B I O E T H A N O L

化石燃料への 挑戦

バイオ燃料の

い ま

経済産業省 資源エネルギー庁 省エネルギー・新エネルギー部 新エネルギー対策課 TEL.03-3501-4031（ダイヤルイン） 〒100-8931 東京都千代田区霞が関1-3-1 http://www.enecho.meti.go.jp/

独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO） TEL.044-520-5100 〒212-8554 神奈川県川崎市幸区大宮町1310番 ミューザ川崎セントラルタワー http://www.nedo.go.jp/

（財）新エネルギー財団（NEF） TEL.03-6810-0360 〒170-0013 東京都豊島区東池袋3-13-2 住友不動産東池袋ビル2F http://www.nef.or.jp/

新エネルギー導入促進についてのお問い合わせ窓口

2008.03.5000

●発　行：資源エネルギー庁 ●編　集：財団法人 新エネルギー財団

大豆油インクを使用しています

●各資源の確認可採埋蔵と利用可能な年数（2005年）

出典：BP統計 2007（石油・天然ガス・石炭） 　　　OECD/NEAのURANIUM2005（ウラン）

ウラン 石炭 天然ガス 石油

約85年 約155年

約65年

約41年 474万トン 9091億トン

180兆m3

1兆2007億 バーレル

●新エネルギーの分類

0％ 20％

EU27

イギリス

ドイツ

フランス

イタリア

スウェーデン

フィンランド

ラトビア

オーストリア

アメリカ

日本

●一次エネルギー供給に占める再生可能エネルギー等の割合（2005年）

出典：「総合資源エネルギー調査会 新エネルギー部会」資料（2008.2）

●新エネルギー等の導入目標

出典：「新エネルギー部会グリーンエネルギー利用拡大小委員会」資料（2008.2）

黒液・廃材等 バイオマス熱利用 廃棄物熱利用 未利用エネルギー（雪氷冷熱を含む） 太陽熱利用 廃棄物発電＋バイオマス発電 風力発電 太陽光発電

0 500 1,000 1,500 2,000

2010年度 （目標）

2005年度 1,160万S

1,910万S

6.6％

1.7％

4.7％

6.9％

5.7％

29.6％

23.7％

26.0％

24.3％

6.0％

5.1％

●世界のエネルギー起源CO2排出量（2005年）

出典：IEA, CO2 Emissions from Fuel Combustion（1971-2005）

■途上国 ■離脱した米国 ■削減義務のある先進国

京都議定書の削減義務国 総排出量の29％

米国21％ 中国19％

インド4％

韓国2％

イラン2％

メキシコ1％

その他 途上国23％

ロシア6％ 日本4％ ドイツ3％ カナダ2％ 英国2％ イタリア2％ フランス1％ オーストラリア1％

他の先進国7％

●主要国のエネルギー自給率（2005年度）

出典：IEA/Energy Balances of OECD/NON-OECD Countries 2004-2005 (2007 Edition)

０

１００

２０

１２０

４０

１４０

６０

１６０

８０

１８０ （％）

ロシア カナダ イギリス アメリカ フランス ドイツ イタリア 日本

エネルギー自給率（原子力を輸入とした場合）

エネルギー自給率（原子力を国産とした場合）

21％

29％

50％

＊1地熱発電はバイナリ方式のもの、中小水力発電は1,000kW以下のものに限る ＊2廃棄物発電・熱利用・燃料製造については、省エネルギーの一手法として位置づけられる

クリーンエネルギー 自動車

天然ガス コージェネレーション

燃料電池

など

再生可能エネルギー

新エネルギー

熱利用分野

太陽熱利用 温度差熱利用 バイオマス熱利用 雪氷熱利用

発電分野

太陽光発電 風力発電

バイオマス発電 地熱発電

中小水力発電

＊1

＊1

大規模水力発電、海洋エネルギー

再生可能エネルギーの普及、エネルギー効率の飛躍的向上、エネルギー源の多様化に資する新規技術であって、その普及を図ることが特に必要なもの

革新的なエネルギー 高度利用技術

＊2

1 2

日本のエネルギー事情

エネルギー資源の乏しい国・日本 私たちは、日々 の暮らしのなかで、たくさんのエネルギーを使っています。 エネルギーをつくりだすためには、石油、天然ガス、石炭などの化石燃料や、原子力発電の燃料となるウランが必要ですが、資源の乏しい日本は輸入依存度が高く、その安定供給が大きな課題です。 しかし、化石燃料やウランは、使い続ければ、いつかはなくなる「有限」の資源。 また、年々深刻化している地球温暖化も、エネルギー利用と関係の深い問題です。 枯渇の心配がないエネルギー資源と、地球を汚さないエネルギーの確保。 豊かな暮らしを続けていくためには、どちらの問題も避けて通ることはできません。

期待される新エネルギー 地球温暖化の原因となるCO2の排出量が少なく、安定供給が可能なエネルギーとして、いま大きな期待を集めているのが「新エネルギー」です。 新エネルギーとは、日本では法律＊で「技術的に実用化段階に達しつつあるが、経済性の面での制約から普及が十分でないもので、石油代替エネルギーの導入を図るために特に必要なもの」と定義され、太陽光発電や風力発電、バイオマスなど10種類が指定されています。 新エネルギーの多くは純国産エネルギー。資源の乏しい日本にとって、その技術開発の推進には大きな価値があります。 ＊新エネルギー利用等の促進に関する特別措置法、略称新エネ法

