RITE Today 2024

特集

新規国家プロジェクト（GI 基金、バイオものづくり革命）の獲得と今後の研究開発の展望について
バイオ研究グループ

1． はじめにグループリーダー・主席研究員
副主席研究員
主任研究員

乾将行
平賀 和三
久保田 健組みについて紹介する。

バイオものづくりは、持続可能な社会の実現に向けて、カーボンニュートラルへの貢献が期待されている。この

２． バイオものづくりに関する世界および日本の動向

技術は、生物学的プロセスを利用して、化石燃料に依存

バイオものづくりは、持続可能な製造法として世界的しない方法で製品を生み出することを可能にする。例えに注目されており、欧米を中心に、この分野における競ば、微生物を使用して CO2 を直接原料とするカーボンリ争が激化している。

サイクルが挙げられる。これにより、大気中の CO2 を有

米国では、バイオテクノロジーとバイオものづくりの推用な化合物に変換し、温室効果ガスの削減に貢献するこ進に関する大統領令が署名され、今後 10 年以内に製造とができる。また、バイオマス資源などの再生可能資源

業の 3 分の 1 をバイオものづくりが置き換わるとしておから造られたバイオプラスチックやバイオ燃料などの製り、その市場規模は約 30 兆ドルに達すると分析されて品は、従来の石油ベースの製品に比べて環境負荷が低いる 1）。このような政策により、バイオものづくりの拡大

い。これらの製品の普及により、産業全体のカーボンフと集中的な投資が行われる方針が示されている。

ットプリントを減らすことが期待されている。

欧州では、循環型社会の構築に向けた国際ルール形

RITE は、これまでにスマートセル技術やバイオリファ成を重視しており、「包装と包装廃棄物に関する新規則イナリー技術の研究開発を通じて、バイオ燃料やグリー案」の採択 2）や欧州再生可能エネルギー指令(REDⅢ)

ン化学品の生産に取り組んできたが、2023 年度にグリの改定 3）など、環境規制戦略によってバイオものづくりーンイノベーション基金事業とバイオものづくり革命推の方向性の提示とバイオエコノミーの推進を図っている。

進事業を受託し、持続可能な社会の実現に向けた新た我が国では、これまでもこの分野での競争力確保のたな一歩を踏み出した。これらの事業では、温室効果ガス

め、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発である CO2 やバイオマス資源を原料として化学品や燃機構（NEDO）は、バイオ技術とデジタル技術を融合した料を生み出すカーボンリサイクル技術の開発を行う。今独自で効率的な遺伝子設計・組換え技術の構築を目指し、後は、バイオものづくり技術を核として、多様なバイオマ「植物等の生物を用いた高機能品生産技術の開発（スマス資源や CO2 を原料として高付加価値化学品を製造すートセルプロジェクト、２０１６～2020 年度)」4）を実施し、る革新的なものづくり手法を構築し、カーボンニュート多くの成果を創出した 5）。この考え方および成果は、現ラル社会の実現に貢献することを目指す。この取り組み

在の「カーボンリサイクル実現を加速するバイオ由来製は、従来の化石資源を原料とした製造プロセスを置き換品生産 技術 の開 発 （ バ イオ ものづ くり プ ロジ ェク ト 、える持続可能なものづくりとして、次世代の産業基盤と2020～2026 年度（予定））」6）などに引き継がれていなり得ると期待できる。

る。RITE も、これらのプロジェクトに参加し、多くのコア本特集では、バイオものづくりに関する世の中の動向を概観した上で、グリーンイノベーション（GI）基金事業とバイオものづくり革命推進事業におけるＲＩＴＥの取り技術を開発して、現在の技術開発に生かしている（バイオ研究グループの研究活動概説を参照）。
そのような中で、2020 年 10 月には、菅内閣総理大4

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臣（当時）が、2050 年までにカーボンニュートラルを目

本事業を通じて、CO2 を原料とした新しいバイオもの指す（温室効果ガスの排出を全体としてゼロとする）ことづくり製品の開発と社会実装により、カーボンニュートを宣言した。それを受けて政府は、温暖化への対応を成ラル実現に貢献するとともに、CO2 の資源化による産長の機会ととらえ、2021 年 6 月、「グリーン成長政略」

