アルコール燃料 国ごとの状況

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アルコール燃料

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/06/19 13:36 UTC 版)

国ごとの状況

アメリカ合衆国におけるエネルギー収支

多くの初期の研究では、トウモロコシ由来のエタノールを燃料として使用することは、エネルギー収支上赤字になるとされた。すなわち、エネルギー収支の総計は、アルコールになるまでの発酵、耕作、農業トラクターの燃料、穀物の収穫と輸送、エタノールプラントの建設と操業そしてトウモロコシ糖を蒸留するのに使用する天然ガスの収支を含み、コストは生産されたエタノールが発生するエネルギーを超過する。

批評家は生産エネルギーが大抵化石燃料から来るガソホールが金を浪費して、再生可能資源を急速に枯渇させることについて議論した。

これらの多くの研究は、1970年代と1980年代初めにおこなわれた。それと2001年に解析されたデータによると、エタノールのエネルギー収支の赤字は継続している。コーネル大学生態学教授である David Pimentel の試算では、上記の結論を確認するにとどまった。Pimentel教授の研究は他の専門家に議論を巻き起こし、彼に算出数値の見直しを強いた。

2003年8月時点でもコーネル大学紀要の掲載によれば、トウモロコシ由来のエタノール生産は、費やしたエネルギーを29パーセント上回るだけである。しかし、継続的なエタノール生産手法の改善は、利益/原価率を大きく改良した。そして、大部分の研究では現行システムでは正味のエネルギー収支が黒字を示すとしている。

他の多くの研究ではトウモロコシ由来エタノール生産の正味のエネルギー収支見積もりでは大きく変化したように、改良が進んだとしている。それらの多くは燃料生産プロセスを運転するのに必要な量の1/2ないしは2/3を上回る量の黒字をエネルギー収支は示している。

2002年のアメリカ合衆国農務省報告では、トウモロコシ由来エタノール生産が1.34のエネルギー係数を持つと結論づけている。これは生産されたエタノールが製造に要したエネルギーに比べて34パーセント上回ることを意味する。 このことは単位あたり生産の75パーセント (1/1.34) が製造のためのエネルギーに費やされるという意味になる。

MSUエタノールエネルギー収支調査(MSU Ethanol Energy Balance Study) ミシガン州立大学、2002年5月：ミシガン州立大学によって資金を供給された独立した包括調査では、1ガロンあたり56パーセントの製造に要したのに比べ余剰エネルギーがあるとされた。

論点と批評

燃料としてのアルコールの使用は、種々の理由で支持される。大抵は地域あるいは地球環境に対する有用性であり、外国への石油依存、経済的優位性である。批判者は切り替えの為に高額な投資を要することで批判する。そして、国家の増加する補助金、税と規制が増加することに反対する。

大気汚染

エタノールがガソリンよりもきれいに燃焼する燃料であることは昔から広く知れ渡る事柄であった。エタノールは、環境試験においてガソリンよりも一酸化炭素や炭化水素といった標準的な規制物質の排出が非常に少ない。 炭化水素の放出で揮発性のスモッグの形成が増加することについては懸念あった。例えば、保守的な組織RPPIは、「ガソリンにエチルアルコールを加えることは大気の質にたいして意味のある影響を与えないか、かえって悪化させる。エタノールはスモッグの要素である窒素酸化物と揮発性有機物質といったの放出を増加させるだけだ。」という。エタノールの利点は石油から生成される安価な添加物で成し遂げられるという主張もある。

次に示す問題を認識することは重要である。ガソリンに添加されるエタノールは四エチル鉛、ベンゼン、MTBEといったオクタン価向上のための添加物と置き換えられる。オクタン価で110の値を持つエタノールは、ガソリンに比べてもはるかに勝っており、そして危険な他の添加物に対するいかなる必要性も否定する。そして、エタノールはガソリンの蒸気圧を増大させるので、大気中への揮発性物質の放出の増加は、鉛、ベンゼンあるいはMTBEといったものよりはるかに少なくなる。

