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バイオマス利活用 ―なぜ今，バイオマスか―
柚山 義人
2. 農業とエネルギー
1．農業はエネルギー生産産業だった
■農業は，基本的に，植物の光合成により食用エネルギーを獲得する業（なりわい）である。現在も，そのことに変わりはないが，生産物を得るために投入する石油を中心とする化石エネルギーが増加し，産出/投入は，1.0を大きく切っている。農業の工業化が進んだのである。この「農業の工業化」については，中道 宏氏による「話題2」の中で，その背景や本質が論じられている。すなわち，次のように記されている。 農業の工業化の典型的な例が，20世紀初頭のアンモニアの合成による化学肥料の工業生産で，人類は初めて植物に代わって無機物から有機物を手にした。農業の工業化は効率性を追求し，次のようなものに及んでいる。 さしずめ化学肥料等に敏感に反応し，かんがいを必要とする品種を普及させた緑の革命は農業の工業化の典型的な例である。日本の農業はコメ生産にみるように，投入エネルギーが産出エネルギーを上回っており，またその格差は年とともに拡大し，米1kgの生産に必要な石油エネルギーは急激に増加している*1。 表1 コメ生産にみるエネルギー収支の変化
■中道 宏氏が引用した上記の文献*1とそれに先立つ2つの文献*2,*3 は，宇田川武俊氏によるもので，農業が消費するエネルギーに焦点を当てた最初の本格的な調査研究と思われる。表1は，米生産費調査から求められたものである。有機エネルギーには，労働力・畜力，種苗，自給肥料が含まれている。表1によると，1955年における「産出エネルギー／投入石油エネルギー」は，1.10であるが，1965年には0.59に，1975年には0.40に低下している。この比が1.0以上の場合にエネルギー生産産業と呼べる。その後，鳥越洋一氏が防除研究を主眼としつつ，産業連関表を用いてエネルギー消費量を推計している*4。続いて，農業環境技術研究所は，わが国の農業生産過程における石油製品および電力の消費に由来するCO2
排出量の実態を明らかにしている*5。結果は，1991年の値として，次のようにまとめられている。この研究は，エネルギー消費量とともに，二酸化炭素排出量を推計している点で先駆性がある。 ■農業環境技術研究所は，その後も，農業が環境に及ぼす影響に関する研究を発展させ，ライフサイクルアセスメント手法の開発を進めている*6。 農林水産技術研究ジャーナルは，1998年10月号において，「農林水産業におけるエネルギー利用」という特集を組んでいる。ここでは，宇田川武俊氏*7と井上喬二郎氏*8の論文を引用するが，この特集では，水産業や食品業等も扱われている。 宇田川氏は，農業におけるエネルギー消費量の変化の特徴を次のようにとりまとめている。 ■「農林水産業のエネルギー消費は我が国の最終エネルギー消費の2～4％を占めるにすぎないが，産業部門全体が大幅な省エネルギーを達成しているのに比べると，いささか心許ない。実際，総合エネルギー統計の初年度の1953年から96年までの44年間にエネルギー消費の増は，我が国全体で9.6倍であるが，農林水産業では13.8倍である。しかも最近の10年では，農林業は1.5倍で，全消費の1.2倍をかなり越えている。 さらに，エネルギーの生産効率が農林業では近年低下しており，水産業や他産業での向上傾向と正反対となっている。したがって，今後は，農林業における徹底した省エネルギー技術の開発と自然エネルギーの利用拡大の技術とともに，省エネルギー機器や技術のエネルギー効率的なシステム化を図ることが重要である。」 表2 作物・家畜の生産に要するエネルギー（単位：Ｍcal）
