カーボンニュートラルが崩れたバイオ燃料

 バイオ燃料はいずれ枯渇する化石燃料を置き換えることができ、しかも環境に優しい、すなわち排出するCO2と取り込まれるCO2がバランスするカーボンニュートラルが成り立っていると信じられてきた。そもそも人口の増加で食料危機が起きるとされる時代に、食料源である穀物から燃料を抽出することにどれだけの意味があるのか、といった批判は当初からあった。

 

カーボンニュートラルではなかったバイオ燃料

しかしカーボンニュートラルで環境に優しい燃料として注目され、北米と南米を中心に普及しつつある。しかしこうした反論も環境に優しいというキャッチフレーズでかき消され、太陽エネルギーの変換効率としてみた場合、1%という光合成の変換効率は他の太陽エネルギーの利用手段に比べてはるかに低い。つまり製造過程を含めたバイオ燃料の全エネルギー収支からみれば決して、有効なエネルギー変換とはならないのである。

ミシガン大学の新しい研究によってバイオ燃料が環境に優しいというこれまで信じてきた大前提が崩れようとしている。

簡単にいえばバイオ燃料を燃焼させて排出されるCO2が植物の光合成で全て取り除かれて差し引きゼロにならないのである。ミシガン大学の研究グループは北米でバイオ燃料の生産が増大した期間(注1)に植物に回収されたCO2は排出量の37%であることを見出した。オリジナル論文は8月25日の雑誌、Climate Changeオンラインに発表されている。

(注1)バイオ燃料の生産の1位は北米、2位はブラジルで、3位以下を大きく引き離している。北米でのバイオ燃料によるガソリンの置き換えは2005年から2013年で3.5倍に増加している。その背景にはバイオ燃料が環境負荷の低減に寄与するという名目による増産政策があった。米国のバイオエネルギー消費は同期間で0.37 EJ/yrから1.34 EJ/yrに増大した。下図は根拠となるカーボンニュートラルを示した模式図。ここでは製造過程のCO2排出、廃棄物や植物と土壌の関係、製造過程の副産物など重要なプロセスが抜け落ちている。

 Simple Carbon Cycle

Source: integrofuels

 

衝撃的な事実が明らかに

研究結果は化石燃料をバイオ燃料(注2)で置き換えれば、逆にCO2排出量を増やす結果になることを示している。カーボンニュートラルで環境に優しいはずであったバイオ燃料が逆に環境に厳しい結果となるのである。この研究ではバイオ燃料が燃焼されていく全てのプロセスを対象として、正味のCO2排出量を算出した。

結果は下図のように収支が合わずカーボンニュートラルは大幅なカーボンポジテイブとなる。

 

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Source: Climate Change

 

(注2)バイオ燃料の原料は主にコーンなどの穀物。抽出される燃料はエタノール、デイーゼル油、ジェット燃料の3種類である。最近では国内エアラインのバイオジェット燃料での運用が予定されている。

バイオ燃料と大気のCO2のやりとりは原料植物の光合成によるCO2取り込みだけであるが、排出はバイオ燃料の製造過程と燃焼によるCO2排出のふたつがある。一方、カーボンサイクル(下の図)と呼ばれるカーボンの移動は土壌を媒体としてより複雑である。原料穀物が土壌に戻る過程、製造過程での副生産物が土壌に戻る分に製造過程で化石燃料が使用される。これら全てのプロセスを考慮しなければバイオ燃料のCO2排出量を求めることはできない。これまでのモデルによる記述は完全でないため、CO2排出量が低く見積もられていた。

  

従来のモデルに問題があった

これまでのバイオ燃料のCO2排出と正味の算出に使われたモデルはCO2排出量が減少していくことを示していたが、ミシガン大学の研究ではフイールドデータの解析によるもので、実際に排出される正味のCO2を穀物の育成、抽出、精製過程を含む全プロセスを解析した。

バイオ燃料がCO2減少にならず逆に増大させる結果になることが明らかになったためバイオ燃料に関する施策にも影響が必至となった。光合成の効率はエネルギー変換で1%、バイオ燃料のCO2排出分を差し引きゼロにすることはできないことがわかると、バイオ燃料で化石燃料枯渇を乗り切ろうとする対応策も急速に色褪せた。オバマ政権はこのため最近効率向上がめざましい人口光合成研究に75万ドル(日本円にして約90億円)を投入し実用化を促進する。

 

余談になるが原子力のCO2排出量がゼロという議論は原子炉運転プロセスのみを対象とした場合で、ウラン燃料のフロントエンド(採掘、精製、加工、運搬)、バックエンド(再処理、中間保存、最終処理)を含めれば、そうならないことと同じである。

 

 

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