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バイオマスエネルギーを推進するK-BETSの活動ファイル

バイオエタノールとバイオディーゼル

バイオ燃料について

自動車のイメージ 燃料を燃焼しても2酸化炭素の増加にはならない(カーボンニュートラル)。
再生可能燃料であり石油や天然ガスのように無くなってしまうことがない。
バイオ燃料の原料は大量に使用されると自然破壊や食糧と競合するものが多いのが問題点である。ここでは、輸送用燃料としてガソリンと混合して使われるバイオエタノールと軽油に混合する油脂から作られるバイオディーゼルの2つを取り上げます。

バイオエタノール(BE)の性質

化学成分はC26Oで合成エタノールと同じである。自動車燃料として使う場合ガソリンとBEを混合して使われる。
混合比率を表すのにEx(BE含有率x%)を用いている。
混合方式には現在2つの方法がある。
(1)直接混合:ブラジルやUSAで行われている方法である。
BEは水可溶性であるためガソリン中に水分が混入していると水の層にBEが移行し2層に分離する問題がある。給油所のタンクの清掃や水分管理が必要になる。事故等で油が流出した時水質汚染の環境問題が発生する。
(2)ETBE法:EUで行われている方法でBEを加工してETBEを作りガソリンに添加する。水分問題は発生しないが人体に対して健康上の問題が指摘されている。
日本の場合現在E3の混合率まで認められている。石油連盟は給油設備がそのまま使えるETBE方式を採用している。環境省は直接混合方式を推奨している。
エタノールの混合比率が高くなると、内燃機関の圧縮比や燃料への点火システムなどを調整しないと十分な性能が得られない。これはエタノールがガソリンと比べノッキングを起こしにくい反面、単位あたりの熱量が低いことに起因する。またエタノールの金属に対する腐食性への対策も必要になる。
実績を重ねてきたブラジルではサトウキビの生産量を増やしこの10年間で約2倍になっている。混合比もE25や完全BEであるE100の2系統で販売している。経済発展に伴い自国燃料需要が旺盛で 輸出余力が減少している。BEの需要と売値、サトウキビの生産状況に鑑みて砂糖とBEの配分、BEの中でE25、E100の割合をうまく管理しているようである。最近の自動車はガソリン、軽油、BE何れにも対応できるFFV(代替燃料車)に人気が出ており日本のホンダ車が対応車の発表を行っている。

バイオエタノールの製造方法

原料との関係でプロセスが変わる。糖質系のサトウキビや甜菜は「発酵―蒸留―脱水」の工程を経て作られる。トウモロコシ、麦、キャサバなどデンプン系の原料は高温水で酵母を投入して「糖化」の工程が必要になる。食料と競合しないセルローズ系(木質バイオマスなど)はこの「糖化」プロセスが複雑になる。セルローズがグルコース(ブドウ糖)と結合しているので加水分解してグルコースを取り出す。この時硫酸や塩酸を用いるのでその後中和の工程が必要になる。

BDFに適した原料

植物油:大豆、パーム、葉種、ひまわり、落花生など・・食料問題
動物油:牛脂、ラード、魚油、・・・使いにくい
廃食油:回収してリサイクル・・・品質が不安定
原料によって性質が変わる。BDFは劣化(酸化)と低温での固化が問題である。
飽和脂肪酸が多いパーム油などは酸化に強い。不飽和脂肪酸が多い菜種油は低温固化には強い。

ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの違い

ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの違いは燃料と空気の混合タイミングと、混合気を爆発させる方法にある。
ガソリンエンジンは、先にガソリンと空気を混合して燃焼室に送り込み圧縮する。この圧縮した混合気に点火プラグで点火する。着火温度が低い(-40℃位)特長を生かしている方法である。
これに対してディーゼルエンジンは空気のみを燃焼室に送り込んで圧縮する。その後燃料を高圧噴射し混合すると空気の圧縮熱で自然着火する。軽油の着火温度(250から300度、ガソリンは300~500℃と高い)が低いことを利用している。空気は充分あるので完全燃焼できる。

日本におけるバイオ燃料の位置づけ

バイオマスニッポン総合戦略(平成14年)や新国家エネルギー戦略(平成17年)で推進策、目標は設定されているものの国内に資源が乏しいことを理由に腰が引けている。ドイツなどで成果を挙げているようにバイオ燃料に対してはガソリン税の減免措置など積極策をとる必要がる。