業構造の変革を目指す。

7）を策定し、そのための予算として、NEDO に 2 兆円の8）「グリーンイノベーション基金」 を造成した。

RITE は、積水化学工業株式会社と共同で「グリーンイノベーション基金事業／バイオものづくり技術によるさらに、2022 年 6 月には、岸田内閣総理大臣が、CO2 を直接原料としたカーボンリサ イク ルの推進／「新しい資本主義のグランドデザイン及び実行計画」を発

CO2 を原料に物質生産できる微生物等の開発・改良、表した 9）。この中で、バイオものづくりは、地球規模でのCO2 を原料に物質生産できる微生物等による製造技術

社会的課題の解決と経済成長との両立を可能とする、等の開発・実証／バイオものづくり技術による CO2 を原二兎を追える研究分野であり、この分野に大胆かつ重点料とした高付加価値化学品の製品化」という事業が採択的な投資を行うと記載されている。

され、実施中である（事業期間：2023～2030 年度の

これらの方針に基づき、2023 年に NEDO は、「グリ8 年間）。

ーンイノベーション基金事業／バイオものづくり技術による CO2 を直接原料としたカーボンリサイクルの推進事

3．2． ＣＯ２等の微生物利用によるものづくりへの挑戦

業」および「バイオものづくり革命推進事業」を立ち上げ、RITE／積水化学工業株式会社が本事業で用いる酢

バイオものづくりの原料と製品の多様化や生産技術の酸生成細菌（CO 資化菌など）は、ガス固定を可能とする高度化、さらには将来の産業構造の見通しに基づき、効既報の 7 種の代謝経路の中では最も少ない ATP のエ率的な物質生産微生物を設計・開発する国内プラットフ

ネルギー消費で効率的にガスを固定できる特徴を有す

ォーマーの育成などを支援している10）。

る。従って、ガスを原料として効率的に増殖し、有用物質

RITE は、これら二つの事業に企業と共同で提案・採を生産可能である。デメリットは、酢酸生成菌の多くが択され、事業を遂行している。以下、これらの事業におけ

絶対嫌気性菌であり酸素を嫌うため、専用の嫌気培養る RITE の取り組みについて紹介する。

設備と、培養のノウハウが必要である点や、酢酸生成菌からスマートセルを構築する際には、独自の遺伝子組換

3． グリーンイノベーション基金事業※

えツールと技術の開発が必要である点などが挙げられ

3．１． 事業概要

る。これらについては、RITE が GI 基金事業で専用建屋

前述のように、2020 年に日本政府が掲げた「2050年カーボンニュートラルを実現」という目標に向けて、を建築して専用設備・装置を導入し、研究開発することによって解決する。

「グリーン成長戦略」が策定され、その取り組みの一つとRITE は長年、コリネ型細菌を用い、様々なバイオマスして 2021 年、NEDO に「グリーンイノベーション基金資源由来の糖原料から様々な有用化学品やバイオ燃料（GI 基金）」が創設された。そして 2023 年に GI 基金の生産を可能としてきた。本事業により、ＲＩＴＥは、「ガ事業の一環として、NEDO は、「バイオものづくり技術にス原料」から「新しい微生物」を用いた、新しいバイオもよる CO2 を直接原料としたカーボンリサイクルの推進」のづくりに挑戦する。

（予算総額 1,767 億円）に着手することを発表し、公募の結果、合計 6 テーマが採択された。従来の「バイオマス3．3． RITE の実施テーマ資源」を原料とした微生物によるバイオものづくりではRITE／積水化学工業株式会社が行う本事業の研究なく、「CO2 の炭素を直接原料」として利用する点が、GI開発イメージを図 1 に示した。CO２を、積水化学工業株基金事業の最大の特徴である。

