JPN IPCC SRREN Full Report (p.282～469)2.バイオ ......Eng (USA), Wolfgang Lucht (Germany),...

SRREN

ipcc

気候変動に関する政府間パネル第 3 作業部会 - 気候変動の緩和（策）

再生可能エネルギー源と気候変動緩和に関する特別報告書終版

バイオエネルギー（仮訳）

2

バイオエネルギー（仮訳）

統括執筆責任者: Helena Chum (USA/Brazil), Andre Faaij (The Netherlands), Jose Moreira (Brazil)

執筆責任者: Goran Berndes (Sweden), Parveen Dhamija (India), Hongmin Dong (China), Benoit Gabrielle (France), Alison Goss Eng (USA), Wolfgang Lucht (Germany), Maxwell Mapako (South Africa/Zimbabwe), Omar Masera Cerutti (Mexico), Terry McIntyre (Canada), Tomoaki Minowa (Japan), Kim Pingoud (Finland)

執筆協力者: Richard Bain (USA), Ranyee Chiang (USA), David Dawe (Thailand, USA), Garvin Heath (USA), Martin Junginger (The Netherlands), Martin Patel (The Netherlands), Joyce Yang (USA), Ethan Warner (USA)

査読編集者: David Pare (Canada) and Suzana Kahn Ribeiro (Brazil)

本章の引用時の表記方法: Chum, H., A. Faaij, J. Moreira, G. Berndes, P. Dhamija, H. Dong, B. Gabrielle, A. Goss Eng, W. Lucht, M. Mapako, O. Masera Cerutti, T. McIntyre, T. Minowa, K. Pingoud, 2011: Bioenergy. In IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation [O. Edenhofer, R. Pichs‐Madruga, Y. Sokona, K. Seyboth, P. Matschoss, S. Kadner, T. Zwickel, P. Eickemeier, G. Hansen, S. Schlömer, C. von Stechow (eds)], Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. 注意本報告書は、IPCC「Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigraton」Final Release を翻訳したものです。この翻訳は、IPCC ホームページに掲載されている報告書 http://srren.ipcc-wg3.de/ を元に行っています。また、翻訳は 2011 年 5 月 9 日リリースの初版に基づいて行っており、その後 IPCC によっ

て行われた修正、追加、削除等の変更には対応しておりませんので、ご注意ください。本報告書「再生可能エネルギー源と気候変動緩和に関する特別報告書」は上記報告書の仮訳であり、IPCC の公

式訳ではありません。正本は英文のみで提供されており、本日本語仮訳を引用して問題が生じても責任を負いかね

ますのでご了承ください。

終版再生可能エネルギー特別報告書（SRREN）

SRREN 2/154 第 2 章

第 2 章：バイオエネルギー

目次目次 ............................................................................................................................................................................ 2 要約 ............................................................................................................................................................................ 4

2.1 序論 ................................................................................................................................................................. 5 2.1.1 バイオマスとバイオマス使用に見られる現在のパターンと傾向 ............................................................. 5 2.1.2 気候変動評価に関する過去の国際間パネル ............................................................................................ 10

2.2 資源ポテンシャル .......................................................................................................................................... 10 2.2.1 はじめに .................................................................................................................................................. 10

2.2.1.1 方法論評価 ........................................................................................................................................ 11 2.2.1.2 バイオマスの正味の総地上一次生産量 ............................................................................................ 13 2.2.1.3 人間が取得する正味の陸域一次生産量 ............................................................................................ 13

2.2.2 世界及び地域の技術的ポテンシャル ...................................................................................................... 14 2.2.2.1 文献評価 ........................................................................................................................................... 14 2.2.2.2 残渣、家畜ふん尿、加工副産物、及び廃棄物の寄与 ....................................................................... 16 2.2.2.3 利用されていない森林の成長の寄与 ................................................................................................ 16 2.2.2.4 バイオマス植林地の寄与 .................................................................................................................. 16

2.2.3 バイオマス資源評価における経済的考察 ............................................................................................... 20 2.2.4 バイオマス資源ポテンシャルに影響する要因 ........................................................................................ 21

2.2.4.1 農業及び林業における残渣供給 ....................................................................................................... 21 2.2.4.2 農業及び林業における専用バイオマス生産 ..................................................................................... 22 2.2.4.3 耕作限界地の利用 ............................................................................................................................. 23 2.2.4.4 生物多様性保護 ............................................................................................................................... 24