純粋なエタノール燃料はガソリン自身に比べてはるかにクリーンであり、このことは自動車時代の黎明期より認められていた。

国外への依存

これまでの議論は、先進諸国は自国の領土で産出可能な石油より多くの石油を消費することに関連した話題である。先進諸国は国外の供給国に依存するようになり、国際紛争の要因になる。それは、人権侵害などの悲劇をもたらす原因でもある。したがって、農業生産アルコールへの転換は、供給国への依存性を減少することで、消費国の経済を安定化させ、世界はより良い状況になる。

エネルギー政策

主としてイデオロギー的見地から、エタノール経済を嫌悪する批判者もいる。それは、トウモロコシ生産への政府の補助金を増大させるという理由のためである。イリノイ州Decaturにある、ADMとして広く知られている世界最大の穀物加工業者であるArcher Daniels Midland社は、合衆国内のガソホール製造に使用されるエタノールの40パーセントを生産している。その会社と経営者は彼らのエタノール擁護に関して発言力が大きく、両政党へ多額の献金をしている。 これは石油産業とエタノール産業との補助金についての調査であり、補助金の総額は石油産業への方が多いことが見て取れる。

ブラジルでの社会実験

ブラジルではエタノールはサトウキビから生産される。サトウキビはトウモロコシに比べても、生育や加工の容易さで同等以上の発酵可能な炭水化物の供給源である。

ブラジルでは世界有数のサトウキビ生産を誇り、エチルアルコールの他に、砂糖および電力と産業用熱源をも生み出す。サトウキビ栽培には少数の労働者が必要なだけであり、政府のサトウキビへの税金と価格政策はエタノールの生産を非常に収益の上がる巨大農場ビジネスにした。その結果、過去25年にわたり、ブラジル国内でもっとも拡大した主要作物の1つとなった。

エタノール生産基盤

サトウキビは人手あるいは機械により収穫され特製の巨大なトラックで蒸留所へ出荷される。幾百もの蒸留所が国中に存在している。それらは通常、大農場あるいは農業協同組合により生産現場の近くで所有・操業される。サトウキビは臼で圧搾され糖液 (garapa) を抽出して、繊維の残留物 (バガス、bagasse) を除去する。糖液はイースト菌で発酵し、ショ糖はCO₂とエタノールとに分解される。得られたエタノール混合液は蒸留され、約5重量パーセントの水を含むエタノールが得られる。酸性の蒸留残渣(vinhoto) は石灰で中和され、肥料として販売される。含水エタノールはそのままで販売されるか（エタノール自動車用）、脱水してガソリンと混和して（ガソホール車用）利用される。いずれの場合も、バルク製品は国立の石油会社であるペトロブラス (Petrobras) に公定価格で販売される。 1トンのサトウキビ収穫が加工プラントに出荷され、約145キログラムの乾燥繊維 (bagasse) と138キログラムのショ糖が含まれている。そのうち、112キログラムが砂糖として抽出され、23キログラムが価値の低い糖蜜に残る。サトウキビをアルコールに加工する際、抽出されたショ糖全部を使ったとすると72リットルのエタノールが得られる。バガスを燃やすと蒸留と乾燥のための熱が得られる。そして(低圧ボイラーと低圧タービンから)約80キロワット時の電力が得られ、そのうち約50キロワット時がプラント用に使用され、30キロワット時が公共向けに販売される。

アルコール製造の平均コストは1ガロン当り0.63 USドルである。世界市場におけるガソホール価格はおおよそガロン当り1.05 USドルである。 私企業のアルコール産業は耕作地の拡大と農業技術の改善に多額の投資を行った。その結果、年を経るにしたがって平均アルコール収量は複利的に増大し、1978年から2000年で3,000から5,500リットル/ヘクタール(0.30から0.55リットル/平方メートル)へとなり、年率3.5パーセントの成長であった。

バガス由来の電力

生の植物換算で、ショ糖が占める熱量は30パーセントを下回る。熱量の35パーセントは茎チップ中に残存し、収穫の際に耕地に放置される、そして、熱量の35パーセントが圧縮残渣の繊維質（バガス）に存在する。

