（07 年度夏季研修会発表資料）

隠岐の島町における木質バイオマス事業化の可能性について
藤本栄之助
服部義昭

化石燃料の枯渇に関しては、埋設量の推定に諸説があって、50 年から 200 年の間にばらついているが、早晩確実に消滅することは確実である。一方、地球温暖化のスピードはシミュレーションの想定をはるかに超えて進行していることも確認されている。
このような危機的状況から脱却し、地球を救い、人類が生き延びるために、世界中が協力して 2005 年「京都議定書」を発効させ、炭酸ガスの削減に取り組んでいる。ヨーロッパ諸国は、つい先ごろの 2007 年 3 月に、ユーロ環境会議を開催し「京都議定書」よりも厳しい 20％削減目標を掲げた。
「京都議定書」協議開催国だった日本は、2005 年にバイオマス・ニッポン総合戦略を策定し、2010 年までの実行計画を立案したが、現実には「未利用バイオマス（林地残材、稲わら等）の利活用目標 25％」と、計画自体が腰が引けているといわざるを得ないほどの低い目標である。その理由として、技術開発の潮流がすべて安易に流れていて、事業性としての投資効率が低く、民間企業にとって魅力のない企画が多いものや、原料を木材ではなくトウモロコシやサトウキビに求め、国土の狭い日本では輸入に頼らざるを得ない、言葉を変えれば戦略物資に変貌するようなものを原料とする研究の趨勢には、疑念を抱くテーマがあまりにも多いからである。
やはり、技術的には困難なテーマであっても、世界でも有数な森林国としての日本が優位に立てる木質を原料として、その中の三分の一を占めるリグニンを高付加価値商品として有効利用する方向が主流とならなければならない。
残念ながら、日本の現状のバイオマス研究開発の潮流は、（１）木質チップの燃料化か（２）メタンまたはエタノール発酵である。しかし、冷静に考えると、三分の一の（蒸発潜熱の最も高い）水分を含み、三分の一のリグニンを含む木質を燃やすことは、エネルギー的に一番やってはいけないことであり、また宝の山を燃やすという最も愚かなことである。では、メタンやエタノールにして燃やせばいいかと言うと、エネルギー保存の法則からそんな魔法のような話は嘘であることがすぐに分かるであろう。しかも、メタンやエタノールのような安い製品に変換したのでは、経営的に絶対ペイしないのは当然である。
炭酸ガス削減のために、発電所の燃料を石炭から木質チップ（またはペレット）に変えよという世論や政府のプレッシャーにも、経営責任者らが動かないのは、事業的にペイしないからである。
リグニンの高付加価値商品化開発と平行してこそはじめて、燃料化やメタンガスまたはエタノール発酵開発に意味が出てくるのである。
われわれは、こういう視点に立ってこの研究および調査に係った。

１．リグニン除去によるバイオセルローズ（糖液）のメタン発酵優位性の解析
リグニンを含有したままの未処理木質からは、ほとんどメタン発酵反応は進行しないことを確認した。一方、三重大学舩岡研究室でリグニンを除去した木質処理液からは、高い純度でメタンガスが得られたが、発酵速度は抑えられた。また、純粋なセルローズ試薬からも当然多量のメタンガスが発生し、発酵速度も速かった。
セルローズからメタンガスを化学反応で発生させれば、100％進行させると、メタン純度は化学量論的に 50％止まりである。
（C6H1206)n→３nCH4＋３nCO2
50%

50%

しかしながら発酵において、木質処理液ではメタンガスの選択率（純度）は 75％まで高くなることを確認できたので、単純にセルローズがグルコースを経てメタンと炭酸ガスになるのではなく、酢酸やエタノールを経由したり、一部の発酵菌は炭酸ガスをメタンに換える機能をもっていることも考えられる。
木質処理液の発酵速度が抑えられることは、溶解してくる抽出液 p-cresol が阻害剤として作用していると考えていたが、発酵の中間段階で精製する物質が阻害している可能性が高い。次の研究段階では、これらの物質を特定して発酵速度を抑制しないままに、ガス中のメタン純度を高める条件を探してみたい。実際のプラントでは連続運転になるので、発酵条件も定常状態下で進行する。それのモデルを考案し、推定すると、反応収率とメタン純度は大幅に改善されることが期待される。
２．リグノフェノールおよびメタン発酵プラント建設の基盤調査
三重大学舩岡研究室での基礎実験およびわれわれで検討したバイオセルローズのメタン発酵実験結果から、プロセス・フローシート（マスバランスを含む）およびレイアウトを想定し、各機器の第一次エンジニアリングを実行し、最終的に機器リストを作成した。
この機器リストを基に、リグノフェノール年産 1,000ｔ規模の工場建設費を 13.4 億円と推算し、経済性評価の資料とした。
なお、生産設備の中で、リグニンの解緩槽および中和槽のみをバッチ方式とし、抽出～分離～脱水蒸留～蒸発缶まではすべて連続運転方式とした。その方が設備コスト、運転操作およびエネルギー的に有利であるからである。副生物の硫酸バリウム塩の除去ろ過機とメタン発酵槽も連続運転を想定した。
ただし、中和槽および副生塩除去の連続ろ過機を省略するためと比例費低減のために、硫酸回収方法の提案も併せて行った。