2.2.5 資源ポテンシャルに対する気候変動の潜在的な影響 ............................................................................. 24 2.2.6 合成 ......................................................................................................................................................... 25

2.3 技術及び用途 ................................................................................................................................................. 26 2.3.1 原材料 ..................................................................................................................................................... 26

2.3.1.1 原材料の生産及び収穫 ..................................................................................................................... 26 2.3.1.2 農業、食料、及び森林部門との相乗効果 ......................................................................................... 28

2.3.2 近代的バイオマスからのエネルギーキャリアのロジスティクス及びサプライチェーン ....................... 29 2.3.2.1 固体バイオマスの供給及び利用のための市場開発 .......................................................................... 29 2.3.2.2 開発途上国における固体バイオマス及び木炭供給 .......................................................................... 30 2.3.2.3 木材ペレットのロジスティクス及び供給 ......................................................................................... 31

2.3.3 電力、熱、、液体及び気体燃料への変換技術 .......................................................................................... 31 2.3.3.1 変換技術の開発段階 ......................................................................................................................... 32 2.3.3.2 熱化学プロセス ................................................................................................................................ 32 2.3.3.3 化学プロセス .................................................................................................................................... 33 2.3.3.4 生化学プロセス ................................................................................................................................ 34

2.3.4 バイオエネルギーシステム・チェーン: 既存の先端システム ............................................................ 34 2.3.4.1 電力、コジェネレーション、及び熱のためのバイオエネルギー・チェーン ................................... 34 2.3.4.2 液体輸送燃料のバイオエネルギー・チェーン ................................................................................. 35

2.3.5 合成 ......................................................................................................................................................... 37 2.4 市場及び産業の発展の世界的及び地域的状況 ............................................................................................... 44

2.4.1 現在のバイオエネルギー生産及び展望 ................................................................................................... 44 2.4.2 伝統的バイオマス、改良された技術と手法、及び障壁 .......................................................................... 46

2.4.2.1 改良型のバイオマス調理ストーブ ................................................................................................... 46 2.4.2.2 バイオガス・システム ..................................................................................................................... 47

2.4.3 近代的バイオマス: 大規模システム、改良された技術と手法、及び障壁 .............................................. 48 2.4.4 バイオマス及びバイオエネルギーの国際貿易 ........................................................................................ 49 2.4.5 バイオマス及びバイオエネルギーの支援政策の概要 ............................................................................. 52

2.4.5.1 バイオエネルギー政策及び標準化に関する交流のための政府間プラットフォーム ........................ 53 2.4.5.2 持続性枠組み及び標準 ..................................................................................................................... 53

2.4.6 バイオエネルギーの市場への浸透と国際貿易の主な機会及び障壁 ........................................................ 54 2.4.6.1 機会 .................................................................................................................................................. 54 2.4.6.2 障壁 .................................................................................................................................................. 55



2.4.7 統合 ......................................................................................................................................................... 56 2.5 環境的・社会的影響 ...................................................................................................................................... 57

2.5.1 環境的影響 .............................................................................................................................................. 58 2.5.2 近代的バイオマス: 土地利用変化の影響を除いた気候変動 ................................................................... 59 2.5.3 近代的バイオエネルギー: 土地利用変化による影響などの気候変動 ..................................................... 63 2.5.4 伝統的バイオマス: 気候変動の影響 ....................................................................................................... 69 2.5.5 温室効果ガス排出以外の環境的影響 ...................................................................................................... 70

2.5.5.1 大気質及び水資源への影響 .............................................................................................................. 70 2.5.5.2 生物多様性及び生息地の喪失 ........................................................................................................... 71 2.5.5.3 土壌資源における影響 ..................................................................................................................... 71

2.5.6 環境衛生と安全性の示唆 ........................................................................................................................ 72 2.5.6.1 原材料の課題 .................................................................................................................................... 72 2.5.6.2 バイオ燃料生産の課題 ..................................................................................................................... 72

