大気中のCO2を増やさない!? 夢の次世代バイオ燃料が秘める可能性と現在地

 カーボンニュートラル=大気中のCO2を増やさない、次世代のエコ燃料!?

 8月4日に、マツダは「次世代バイオディーゼル燃料のバリューチェーンを構築」したことを発表。次世代のバイオ燃料に注目が集まっている。

 日本では車の燃料=ガソリンが一般的であるものの、ブラジルなどではすでに植物由来のエタノールなどをガソリンに混合したバイオ燃料が普及してきている。

 果たして、次世代のバイオ燃料はどのようなものなのか、そして環境負荷低減の切り札となり得るのか? バイオ燃料の「今」を追った。

文:高根英幸/写真:MAZDA、TOYOTA、ユーグレナ

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■「カーボンニュートラル」で注目集めるバイオ燃料

ブラジル仕様のトヨタ エティオス。ガソリン以外にもエタノールなどを燃料にして走行できるフレックス燃料車として実用化されている

 クルマのエンジンが使う燃料は、ガソリンと軽油だ。最近は電気で走るEVや、電気を作りながら走る燃料電池を搭載したFCVなどもあるが、エンジンのメリットは燃料の保管や充填が比較的容易で、液体燃料ゆえのエネルギー密度の高さにある。

 EVのバッテリーは電気を放電し終わった状態でも重く、エネルギー密度という点ではまだまだ低いから、移動するためのエネルギー源としては改善する必要性がある。

 FCV(燃料電池車)が、水素を超高圧(700気圧!)まで圧縮してタンクに貯めているのも、エネルギー密度を高めるのが目的だ。

 だけど、ご存じのとおり、エンジンは燃料を燃やすとCO2が発生する。自動車メーカーは、エンジンや変速機の効率化、ボディの空気抵抗や軽量化などを進めて、燃費を高めてなるべくCO2を減らす努力を続けているが、クルマだけで見ればEVやFCVに環境性能では太刀打ちできない。

 もっともEVもクルマの製造時や発電時(大部分は火力発電)にはCO2を排出するし、FCVも燃料となる水素生成時には(現在は天然ガスから取り出しているので)CO2をけっこう出すので、完全に環境負荷がゼロとは言えないクルマだ。

 そこで研究が進められているのがバイオ燃料。現在のガソリンや軽油は石油から作られているが、大気中のCO2を吸収した現代の植物やCO2から作れば、理論上は大気中のCO2が増えないことになる。こうした考えを「カーボンニュートラル」と呼んでいる。

■最新バイオ燃料のもとは微細藻類!? なぜディーゼルエンジン用なのか

藻の仲間である微細藻類の中には油を蓄える性質をもつものもある。研究者はバイオ燃料の素材としてより最適な藻を探し出し、高効率の培養法や遺伝子研究などが進められている

 さて、このバイオ燃料にも種類があって、大別すると食用油などの廃油やナッツオイルから精製するもの、油を蓄える微細藻類(水辺に発生する藻の仲間)を培養して取り出すもの。

 そして植物や生ゴミを発酵させてアルコールを得て生成するもの、水から取り出した水素とCO2から生成するもの(厳密に言えばコレはバイオテクノロジーではないが)という4種類に分けることができる。

 このうちアルコール発酵させるものは効率が悪く、クルマの燃料用としては不向きとして別な用途(発電用の燃料など)に使われていく傾向にある。

 バイオ燃料は、ブラジルではサトウキビから、米国ではトウモロコシから発酵させて生成したアルコールをガソリンと混ぜて使うなど、古くから使われてきた。

 現在は15%のガソリンと混ぜた「E85」という燃料が欧米で使われている。この第一世代のバイオ燃料は、食料との競合が起きてしまうのが難点だった。

 そして第二世代は、成長の早い植物をアルコール発酵させることにしたのだが、前述の通り効率が悪いこともあり、現在は液体燃料の素材としてはあまり考えられていない。

 そうしたなかで、注目を集めているのが第三世代と言われている微細藻類だ。藻自体は世界中に2000種類以上も存在すると言われている。

 そこで、研究者は世界中の水辺で、よりバイオ燃料の素材として培養に向いている藻を探し出し、効率の高い培養方法やより遺伝子研究などが進められているのだ。

 現在のところ、100%のバイオ燃料はジェット機とディーゼルエンジンのクルマに用いられているケースが多い。それはジェットエンジンとディーゼルエンジンの持つ特性が理由だ。