バガスの一部は、蒸留用の熱エネルギー供給と機械を操業する電力とを供給するために、圧搾所で焼却している。このことにより、エタノールプラントはエネルギー的には自己充足しており、余剰は公共電力として販売している。現在の生産では60万キロワットが自家用に消費され、10万キロワットが販売されている。この二次生産は、10年契約により、公共価格(約3–4 USドル/万キロワット時)で一般社会は供給されると考えられている。

ブラジルにおいて電力は主にダムの水力発電で作られ、乾季には電力が不足するので、バガス燃焼による火力発電は公共電力として重要である。バガスが発電する潜在的な電力は、技術に依存するので、100から900万キロワットの幅を持つと見積もられている。 高めの見積もりでは、現在の低圧のボイラーとタービンをより高圧のものに取り替え、またバイオマスのガス化により現在は捨て置かれている収穫残渣も利用することを想定している。比較するために示すと、ブラジルのAngra I 原子力発電所は60万キロワットを発電する(そして、それはしばしば停止する)。

ほどなく、1トンのサトウキビ残渣から約80キロワット時の電力を抽出する経済性を確立すると考えられている。そのうち50キロワット時がプラントの運転に使用される。したがって、年当りの100万トンのサトウキビを加工している中規模の蒸留所は、約5千キロワット時の余剰電力を販売するかもしれない。

現在、砂糖とエタノール販売で1800万 USドル、余剰電力販売で100万 USドルを稼ぎだす。先進のボイラーとタービン技術を用いると、電力収量はサトウキビの1トンあたり180キロワット時に増大させることができるものの、現在の（公定）電力価格ではこの投資を回収できない（ある報告書によると、電力価格が7 USドル/万キロワット時であれば世界銀行がバガス発電へ投資するであろうとされている）。

石炭や石油といった他の燃料に比べても、バガスの燃焼は環境に対してやさしい。バガスは2.5パーセントの灰を含むだけであり（比べて、石炭の燃焼では灰が30ないし50パーセント出る）、かつ大気汚染のもととなる硫黄分を含まない。またバガスは比較的低温で燃焼するので窒素酸化物の発生が少ない。その上、レモン果汁の濃縮・植物油・陶業・タイヤのリサイクルなど種々の産業にバガスは重油と置き換え可能な燃料としても販売され得る。サンパウロ州では200万トンのバガスが使用され、3500万USドルの燃料油の輸入を節約した。

政策の統計数値

特記事項:次に示すデータは2003/2004年期のデータに基づく

土地利用:	450万ヘクタール = 45,000 km2（2000年）
雇用:	100万人（50 %が耕作、50 %が加工）
サトウキビ:	3億4400万トン（砂糖とアルコールの振分けは50対50）
砂糖:	2300万トン（30 %が輸出向け）
エタノール:	140億リットル = 1400万 m3 （750万 m3が無水, 650万 m3が含水；2.4 %が輸出用向け）
乾燥バガス（残渣繊維）：	5000 万トン
電力:	135 万kWh (120 万kWhが自家用, 15 万kWhが公共販売用；2001年)

労働統計は業界推定である。そして他の作物からサトウキビへの転作による雇用損失を考慮していない。

石油消費に対する効果

ブラジルの大部分の自動車は、アルコールでもガソホールでも走行する。近年ではdual-fuel ("Flex Fuel")エンジンだけが利用可能である。 大部分のガソリンスタンドは両方の燃料を置いている。最近10年の車種の市場占有率は大きく変動しており、その理由は(政府が固定化し、政党勢力により大きく変わる)燃料価格の変化である。 エタノール専用車は1980年から1995年まで、膨大な台数がブラジル国内で販売された。1983年から1988年は90パーセント以上を記録した。しかし現在では総販売台数の数パーセントを数えるに過ぎない。

エタノール燃料の小型飛行機は巨大企業エンブラエル社と小規模の会社 (Aeroalcool) とにより農場利用を目的に開発された。現在、型式証明を審査中である。

国内のアルコールの需要は、1982年から1998年の間に40億リットルから120億リットルへと成長し、以来おおよそそのままの状態で推移している。1989年には生産の90パーセント以上がエタノール専用車であった。今日では約40パーセントに低下し、60パーセントはガソホール車である。エタノール消費およびエタノール/ガソホール比の両方とも、dual-fuel 自動車の開発で増加に転じている。