2.5.7 社会経済的な側面 ................................................................................................................................... 73 2.5.7.1 社会経済的な影響の研究とバイオエネルギー・システムの持続可能性の基準 ............................... 73 2.5.7.2 小規模システムの社会経済的な影響 ................................................................................................ 73 2.5.7.3 大規模なバイオエネルギー・システムの社会経済的な側面 ............................................................ 74 2.5.7.4 食料安全保障のリスク ..................................................................................................................... 75 2.5.7.5 地方の開発と社会的発展への影響 ................................................................................................... 76 2.5.7.6 社会的な側面と環境的な側面のトレードオフ ................................................................................. 76

2.5.8 統合 ......................................................................................................................................................... 77 2.6 技術改良とイノベーションの見通し ............................................................................................................. 78

2.6.1 原材料の改良 .......................................................................................................................................... 78 2.6.1.1 収量の増加 ....................................................................................................................................... 78 2.6.1.2 水生バイオマス ................................................................................................................................ 80

2.6.2 バイオマスの物流とサプライチェーンの改善 ........................................................................................ 81 2.6.3 近代的バイオマスから二次エネルギーキャリアへ転換する技術の向上 ................................................ 82

2.6.3.1 液体燃料 ........................................................................................................................................... 84 2.6.3.2 ガス化燃料 ....................................................................................................................................... 94 2.6.3.3 二酸化炭素回収・貯留とバイオマスの併用。大気からの温室効果ガスの長期的な除去 ................. 94 2.6.3.4 バイオリファイナリー ..................................................................................................................... 95 2.6.3.5 バイオベースの製品 ......................................................................................................................... 95

2.6.4 統合 ......................................................................................................................................................... 95 2.7 コストの傾向 ................................................................................................................................................. 96

2.7.1 決定要因 .................................................................................................................................................. 96 2.7.1.1 特定の商用システムに関する電力、熱、燃料の近の均等化原価 ................................................. 98

2.7.2 バイオエネルギー・システムの技術的学習 .......................................................................................... 101 2.7.3 コスト削減ポテンシャルの将来的なシナリオ ...................................................................................... 103

2.7.3.1 商用バイオエネルギー・システムの将来的なコスト傾向 ............................................................. 103 2.7.3.2 商用前のバイオエネルギー・システムの将来のコスト傾向 .......................................................... 105

2.7.4 統合 ....................................................................................................................................................... 106 2.8 潜在的な普及段階 ........................................................................................................................................ 107

2.8.1 バイオエネルギーの現在の普及 ............................................................................................................ 107 2.8.2 短期的な予想 ........................................................................................................................................ 107 2.8.3 炭素緩和における長期的な普及 ............................................................................................................ 108 2.8.4 条件及び政策: バイオエネルギーの資源ポテンシャル、技術と経済、環境上の影響と社会的影響の統合 ......................................................................................................................................................................... 111

2.8.4.1 資源ポテンシャル ............................................................................................................................ 111 2.8.4.2 バイオエネルギー技術、サプライチェーン、及び経済性 .............................................................. 114 2.8.4.3 社会的及び環境的影響 .................................................................................................................... 116

2.8.5 普及に関する結論: バイオエネルギーに関する重要な示唆 .................................................................. 118 REFERENCES ...................................................................................................................................................... 121 地図に関する免責条項: 本技術要約の地図上に表示された国境と名称、及び使用された記号は、国連から公式に承

