バイオマス利活用の技術 柚山　義人

4. バイオマス利活用システムの評価の視点

1．評価の視点

■バイオマスの利活用を公的資金を用いて推進する場合には，説明責任を果たして社会的合意を得ること，施策の達成度を定量的に評価することが求められる。施策の実施は，物質収支，エネルギー収支，環境への影響，安全性，経済性，運営組織からみた妥当性，地域の社会・経済への波及効果などから総合的に判断する必要がある。評価に際しては，評価目的，比較対象及び手順を明確にしておく必要がある。

バイオマス利活用に関わる評価指標群には，次の条件が含まれていることが望ましい*1。

（1） 評価目的に適合し，わかりやすい。
（2） 持続性（時間的，空間的）が検討できる。
（3） ライフサイクルコストが比較できる。
（4） 常識的な信頼度をもつデータが入手できる。
（5） 外部経済促進や外部不経済解消への貢献（環境改善，健康予防）が評価できる。

■持続性は根本的な評価指標といえる。経済性は，建設費，減価償却費，維持管理費を全て含むライフサイクルコストで評価すべきである。近年では，さらに環境負荷回収コストを加えたフルコストで評価すべきという考え方も出てきている。地域での負担という観点からは，国や県からの補助金を差し引いて計算する場合がある。農業を軸として考えた場合の評価指標としては，単位面積当りの堆肥・液肥による化学肥料代替度，土壌の適正肥沃度，有機性廃棄物の最終処分量の減少度及び再資源化率の増加度，農地・畜産施設から水域への流出負荷量の減少度及び温室効果ガス発生量の減少度，耕種農業への投入化石資源の減少度，地域内食料・飼料自給率の上昇度などが考えられる。効率的な投資を考えるならば，前記項目を経費で割ればよい。評価に際しては，バイオマス利活用システムの境界設定の妥当性が常に問題となる。



2．評価に際してのシステム境界

■評価指標の数値化の事例として，牛ふん堆肥の製造・利用が地球温暖化に及ぼす影響の評価について検討する。バイオマスの燃焼等により放出されるCO2は生物の成長過程で光合成により大気中から吸収したCO2であるため，バイオマスは私たちのライフサイクルの中で温室効果ガスの1つであるCO2を増加させない（カーボン・ニュートラル）。しかし，地球温暖化への影響は，CやNの収支だけでは定量化できない。地球温暖化に及ぼす影響を評価するに当っては，何と何をどのように比較するかを明確に定める必要がある。ここでは，堆肥の製造・利用を化学肥料の場合と比較する。指標を数値化する作業は意外に難しい。事業のメリットを強調する時には，CO2発生量削減効果のみを評価する場合があるが，総合的に評価しようとすると様々な要因を考慮する必要がある。


（1） CO2削減効果の評価

■堆肥で化学肥料を代替すると，大気中の窒素固定によるアンモニア製造のためのナフサ使用量を減じ，これに伴い発生するCO2の発生量を削減できる。化学肥料の原料となるNH3を1t製造するには，ナフサ775Lが使用される。温室効果ガスの発生・削減量は，「地球温暖化対策の推進に関する法律」に基づく「地球温暖化対策地域推進計画策定ガイドライン」*2により算定できる。ナフサ使用によるCO2排出量として2.223kgCO2/Lを用いると，窒素1t当り0.571tの炭素を排出することになる。この量は排出権取引の考え方を用いて金額換算することができる。ただし，CO2削減コスト（円/tC）については，地球温暖化防止のための京都議定書の履行時期や方法にも左右され，その幅は大きい。現在のマーケットは，2,500円/tC程度である。8,000円/tCくらいに上昇するかもしれない。


（2） 総合的評価

■バイオマスが吸収したCO2やN2をCH4やN2Oの形態で大気へ放出すると地球温暖化を促進してしまう。堆肥化の場合にも，大きなエネルギーを消費しなければ，CO2発生量はバイオマスによるCO2吸収量と同等以下である。ところが，堆肥化でCH4やN2Oは増加する。N2Oの発生を抑制しようとすると，酸性雨の原因物質となるNH3が増加する。

上記「ガイドライン」では，牛の糞尿処理堆積発酵で5kgCH4/頭/年，3kgN2O/頭/年が発生するとしている。CO2，CH4，N2Oは1mol当りの赤外線吸収度が異なり，CO2に比べCH4は21倍，N2Oは310倍程度の温暖化をもたらすとされている。

