ベトナムにおける稲わらバイオエタノールの経済・環境評価
國光洋二・上田達己（農村工学研究所）
１．はじめに地球温暖化を防止し、持続可能な社会を実現するため、化石燃料から再生可能なエネルギーへの転換が求められている。稲わらを原料とするバイオエタノールは、カーボンニュートラルな性質を有する。ガソリンと代替すれば、温室効果ガスの総排出量を抑制することができる。
しかし、バイオエタノールを農産物の可食部から製造すれば、食料との競合が生じる。2011年
現在、原油価格とともに食料価格も上昇しており、可食部を原料とした BE 生産を増加させることは、人々の賛同を得られない。これに対し、稲わらのような非可食部を原料とする BE 生産は、食料との競合を回避することができる。この技術は、第2世代の BE 生産技術と呼ばれている。
ベトナムは、石油の輸出国であるが、国内に製油施設がない。そのため、シンガポール等の隣国に原油を輸出し、精製した石油製品を輸入している。世界市場で原油価格が上昇したとしても、自国への輸入価格への転嫁を回避するため、世界市場と連動して輸出価格を引き上げることができない。また、京都議定書上は、途上国であるベトナムは、排出削減の義務がないし、BE 生産は、CDM の対象にならない。環境面のみのメリットで BE 生産を推進する政策的な動機はそれ程高くない。地球温暖化防止の観点からは、環境面のメリットに加え、BE 生産による経済的なメリットを合わせて示すことが、重要と言える。特に、ベトナムは米の輸出国であることから、国内で利用可能な稲わらが多く存在する。これを利用し、BE を生産してガソリン消費に代替することは、十分に経済的なメリットが予想される。
筆者らも参加している Japan International Cooperation Agency (JICA)及び日本学術振興会（JST）のジョイントプロジェクトである「Sustainable Integration of Local Agriculture andBiomass Industries」では、2010年にホーチミン市において稲わらから BE を生産する実験プラントを建設た。、現在少量ではあるが BE 生産が開始されている。したがって、ベトナムにおける稲わら BE 生産の商業プラントの普及は、十分に現実的である。
本稿では、稲わらを原料とする BE 生産プラントの普及がベトナムの総生産に及ぼす経済的波及効果と温室効果ガス（GHG）排出量の変化からみた環境面の効果をライフサイクルアセスメントの枠組みで評価する。その結果をもとに、ベトナム政府や日本をはじめとした資本輸出国が第2世代の BE 生産プラント建設を推進する政策的な意義を示す。
本稿の特徴としては、以下の点が挙げられる。まずはじめに、稲わら BE の経済・環境評価
を現状技術（PT）シナリオ、大規模プラント普及による規模の経済が発現する先進技術（AT）シナリオ、さらには新しい変換技術の普及を想定した技術革新（IT）シナリオを想定して評価を行う。評価は、稲わら BE がベトナム全体に普及した状態を対象に、マクロ・レベルのメリット・ディメリットを定量化する。第２に、ベトナムにおける稲わら BE 生産を LCAの枠組みの中で、生産波及額による経済的な評価と温室効果ガス（CO2、メタン、一酸化窒素、フロン）の排出変化による環境的な評価の２面から評価する。第３に、GTAP ７のデータベースをもとに2009年の産業連関表を推計し、これを用いてトップダウン・アプロ－チによるLCA を行って、経済と環境の評価を整合性を取る。また、温室効果ガス（GHG）には、CO2に加えて、メタン、一酸化窒素、フロンも含める。
２．分析の方法(1) Estimation of substantial production and costs

産業連関表を用いた LCA 評価のため、ベトナム全体の稲わら BE の生産可能量と生産コストの値が産業連関分析の入力値として必要となる。そこで、ベトナムにおける米の生産量（General Statistics Office、Statistical Yearbook of Vietnam）をもとに、潜在的な BE 生産量を推計する。これをもとに、３つの技術シナリオ毎に、BE 生産コスト及び BE 生産プラントの建設投資額を推計し、産業連関分析の入力値となるベトナム全体での総投入額を求める。
ベトナムでは、米の２期作、３期作が全国的に実施されている。収穫と次期の作付けの期間が短いため、稲わらを圃場にスキ込むことができない。現状では、政府通達で禁止されてはいるものの、圃場で稲わらを焼却する農家が多い。圃場から回収して畜産や堆肥製造に利用するケースもあるが、量的にはそれ程多くはない。したがって、BE の原料として有償で買取が行われれば、稲わらの収集は可能である。
潜在的な BE 生産重量（ QBE ）は、以下の式による推計する。