認または承諾を得たものではない。SRREN 用に作成された地図において、ジャンムー及びカシミールにある点線

はインド及びパキスタンが合意したおおまかな停戦ラインを示す。ジャンムーとカシミールの終的な状況に関し

ては、いまだ両国による合意に至っていない。



要約バイオエネルギーは、持続的に開発可能な資源である点、効率的なバイオエネルギーシステムが使用される点を考

えると、その温室効果ガス（GHG）の緩和ポテンシャルは大きい。一定の現在のシステムと鍵となる将来の選択肢

（多年生作物の栽培システム、バイオマス残渣や廃棄物の使用、新型の転換システムなど）では、化石エネルギー

のベースラインに比べ、80～90%の排出削減が可能である。ただし、間接的土地利用変化（d+iLUC）の影響に加え、

炭素ストック（直接）のロスにつながる土地利用の転換と森林管理で、温室効果ガス緩和の正味の影響を低下させ

る可能性があり、一部のケースでは無効にする可能性もある。気温上昇、降雨パターンの変化、極端な出来事の発

生頻度の増加による気候変動の影響は、バイオマス資源のポテンシャルに影響を与えたり相互に作用したりする。

この相互作用は今もあまり理解されていないが、地域差が大きい可能性が高い。気候変動がバイオマス資源の生産

に与える影響は存在するが、世界的な気温上昇が産業革命以前に比べて 2℃以下の上昇に限定される場合、制約は

ほぼないだろう。バイオマス資源の生産と適応措置を組み合わせることで、バイオエネルギーと多年生の栽培シス

テムには、より持続可能な機会が生じる。バイオマスは、食料、飼料、繊維が主要な源であり、再生可能エネルギー（RE）資源として、2008 年に世界の一

次エネルギー供給総量（TPES）の約 10.2%（50.3EJ）を供給した。主に開発途上国の貧困層が木材、藁、木炭、

家畜ふん尿、その他の動物ふん尿などを調理、暖房、及び照明に、伝統的に使用している。この割合は約 30.7EJで、インフォーマル部門による未計上の使用（木炭の生産と分配など）がさらに 20～40%ある。電力、熱、コジェ

ネレーション（CHP）、輸送燃料用のバイオマスによる一次エネルギー供給総量は、2005 年に 9.6EJ だったが、2008年には 11.3EJ になった。近代的バイオエネルギーの割合は 2005 年の 20.6%に対し、22%だった。専門家による利用可能な科学的文献のレビューでは、バイオマス由来のエネルギーの潜在的な普及レベルは 2050年までに 100～300EJ になり得る。しかしながら、このポテンシャルには、市況、政策の条件といった大きな不確

実性が伴う。また、食料や水、木製品やパルプ製品の生産改善率にも大きく左右される。バイオマスエネルギーの技術ポテンシャルの上限は、2050 年までに大で 500EJ/年になるだろう。技術ポテンシ

ャルがかなりの割合に達すると、洗練された土地管理と水管理、大規模で世界的なプラントの生産性向上、土地の

適化やその他の措置が必要になる。このポテンシャルを実現するのはかなり難しいが、2050 年の世界の一次エ

ネルギー供給に大きな貢献を果たし得る。ちなみに、食料、飼料、繊維のために世界で収穫されたバイオマス全量

を熱換算すると、現在、約 219EJ/年になる。第 10 章のシナリオレビューでは、温室効果ガス安定化レベルは各シナリオで異なるが、バイオエネルギーの貢献

は飛躍的に高まると予測出来る。2050 年までに、中央値のケースでは、バイオエネルギーの貢献は世界の一次エ

ネルギー供給総量の 120～155EJ/年になる。75 パーセンタイル値のケースで 150～190EJ/年、も高い普及の見込

みを示すシナリオでは 265～300EJ/年にまで達する。この範囲は、IPCC Special Report on Emission Scenarios（SRES）で提示された地域規模の A2・B2、世界規模の A1・B1 の条件とストーリーラインにおおむね沿っている。土地利