2エネルギー資源の 確認可採埋蔵量

例えば、石油を現在のペースで使い続けると、約41年しかもたないと予測されています。これは、現在の技術で採掘できる資源の量（確認可採埋蔵量）から算出したもので、新たな油田や鉱山の発見や採掘技術の進歩によって採掘される年数が延びることもありますが、いずれにせよ「限りある資源」であることには変わりはありません。

5新エネルギー等の導入目標 日本の一次エネルギー総供給量に占める新エネルギー等の割合は年々増加しており、2005年度で約2.0％。国はこの割合を2010年までには3％程度にまで向上させることを目標にしています。これによって期待できるCO2排出量の削減効果は、約4,690万トンです。 その実現のため、新エネルギー等を導入する自治体、事業者、NPO等に対する支援策を積極的に拡充しているほか、電力会社に新エネルギー等の導入を一定の割合で義務づけるRPS法（電気事業者による新エネルギー等の利用に関する特別措置法）も導入しています。

1エネルギー自給率 日本のエネルギー自給率は、わずか4％。この4％は、水力や地熱などによるものです。 なお、原子力の燃料となるウランは、一度輸入すると長期間使うことができることから、原子力を「準国産エネルギー」と考えることができます。この考え方によれば、日本のエネルギー自給率は19％までアップしますが、それでも諸外国と比べて、かなり低い数字であることは変わりません。

4新エネルギーの種類 新エネルギーは、太陽光発電や風力発電などの「発電分野」と、太陽熱や雪氷熱を利用する「熱利用分野」とに大別できます。また、発電分野や熱利用分野のどちらの分野でも燃料として利用されているバイオマス燃料製造も新エネルギーに入ります。なお、法律上の定義から、まだ研究開発段階にある海洋エネルギーは、再生可能エネルギーであっても、新エネルギーには指定されていません。

6再生可能エネルギーの導入状況比較 日本のエネルギー総供給量に対する再生可能エネルギーの導入比率は、2005年で5.1％で、アメリカやEU全体と比べても遜色のない数値となっています。 現在、諸外国では再生可能エネルギーの導入目標として意欲的な数値を掲げており、日本でもさらなる努力が必要です。

3CO2排出量と京都議定書 世界的に深刻な環境問題の一つに、地球温暖化問題があります。将来の地球規模での気温上昇や海面上昇などにより、食料供給や居住環境などに重大な影響を及ぼす恐れがあると予想されています。このため、世界各国が協力して温室効果ガスの排出を抑えようと、1997年に京都議定書が採択され、2005年2月に発効しました。その中、日本は、温室効果ガス全体を2008年から2012年の平均値で、1990年に比べ6％削減することとされています。2005年4月に閣議決定した「京都議定書目標達成計画」では、温室効果ガスの約9割を占めるエネルギー消費に伴う二酸化炭素の排出量について、2010年度に約10.6億トンに抑制することを目標とし、取組を進めています。

●バイオマスエネルギーへの変換技術・利用方法

木質系 農業・畜産・水産系 建築廃材系

林地残材 製材廃材 （　　　）

農業残渣 稲わら

トウモロコシ残渣 もみ殻 麦わら バガス

家畜排泄物 （鶏ふん）

建築廃材

食品産業系 生活系

家畜排泄物 牛豚ふん尿

食品加工廃棄物 水産加工残渣

下水汚泥 し尿 厨芥ごみ

製紙工場系

糖・でんぷん 甘藷 菜種

パーム油（やし） 産業食用油

黒液・廃材 セルロース（古紙）

乾燥系

湿潤系

その他

●バイオマスの分類 ●バイオマスの賦存量と利活用状況

対象バイオマス 年間発生量 利活用状況

家畜 排泄物 約８,７００万t 堆肥などへの利用 約90％

未利用 約10％

未利用 約30％ 約７,５００万t

約７,０００万t

約３,７００万t

約２,０００万t

約４３０万t

約４７０万t

約１,４００万t

約３４０万t

建築資材・堆肥への利用 約70％

エネルギーへの利用 約100％

未利用 約40％ 素材原料・エネルギーへの利用 約60％

未利用 約80％ 肥飼料などへの利用 約20％

未利用 約5％ 製紙原料・エネルギーへの利用 約95％

未利用 約30％

製紙原料・家畜敷料などへの利用 約70％

未利用 約70％ 肥料・飼料・家畜敷料などへの利用 約30％

ほとんど利用なし 製紙原料などへの利用 約2％

下水汚泥

黒液

廃棄紙

食品 廃棄物

製材工場等 残材

建設発生 木材

農作物 非食部

林地残材

廃棄物系バイオマス

未利用バイオマス

出典：「国産バイオ燃料の大幅な生産拡大」 バイオマス・ニッポン総合戦略推進会議（2007.2)