Q BE  SRR  UR  CR  Q RICE[1]

こ こ に 、 QRICE は 米 （ 玄 米 ） の 年 間 生 産 量 （ ton） 、 SRR は 稲 わ ら と 玄 米 の 乾 燥 重 量 比（1.0137）、UR は稲わらの利用可能率（現状の利用状況や農家の参加率を考慮して0.4と仮定）、CR は稲わらから BE への変換率（日本の秋田の稲わら BE プラントの実績から、100L-ethanol/ dry-ton straw）である。
椎名ら（2009）は、現状の濃硫酸・加水分解法による稲わらからのエタノール生産のコストを求めている。この技術での生産を現状技術とする。一方、朝野 and 美濃輪（2007)は、濃硫酸・加水分解法による現状技術が普及し、規模の経済性が発現した場合の稲わら BE 生産費用と水熱メカノケミカルによる AIST プロセスが普及した場合の生産コストを示している。前者の濃硫酸・加水分解法の生産コストが普及した場合をアドバンスド技術ケース、後者の新技術の普及を革新技術ケースとする。
稲わら BE 生産に要する費用は，先行研究の値を用いる．現状技術の費用は椎名ら（2009），アドバンスド技術と革新技術の費用は浅野・美濃輪（2007）の推計値を用いる．これら先行研
究では，原料費，管理費，補修費，労働費，資本コストの別に稲わら BE の生産コストが示されている．
産業連関表で用いるときには，１リットル当たりの生産費用に[1]式で求めた国全体の生産量を乗じて、全国の稲わら BE 生産に必要な投入費用に変換する．また，プラントの総建設費は，先行研究の資本コストを算定したバックデータから得た．
(2) Input-Output 分析の方法
経済評価と環境評価の整合性を確保するため、産業連関分析の結果と GHG 排出係数を用いたトップダウン LCA を適用する。分析に用いるベトナムの産業連関表と GHG は ISyt 得係数
は、GTAP ７のデータベース（2004年）をもとに、2009年の値に修正した。GTAP ７のデータベースを用いる理由は、このデータがベトナムに関する投入と産出のバランスが取れた IO 表で比較的新しい年のものであること、また、産業連関表と整合性の高い GHG の排出係数が利用できることによる。
2004年の GTAP ７の SAM をもとに、5年間の生産増加を考慮して2009年の産業連関表を推計する。この間に、実質 GDP が約1.8倍になっているので、この経済成長を考慮するためである。推計した産業連関表は、GTAP7の産業区分に従って、産業連関表の中間投入部門は57部門であり、付加価値部門は４部門である。
推計した I/O 表を用いて、生産誘発額が計算できる。まず、BE 生産プラントの建設投資の増加は、機械設備や建設に関連する産業への需要を増加させる。このときの生産誘発効果（第1次生産誘発額）は、下式により算定できる。

X  (I  (I  M ) A) 1 F[2]

ここに、△ X は生産誘発額、I は単位行列、M は輸入の対角行列、A は投入係数行列、△ F は投資にともなう最終需要額の増加を表す（ゴシック体は、ベクトルないし行列である）。[2]式の△ X は、各産業での付加価値額及び所得を増加させ、それがさらに消費の増加になり、ひいては地域全体の生産額を増加させる。この効果は、同様のプロセスで減衰しながら続く。
生産額の増加が収束するまでの全効果額（第2次生産誘発額）は、次式の△ X に△ X'を繰り返し代入することにより求めることができる。

X'  (I  (I  M ) A) 1 c  X  R F[3]

