森林総合研究所での木質バイオマス研究山本幸一（森林総合研究所木質バイオマス利用研究コーディネータ）はじめに農林水産省では 1981 年〜 1990 年に「バイオマス変換計画」を行い 3）、森林総研も参画した。成果の概

日本国内で利用可能なバイオマスの量を「バイオ要は、①シラカンバ、ポプラ類、ユーカリ、ギンネ

マス・ニッポン総合戦略」等の数値（乾燥重量）でム、モリシマアカシアの生産増大を目的として交配見てみよう 1）。木質バイオマスの発生量は、紙がと選抜を行い、ドロノキの年成長量を 8.2m3 ／ ha か3,600 万トン（古紙として回収されない 1,600 万トン

ら 16.9m3 ／ ha に増大させたことや、ポプラ超短伐期が焼却されるが 7 割は余熱が利用される）、製紙工林の投入経費と生産量の把握、②ササ、ポプラ・カ場のパルプ生産で 1,400 万トン（エネルギー利用さンバ類の効率的な収穫・運搬システムを開発するたれている。現状ではクラフトパルプ廃液として 900

め、急傾斜不整地走行の連結車両や、立木の伐採・万トン程度と考えられる）、製材工場等からの残材

玉切りを行う収穫機のアタッチメント装置の試作、が 500 万トン（ほぼ利用されている）、林地残材が③シラカンバを蒸煮処理（高温高圧で煮る）して家370 万トン（ほとんど利用されていない）、建築発生畜の飼料化を行い、肥育試験や実用化に向けた飼養木材（60％が再資源化されている）が 460 万トンで、合計は 6,330 万トンとなっている。一方、家畜排泄物、食品廃棄物、下水・し尿汚泥、稲わら・もみ殻などの合計は 22,800 万トンとなっている。古紙や残材として発生する木質バイオマスの量は決して多くはな
いが、近年、バイオマス発電、石炭混焼、液体燃料用の資源として、木質バイオマスへの期待は増大している。そのため、「森林・林業基本計画」にある2025 年の国産材供給目標である 2,900 万 m3 の供給体制確立を目指し 2）、付随して発生する間伐材・林地残材、製材端材の生産量を増大させ、更には、個別技術の効率化を進め、旺盛な木質バイオマス需要に応える必要がある。

森林総研で行われてきた木質バイオマス研究
図11973 年と 1979 年の 2 度の石油ショックを受けて、台切り後に萌芽した3年生のエゾノキ
ヌヤナギ（4万本／ha）

燥技術、ペレット成型機構の解明、アルカリ前処理マニュアルを作成、等であった。
1991 年〜 2000 年の農林水産省「バイオルネッサと同時糖化発酵による木質バイオマスからのバイオンス計画」では、①エゾノキヌヤナギの選抜 2 クロ

エタノール製造技術、高耐候性木質プラスチック複ーンで、植栽密度によっては年間平均生長量が 30m3合材料の開発、リグニンからのバイオプラスチック4）／ ha に近い値を達成し（図 1） 、また、雄株で幹・製造技術、木質バイオマスの地域利用システム等の枝の生産性が高いこと、②成長が早いヤナギなどの研究を進めている。以下、バイオエタノール研究を小枝を割裂して接着剤で積層成型し、次世代木材中心に幾つかのトピックを紹介する。

SST を開発、③樹皮タンニンの有効利用のため、ポバイオエタノール製造：2006 年 1 月の米国の一般リウレタン発泡体、液状炭化物を製造する、等の成教書演説で示されたバイオエタノール政策の強化に果を得た。

影響を受け、日本でも 2006 年 11 月に国産バイオ燃2000 年からは農林水産省「農林水産バイオリサ料の大幅な生産拡大が打ち出された 6）。その生産目

イクル研究」等の中で、①亜臨界水による木材の糖標は、2030 年には 600 万ｋ L に拡大され、そのうち化、②リグニン分解物の微生物変換によるプラスチの 1 ／ 3 は原材料を木質系で賄うことになっている 7）。

ック原料化、③廃材を含めた木材の日本国内での流これまでに、建築解体木材を原料として、濃硫酸れ図の作成、④木質廃材からの木質ボード（床下地や希硫酸（酸糖化法）により、木材に含まれるセル用 30mm パーティクルボード：Green Base 30 としロースやヘミセルロースといった多糖を加水分解して実用化）や木材セメント複合材料（図 2）の製造、て単糖を生成させ、酵母や他の微生物を用いてエタ⑤オゾンによるリグニン分解前処理を行った木材かノールを製造する実証事業が行われている。酸糖化