式会社が化学触媒でエネルギー準位が高い（生物が利用5

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図 1 バイオものづくり技術による CO2 を原料とした高付加価値化学品の製品化イメージしやすい）CO に高効率変換し、RITE は、CO から酢酸る。また、ごみ焼却施設以外にも製鉄所、火力発電所、工生成菌（CO 資化菌など）等を用いたバイオプロセスによ場などから排出される CO2 を効率よくバイオものづくってエポキシ樹脂の原料となるポリマー原料に変換する。

りに利用できるようになれば、カーボンリサイクルの推得られたポリマー原料は、積水化学工業株式会社が光二進に貢献できるとともに、バイオマス資源由来の糖など量体化、エポキシ化を経て耐熱性接着剤を製造する。こを原料とするよりも、国内での炭素固定化やバイオマスの高付加価値な耐熱性接着剤は、スマートフォン、航空資源運搬時の CO2 排出削減にも寄与できる可能性があ

機、自動車などの耐熱性が求められる部材の特殊な接る。可食や非可食バイオマス資源が豊富ではない日本に着に用いられる。使用後は、燃焼して CO2 にして同じスおいては、大気中の CO2 を資源として活用できることキームで資源循環のサイクルを回すことが可能である。

は、将来の原料を確保する観点からも有利である。

接着剤の製造コストは、現行品比 1.2 倍以下の実現を目指す。

将来的には、CO ２から様々な高付加価値化合物を高濃度・高収率で連続バイオ生産可能とする技術開発や、RITE は、これまでに培ってきたスマートセル技術と化学法では異性体の副生などによって製造が困難な高バイオ生産技術を活かし、酢酸生成菌の一種である CO

機能性かつ高付加価値な化合物を、ＣＯ２原料から選択資化菌などを用いて、最重要課題である①CＯからポリ的にバイオ生産可能とする技術開発などへの新展開がマー原料に変換可能な菌株の開発（CO 資化菌の遺伝子期待される。

組換えツールの開発、CO から中間体やポリマー原料の生産株構築）と、②ポリマー原料の生産を可能とするバ

4． バイオものづくり革命推進事業※

イオ生産プロセスの開発（プロセス設計、培養条件の最4．1． 事業概要

適化、連続プロセス開発）等を主にラボスケールで行う。

2023 年度から NEDO が新たに開始した「バイオものづくり革命推進事業」では、多様な原料を入口とし多3．４． 今後の展望

様な製品を出口としたバイオものづくりのバリューチェ

我が国のごみ燃焼施設は「完全燃焼型」のものが多く、ーンの構築に必要な技術開発を実施する。これにより、定法によって NOx、SOx を除去すれば CO2 を主成分バイオものづくりへの製造プロセスの転換とバイオ由来とする排ガスを得ることができる。このような設備は国製品の社会実装を推進することで、経済成長と環境問題内に約 1 万か所あることから、本事業で開発した技術はなどの社会課題の解決を目指す。事業では、バイオもの全国のごみ処理施設へと展開できる可能性を秘めていづくり原料の調達のための技術開発を行うとともに、バ6

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イオ由来製品の付加価値の源泉を握る微生物改変プラットフォーマーの育成や微生物等の改良技術の開発、量産化のための製造技術開発・実証等を行う。
本事業に対し、RITE は代表提案者として、共同提案者である高砂香料工業株式会社、帝人株式会社と共にバイオ由来製品の社会実装を強力に推進する開発計画を提案し、採択された。

4．2． 実施テーマ採択された事業である「未利用原料から有用化学品を産み出すバイオアップサイクリング技術の開発」では、RITE は、生産株育種技術の開発と菌株開発拠点の整備を行い、高砂香料工業株式会社と帝人株式会社は、それ

図 2 実施テーマ概要

ぞれが得意とする産業分野において、バイオ香料とバイオ高機能繊維の実用化開発を行う。
この事業では、世界のバイオものづくり分野の研究開発に比して独自性と産業競争力を持った成果を挙げるため、次に示す項目に焦点を当て研究開発を行う。

4．3． RITE による微生物開発プラットフォーマーへの挑戦
プラットフォーマーとは、個人や企業などのユーザーがビジネスを展開する時、その基盤となるサービスを提①食品廃棄物や、現在廃棄されている余剰バイオマス供する企業・組織のことである。ユーザーの数が増えるを国内未利用資源と位置づけ、これを利用するためのほど、プラットフォーマーに蓄積される情報が増え、それ「未利用資源の原料化」を実施する。