バイオマス

生物化学的変換（含水系）

熱化学的変換（乾燥系）

物理的変換

変換技術

出典：NEDO「バイオマスエネルギー高効率転換技術開発」パンフレット

利用形態（例）

直接燃焼

ガス化

熱分解

嫌気性発酵

好気性発酵

エタノール発酵

電気・熱

合成ガス化

液体燃料

メタン・水素

肥料

まき、ペレット、 RDF化等 ●燃料化

●木質系資源など乾燥系原料を直接燃焼、またはペレットなどに成型して燃焼

●木質系資源など乾燥系原料を低酸素化雰囲気でガス化し、ガスエンジン等により発電　等

●木質系資源など乾燥系原料を加熱、分解し、炭、油、木タール、木酢液を生成　等

●家畜糞尿など高濃度湿潤系原料を嫌気性発酵させ、メタンを生成、電気、熱として利用（バイオガス化）

●下水など低濃度湿潤系原料を好気性発酵させ、有機物除去、堆肥化（コンポスト化）　等

●サトウキビ・トウモロコシ等の糖質･でんぷん質原料をエタノール発酵 ●木質系原料などセルロース主体の原料を加水分解・エタノール発酵

3 4

バイオマスエネルギーとは

廃棄物を資源に変える バイオマスエネルギーの可能性 バイオマスとは、動・植物などから生まれた生物資源の総称＊です。 そして、バイオマスから得られたエネルギーを、バイオマスエネルギーと呼びます。 バイオマスには様 な々種類がありますが、いずれもいったんCO2になっても、化石燃料よりはるかに短いサイクルで元のバイオマスに再生可能です。 また、利用と同時にバイオマスを育成することで、大気中のCO2濃度に変化を与えないという「カーボンニュートラル」な性質を持っています。このため、京都議定書でも、バイオマスを燃焼させて排出されるCO2は、排出量としてカウントされません。 ＊新エネ法では「動植物に由来する有機物であってエネルギー源として利用することができるもの（原油、石油ガス、可燃性天然ガス及び石炭並びにこれらから製造される製品を除く）」と定義されている。

2国内バイオマスの賦存量 現在、国内にあるバイオマスの多くが、未利用のまま廃棄物として処分されています。また、利用されている場合であっても、エネルギーへの変換が可能であるにも関わらず、そのような利用がされていないケースも目立ちます。 未利用バイオマスの年間賦存量を原油換算で試算すると約1,400万kL（出典：「国産バイオ燃料の大幅な生産拡大」）。これらを廃棄物ではなく、資源として適正に処理・活用すれば、循環型社会の構築が進み、CO2削減にも役立ちます。

1バイオマスの分類 バイオマスには様々なものが含まれているため、いろいろな分類の方法があります。例えば、発生する場所によって「陸地系」「水域系」「農林水産系」「廃棄物系」といった形で分類されることもありますし、利用状況に応じて「廃棄系」「未利用」「資源作物」といった形で分類されることもあります。 下に示すのは、形態による分類。この分類によって、エネルギーへの変換技術がそれぞれ異なってきます。

3バイオマスエネルギーへの変換技術 バイオマスエネルギーは、発電・熱利用だけでなく、燃料（固体・液体・気体）に変換して利用することができます。 多種多様な種類が存在するバイオマスは、その性状（発熱量、比重、含水率等）や、発生形態、発生規模等が異なるため、エネルギー利用のための様々な変換技術が研究開発・実用化されていますが、現在の主な方法は「直接燃焼」「熱化学的変換」「生物化学的変換」の3つです。

●直接燃焼 ●熱化学的変換 ●生物化学的変換

バイオマスを直接燃焼させて、ボイラーでスチームを発生させ、そのスチームにより発電する方法 熱や圧力を加えたり、ガス化剤と接触させたりして、バイオマスを気体・液体燃料や化学製品などに変換する方法 微生物の力によりバイオマスを発酵させて、メタンガスやエタノールなどを得る方法

バイオマスのカーボンニュートラルな性質について バイオマス中に含まれる炭素は、もともとは植物が大気中に存在したCO2を光合成により固定化したものであり、燃焼によりCO2となっても再びバイオマス内に固定化することのできる性質を持っています。 この性質に基づき、気候変動に関する政府間パネル（IPCC）では、バイオマスのエネルギー利用に伴うCO2排出は、バイオマス資源の消費と育成の量的バランスをとる限りにおいて、燃焼によりCO2となっても大気中のCO2濃度に変化を与えないとみなされており、これをカーボンニュートラルといいます。