らのエタノール製造、等について研究を進めた。更法では、酸の回収や酸廃液の処理コストなど幾つかに、NEDO プロジェクト等で、耐乾性などの耐ストレス性遺伝子を付与した新樹木を作り出す技術、それらを植林する技術、世界の荒廃地における持続可能型なバイオマスエネルギー資源創出を目指した研究も進めた（図 3）5）。

現在の木質バイオマス研究
現在、交付金プロジェクト（所内予算による）や農林水産省「地域活性化のためのバイオマス利用技術の開発」等で、バイオマス利用のための粉砕・乾図2 木材繊維で補強したセメント複合材料の実大曲げ試験

荒漠地タイプとその面積及び生産樹種
荒漠地タイプ （分布域）

面積（百万 ha）

割合（％）
10

バイオマス植林樹種

ハードパンタイプ乾燥地域 （低緯度）419.4

ユーカリ塩集積地域 （低緯度）326.78ユーカリ

塩集積地域 （高緯度）

76.5

2

ポプラ、ヤナギ

酸性地域 （低緯度）140.63

ユーカリ

酸性地域 （高緯度）

255.4

6

ポプラ

乾燥・半乾燥砂地 （高緯度）1746.143

ポプラ、ヤナギ

半乾燥砂地 （低緯度）

730.3

18

アカシア、ユーカリ

その他

342.6

8

合計

4037.5100

図3 世界の荒漠地のタイプとその面積及びバイオマス植林樹種

の難点も指摘されており、酸を用いない酵素糖化法

ンを加える）によるアルカリ前処理では、スギチッも試みられている。酵素糖化法による場合は、多糖プをパルプ化し、木材中のリグニンの一部を除去すと絡み合っているために糖化酵素の反応を阻害するることができる。リグニン除去の程度は、その後のリグニンを、木材から除去するなどの前処理法が必

酵素糖化率に大きく影響し、リグニン量を 10％にま要となり、蒸煮・爆砕処理、メカノケミカル処理（微で低下させれば、酵素糖化率はほぼ 100％を達成さ粉砕）、オゾン処理、アルカリ蒸解処理等が試みられることが解った（図 5）9）。アルカリ処理による木れている。

材のパルプ化は、大量の木材チップを短時間で処理

オゾン（O3）による前処理では、酵素糖化の邪魔する製紙工場の生産技術を応用できるので、木質バになるリグニンを選択的に壊し、糖化原料となるセイオマスからのバイオエタノール生産に適した前処ルロース・ヘミセルロースを得ることができる。ス理法であるといえる。木質バイオマスからのエタノギ鋸屑に対してオゾン処理を進める（オゾン消費量ール製造は糖や澱粉を原料とした第一世代の製造技を増す）ことで、酵素糖化率を向上できた（図 4）8）。

術に対し、第二世代のバイオエタノール変換技術と糖化が達成されれば、あとは発酵によりバイオエタいわれ、いまだ基礎研究段階であるといわれているノールが製造できる。

が 10）、本課題では研究の加速化をはかり、実証レベ水酸化ナトリウム（蒸解助剤としてアントラキノルのプラント製造を早期に実現する計画である。

糖化率（対未処理試料糖成分 wt％）

木質バイオマスの収集・運搬や地域利用システム：
近年、木質バイオマスを利用した発電量が拡大し、100

建築廃材の不足が懸念され 11）、林地残材の供給が期80待されている。久保山の試算では 12）、遠野市の針葉60

樹人工林 3 カ所の素材生産現場の土場で発生した端40

材の供給コストは、3.3 円／ kg − 50％（木材の含水率が 50％の意味）である。ボイラー用燃料チップの価20

格は 6 円／ kg − 50％以下であれば採算がとれるとす
00102030

ると、粉砕コスト（2 円／ kg − 50％）を加味しても供給可能な価格となっている。この試算は、用材用丸オゾン消費量（wt％）
図4 オゾン前処理を行ったスギ鋸屑の酵素（セルラーゼ）による糖化率