を分析・活用することによってビジネスを拡大させるこ②様々な未利用資源由来の原料を利用でき、さらにとができる。Amazon、Google、Apple がプラットフ生物に毒性を示す物質までも生産可能とするための「高ォーム事業者の代表例であり、それぞれの分野に巨大な機能生産菌の育種技術開発及びそれを可能にする拠点影響を与えている。ここで言う微生物菌株開発プラット整備」を実施する。

フォーマーとは、微生物発酵を利用した物質生産技術の③大規模生産技術と、生産途中、生産後の培養液に含まれる目的物を効率良く取り出し精製する技術を確立することで、これまで不可能であった「毒性を示す有用化学品の製造技術開発・実証」を実施する。

事業化の際の核となる、「高性能な物質生産菌株の開発」というサービスを提供する組織を指している。
RITE は、国家プロジェクトや企業共同研究でこれまで様々な物質生産菌株の開発を行ってきた。このような④未利用資源からのバイオ由来製品製造プロセスに菌株開発は、高度なバイオテクノロジーを要求するためついて LCA を実施し、従来の石化法からバイオ法への経験のない企業では初期投資や技術者の育成、ノウハウ変換による CO2 削減効果などの環境性能を明確化する習得など極めてハードルが高い。その結果、バイオもの(図 2)。

づくり産業への参入を望みながらためらう企業が数多く存在する。これらの企業が望む物質生産菌の開発を受託し、提供することが微生物開発プラットフォーマーの役割であり、その存在は製造プロセスのバイオものづくりへの転換とバイオ由来製品の社会実装を強く推進する。
現在、日本においてバイオものづくり産業に参入を希望

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する企業から菌株開発依頼を受け事業化につながる生由来のバイオ製品を数多く世に送り出すことで持続可能産菌株を開発可能な企業・組織は、極めて限られている。

な社会形成に貢献する(図 3)。

RITE は、これまで蓄積してきた微生物発酵生産技術をフルに活用し、微生物開発プラットフォーマーとしてバイオ産業全体を活性化させる組織となることを目指す。

4．4． 今後の展望
バイオテクノロジー活用への期待は極めて大きい。環境問題と国内経済成長の二つの課題を同時に解決可能な、未利用資源を利用したバイオものづくりへの変革が強く望まれている。微生物開発プラットフォーマーはこのような変革を果たすための重要な役割を期待されて
お り 、 特 に RITE の 微 生 物 開 発 プラ ッ ト フォ ー マ ー（RITE プラットフォーマー）には次のような貢献が期待

図 3 RITE プラットフォーマーの活動による社会貢献される。
①新たな微生物機能の発見と改良： RITE プラットフ

5． おわりにォーマーは、新たな微生物、微生物機能を探求し、有用バイオものづくり技術の革新は、新しい産業構造を築な特性を持つ菌株を発見する役割を果たす。これにより、き、持続可能な経済発展を加速する上で欠かせない要既存の微生物をさらに改良して、より効率的で環境に優素である。RITE は、これらの技術開発に留まらず、社会しいバイオプロセスを実現することも期待される。

実装の際に直面する課題への取り組みにも力を入れ、バ②持続可能な資源の利用： RITE プラットフォーマー

イオものづくりの普及を推進していく。そのため、RITEは、再生可能な原料を活用するための微生物を開発すは技術と設備を集約した研究施設を 2 棟、新たに建設ることが求められる。特に非可食や廃棄されているバイすることを計画している。それぞれ本特集で紹介した 2オマスを原料として生産される、例えばバイオ燃料などつの新規事業に対応している。

は、持続可能なエネルギー源として注目される。

GI 基金事業で整備する研究棟には、CO を原料とし③産業界との連携： RITE プラットフォーマーは、産たポリマー原料の発酵生産とそのバイオプロセス開発に業界と連携して実用的なソリューションを提供する役割特化した設備を導入する。この研究棟は本年度(2024を期待されている。新規開発した生産微生物を用いた年度)竣工予定であり、これにより CO2 からの高付加価応用研究や生産実用化を、企業と協力して推進すること値化合物の発酵生産技術開発を大きく加速することがが求められる。