●国内バイオエタノール実証事業の取組状況

●北海道清水町 北海道バイオエタノール（株）【農林水産省】 規格外小麦、てん菜からの燃料用エタノール製造、利用モデル実証

●北海道十勝地区 （財）十勝振興機構等【農林水産省、経済産業省、環境省】 規格外小麦、とうもろこし等からの燃料用エタノール製造とE3実証

●北海道苫小牧市 オエノンホールディングス（株）【農林水産省】 米からの燃料用エタノール製造、利用モデル実証

●山形県新庄市 新庄市【農林水産省】 ソルガム（こうりゃん）からの燃料用エタノール製造とE3実証

●新潟県新潟市 JA全農【農林水産省】 米からの燃料用エタノール製造、利用モデル実証

●大阪府堺市 大成建設、丸紅、大阪府等【環境省】 建築廃材からの燃料用エタノール製造とE3実証

●岡山県真庭市 三井造船【経済産業省】 製材所端材からの燃料用エタノール製造実証

●福岡県北九州市 新日鐵エンジニアリング 【経済産業省、環境省】 食品廃棄物からの燃料用エタノール製造実証

●沖縄県伊江島 アサヒビール 【農林水産省、経済産業省、環境省、内閣府】 サトウキビ（糖蜜）からの燃料用エタノール製造とE3実証

●沖縄県宮古島 【内閣府、農林水産省、経済産業省、国土交通省、環境省、消防庁】 サトウキビ（糖蜜）からの燃料用エタノール製造実証と全島E3大規模実証

●運輸部門における石油依存度低減目標 100

80

60

40

20

02030年

80％

2000年

98％

1973年

97％

出典：経済産業省「新・国家エネルギー戦略」

出典：「総合資源エネルギー調査会新エネルギー部会」資料（2008.2）

●海外のバイオディーゼル燃料導入状況

国・地域

アメリカ

バイオディーゼル燃料

生産量（１,０００kL）

２００５年

２９８

２００６年

８９３

主要原料 混合率

大豆 ２０％（B２０）

ドイツ １,７３１ ２,６１９ 菜種 ５％（B５）、 １００％（B１００）

フランス ４３９ ６５５ 菜種 ５％（B５）、 １００％（B１００）

スペイン ８８ １４９ 菜種、廃食油 ５％（B５）、 １００％（B１００）

イタリア ３５７ ５９５ 菜種、ヒマワリ ５％（B５）、 １００％（B１００）

ブラジル １ ７１ 大豆、パーム、 ヒマワリ等

２％（B２）、 ２０１３年より５％（B５）

コロンビア ０ ６０ パーム ２００８年より５％（B５）

中国 ０ ７１ 菜種、廃食油 （一部地域で試験導入）

インド １２ ３６ ジャトロファ ５％（B５）

タイ ０ ３６ パーム ２％（B２）（一部B５）

フィリピン １２ ７１ ココナッツ １％（B１）

EU ３,１４０ ４,７２０

出典：「日本エネルギー経済研究所」資料

●国内バイオディーゼル燃料製造の事例

出典：環境省「エコ燃料利用推進会議」資料（2007.2）

事業主体

京都市 トラスト企画 （株）

塩釜市団地 水産加工業 共同組合

富山BDF （株）

（株） プレナス

設置場所

京都府 京都市

福島県 いわき市

宮城県 塩竈市

富山県 富山市

福岡県 福岡市

生産規模

（設備能力 5kL／日）

100kL／月 （設備能力 10kL／日）

36kL／月 （設備能力 2.4kL／8h）

80kL／月 （設備能力 3.8kL／日）

150kL／月

原料

廃食用油 廃食用油 廃食用油 廃食用油 廃食用油

利用形態

ごみ収集車、 市バス

いわき市 環境整備 公社所有 車両など

組合員への販売、 市公用車、 ごみ収集委託 車両など

富山市公用車、 県内地元企業 所有車両

自社配送車両

＊日本では揮発油等の品質の確保等に関する法律（略称、品確法）において、バイオディーゼル燃料（脂肪酸メチルエステル（FAME））の混合率は５％以下とされている。

＊日本では、品確法において混合率はエタノールにして３％以下、ETBEのような含酸素燃料の場合は酸素分にして１.３％以下とされている。

●海外のバイオエタノール導入状況

国・地域

アメリカ

バイオエタノール

生産量（１,０００kL）

２００５年

１４,７５５

２００６年

１８,３００

主要原料 混合率

トウモロコシ 直接１０％（E１０）、 一部で直接８５％（E８５）

ドイツ （１６５） （４３１） ライ麦、小麦 ETBEで７％、 直接５％（E５）

フランス （１４４） （２５０） テンサイ、小麦 ETBEで７％、 直接５％（E５）

スペイン （３０３） （４０２） 小麦、大麦 ETBEで７％、 直接５％（E５）

フィリピン ０ ２０ サトウキビ 一部で直接５％（E５）

イタリア （８） （１２８） － ETBEで７％、 直接５％（E５）

ブラジル １３,８１３ １６,７００ サトウキビ 直接２０～２５％（E２０～２５）、 全量エタノール（E１００）も存在

コロンビア １５０ ３００ サトウキビ、テンサイ、 サトウモロコシ 直接１０％（E１０）

中国 １,０００ １,６００ トウモロコシ、 キャッサバ

直接１０％（E１０） （５省とその他２７市）

インド １２０ ２００ 廃糖蜜 直接５％（E５）（９州と４直轄地域）

タイ １５０ ３００ キャッサバ、 サトウキビ

直接１０％（E１０） （バンコク市内）

EU ９８２ １,５８０

出典：「日本エネルギー経済研究所」資料

5 6

バイオ燃料普及の取組状況

世界に広がるバイオ燃料の導入 バイオ燃料とは、バイオマスを原料にしてつくられる自動車用などの輸送燃料のこと。 主なものに、ガソリン代替として期待される「バイオエタノール」と、軽油代替となる「バイオディーゼル燃料」の2つがあります。 これらを自動車燃料に使えば、CO2排出量を削減することができるほか、石油への依存度を下げ、燃料を多様化することができます。 現在、バイオ燃料の導入の試みは世界各国で盛んに行われており、日本も2010年度にバイオ燃料を原油換算で50万kL導入する目標を設定しています。

3国内のバイオディーゼル燃料製造施設の事例 EUのバイオディーゼル燃料の原料は主に菜種ですが、日本では、廃食油や菜種を使った取組が一部の自治体・NPO・民間事業者を中心に進められています。 具体的には、家庭、飲食店、食品工場などから出る使用済みてんぷら油を回収し、バイオディーゼル燃料をつくるもので、できあがった燃料は公用車や公営バス、ゴミ収集車などに利用されます。 またこの他に、地域の休遊地に菜の花を栽培し、菜種油を食用として利用、その廃食油を回収してバイオディーゼル燃料をつくるといった「菜の花プロジェクト」という取組もあります。

1運輸部門の石油依存度 日本の一次エネルギー供給に占める石油の割合は約5割ですが、自動車などの運輸部門においては、ほぼ100％近くを石油に依存しています。この依存度の低下を図るためには、燃料の多様化が不可欠です。国は運輸部門における石油依存度を2030年までに80％程度に低減させることを目標にし、バイオ燃料などの導入を推進しています。