ここに、ｃは消費性向（0.6と仮定）、RF は各産業の付加価値率ベクトルである。
施設建設が完了すれば、毎年の稲わら BE 生産が始まる。BE 生産にともなう中間投入需要増加による毎年の生産誘発効果を求めるため、BE 生産の部門別資材需要額を[2]式の△ F に代入して第1次生産誘発額を算定する。次いで、[3]式を用いて第２次生産誘発額を算定する。
なお、ここで用いる産業別の資材需要額には、BE 生産の原料を含まない。先に述べたように、原料費は、稲作部門の営業余剰（付加価値の増加）になると仮定しているためである。
BE 生産費用のうち原料費と付加価値額については、全てが所得増加を通じて消費増加になると仮定し、（原料費＋付加価値額）に平均消費性向を乗じた値を△ F とする。
付加価値額のうち、雇用者所得や資本コストもマクロ経済で考えれば、GDP の増加を通じて所得の増加となる。さらに、BE 生産に必要となる補助金は、課税を通じて可処分所得の減少となる。このプロセスを全て考慮し、[2]式により生産誘発額を求め、それをさらに[3]式に代入して消費を通じた乗数過程を通じた増加分である△ X'を求め、両者を足し合わせて最終的な生産誘発額を算定する。
(3) トップダウン LCA の方法
産業連関分析で定量化する生産誘発額を元に、ライフサイクル期間にわたる費用、生産額及び GHG の排出量を技術シナリオ毎に比較し、経済・環境評価を行う。まず、建設投資、毎年の BE 生産支出に要する経費、BE を市場で販売するための補助金、さらには耐用年数が終わったときに施設を廃棄する費用からライフサイクル・費用（LCC）は、以下の式で算定できる。

LCC  CI  t

crt  subt
(1  r )t

CD(1  r ) T[4]

ここに、CI は建設投資額、crt は t 年の BE 生産経費、subt は t 年の BE 生産に投入される補助金、CD は耐用年数終了後に要する施設の廃棄費用（建設投資額の10％）、r は現在価値化のための割引率（名目利子率15％－インフレ率8.3％=6.5％）、T は施設耐用年数（15年）である。sub を足すことによって、BE の補助金がない真のコストによる LCC になる。
次に、ライフサイクル期間中の総生産誘発額（LCP）は、LCP  sx inv  t

sx annuale ,t(1  r ) t

sx dep(1  r ) T[5]である。ここに、△ sx は[6]式と同様に産業別の生産誘発額の増加分の合計値であり、添え字
inv は建設投資段階、annual-e は毎年の生産段階、dep は廃棄段階を表す。なお、LCP の計算では、既に△ sxannual-e の算定のときに補助金による負の効果を入れて計算しているので、[5]式に補助金の項を入れていない。
さらに、[3]式から求めた生産誘発額から、以下の式で年間の GHG 排出量を算定する。

GHGi ,k   ei sx'i ,ki[6]

ここに、i は産業区分、k は BE 生産のライフサイクルの段階（建設、生産、廃棄）の区分を表す。△ sx'は[3]式の産業別の生産誘発額の増加分を、増加分が０に収束するまでの間で合計した値である。e は各産業の GHG 排出係数（GHG 排出量 c-ton ／総生産額）で、GTAP7のデータベースの値を用いた。なお、先にも述べたように、想定する GHG は、CO2、メタン、一酸化窒素、フロンである。GTAP7は、原料から最終製品になるまでの製造過程で発生するGHG と製品そのものに含まれる GHG を合わせた排出量（CO2換算値）である。なお、製品としての BE はカーボンニュートラルと考えて CO2の排出を０とする。
ライフサイクルにわたる GHG 排出量は、以下の通りである。

LCA  GHGinv   GHGannuale,t  GHGdem[7]t

３．分析結果(1) 潜在的生産量と生産コスト
Table 1は、プラントが本格的に稼働した後の BE 生産費用の内訳を示したものである。生産コストの約1/3が原料費、1/3が資本コストによって占められ、残りの1/3がその他経費となっている。ここには載せていないが、F.O.Licht GmbH and Agra CEAS consulting の資料によれば、タイのトウモロコシを利用した第1世代の BE 生産では、全生産費用の約70%が原料費になっている。これと比べ、稲わら BE 生産は、原料費の割合が低い。対照的に、発酵プロセスが複雑になるため、第1世代の BE 生産に比べて稲わら BE 生産は、資本コストが高くなっている。
Table 1. Production costs of Straw BE
BE production costs
Compornents Present Advanced Innovative
Tech.
Tech.
Tech.
Material
0.50
0.190.10
Operation
0.45
0.130.08
Maintenance
0.12
0.06
0.04
Labor
0.20
0.05
0.02
Capital
0.45
0.21
0.14
Total
1.72
0.65
0.38