３．リグノフェノール複合体の市場調査および経済性評価
基本的な市場調査で、リグノフェノール原体または複合体に置き換われる市場は 3 兆円に達することが判明した。それに必要な木質資源の量はわずかに 180 万トンでいいから、早晩、化石資源が枯渇しても人類は何の心配も要らないのである。180 万トンという数値は、日本の森林の一年間の成長量の 1％にも満たないからである。
当面のリグノフェノールに代替可能な市場規模を 500 億円と推定したが、舩岡教授および科学技術振興機構 SORST の田村技術参事の構想では、全国に数箇所の生産拠点を設けることになっているので、一箇所での生産規模を 50 億円、リグノフェノール原体で年産 1,000トンの規模で経済性評価を検討した。
第 1 期計画では汎用品のみトラックの荷台敷板を対象として、年間 1,000 トン生産するケースを検討したが、これでも十分な利益を上げられることを確認した。第 2 期以降、徐々に中級品から高級品に生産グレードをシフトしていけば、さらに利益率は向上し、汎用品70％、中高級品 30％の商品構成比率で利益 17 億円、売上高利益率 73％、損益分岐点 18％、投資効率 ROI：95％という極めて経済性の高い事業であることが推定できた。
これらの利益の蓄積によって、中高級品へのシフトのための商品化研究に投資もできることになる。
リグニン事業を柱として、その付随事業にメタンまたはエタノール発酵事業を加味していけば、無駄の無い事業展開ができるであろう。というのは、リグニン事業にとって残存するバイオセルローズは産廃に過ぎないが、これを活性汚泥法で処理する費用を考えるな
らば、せめて嫌気性発酵でメタンまたはエタノール発酵することにより、資金を回収する方を選択した方がいいからである。
リグニン事業には、全国規模から考えればわずかな量の木質しか必要ではないが、一方森林を管理し、林業を復活させ、そして富沃になった山地から栄養価の高い養分を海に流して漁場の再生を図るには。計画的な間伐が必要である。そこで余剰になった間伐材はチップに加工して発電燃料に使えば、総合的に利益を生み出す事業の山地コンビナートが創生されるであろう。こうなってこそ、日本の山野に緑が復活し、格差の底辺にいた山農漁村に活力漲る希望が持てる。
４．事業の立地に関する一次提案
プラント場所決定の主要素は下記のとおりである。
＊１）原料搬入物流（cost minimum）→山地に近い＊２）敷地面積の確定（chemical engineering）＊３）インフラ整備状況→アクセス道路、ユーティリティー供給システム＊４）製品搬出物流のメリット(cost minimum)→海上輸送のコストメリット＊５）低賃金労働力の確保＊６）地元の受入れ支援体制

また、「バイオマスニッポンの基本構想」は（１）地球温暖化防止＊2005 年京都議定書の発効と目標達成計画の策定（２）循環型社会の形成＊資源は有限なるがゆえに有効に活用＊持続的に再生可能なバイオマスの利活用（３）競争力のある新たな戦略的産業の育成＊バイオマス利活用による新しい循環調和型産業の創出＊日本発戦略的産業の育成＊日本産業競争力の再構築（４）農林漁業、農山漁村の活性化＊バイオマスのほとんどは農山漁村に存在＊バイオマス利活用による農山漁村の活性化および発展
これらの中で、（１）および（２）は一般的普遍的事項であるが、（３）は舩岡教授の開発された極めて個性的で有意義な技術を、6 項目からなるプラント立地の主要素に最も適合する隠岐の島にて展開するチャンスであると考える。
これまで離島として大きなハンディキャップを背負ってきた隠岐の島に（４）の農山漁村活性化が実現することを期待しながら、第 1 期プラント建設候補地として隠岐の島を推薦するものである。
以上