2海外のバイオディーゼル燃料導入状況 バイオディーゼル燃料の生産で世界を大きくリードしているのはEU。その量は2006年時点で約472万kLです。国別に見ると、ドイツが最も多くEU全体の約半分を占めており（約55％）、次いでフランス（約14％）、イタリア（約13％）の順になっています。 軽油へのバイオディーゼル燃料混合率は、国によって異なりますが、EUでは5％混合軽油（B5）の利用が最も多く、一般ディーゼル自動車向け軽油としても販売されています。バイオディーゼル燃料の先進国であるドイツでは、バイオディーゼル燃料100％の自動車燃料（B100）や、B100に対応した自動車も販売されています。

4海外のバイオエタノール導入状況 バイオエタノールの世界全体での生産量は、2006年時点で年間約3,923万kL。国別に見るとアメリカの生産量が最も多く（約46％）、次いでブラジル（約42％）と、両国だけで世界の生産シェアの9割近くを占めている状況です。 ブラジルとアメリカでは、従来のガソリンとエタノール、どちらでも走れるフレキシブル燃料自動車（FFV）の普及も進んでいます。FFVについては、両国以外に、スウェーデンやカナダでも一般車両として利用されています。 なお、アメリカでは2007年12月に制定されたエネルギー自立及び安全保障法において、再生可能燃料の使用義務量を2022年までに年間360億ガロンとする基準を策定しています。またEUでは、輸送用燃料におけるバイオ燃料比率の目標を、2010年末時点で5.75％に設定しており、さらにこれを2020年までに10％とする義務的目標が提案されています。

バイオ燃料の 種類

現在、主に利用されているバイオ燃料の種類は、バイオエタノール・ETBE・バイオディーゼル燃料の3つです。

●バイオエタノール 糖質やでんぷん、木質セルロースなどを原料につくるアルコール燃料

●バイオディーゼル燃料 菜種油、大豆油、パーム油などを原料につくる軽油代替燃料。一般的には脂肪酸メチルエステル（FAME）をさす。なお、より性状が軽油に近い、

水素化油脂やBTLの研究開発も行われている

●ETBE （Ethyl Tertiary Butyl Ether） 石油製造過程の副産物であるイソブテンとバイオエタノールを反応させてつくるガソリンの添加剤

バイオエタノールの利用方法 バイオエタノールの利用方法には、バイオエタノールそのものを直接ガソリンに混合して燃料として使う方式と、バイオエタノールから添加剤（ETBE）を製造し、これをガソリンに配合する方式とがあります。現在、国内の一部地域において、バイオエタノール3％を直接混合したE3燃料とETBE配合ガソリンの実証的な利用・販売が実施されています。

5国内バイオエタノール 実証事業の取組状況

日本では現在、北海道から沖縄まで、様々な供給原料を基にバイオエタノールの製造と流通に関する実証事業が行われている段階です。 また、バイオ燃料の一つであるETBEについては、石油連盟が2007年4月より、バイオETBEを配合したレギュラーガソリン「バイオガソリン」の販売（流通実証事業）を開始しています。現在、バイオガソリンの販売は首都圏50カ所の給油所で実施されており、2008年には100カ所、2009年には1000カ所に拡大し、2010年度には全国展開を行う計画となっています。

●バイオエタノール原料は3種類 ●バイオエタノールの製造工程 ●前処理・糖化の研究事例

セルロース系原料 廃材、間伐材、稲わら、

麦わら、古紙 など

でんぷん質原料 トウモロコシ、さつまいも、

小麦、ライ麦 など

糖質原料 サトウキビ、ビート（甜菜）

など

糖質原料

酸加水分解処理

加圧熱水処理、超（亜）臨界水処理

酵素糖化

併行複発酵

水熱処理

爆砕処理

アルカリ処理

アンモニア処理

微生物処理

糖化 前処理

前処理

糖 化

バイオエタノール

でんぷん質原料 セルロース系原料

※併行複発酵処理は、 発酵過程も兼ねる

セルロース系 バイオマス 草本系原料

●稲わら ●籾殻 ●麦わら など 木質系原料 ●林地残材 ●製材工場等残材 ●建設発生木材 ●古紙 など

発 酵

蒸留・脱水

7 8

注目されるセルロース系バイオ燃料

食料と競合しない燃料を求めて 急速な勢いで世界各国に導入され始めたバイオ燃料ですが、課題も残されています。 それは、食料との競合。 バイオ燃料のなかでも特にバイオエタノールは、トウモロコシのでんぷん質やサトウキビの糖質など、食用と同じ部分を原料とするため、供給可能量の確保には問題があります。もとより食料自給率の低い日本では、自国だけで十分な原料を確保することが難しく、早くから廃材や稲わらなど植物の食べられない部分に含まれる「セルロース」を使ったバイオエタノール製造への取組が進められてきました。

1バイオエタノール原料は3種類 バイオエタノールの原料には、「でんぷん質原料」「糖質原料」「セルロース系原料」の3種類があります。セルロースを原料とする場合、ほかの2つに比べて高度な生産技術が必要で、コストが高くなるなどの問題が残されています。 しかし、食料自給率が低い一方、森林資源が豊富な日本にとって、セルロースを原料とする「セルロース系エタノール」に取組むメリットは大きく、NEDOプロジェクトなどこれまで着実に研究を進めてきました。また、近年ブラジルやアメリカのエタノール増産により食料供給に悪影響が出始めたことから、世界的にもセルロース系エタノールへの関心が高まってきています。

