セルロシック・エタノール

セルロシック・エタノールとは

セルロシック・エタノールとは、セルロースを主原料とする第二世代バイオマスエタノールです。従来の第一世代バイオマスエタノールが抱える食料との競合問題を解決する手段として、近年注目を集めています。

第一世代バイオマスエタノールの問題点

2000年代以降、バイオ燃料の需要増加に伴い、穀物作付け地でのバイオ燃料用穀物の栽培が拡大しました。これにより、飼料用穀物の相場が高騰し、特にアメリカやブラジルなどの穀物生産国でのトウモロコシ需要の急増が、この状況を加速させました。その結果、先進国での燃料用穀物価格が高騰する一方で、食料用穀物の生産が減少し、所得水準の低い国々での調達が困難になるという問題が生じています。

セルロースを原料とした第二世代バイオマスエタノール

セルロース系バイオマスを原料とするセルロシック・エタノールは、これらの問題を解決する可能性を秘めています。製造プロセスは、バイオマスからセルロースを分離し、酵素を用いて糖分に分解、その後、微生物によるアルコール変換を行うというものです。この技術は、第二世代バイオ燃料として大きな期待が寄せられています。

地球環境産業技術研究機構と本田技術研究所は、セルロース系バイオマスからのエタノール生産に関するコアとなる製造技術を発表しています。また、独立行政法人産業技術総合研究所も実証実験を行うなど、研究開発が進められています。米国では、ブッシュ大統領がスイッチグラスという草を利用したバイオエタノールの生産について言及し、予算を投じています。科学雑誌「サイエンス」にも、エタノール燃料の大規模導入にはセルロースからのエタノール製造が不可欠であるという記事が掲載されています。

セルロースの加水分解による糖化処理は、製造コストを左右する重要な工程です。従来はセルラーゼや亜臨界水が用いられてきましたが、近年、メリーランド大学カレッジパーク校のSteve Hutchesonによって、チェサピーク湾の沼地で発見されたバクテリア（サッカロファガスデグラダンス）が、セルロース分解酵素であるセルラーゼによる強力なセルロース細胞壁の分解能を有することが明らかになりました。Zymetis社は、この発見を基に遺伝子を組み換え、72時間で1トンのセルロースバイオマスを糖に変換できる技術を実証しています。

様々なセルロース系原料の活用

セルロシック・エタノールの原料としては、廃木材、稲藁、ネピアグラスなど、様々なバイオマス資源が利用可能です。

廃木材

建築廃材は不法投棄されることがありますが、リサイクルの方策として、バイオエタノール・ジャパン・関西では希硫酸による糖化法を用いて、廃木材からセルロースとヘミセルロースを分解しています。フロリダ大学は、C5糖をZymomonas mobilis由来の遺伝子を組み込んだ大腸菌(Ko11）を用いて発酵させる技術を開発しました。また、木材に含まれるリグニンはペレットにしてボイラー燃料として利用されています。秋田県では、製材残渣や間伐材を用いたエタノールプラントが建設されており、アルカリ蒸解法と同時糖化発酵法を組み合わせてエタノールを生産しています。シロアリの消化器官内の共生菌によるセルロース分解プロセスも、バイオマスエタノールの製造に役立つと期待され、研究が進められています。

稲藁

稲藁は、従来は鋤き込みや野焼きによって肥料として水田に還元されていましたが、野焼きによる環境問題や、寒冷地での堆肥化不足が課題となっています。秋田県では、カワサキプラントシステムが開発した熱水処理による稲藁の糖化プラントの実証プラントが建設され、稲藁を糖化し、C5発酵とC6発酵を経てエタノールを生産、発酵残渣を肥料として水田に還元するシステムが構築されています。

ネピアグラス

トヨタ自動車は、熱帯の非食用植物であるネピアグラスを原料とするセルロシック・エタノールの研究を進めています。遺伝子組み換え技術を用いた酵母菌の働きでセルロースをエタノールへ変換する技術を開発し、糖の87%をエタノールとして利用できる、高い変換効率を実現しています。非食用であるため、食料価格への影響がないという利点もあります。

セルロシック・エタノールは、食料との競合を避け、廃棄物や非食用植物を有効活用できる、持続可能な社会に貢献する可能性を秘めた次世代燃料として、今後の発展が期待されています。

セルロシック・エタノール