 ガソリンは引火性が高く、空気と混ざった混合気となった状態などの揮発性も求められる。しかし、ディーゼルエンジンは軽油だけでなく重油や植物由来のオイルなど幅広い燃料に対応することができるのだ。

 極端な話、ディーゼルは燃料に自己着火性さえあれば、燃料の着火性などに応じて噴射のタイミングと噴射量を調整すれば運転できる、適応力の高いエンジンなのだ。

■最新のバイオ燃料はクルマに使える「品質」を確保しているのか

マツダと広島大学が共同で研究を進めているバイオ燃料は、燃料としての効率や製造の際のコスト面でも一定の品質はクリアしていると考えられる

 ただし、現代のディーゼルエンジンは燃料噴射をキメ細かく制御していて、そのために燃料を超高圧で圧縮している。それゆえ燃料系統の品質管理はシビアだから、燃料についても品質は追求される。

 マツダは3年ほど前から、広島大学とバイオ燃料について共同研究を続けており、燃焼室に噴射した時の状態や燃焼の仕方など燃料としての特性の評価を行なってきた。

 今回、ユーグレナとの共同プロジェクトによるバイオ燃料のバリューチェーン構築を発表しているところを見ると、バイオディーゼルの燃料としての品質は一定のレベルをクリアしている、と考えていいだろう。

 すでに15年くらい前から微細藻類によるバイオ燃料の開発は続けられており、当初は化石燃料の10倍と言われた製造コストも徐々に引き下げる努力を続け、数年前には4倍程度まで下がったと言われている。

 現在、日本で最も開発が進んでいるのは、ユーグレナとひろしま自動車産学官連携推進会議(通称ひろ自連)などが共同で行なっている「ひろしま “Your Green Fuel” プロジェクト」だろう。

 ひろ自連はマツダや広島大学、広島県などの自治体や自動車関連企業が参画してクルマの次世代技術を共同研究する団体だ。ユーグレナはこれまで、いすゞとバイオディーゼルのバスを走らせてきたなど、すでに実証実験レベルでは実績を築いてきた。

 しかし、液体燃料としての用途に絞ると、IHIやデンソー、広島大学などがそれぞれ研究している藻の方が効率良く油脂を生産できるという意見も聞く。これらの企業や団体も今では業務提携を進めるなど、培養の技術開発のスピードアップを図っている。

 そして、このバイオ燃料、化石燃料と同等のコストになるまで普及は望めないかと言えば、そうとは言い切れない。

 このところの熱波による気温上昇や山火事、豪雨による水害など自然災害の頻発ぶりを見れば、温暖化を食い止めなければさらにトンでもないことになるということが、世の中に伝わってきたから、今後バイオ燃料はますます実用化が熱望されることになるからだ。

■バイオ燃料100%ならエンジンの環境負荷は限りなくゼロに

いすゞもユーグレナと共同で、バイオディーゼルのバスを走らせるなど、実証実験レベルでは実績を築いてきている。地球温暖化阻止という面でも、バイオ燃料への期待は今後高まっていくだろう

 完全普及に至るにはまだ時間が掛かりそうだが、バイオ燃料100%での販売が実用化されたらエンジンは環境負荷が限りなくゼロに近くなる。EVだってFCVだって走行するためにはCO2を発生していることを考えれば、立場が逆転することも有り得るのだ。

 もちろん、EVやFCVも、ソーラーパネルや風力、地熱などの再生可能エネルギーを使ってCO2フリーで電気や水素を作り出す技術は確立されている。

 あとは効率を高め、コストを下げれば実用化へのハードルは一気に下がる。このあたりはバイオ燃料と同じような状況と言えるだろう。

 バイオ燃料はエンジンの可能性を広げる近未来のエネルギー。エンジンの熱効率向上と合わせて、実用化すればクリーンなエンジン車でドライブを楽しめるようになりそうだ。

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