2バイオエタノールの製造工程 バイオエタノールの製造工程は、原料の種類によって異なり、糖質原料の場合、酵母を用いて発酵させ、その後、蒸留・脱水の工程を経てバイオエタノールが製造されます。でんぷん質原料では、でんぷんを糖化する工程が加わるものの、その後は糖質原料と変わりません。 一方、セルロース系原料では、糖化の前にさらに「前処理」が加わります。これは、原料の中から糖化できる成分（セルロースとヘミセルロース）を抽出するための作業で、エタノール製造の効率性を左右する重要な工程となっており、現在では、酸を用いて糖化も併せて行う濃硫酸法、希硫酸二段階法が主流となっています。

セルロースとは？ セルロースは、植物の細胞壁の主成分です。 植物の細胞壁の構成成分には、セルロースのほか、ヘミセルロースとリグニンがあり、この2つがセルロースを包み込むような形で存在しています。そして、この3つの成分は鉄筋コンクリートにたとえられるほど固く結合しています。 しかし、エタノールに変換できるのは、分子が糖で構成されているセルロースとヘミセルロースだけ。そのため、固く結合した3つの成分をバラバラにし、そこからリグニンだけを取り除く必要があります。 このように、セルロース系エタノールをつくるには、原料成分の分解から始めなければいけません。この作業は「前処理」と呼ばれる工程で、セルロース系エタノール製造の重要なポイントのひとつです。

3セルロース系バイオマスに対する前処理・糖化の研究事例

　酸加水分解処理 硫酸などの酸を用いてセルロースやヘミセルロースを糖に分解する方法

　加圧熱水処理、超（亜）臨界水処理 酸を用いず、高温高圧の水で、セルロースやヘミセルロースを糖に分解する方法

●水熱処理 高温高圧の水で、リグニンやヘミセルロースを分解・溶出し、後段の酵素糖化の効率を向上させる処理

●爆砕処理 高温高圧の水で処理後、一気に減圧させて、

リグニンやヘミセルロースを分解・溶出し、後段の酵素糖化の効率を向上させる方法

●アルカリ処理 アルカリを用いてリグニンを除去し、後段の酵素糖化効率を向上させる処理

●アンモニア処理 アンモニアによりセルロースの結晶型を変化させ、酵素の反応性を向上させる処理

●微生物処理 木材腐朽菌などの微生物により、リグニンを分解し、後段の酵素の反応性を向上させる処理

●前処理プロセス ●糖化プロセス ●酵素糖化 酵素（セルラーゼ）によりセルロースを糖に分解する処理

●併行複発酵 酵素によるセルロースの分解と、エタノール発酵を同時に行う処理

セルロース系バイオマスからのバイオエタノール製造においては、糖化の効率を向上させる前処理プロセスがエタノール製造効率を左右する重要な技術です。現在、この前処理および糖化のプロセスとして以下のような多くの研究が進められています。

ヘミセルロース リグニン

セルロース

プラント全景

真庭市

●岡山県

受入ヤード

E3を給油する岡山県の公用車

E3使用者PR用シート

原料に使われている製材の木くず

バイオエタノール

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最前線レポート1

真庭エタノール実証プラント バイオエタノール製造から使用までの「完全地産地消型モデル」

市面積の80％が森林という真庭市には約30の製材所が集中。まさしく、木材の町と呼ぶに相応しい地域といえます。 この真庭市で実施されたのが、バイオエタノール製造から実際に自動車で利用するまでを、地域内のみで実験する 「完全地産地消型モデル」。バイオマス利用の新たな形として、全国から注目されています。

●E3の製造から利用までのフロー

レギュラー ガソリン 97％

エタノール 3％

E3保管 E3販売 E3利用 E3製造

地下タンク

ドラム缶

実証プラントにて製造。木質原料は市内製材所から供給される。

バイオエタノールは、岡山県倉敷市の専門業者に委託してガソリンと混合。

県森連勝山共販所に保管業務を委託。

真庭農協勝山給油所に諸業務（E3運搬、補給、給油、施設点検）を委託。

県真庭支局や真庭市の公用車延べ39台にて利用。

●プラント概要

岡山県北部から供給される未利用林産資源を主原料に、遺伝子組み換え酵母を使いエタノールを製造。精製したエタノールは三井造船が開発した技術により無水化される。

所在地

事業主体

運転開始

原料

処理量

エタノール製造

処理概要

岡山県真庭市中原324-10 真庭産業団地内

三井造船株式会社

2005年6月（5年間の実証事業）

未利用林産資源（製材端材、林地残材）等

最大 2t/日（含水率50％）

250kg/日（無水エタノール）

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最前線レポート2

NEDOプロジェクトによる先導技術研究開発 （独）NEDO技術開発機構では、バイオマスエネルギー利用の実現に向けて、 新規で画期的な日本独自のバイオマスエネルギー技術等の開発の支援を、委託事業として実施しています。 ここでは現在、実用化に向けて研究開発が進められている3事例を紹介します。

微生物固体発酵による高効率なリグノセルロース完全利用システムの開発

●研究開発の背景

実施者：神戸大学、京都大学、大阪大学、月桂冠（株）、バイオエナジー（株）

バイオマス利用において大幅な省エネルギー化をはかり、かつ、大規模な機械装置を必要としないシステムの開発は、利用促進の鍵となります。そこで、スーパー微生物を用いてバイオマス分解・変換のすべてを固体で行うシステムを開発します。