2.乳牛・肉用牛・豚は年・頭当たり 3.採卵鶏・ブロイラーは100羽当たり 4.各分類項目に含まれる作物は次のとおり (1)稲以外の耕種作物：小麦，大豆，てんさい，ばれいしょ，かんしょ，らっかせい (2)飼料作物：とうもろこし，牧草 (3)野菜（露路）：だいこん，にんじん，キャベツ，ほうれんそう，ねぎ，たまねぎ，レタス (4)野菜（ハウスその1）：トマト，いちご (5)野菜（ハウスその2）：きゅうり，ピーマン，メロン (6)花（夏・夏秋切り）：ばら，トルコキキヨウ (7)花（冬・周年切り）：ばら，きく，カーネーション，シクラメン (8)果樹（普通栽培，雨よけを含む）：温州みかん（ハウスを含む），リンゴ，ぶどう，おうとう (9)果樹（ハウス）：ぶどう 5.乳牛・肉用牛・豚は年・頭当たり 6.平成7年度の新経営体育成エネルギー利用体系化調査委託事業報告書より作成 ■これらの他にも，様々な目的でなされた農林水産業におけるエネルギー消費に関する報告書*9 - *13があり，丹念な調査ととりまとめが行われている。 この話題の素材探しのためにインターネットで検索を行っていると，驚くべき論文に出くわした。Antony F.F. Boysという方が，膨大な調査により，日本における農業とエネルギーについてまとめておられる*14。食料の生産（化学肥料や農薬の生産を含む），輸送，加工（乾燥，貯蔵を含む），調理における投入エネルギーを整理している。できることから実行すべきという観点から，次の提言をされている。
2．農業におけるエネルギー消費の構造 ■1．では，農業のおけるエネルギー消費の全体像をみた。ここでは，少し具体的に，農業のどういう活動でどのくらいエネルギーを消費しているかについて，紹介する。 農業におけるエネルギー消費は，大きく「直接エネルギー」と「間接エネルギー」に分類される。直接エネルギーは，労働・畜力，農作業機械などの燃料，電力が相当する。間接エネルギーは，肥料や農薬などの資材生産の際に消費され間接的に農地に投入されるエネルギーである。灌漑・排水，暗渠などの構造物を含む建物，農機具，圃場整備や農地造成を含める場合もある。 清水夏樹らは，飼料米栽培における農業生産資材投入量，エネルギー，労力等の調査を実施した。栽培に係る作業は，(1)耕うん～稲刈り・脱穀の本田作業，(2)もみ消毒～育苗管理の苗準備作業，(3)収穫後の籾の乾燥・籾すり作業の3つに分けられる。各作業内容や使用機械，燃料消費および労力について，栽培期間中に投入した農業生産資材および燃料の使用量・価格をそれぞれ10ａ当たりに換算して図1に示す調査結果を得た*15。1つの事例調査であるが，どのような方法で計算しているのかご理解いただくために，説明不足の部分もあるが紹介する。 (1)の本田作業に伴う運搬・移動については，労力（労働時間）は計上していないが，走行距離（自宅から圃場までの距離は1.7km）と走行燃費から燃料消費を調査した。耕うん等に用いたトラクター（軽油燃料使用）は自宅から圃場まで自走して移動しており，舗装道路の走行燃費は2.8km/Lとした。田植機および収穫用コンバインの移動には，1.5ｔトラック（ガソリン燃料使用）を使用し，走行燃費は7km/L（実測値の平均），手作業のための移動には軽トラック（ガソリン燃料使用）を使用し，総高燃費は11km/L（実測値の平均）とした。(2)苗準備作業，(3)乾燥・籾すり作業では，運搬・移動はない。 飼料米栽培において10a当たりの圃場での作業および運搬・移動のために消費した燃料は，軽油54.35L（圃場作業38.83L，運搬・移動15.52L），ガソリン20.18L(圃場作業1.9L，運搬・移動18.28L)，混合油0.20L（圃場作業のみ），灯油12.50L（籾乾燥作業に使用），電力3.04kWh（うち籾すりに2.9 kWh使用）であった。 資源エネルギー庁発表のエネルギー源別標準発熱量表により，各燃料1L当たりの標準発熱量を軽油38.2MJ，ガソリンおよび混合油34.6MJ，電力3.6MJ，灯油36.7MJとすると，(1)本田作業に要した直接エネルギーは1556.06MJ/10a，(1)に伴う運搬・移動に要した直接エネルギーは1225.20MJ/10a，(2)苗準備作業に要した直接エネルギーは0.50MJ/10a，(3)籾の乾燥・籾すり作業に要した直接エネルギーは469.19MJ/10aとなり，合計で3250.95MJ/10aの直接エネルギーが消費された結果となった。 