太から取り除かれた根曲がり部、幹曲がり部など、土場残材の値ではあるが、林地残材を燃料チップとして供給する可能性を示すものである。

酵素糖化率（％）

100

重量（t）

体積（m3）

y = -2.8009x + 130.97

902R = 0.9464

න૏䈱ᄌ឵

80

森林・林業
70

かさ密度
含水率

木材業
枝・葉
木材チップ

60
510152025

紙パルプ業
バイオマス発電業
木質ボード業
中間処理業

建築解体材

30

クラーソンリグニン量（％）
図5

アルカリ前処理によるリグニン除去の程度と酵素糖化率

図6

木質バイオマスの川上と川下の計量単位の相違と変換そのため、林業バイオマスを安定して供給するたでの導入例が増えており、日本も例外ではない 15）。

めの効率的な収穫・運搬システムやバイオマス収穫ペレットの成型機構（接着剤は無添加）は明確では13）。併せて、ないことから、成型に対する木材中の水分や化学成

木質バイオマスは、川上と川下で計量単位が違って分、成型中の温度・圧力の影響を、所内プロジェクおり、統一的な原単位（木質バイオマスの実質の重トにより解明中である。に適した林業機械の開発を進めているさ）を示す必要があり、計測手法のマニュアル化を。
行っている（図 6）

木質バイオマスからのマテリアル製造に関する研究：リグニンからのバイオプラスチック製造 16）、木チップ化・ペレット化：木質バイオマスを燃焼し質バイオマスからのレブリン酸製造とリグニンの有てエネルギー利用するためにも、化学的な処理を施

効利用 17）などについては、紙面の都合で割愛するのしバイオエタノールを製造するためにも、まずは、木材をチップ様の小片に切削・粉砕する必要があり、その消費エネルギー削減が求められている。スギ製

無処理気乾材
無処理生材

ディスクチッパー

熱水処理材材あるいは熱処理した製材をディスクチーパーある

水蒸気処理材いは 1 軸せん断式粉砕機で粉砕し消費電力量を測定した。熱処理はディスクチーパーによる粉砕の消費エネルギーを 10％、1 軸せん断式粉砕機によるそれ1 軸せん断式粉砕機。また前者は後者の約 1 ／ 3を 6％低減させた（図 7）の消費エネルギーであった 14）。
再生可能なエネルギー比率を向上させる政策や石油価格の上昇により、ペレットやチップを直接燃やして熱を得る方法は、市場競争力があり、欧州諸国

0510152025

消費電力量（Wh ／ kg）

図7 粉砕機別の消費電力量（木材1kg（全乾重量）あたり）

で、森林総研の HP を参照されたい。

おわりに2007 年 6 月の G 8 ハイリゲンダムサミットでは、世界全体の温室効果ガスの排出量を 2050 年までに

newsletter, 18（5）, 1−2（2007）.
7）バイオマス・ニッポン総合戦略推進会議：国産バイオ燃料 の大 幅な生 産 拡 大、 平成 19 年 2 月（http: ／／www.
maff.go.jp ／ www ／ press ／ 2007 ／ 20070227press̲1.
html）

半減させる目標が設定され、日本は革新的技術・社

8）杉元倫子、真 柄謙 吾：研究の森から、No.154、森林会システムづくりをもって、率先して取組むことを総合研究所、平成 18 年 11 月 30 日（http: ／／www.ﬀ pri.

宣言した。2007 年 2 月には、
「バイオマス・ニッポ

aﬀ rc.go.jp ／ labs ／ kouho ／ mori ／ mori154 ／ mori − 154.

ン総合戦略推進会議」から国産バイオ燃料の大幅なpdf）生産拡大が示された。木質バイオマスはこれらに応

9）池田努、杉元倫子、野尻昌信、真柄謙吾：第 2 回バイえるための重要なメニューの一つであるが、バイオオマス科学会議 発 表論文集、76−77、平成 19 年 1 月

マス利用の流れを社会の中に築くには時間がかかることが予想される。18 年度の林業白書では、国産材の利用拡大を軸とした林業・木材産業の再生が強く示されている 18）。利用拡大には、需要者ニーズに応える国産材の供給体制つくりがその鍵になるが、併せて、林地残材や製材端材等をバイオマスとして総合的に活用し、産業としての採算性を向上させることが重要と述べている。森林総合研究所は、バイオマス研究と林業研究を融合し、木質バイオマスをブームで終わらせることなく、バイオマス利用を林業生産活動の拡大と連動させた成果としなければならない。
＜参考文献＞
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ヤナギ、農林水産技術会議事務局及び森林総合研究所
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術の 研 究開 発 動向、 科 学 技 術 動向、No.75、11−27、
200711）樫本茂樹 : 木質バイオマス発電事業について、木質エ
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