●研究開発の内容と目標 （1）固体のリグノセルロース原料を可溶化することなく、そのまま低分子成分にまで分解できるバイオマス分解酵素群を発現するスーパー麹菌の開発。 （2）バイオマス分解酵素およびリグニン変換酵素を細胞表層に発現し、多様な糖類からエタノールを生産し、リグニンを有用物質に高効率に変換できるスーパー酵母の開発。 （3）エタノールに関しては蒸気として回収し、有用物資については液状で回収できる、固体発酵生産システムの開発。

選択的白色腐朽菌-マイクロ波ソルボリシスによる木材酵素糖化前処理法の研究開発

●研究開発の背景

実施者：京都大学 生存圏研究所（再委託：日本化学機械製造（株）、日清製粉（株）、東洋エンジニアリング（株）、トヨタ自動車（株））

木質バイオマスを原料とする環境負荷の小さい高効率エネルギー変換技術の開発が求められています。しかし、木材の酵素糖化・発酵を行うには、細胞壁に存在するリグニンの被覆を破壊する前処理が必要です。本研究では、硫酸などの強酸を使用することなく難分解性の針葉樹にも適用可能な糖化前処理技術の開発を行います。

●研究開発の内容と目標 リグニンを高選択的に分解する国産白色腐朽菌とマイクロ波ソルボリシスを組み合わせた高効率前処理システムを確立します。 ・前処理投入エネルギー／生産エネルギーが30％以内 ・有害な酸を用いない前処理システムの構築

新規エタノール発酵細菌のゲノム情報に基づくリグノセルロース連続糖化並行発酵技術の研究開発

●研究開発の背景

実施者：鳥取大学

温暖化ガス削減には、未利用リグノセルロース系バイオマス資源を高効率でエコエタノールに転換して自動車燃料として利用することが極めて重要です。大幅な省エネルギー化と低コスト化を実現するために、セルロースやヘミセルロースを糖化と同時に発酵できる新規な発酵菌を利用した一段階での連続糖化並行発酵プロセスの開発が期待されています。

●研究開発の内容と目標 日本独自の新規エタノール発酵細菌（ザイモバクター・パルマー）の全ゲノム解析と、DNAマイクロアレイ技術による網羅的な遺伝子発現情報を基盤とする糖輸送と糖代謝周辺標的遺伝子 in silicoスクリーニングシステムを構築し、ペントース代謝系酵素遺伝子群の安定した高発現化とセルロース糖化酵素遺伝子群の細胞表層発現化による未利用リグノセルロース資源の連続糖化並行発酵菌を育種します。

●システム構成

●システム構成

●システム構成

スーパー麹菌 固体バイオマスの

前処理

スーパー酵母 （表層提示実用酵母）　 固体発酵／バイオ コンバージョン

高濃度エタノール蒸気

機能性フェノール 化合物

スーパー酵母による 発酵／バイオコンバージョン装置

木質木質ババイイオオママスス 木質バイオマス

選択的白色腐朽菌

木材チップ

腐朽菌処理

リグニン

再生溶媒

木材酵素糖化前処理システム

マイクロ波ソルポリシス装置

成分分離・溶媒回収

可溶性糖

エタノール

固液分離 酵素糖化・発酵プロセス

未利用バイオマス 生物的前処理

一段階での連続糖化並行発酵

育種した新規発酵細菌

エタノール濃縮 燃料用エタノール

成 果

実施主体（企業、大学、独立行政法人等）

バイオ燃料技術革新計画 目標（生産コスト）、技術開発ロードマップ等

バイオ燃料技術革新協議会

経済産業省 農林水産省 連携

委員会 各分野WG

策定

原 料 収集運搬 前処理糖化 発酵・蒸留・脱水 燃料化学品

LCA（CO2排出量、エネルギー収支等）、環境への影響（各工程における排水等）

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バイオマスエネルギーの導入に関しては、国・地方公共団体・金融機関などによる、様 な々助成制度や優遇制度があります。 この中から、バイオ燃料に関するもののみを紹介します。

＊地方公共団体の支援制度については、各地方公共団体にお問い合わせ下さい。 ＊すべての助成制度・優遇制度の情報は2008年2月現在のものです。 ＊すべての制度の利用にあたっては、適用外の設備もあるため、詳しい条件の確認が必要です。さらに、その他の制度の可能性もあるため、その都度関係省庁に相談・確認して下さい。