$/L
Prod. costs (eq. gasoline)
Present Advanced Innovative
Tech.
Tech.
Tech.
0.760.290.150.680.20
0.120.18
0.090.060.30
0.08
0.03
0.68
0.33
0.22
2.61
0.980.57

ベトナムのガソリン小売価格は、83セント／リットル（2005年）である。ガソリン換算価格でみて現状技術では大幅な赤字になる。波及効果の分析では、赤字分は政府の補助金により補填されるとみなした。一方、革新技術ケースでは、BE 価格がガソリン小売価格よりも低くなり、BE 生産が黒字を生む。分析では、この黒字分は、企業の営業余剰に計上した。ガソリンとの競合を想定すれば、稲わらからの BE 生産が黒字化するには、革新技術で想定したような技術革新と規模の経済の発現が重要であることが分かる。
(2) Economic ripple effects
Table 2は、プラント建設投資と BE 生産の投入が産業連関構造を通じて波及する生産誘発効
果（(3)式）を示す。建設投資では、投資額の約1.29倍の生産が誘発されている。生産誘発額
を３つのシナリオで比較すると、多数のプラント建設が必要な Present Technology case のほうが投資額、生産誘発額ともに大きくなっている。いずれのケースでも，建設投資の1.29倍の生産誘発が生じている．

Table 2. Economic ripple effects of straw BEItems

Present Tech.
Value
InterAdded +Total
mediatematerial

Advanced Tech.
Value
InterAdded +Total
mediatematerial($ million)
Innovative Tech.
Value
InterAdded + Total
mediatematerial

6280
8115
1.292995
3864
1.29

1983
2563
1.29

Construction stage
Input
Induced Production
multiplierOperation stage (per year)
Input
Induced Production
multiplier
Subsidies
Depreciation and subsidies
Depreciation

897
1110
1.2474110251.38

Life Cycle Cost and Production
LCCLCP
multiplier (LCP/LCC)
net benefit (LCP-LCC)

1638
2135
1.30
1848

2943591.22259360
1.39553
719
1.30
153

180
219
1.22305
422
1.38

485
641
1.32
0628

300

198

38877
28241
0.73
-10636

9665
10684
1.11
1019

6560
8610
1.312050(3) Environmental benefit
Table 3は、(7)式により算定したライフサイクル期間中の全 GHG 排出量と BE によって代替されるガソリン消費に伴う GHG 排出量を示す。
Table 3. Environmental benefit (GHG emission) of straw BE .

Items
Plant Construction
Annual production

Present Tech.
AnnualTotal
53653318

Plant Scrap
LCE
Replaced Gasoline (a)LCE - (a)

