオ燃料では、バイオエタノールやバイオディーゼル、バイオジェット燃料を既存の販売ルートに乗せるには、既存の化石燃料であるガソリン、軽油、ジェット燃料と同等かそれ以下にコストを下げていかなければ太刀打ちできません。

バイオ燃料の生産には加工プロセスが多く、その点でコストを圧縮することが難しくなっていますし、材料の確保にもコストがかかってしまいます。このようなコストの削減が大きな課題になっています。

3：バイオ燃料を作るシステムが少ない

バイオエネルギーの課題としてバイオ燃料を作るシステムが少ないことがあります。バイオ燃料は利用してもらうために、自動車エンジンの開発や流通面での整備などのシステム整備に時間と費用が掛かってきます。

さらに他のバイオエネルギーの利用でも、生産設備を整えるために時間がかかるので、使えるシステムが多くないのが実情で、それがバイオエネルギー利用の課題になっています。

4：食料不足の可能性

またバイオエネルギーの課題の中でも、食糧に使う穀物類を原料とするバイオ燃料の場合は、生産量を増やすことによる食糧不足が世界規模で発生することが心配されています。

穀物は安価で手に入りやすく、国民にとって命を支えるために大事な食糧です。それが食糧ではなくバイオエネルギーに変えられてしまうと、食料の不足を生じてしまいます。これはバイオ燃料にとって大きな課題になります。

5：生態系への影響

バイオエネルギーのうちバイオ燃料の原料となる穀物畑やパームヤシは、バイオ燃料の供給のため大量に生産する必要があります。それまで、二酸化炭素を吸収してきた熱帯雨林、泥炭湿地、サバンナ、そして草原などを穀物畑とするために、開発が進んでいます。

そのため、豊かな生態系を持っていた場所がなくなってしまい、生物多様性が脅かされてしまいます。過剰な森林破壊は生態系にとって問題なのが、バイオエネルギー利用の課題になっています。

バイオエネルギーについて理解しよう

バイオエネルギーについて理解し、課題を解決して本格的な実用化を進めていかなければなりません。自然にある生物の力を活用した環境にやさしいエネルギーであるバイオマスエネルギーは、化石燃料を中心とする時代からの脱却が期待されています。

これは次世代のエネルギー改革と言えるもので、廃材やごみ、藻などの利用で、これまで化石燃料により動かしていた自動車や飛行機の燃料として使われる時代を目指しています。特に資源の少ない日本にとっては、重大な課題となっています。