●導入前

名称

地域新エネルギービジョン策定事業

バイオマス等未活用エネルギー事業調査事業

地域バイオマス利活用推進交付金

地域バイオマス発見活用促進事業

管轄省庁等

NEDO

経済産業省

農林水産省

農林水産省

対象事業

「地域新エネルギービジョン策定」「重点テーマに係る詳細ビジョン策定調査」「事業化フィージビリティスタディ調査」

バイオマスの賦存量調査、収集・運搬に係る経済データなどのデータ分析や、未利用システムに係る事業調査

地域で発生・排出されるバイオマス資源をその地域でエネルギー・製品などに変換し、バイオマスタウン実現に向けた地域の主体的な取組を支援

各地域に眠る未利用バイオマスを発見し、地域でのバイオマスの利用の普及・啓発を行う取組への支援

対象者

地方公共団体、 地方公共団体の出資に係る法人など

地方公共団体、 民間事業者など

市町村、農林漁業団体、 生協、NPO法人、 食品事業者、食品廃棄物リサイクル事業者など

民間団体など

支援内容

定額

定額

定額（1/2以内）

定額

●導入時

地域バイオマス熱利用フィールドテスト事業

新エネルギー事業者支援対策事業

地域新エネルギー導入促進事業

新エネルギー・省エネルギー非営利活動促進事業

地域バイオマス利活用整備交付金

バイオ燃料地域利用モデル実証事業

地域温暖化対策技術開発事業（競争的資金）

二酸化炭素排出抑制対策事業費等補助金 （地方公共団体関連）

再生可能エネルギー高度導入地域整備事業

エコ燃料利用促進補助事業

地球環境対策事業

環境・エネルギー対策資金

NEDO

NEDO

NEDO

NEDO

農林水産省

農林水産省

環境省

環境省

環境省

環境省

日本政策投資銀行

中小企業金融公庫

対象エネルギー・システムに係る実証試験設備に対し、本共同研究事業として実施することについて、その設置・運転に要する費用に対してNEDOが共同研究者として負担

先進的な新エネルギー導入事業を行う事業者に対し、事業費の一部を補助

地方公共団体が実施する「新エネルギー設備導入事業」、営利を目的としない民間団体などが営利を目的とせず行う「新エネルギー設備導入事業」、「地方公共団体が実施する新エネルギー普及啓発事業」

営利を目的としない民間団体などが営利を目的とせずに新エネルギー又は省エネルギーに係る普及啓発を実施する事業

地域で発生・排出されるバイオマス資源をその地域でエネルギー・製品などに変換し、バイオマスタウン実現に向けた地域の主体的な取組を支援

食料生産過程の副産物・規格外農産物等を活用した、バイオ燃料の地域利用モデルの整備と技術実証に対し支援

(1)「省エネ対策技術実用化開発」、(2)「再生可能エネルギー導入技術実用化開発」、(3)「都市再生環境モデル技術開発」、(4)製品化技術開発をテーマに公募で選定し、委託または補助

代替エネルギー設備や省エネルギー設備の導入など、地方公共団体等が行う地球温暖化対策事業に対し実施

地球温暖化対策推進法に基づき、二酸化炭素を相当程度（民生部門の10％）削減できるよう集中的に再生可能エネルギーを導入する計画に対し、そこで必要となる施設設備費の一部

エコ燃料製造やその利用に必要な設備整備等を含む事業を行う民間団体などに対し、必要な事業費の一部を補助

「新エネルギー・自然エネルギー開発」などに対する融資

石油代替エネルギーの発電設備、熱利用設備、燃料製造設備などに対する融資

地方公共団体、 民間事業者など

民間企業など

地方公共団体、 NPO法人

NPO法人、 公益法人など民間団体

地方公共団体、 PFI事業者、生協、 民間事業者など

地域協議会、バイオ燃料製造事業者・供給事業者、農業団体など

民間企業、公的機関、 大学など

地方公共団体、 民間事業者など

民間団体

民間企業など

民間事業者など

民間事業者など

1/2相当額

補助1/3以内

設備導入：1/2以内（又は1/3以内） 普及啓発：定額 （限度額2千万円）

1/2以内

定額（1/2以内等）

地域協議会運営・技術実証：定額 施設整備：1/2以内

(1)～(3)：委託事業 (4)：補助1/2以内

普及開発・広報：定額 その他：1/2

1/2

1/2

融資

融資

助成制度・優遇制度の概要

バイオ燃料技術革新協議会の役割

セルロース系バイオ燃料の効率的生産をめざして

2007年5月、経済産業省は自動車業界・石油業界と協力し「次世代自動車・燃料イニシアティブ」のと

りまとめを公表しました。この中で、以下のことが提言されました。

・バイオ燃料の導入にあたっては、食料と競合しないセルロース系エタノール製造技術開発が今後

の課題

・バイオマス・ニッポン総合戦略推進会議の「国産バイオ燃料の生産拡大工程表」と整合を図りつつ、

セルロース系バイオマスからバイオ燃料を効率的に生産するための、画期的な技術革新の実現を

目指す

・このために、産官学連携の協議会を設置し、具体的な目標、技術開発、ロードマップなどを内容とす

る「バイオ燃料革新計画（仮称）」を策定する

こうした背景の中から誕生したのがバイオ燃料技術革新協議会です。

●バイオマス導入への動き 2001年06月 総合エネルギー調査会答申

2002年01月 バイオマスを新エネルギーに含める新エネ法（新エネルギー利用等の促進に関する特別措置法）政令改正

2002年03月 RPS法（電気事業者による新エネルギー等の利用に関する特別措置法）成立

2002年06月 「バイオマス・ニッポン総合戦略」策定プロジェクトチーム設置

2002年12月 「バイオマス・ニッポン総合戦略」閣議決定

2003年02月 バイオマス・ニッポン総合戦略推進会議設置

2003年04月 RPS法施行

2003年08月 ガソリンへのエタノールの混合比率を決める揮発油品確法（揮発油等の品質の確保等に関する法律）施行

2005年04月 「京都議定書目標達成計画」閣議決定

2006年03月 新たな「バイオマス・ニッポン総合戦略」閣議決定

2007年01月 バイオディーゼル燃料混合軽油の規格化に係る揮発油品確法改正

2007年03月 バイオディーゼル燃料混合軽油の規格化に係る揮発油品確法施行

2007年05月 「次世代自動車・燃料イニシアティブ」とりまとめ公表

2007年11月 経済産業省・農林水産省の連携で「バイオ燃料技術革新協議会」を設立 2008年03月 「バイオ燃料技術革新計画」とりまとめ

名称 管轄官庁等

対象事業 対象者 支援内容

バイオマスエネルギー高効率転換技術開発事業 NEDO バイオマス資源を高効率で気体燃料、液体燃料等に転換するための技術開発を支援

民間事業者など 1/1以内