また，栽培に要した農業生産資材のうち，消費財に該当する農業生産資材の種類・使用量および価格をもとに，（社）農林水産技術情報協会（1996）：主要作物の作業体系におけるエネルギー消費原単位p.425の「平成4年延長産業連関表」より試算された生産資材別エネルギー原単位（1990年基準）を用いて，価格から間接エネルギーを算出した。メタン発酵消化液（液肥）については現在無料で運搬・散布を行っており他の資材と同様の手法で算出できないこと，また液肥を製造している山田バイオマスプラントでのエネルギー収支については本研究では取り扱わないことから，今回の計算からは省いた。また，種籾についても(独)農研機構・作物研究所より提供を受けたため価格が算出できないこと，農家の自給生産を想定していることから，間接エネルギーの算出からは除外した。さらに，農薬のうち，無人ヘリ防除によるものは，10a当たりの散布量と各農薬の単価によって間接エネルギーを算出した。エネルギー原単位は，農薬（殺菌剤，除草剤等）0.098MJ/円，有機質肥料（培土）0.049MJ/円，プラスチック製品（籾がら用袋）0.104MJ/円，紙加工品（米袋）0.059MJ/円であり，作業全体で消費された間接エネルギーは，753.26MJ/10aとなった。以上より，飼料用米の栽培に係るエネルギー消費は，直接・間接エネルギー合計で4004.19MJである。 ■表3は，清水夏樹らが類似の方法で，コマツナおよびエダマメ栽培におけるエネルギー消費量を調査し，とりまとめたものである。 表3 コマツナおよびエダマメ栽培時のエネルギー消費量（調査事例）*16
3．農業由来の温室効果ガスの発生量 ■農業分野からの温室効果ガスの発生量の定量化及び対策技術の研究が活発になってきている。農業分野のライフサイクルアセスメントは，工業製品に比べると自然，気象条件や人為の関与の影響が大きいので不確定要因が大きく信頼性は低くなるが，データを集積中の段階であると言える。しかし，京都議定書目標達成計画における評価にも必要であるので，温室効果ガスインベントリーオフィス（GIO）*17がインベントリーをとりまとめている。最新版は，2008年5月に発行されている。このうち，第6章が「農業分野」，第7章が「土地利用，土地利用変化及び林業分野」になっている。このインベントリーは最新の知見を踏まえて改訂する努力が継続されており，わが国の公式情報と位置づけられる。 4．資源作物の導入■農業をより積極的にエネルギー生産産業にする取り組みも活発になってきた。食料や飼料の生産との競合はさけなければいけないが，わが国においては放っておけば，耕作放棄農地や休耕農地が増えるので，農業・農村を守り新たな活路を見いだすために，そして脱石油社会に向けての準備のために，グリーンバンクとしての土地活用，コントラクター方式の導入等，新しい営農体系を取り入れての取り組みが望まれる。資源作物の生産特性の詳細については，文献*18 - *22をご覧頂きたい。 表4 飼料稲の栽培に投入されるエネルギーと生産されるエネルギー（ha当たり）*23
※2：エタノール収率を0.3kＬ/dry-tとした ※3：エタノール発熱量を21.2MJ/Ｌとした なお，第2部の第11回で関連する話題を提供する。 考え頂きたいこと太陽の恩恵を受けて光合成によりエネルギーを生産する営みである農業が，今，エネルギー消費産業になっています。生産の場と消費の場の距離が離れ，安全を軽視した生産者・流通・販売業者の営利追求が悪循環をもたらしています。食の生産と消費の常識をとり戻すにはどうしたらよいでしょうか。 次回予告次回は，注目されているバイオエタノールについて触れます。 ＜コラム＞ 食料自給率におけるカロリーベースという意味
