バイオ燃料の次世代は、これらの5つの作物からもたらされる可能性があります。イノベーション| スミソニアン - 記事、イノベーション、エネルギー

カリフォルニア州サンタクルスのヒッピーサーファーのメッカに住む若い、ドレッドヘアの環境保護主義者だった2000年代初頭、友人は驚くべき事実を共有しました。車は植物油とアルコールで走ることができます。

「おい！」ヘンリー・フォードがヘンプ・フォードがヘンプ・バイオ燃料で走るようにモデルTを設計し、ディーゼルエンジンを発明したルドルフ・ディーゼルがピーナッツ油で走ることを意図していると説明する前に、私の仲間は叫んだ。それだけでなく、バイオ燃料は石油のように汚染しないと私は学びました。私はすぐに、改造されたバイオディーゼルスクールバスを持っている男に会いました。それは、テールパイプからフレンチフライのおいしい香りを吐き出しました。

なぜ夢のような目をしたヒッピー以外は誰もこれを知らないように見えたのですか？モデルTが発明されてから1世紀後、自宅で気候にやさしい有機燃料を栽培できるのに、なぜ石油をめぐる戦争をし、石油の排出で地球を破壊したのでしょうか？

数ヶ月のうちに、私はビートアップされたディーゼルトラックを購入し、日本のレストランの後ろでこっそり、悪臭の天ぷらのような匂いがする巨大な金属製の大鍋から揚げた油を吸い上げていました。友人と私はラットとウィノをかわし、55ガロンのドラム缶にオイルを集め、専門の自動車店から調達したメタノールと、地元の金物屋の一般的な下水クリーナーであるRed Devil lye（これらは3つ彼の裏庭でバイオディーゼルの主要成分）。危険物の手袋と安全グーグル（灰とメタノール、私たちは学ぶのにがっかりし、非常に有毒です）に身を包み、つなぎ服が油で汚れ、最初のバッチを神経質にトラックの燃料タンクに注ぎ、エンジンを始動しました。

作動するだけでなく、騒々しいクランクディーゼルエンジンは滑らかなゴロゴロを採用しました（メタノールは燃料噴射クリーナーとして実際に販売されているため、バイオディーゼルでエンジンがよりスムーズに作動します）。私の友人と私は、ディーゼル排気ガスの不快な臭いが比較的気持ちの良い天ぷら鍋の香りに取って代わったので気分が高かった。地球を救う革命に参加しただけでなく、少量のメタノールと灰汁の価格でタンクを満たしていました。

なかったバイオ燃料革命

その頃、DIYバイオ燃料愛好家の大群が全国の使用済みフライヤーオイルを清掃し、多くの新興企業が商業規模でリサイクルバイオディーゼルを生産し始めました。連邦政府も関与しており、農民や石油会社が国産の燃料の全国産業を構築するためのインセンティブを提供しています。

2005年に全国的な再生可能燃料基準が施行され、2007年にエネルギー独立安全保障法が施行されたため、輸送業界は大規模なバイオ燃料の採用を余儀なくされました。燃料には「最大10パーセントのエタノールが含まれる」ことに注意してください。これは、バイオディーゼルに相当するガスエンジンであるアルコールベースの燃料です。

しかし、 Modern Farmerの 2017年秋号のトウモロコシベースのエタノールに関するフォトエッセイで詳述したように、この写真は見た目ほどバラ色ではありませんでした。トウモロコシと、それほどではないが、大豆とミロは、米国で産業規模のバイオ燃料生産に経済的に実行可能であることが証明されている唯一の作物です（ブラジルなどの熱帯諸国で大量のサトウキビエタノールが生産されています）。しかし、これらの作物を工業規模で成長させることに関連する環境問題-肥沃な土地、および生産に豊富な灌漑、耕作、トラクター燃料を必要とする作物-は、トウモロコシベースのバイオ燃料を燃焼することの環境上の利点を上回ることが判明しました。

トウモロコシエタノールは気候変動ソリューションとしての評判をすぐに失いましたが、農民は再生可能燃料の基準が発効してからブッシェルあたりの価格の上昇に支えられて、熱心に植え続けています。トウモロコシの年間収穫量のほぼ40％が燃料に転換されています。「エタノールの大流行」により、近年、在来草原の最後の残骸の一部がトウモロコシを植えるために耕作されました。食物よりも燃料を育てるために主要な農地を使用するという倫理は、せいぜい疑わしいです。