できる。

④人材育成： RITE プラットフォーマーは、次世代の一方、バイオものづくり革命推進事業でもプラットフォ研究者や技術者を育てる役割も担う。可能な範囲でのーム機能を集約した専用の実験棟の建設計画を進めて研究成果の共有により知識を広めバイオテクノロジーのいる。デジタル・ロボティクス技術を取り込み、超効率的発展に努めることが求められる。

な高生産菌株の育種を可能とする。企業から依頼されRITE プラットフォーマーは、公益財団法人の特徴をた菌株開発を複数同時に行うため、情報セキュリティー活かし、利害関係のない状態で研究開発と人材育成が面も十分に考慮した構成とする。こちらは本年度着工を可能である。特定の企業だけでなく、広く産業界から高目指している。

生産菌株創製の依頼を募り、未利用資源、再生可能資源

この特集における GI 基金事業とバイオものづくり革8

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命推進事業を推進し、それぞれの専用研究棟での活動を軌道に乗せることにより、RITE は、化石燃料に依存しect/5)

NEDO「スマートセルプロジェクト成果集」，ない製造プロセスの実現可能性を探求し、CO2 排出量

https://www.nedo.go.jp/con-の削減による環境保全への貢献を目指す。

tent/100923930.pdf

これらの活動は、循環型社会の構築と、2050 年のカ6)ーボンニュートラル達成に向けた重要なステップである。
RITE は、バイオものづくりのさらなる進化と、それがもNEDO バイオものづくりプロジェクト,
https://www.jba.or.jp/b-production/

7)2050 年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦

たらす持続可能な社会の実現を追求し続ける。RITE の略，内閣官房 経済産業省 内閣府 金融庁 総務省 外取り組みが、将来の世代にとってより良い環境を築くた

務省 文部科学省 農林水産省 国土交通省 環境省，

めの土台となることを心から願っている。

2021 年 6 月 18 日，

この特集が、RITE の活動を広く知ってもらい、持続https://www.meti.go.jp/policy/energy_en-

可能な未来を共に創造するためのきっかけとなること

vironment/global_warm-を期待している。

ing/ggs/pdf/green_honbun.pdf
8)

参考文献
1)

経済産業省, バイオものづくり革命の実現, 2023 年

https://green-innovation.nedo.go.jp/
9)「新しい資本主義のグランドデザイン及び実行計画」

4 月 19 日,2022 年 6 月 7 日,

https://www.meti.go.jp/shin-https://www.cas.go.jp/jp/seisaku/ata-

gikai/sankoshin/shin_ki-

rashii_sihonsyugi/pdf/ap2022.pdf

jiku/pdf/014_05_00.pdf
2)

NEDO グリーンイノベーション基金,

10) 経済産業省「バイオ政策の進展と今後の課題につい環境省, バイオプラスチック及び再生材利用の促進にて」，2023 年 5 月 12 日，向けた調査・検討委託業務 報告書, 2023 年 3 月

https://www.meti.go.jp/shin-

24 日,

gikai/sankoshin/shomu_ryutsu/bio/pdf/01

https://www.env.go.jp/con-

6_04_00.pdf

tent/000136496.pdf
3)

再 生 可 能 エ ネ ル ギ ー 指 令 (Renewable EnergyDirective：REDⅢ)が改正へ,※この成果は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技https://baumcon-術総合開発機構（NEDO）の委託事業の結果得られたも

sult.co.jp/2022/10/07/%E5%86%8D%E7のです。

%94%9F%E5%8F%AF%E8%83%BD%E3%82%A8%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%82%AE%E3%83%BC%E6%8C%87%E4%BB%A4renewable-energy-directive%EF%BC%9Ared%E2%85%B2%E3%81%8C%E6%94%B9%E6%AD%A3%E3%81%B8%EF%BD%9E/
4)

NEDO スマートセルプロジェクト,
https://www.jba.or.jp/nedo_smartcell/proj

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