1989年生産量の90パーセント以上は、エチルアルコールのみの車で使われた。今日、その割合は、ガソホールのみの車で40パーセント、ガソリンで使われている残っている60パーセントについてそこに下がった。共に、エタノール/ガソホール比率の総計の消費は、再び二つの部分から成る燃料の車の配備で増えると予想される。

現在、ブラジル自動車のエタノール燃料の使用は、純エタノールあるいはガソホールとして、毎年100億リットルのガソリンと置き換えられている。もしくは燃料の約40パーセントがガソリンであり、それは船舶用である。石油消費の国家への効果はわずかなものである。ブラジルは主要な産油国であり、現在ではガソリンを輸出している（70億リットル/年）。しかし、他の石油製品、主にディーゼル燃料の国内需要を満たすために輸入もしている(ディーゼル燃料は容易にエタノールに置換できない)。

環境への効果

1980年代自動車燃料へのエタノール使用が広く普及し、大都市の大気汚染は緩和された。しかし、1990年代では部分的にガソリン使用に戻ったことにより、悪化した。

エタノール政策は、自身が環境問題と社会問題を引き起こした。サトウキビ畑は、伝統的に収穫前に、葉を取り除き蛇を殺す目的で焼畑される。それゆえ、国内でサトウキビが作付けされている地域では、焼畑の煙により収穫期には空が灰色になる。

煙は広範囲に運ばれ、近くの町に到達するので、重篤な呼吸器障害問題がもちあがっている。このように大都市から取り除いた大気汚染は単に田舎に移され（そして増やされ）ただけである。この状況は公的機関と保健局からの圧力により、近ごろ減ってきた。しかし、有力なサトウキビ栽培者のロビイストは、焼畑の全面禁止を阻止した。

社会的意味合い

エタノール政策は小さい農場を見渡す限りのサトウキビ単作地帯の海へと広範囲に置換した。これは生物多様性と（森林伐採からだけでなく、隣接する焼畑による森林火災によって）原始林の減少をもたらした。収益の上がるサトウキビへの作物の転換は過去10年間にわたって食品価格の非常な高騰も、もたらした。

サトウキビが収穫期のみ人手を必要とするので、この変化は、年間の1ないしは2か月間だけサトウキビ収穫(日当約3ないし5 USドル)に頼る、貧困な移動季節労働者の巨大な人口層を作り出した。この巨大な社会問題は、地方での政治の騒乱と暴力の原因となり、それは頻発する農場侵略、故意の破壊、武装集団および暗殺といった今日の苦悩を引き起こした。

政策

ブラジルのアルコール政策は、過度な土地利用、環境への被害、食用作物からの転作、低賃金臨時労働者への依存、統計偏重や国庫補助への依存など多くのテーマで、しばしば批判された。

国立の石油企業ペトロブラスは、私営の蒸留所から粗製エタノールを購入し、ガソリンスタンドチェーンに精製（含水）エタノールとガソホールとの両方を販売する。しかし内需を欠くため、ペトロブラスは国際市場（0.50 USドル/リットル）より安い価格（0.13 USドル/リットル）で黒字のガソリンを販売することを強いられる。もしエタノール政策が取り消されれば、ペトロブラスは、1年当たり10 億USドル以上の収益をあげることも可能である。ペトロブラスはまたエチルメチルエーテルやMTBEも生産する。この化合物はガソホールの中のエタノールのようにアンチノック剤や大気汚染防止用添加剤として使用される。そのMTBEは生産量のほとんどが輸出されるが、会社がMTBEを国内市場向けにエタノールの代替品として販売するならば、もっと収益を上げるであろう。

一方、サトウキビ生産推進派は政治的に有力であり、批評家から政策を擁護するのに成功している。ブラジルでの肯定的な結果を背景に、環境問題あるいは政治問題よりも外国貿易の緊張の方が声高に語られる。