図1は，(A)，(B)，(C)の3通りに比較対象を示したものである。どこまでを境界とするかによって評価値の正負が逆転する場合もあり得る。堆肥の無機化率は30～50％と言われ，一般に化学肥料に比べての作物への吸収性（肥効率）が小さい。しかし，堆肥の連用の年数が多くなると，農地での窒素の挙動などは類似してくる。牛ふんと堆肥の輸送は化学肥料に比べてエネルギー消費量が大きい。牛のゲップでCH4，呼吸でCO2が排出される。飼料を輸入すると，輸送に伴う化石資源使用量と温室効果ガス発生量が増大する。

このようにバイオマス資源の利活用に関し，カーボン・ニュートラルであることと地球温暖化への影響にはギャップがある。

図1　堆肥と化学肥料の利用を比較するための3つの境界例




3．持続可能性について*3

■バイオマスタウンを念頭においたバイオマス利活用システムの設計にあたっては，「効率的なプロセスで結ばれた総合的利活用システム」とは何か，「安定的かつ適正なバイオマス利活用」とはどういうことか，を十分に検討する必要がある。これらを考える上で，重要なキーワードは「持続可能性」である。すなわち，バイオマス生産の基盤である農林畜産業が持続可能であること，バイオマスの利活用を行う工業生産が持続可能であること，生産される製品やエネルギーの市場や需要が持続可能であること，また，これらを支えるバイオマスタウンとしての社会基盤が持続可能であることなどが必要条件であり，これらに対する考慮を欠いた計画は破綻をきたす危険性が高い。光合成に基づくバイオマス資源は再生可能資源であるが，再生可能ということと持続可能であるということは必ずしもイコールではないことに注意が必要である。表1は，バイオマス利活用の持続可能性に係わる諸問題の所在とその解決方策をとりまとめたものである。さまざまな因子の評価・検討が必要となるが，まずは地域内でのマテリアルバランスならびにエネルギーバランスが適正であることの見極めが基本となる。バイオマス利活用システムの構築に関する要点を図3にまとめた。

表1　バイオマスの利活用の持続可能性に係わる諸問題と解決方策*3

  問題点の所在の認識 解決方策
農地・農畜産業 現在の農業システムは石油に大きく依存している。必要量以上の肥料・農薬の投入は環境悪化を招く。持続性のある営農である水稲作がコメの生産過剰で大幅に制限されている。畜産のための飼料は大部分を輸入に頼っている。現時点では，農作物の見栄えの良さを重視せざるを得ない状況にある。中山間地域を中心に担い手不足が深刻である。 マテリアル・エネルギーバランス，生態系への影響を理解した生産活動の展開。食品の安全は最低要件とし，品質とサービスで競争するシステムの整備。地域で得られる農業生産資材やエネルギーを利用する環境保全型農業への飛躍的転換。飼料稲の栽培による耕畜連携，資源作物生産の推進。バイオマスの積極的利活用を可能にする基盤づくり。
林地・林業 木材をその成長量以上に採取することはできない。適切な伐採を行わない植林は森林環境の悪化を招く。間伐材の収集・運搬には相当のコストがかかる。 森林機能の保全を念頭に置いた木質系バイオマス利活用計画の策定。材木の生産，エネルギー利用など利用目的に応じた樹種の選定，伐採方法の検討。
地域・ライフスタイル 大量生産・大量消費・大量廃棄に基づく経済合理主義の価値観は，近々通用しなくなる。生活系ゴミの処分も限界に近づいている。環境保全に関わる地域住民，地球市民としての役割がより一層不可欠になってきている。 食やエネルギーの地産地消の推進。使い捨て社会から循環型社会への移行。見かけだけを重視しない農作物の購入によるコストと廃棄物発生量の軽減。省エネ，社会コスト低減への市民としての貢献。
バイオマス利活用事業 バイオマスから得られる価値以上のエネルギー投入はすべきでない。実際に収集可能な原料バイオマス量，実際に利用可能なバイオマス再生資源量と一致しない事業計画は破綻する。交付金や補助金がプラントの建設に限定されている。 廃棄物処理の延長からの脱却。バイオマスの発生・生産，収集・輸送から変換技術の選定・設計，得られる製品・エネルギーの需要までを考慮した一貫した計画策定。プラントの運転管理への公的支援。


図3　持続可能なバイオマス利活用システムの構築に向けて*3





考えて頂きたいこと

■農業生産が持続的であるために必要な条件を考えてみましょう。


次回予告

■次回は，バイオマス利活用システムの評価の手法を紹介します。

柚山　義人　H20.5.14

*1 農林水産バイオリサイクル研究「システム化サブチーム」編：「バイオマス利活用システムの設計と評価」（ISBN4-9902-6830-x），2006

*2 環境省地球環境局：地球温暖化対策地域推進計画策定ガイドライン，2003

*3 迫田章義・望月和博・柚山義人：バイオマス利活用の展望，講座「バイオマス利活用」
（その8），農業土木学会誌，74(1)，pp.53-58，2006
メインメニュー