次世代バイオ燃料作物

燃料にリサイクルされた食用油を使用することは、まだ広く商業的に成功しておらず、この国の車のほんの一部にさえ燃料を供給するのに十分なフライヤー油もない。しかし理論的には、おがくずやトウモロコシの茎などの廃棄物を含むほとんどすべての植物材料をバイオ燃料に変換できます（現在、エタノールは茎ではなく主にトウモロコシの穀粒から作られています）。研究者は、辺境の土地で繁栄し、灌漑や肥料をほとんどまたはまったく必要としない種から作られたバイオ燃料に取り組んでいます。侵入生物種をバイオ燃料植物の原料として収穫することさえ考えている人もいます。

残念ながら、これまでのところ、さまざまな実用的および技術的ハードルにより、これらの環境に優しいバイオ燃料の大規模生産が妨げられてきました。しかし、科学が進歩し続けるにつれて、これらの課題は克服される可能性があります。現在開発中の最も有望なバイオ燃料のいくつかをご紹介します。

麻

ヘンリー・フォードの夢はいつか現実になるかもしれません。麻繊維には長い使用履歴があり、種子には栄養だけでなく、油分が非常に多く含まれています。麻は基本的に雑草であり、貧しい土地で繁栄し、最小限の投入しか必要としませんが、大豆の1エーカーあたりほぼ4倍の量の油を生産します。バイオ燃料であるため、ほとんど成長しません。フランスやカナダなど一部の国では限られた規模で生産されていますが、米国では1930年代以降、「工業用」ヘンプの栽培が違法になっています。

（Fotolia経由のjessicahyde）

スイッチグラス

トウモロコシベースのエタノールには、生産に必要なエネルギーがほとんど含まれていませんが、グレートプレーンズ地域にあるネイティブの草原植物であるスイッチグラスから作られた燃料には、成長と精製に必要なエネルギーの5倍以上のエネルギーが含まれていますエタノールに。トウモロコシを植えるために在来の草原を耕すのではなく、スイッチグラスベースのバイオ燃料は草原の植え替えを促すことができます。問題は、草や木本の植物材料をエタノールに変換するために必要な「セルロース」バイオ燃料技術が、穀物を燃料に変換する技術ほど急速に進歩していないことです。存在しますが、まだ費用対効果が高くありません。それでも、米国では毎年数百万ガロンのセルロース系バイオ燃料が生産されており、エタノールの原料としてトウモロコシを交換するスイッチグラスの技術を手に入れるのは時間の問題だと思われます。

カリーゾ杖

フロリダからカリフォルニアまで、米国南部の何十万エーカーの土地には、カリゾケインまたはジャイアントリードとして知られるエキゾチックな植物がwith延しています。この竹の親類は、1年で20〜30フィートの高さに成長し、地球上の他のほとんどの植物よりも1エーカーあたりのバイオマスを生産します。それは、スイッチグラスよりもセルロース系エタノール生産のさらに良い候補として宣伝されており、そのために在来種であるヨーロッパで既に商業規模で使用されています。ただし、侵襲的な傾向があるため、他の場所に植える動機はほとんどありません。主に川岸や湿地で見られるアメリカですでに成長しているカリゾーネを収穫するための努力がなされてきました。このアプローチはwin-winのように聞こえますが、これまでロジスティックに実行不可能であることが証明されています。

ジャイアントリードとしても知られるカリーゾ杖。（hk13114 / Shutterstock.com）

ジャトロファ

この熱帯低木は人々や家畜に有毒ですが、種子は40パーセントのオイルで、歴史的にランプオイルとして使用されていました。 2000年代半ばから、数万エーカーのジャトロファが、主にインドとアフリカでバイオ燃料用に植えられました。植物は辺境の土地で繁栄することが知られていましたが、最大の石油生産には豊かな土壌と灌漑が必要です。しかし、研究者は改良された品種を育て続けており、アフリカのいくつかの国は引き続きこの投資を続けており、この粗雑な低木が将来の燃料供給の鍵となることを想定しています。

ジャトロファの種（Pratuan Netsaengsri / Shutterstock.com）

藻類

藻類は、大豆の1エーカーあたり最大200倍の油を生産します。これらの急速に成長する水生生物は、塩水、都市排水ラグーン、または他の作物が生き残れない砂漠の浅い人工流域で成長することができます。米国エネルギー省は、世界最大の石油会社数社とともに、藻類燃料生産の拡大に数億ドルを注ぎました。 10年前、業界のプロモーターは、藻類燃料は今では石油燃料と同じくらい安価であり、ガソリンスタンドで広く利用できると約束しました。しかし、このプラントの奇妙な動きにより、大規模な生産コストが高くなり、近年、藻類燃料の多くの新興企業が倒産しました。他の人はまだ夢を追求しています。今年の夏、エクソンモービルは、藻類の燃料を最終的に費用対効果の高いものにすることを約束する技術的なブレークスルーを報告しましたが、藻類の遺伝子組み換え株を含んでいます。