「我が国の食料自給率」は，一般に，カロリーベースの食料自給率（供給熱量総合食料自給率）で，次式により表されます。食料に含まれるエネルギー（カロリー）が国産でどれくらいの割合で供給できているかを見る指標です。国民1人1日当たりの消費カロリーは，健康管理に関する時にも使われる値で，約2,600kcalです。もちろん，適正量は年齢，労働の内容，性別等により変化します。 「国民1人1日当たりの国内生産カロリー」/「国民1人1日当たりの消費カロリー」 柚山 義人 H20.9.17
*1 宇田川武俊：稲作におけるエネルギー消費の実態とその対策，農業と経済，1980年2月号，pp.69-75，1980 *2 宇田川武俊：水稲栽培における投入エネルギーの推定，環境情報科学，5-2，pp.73-79，1976 *3 宇田川武俊：作物生産における投入補助エネルギー，環境情報科学，6-3，pp.77-91，1977 *4 鳥越洋一：省資源・省農薬生産技術と情報利用，システム農学，8(2)，pp.149-157，1992 *5 農業環境技術研究所：農業生産過程におけるエネルギー消費およびCO2排出量の把握http://www.affrc.go.jp/ja/research/seika/data_niaes/h06/niaes94022 *6 農業環境技術研究所：「環境影響評価のためのライフサイクルアセスメント手法の開発」研究成果報告書，2003 *7 宇田川武俊：農林水産業におけるエネルギー消費，農林水産技術研究ジャーナル，21(10)，pp.7-12，1998 *8 井上喬二郎：農業におけるエネルギー利用の現状と展望，農林水産技術研究ジャーナル，21(10)，pp.13-21，1998 *9 農林水産技術会議事務局：農林水産業における自然エネルギーの効率的利用技術に関する総合研究（グリーンエナジー計画），1990 *10 農林水産技術情報協会：農林業におけるエネルギー利用の現状と将来方向，1990 *11 農林水産技術情報協会：主要作目の作業体系におけるエネルギー消費原単位，1998 *12 農林水産技術情報協会：エネルギー管理型農業生産システム開発調査，2001 *13 三菱総合研究所：平成13年度農林水産業エネルギー利用・環境税等緊急調査報告書，2002 *14 Antony F.F. Boys：日本における農業とエネルギー－21世紀の食料事情を考える－，pp.50-62，2001 *15 （独）農業・食品産業技術総合研究機構農村工学研究所：農林業物質循環システムの研究，科学技術連携施策群の効果的・効率的な推進「バイオマス利活用システムの設計・評価手法」委託業務成果報告書（平成19年度），pp.48-51，2008 *16 清水夏樹・柚山義人：環境に配慮した農法のエネルギー消費分析と経営実態－千葉県北東部における栽培事例より－，農村計画学会誌，26巻，論文特集号，pp.365-370，2007 *17 温室効果ガスインベントリーオフィス（GIO） http://www-gio.nies.go.jp/index-j.html *18 木谷 収：バイオマスは地球環境を救えるか，岩波ジュニア新書，2007 *19 上田達己・天野哲郎：バイオマス燃料生産システムの効率性・コスト試算，研究調査報告書，6，（独）農業・食品産業技術総合研究機構総合企画調整部研究調査チーム，pp.31-53，2006 *20 上田達己：国産バイオエネルギー生産システムの効率性・コストに関する予備的調査，研究調査室小論集，12，（独）農業・食品産業技術総合研究機構総合企画調整部研究調査チーム，54p.，2008 *21 小林 真・中川 仁・武野計二・坂井正康(2007)C1化学変換を対象とした資源作物の可能性と問題点，農業技術，62(3)，pp.126-129． *22 岡田謙介・松崎守夫・安本知子：バイオ燃料を目的とした油糧作物研究の現状と展開方向，農業技術，62(3)，pp.130-135，2007 *23 清水夏樹：資源作物生産とそのバイオ燃料についての評価視点，環境技術，第36巻12号，pp.18-23，2007 |
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