3089

49773

Advanced Tech.
Annual
Total
2444
1032

15483

(1000 toInnovative Tech.
Annual
Total
169
811

1215

537

244

16

55675

18171

1401

46328
9346

3089

46328
-28157

3089

4632
-3230

４．まとめ
本稿では、稲わらを原料とする BE 生産プラントの普及が，ベトナム経済と環境に及ぼす効果を現状技術、既存技術普及による規模の経済を想定した先進技術、さらには新しい変換技術の普及を想定した革新技術の別に定量的に示した．特に，BE 生産プラントの建設，毎年のオペレーション，プラントの廃棄にわたるライフサイクルを考慮して，LCC と LCP により総合的な経済効果を示し，LCE により総合的な環境影響を定量化し，第2世代の BE 技術である稲わら BE 生産の経済・環境面の影響を評価した．
結果を要約すると、第1に、稲わらの4割を原料とする BE 生産は、ガソリン消費量の23％を代替する潜在量を有し、ベトナムの国内投資額の8～22％を占めるビッグプロジェクトである。
現状の技術では，プラントの数が多く，生産コストも高いのでその分だけ投資資金やオペレーションの資金を必要とするが，革新的な技術が普及すれば，これらこすとは30％以下に削減できる．
第2に、BE プラントの建設投資は、投資額の1.29倍、毎年の生産の場合は生産額の1.24～1.35倍の生産誘発額を生む。３つの技術シナリオ.を比較すると、現存技術が投入金額及び生産誘発額ともに最大になるが、この場合は、市場のガソリン価格を上回る赤字分を政府が補助金により補填する必要がある。しかし、革新技術では、投資額や生産額は小さいが，１単位の投資や生産がもたらす生産誘発額は最大となる．したがって，ライフサイクル期間中の総生産誘発額からライフサイクル期間中の投入総コストを引いた純利益は現状技術<先進技術<革新技術の順に大きくなる．
第３に、GHG の排出量でみると、プラントの建設や廃棄段階で発生する量を大きく上回る量の GHG が BE の生産段階（15年間）で発生する。現状ケースでは，ライフサイクル期間中の GHG 排出量が BE で代替されるガソリン消費分から排出される GHG の量を上回る．しかし，先進技術 や革新技術では，前者が後者を下回り，ＢＥ生産によりライフサイクル期間中のＧＨＧの排出はガソリン諸費に比べて削減できる．ＬＣＰとＬＣＣが示す経済効果に比べると，いずれのケースでもＬＣＥが示すＢＥ生産によるＧＨＧ排出とガソリン消費によるＧＨＧ排出の比は大きくなった．つまり，稲わらＢＥの普及においては，経済評価がよりクリティカルなファクターである．
以上の結果から見ると、現在の技術では稲わら BE の生産は、環境的には受け入れられても経済的には受け入れられない。技術が進歩して生産コストが下がれば、経済的にも環境的にも有望な投資対象になる。また、現状技術で、経済面と環境面ともに費用（GHG 排出）よりも効果（GHG 削減）が小さくなっていることは，定量的な評価無くしては政策決定者に理解されないであろう。その点で、ベトナム及び先進諸国の政策決定のため、本稿で実施したようなマクロな経済・環境の両面からの評価が有益である。この結果にもとづいて、筆者らは次の２つの点を強調しておきたい。
第1に、３つの技術ケースのうち先進技術は，日本の実証プラントが2015年までに達成目標としている水準である．あと少しの技術開発と政府による少しの後押しがあれば，十分実現可能と考えられる．革新技術ほどではないが，先進技術でも多少の補助金の投入は必要であるが経済・環境ともに純便益がプラスである．したがって，ベトナム政府による政策的誘導と先進国からの技術的支援が必要である．この点でベトナムに対する公的援助が大きい日本の責任は，重大と言える．
第2に，稲わら BE 生産に対する投資は，原油価格の変動や各国の環境政策とエネルギー政策の変化を考慮すれば，民間の投資主体にはリスクが大きい。リスクを民間と政府が協同して分担しないと，稲わら BE 生産の投資は進まないであろう。そこで、政府による技術開発の推進と低利の融資の制度や公的機関とのジョイントベンチャーの立ち上げによるリスク回避が必要である。このことが、最終的には環境便益を生むので、政府としても協力するインセンティブがある。
第３に、稲わら BE 生産は，現在の京都議定書の枠組みでは CDM の対象にならない．ベト
ナムで生産した BE を輸入する国は，GHG 排出削減で直接的なメリットを得るが，ベトナムが受ける議定書上のメリットは少ない．今後の稲わら BE 生産の促進のため，議定書の枠組みの見直しも必要と考えられる．
最後に，残された課題を指摘しておきたい．それは、ボトム・アップ・アプロ－チによるLCA の結果と今回のトップ・ダウン・アプロ－チの結果を比較し、分析の精度を高めること、第2に、東アジア諸国への拡張を行って、タイやインドネシアなどの近隣諸国での評価や日本、韓国でのメリットを定量化すること、第３に、今回のコストデータは、先行論文の結果を用いたが、ベトナムで建設した BE プラントのコストデータが計測されているので、将来的にこの実験プラントのデータをもちいて、より現場に近い評価を行うことである。