用の良好なガバナンスと森林、農業、家畜の管理を確実に改善する政策の枠組みと持続可能性が実施できれば、高

いポテンシャル（B1）と低いポテンシャル（B2）双方につながり得る。ただし、こうした政策の枠組みや実行メ

カニズムが導入されない場合や、他の（革新的な将来の）部門とバイオ資材をめぐる激しい競争が生じた場合、バ

イオマス供給は 2050 年も 100EJ/年程度に限定されるだろう。こうした環境において、さらにバイオマスが拡大す

ると、食料供給、水資源、生物多様性との地域的な大きな摩擦につながりかねず、特に、間接的土地利用変化と炭

素ストックのロスにより温室効果ガスの排出が増大しかねない。別の普及シナリオでは、バイオエネルギーが市場

の代替エネルギーに比べ安価な選択肢である恵まれた世界各地で（ブラジルのサトウキビを原料としたエタノール

生産）、バイオマス資源は、残渣や有機廃棄物、耕作限界地、荒廃地、利用しづらい土地で栽培されたエネルギー

作物の使用を制約する場合がある。バイオエネルギーには、気候変動のフィードバック、バイオマス生産、土地利用など、複雑な社会的、環境的な相

互作用がある。バイオエネルギーが社会的、環境的課題に与える影響（健康、貧困、生物多様性など）は、地域の

状況、特定のプロジェクトの設計と実施によって、プラスにもマイナスにもなる。バイオエネルギー、特にバイオ

燃料の政策的な背景は、近年、急速かつ劇的に変化している。食料対燃料の議論、他の紛争に関する懸念の高まり

が、持続可能性の基準と枠組みを開発実行する強い推進力となっている。多くの紛争は、発生が避けられない場合、

地方開発を進め貧困緩和と安定的なエネルギー供給に貢献する土地利用の良好なガバナンスとしての、天然資源、

農業・家畜部門の管理において、相乗効果を推進することで緩和可能である。コストは、地域、バイオマスの種類、バイオマスの転換プロセス用の供給コスト、バイオエネルギー年間生産規模

と年間生産時間によって異なる。商用バイオエネルギーの均等化コストの推定例は、液体バイオ燃料とガスバイオ

燃料の場合は約 2～48US ドル（2005 年）/GJ、約 2MW を超える電力またはコジェネレーションシステムの場合は

約 3.5～25US セント/kWh（10～50US ドル（2005 年）/GJ）である。バイオマス資源のコストは 3US ドル（2005 年）

/GJ、蒸気の熱は 5US ドル（2005 年）/GJ、温水は 12US ドル（2005 年）/GJ）、国内または地域の暖房システムは



2～77US ドル（2005 年）/GJ で、そのバイオマス資源のコスト（固体廃棄物またはペレット）は 0～20US ドル（2005年）/GJ である。これらの計算は 2005～2008 年のデータを参照し、US ドル（2005 年）建て、割引率 7%である。近年行われたリグノセルロース系バイオ燃料の分析では、二酸化炭素緩和により何も収益がないと想定する場合に、

原油価格 60～70US ドル（2005 年）/バレル（0.38～0.44US ドル（2005 年）））で競合を可能にする改良の可能性

が示されている。シナリオ分析では、短期の研究開発（R&D）と市場の支援があれば、石油価格と炭素価格にもよ

るが、2020 年頃の商用化が可能であろうとしている。エタノールとバイオディーゼルに加え、多岐にわたる炭化

水素や現在の石油系化学物質・資材と類似したものであれば、バイオ燃料は自動車だけでなく、航空、海運にも使

用し得る。バイオマスは、エネルギー密度の高い液体燃料を現在提供出来る唯一の再生可能エネルギー源である。

また、多様なバイオ系製品をバイオリファイナリーで生産し、転換プロセス全体の経済性を強化出来る。相乗効果

をもたらせる短期的な選択肢としては（一部のものはすでに競争力を有する）、混焼、コジェネレーション、熱利

用、サトウキビ系エタノール、バイオ電力の共同生産などである。活動するバイオ市場の発展とバイオエネルギー

の国際取引がこれらの相乗効果の達成を支える可能性がある。発電技術、バイオマス供給システム、多年生作物の栽培システムの向上が進めば、バイオエネルギーのコスト低下

が実現出来る。多くのバイオマス技術で、他の再生可能エネルギー技術に匹敵する学習率で、技術の学習と関連す

るコスト削減が発生する。これは栽培システムで実例があり、一年生作物の農業管理、供給システム、物流、エネ

ルギーキャリアを生産する転換技術（熱、電力、サトウキビまたはトウモロコシ系のエタノールなど）に向上が見

られる。また、バイオガスでも大幅なコスト削減が実証されている。バイオマス転換と二酸化炭素回収・貯蔵（CCS）の発展を組み合わせることで、温室効果ガスを大気中から長期的

にかなり吸収し得る（これは負の排出とも言う）。新型のバイオマテリアルは、経済的な観点からも温室効果ガス

削減の観点からも有望であるが、その緩和ポテンシャルの相対的規模はあまり理解されていない。水生植物（藻類）

の潜在的な役割はかなり不確かであるが、土地利用をめぐる争いを緩和し得る。これらの選択肢については、さら

なる経験、研究開発及び実証（RD&D）、詳細な分析が必要である。バイオエネルギーシステムの複数の駆動要因と持続可能な方向でのその発展が、明らかになりつつある。この例と

して、急速に変化する政策の背景、近年の市場をベースとした活動、新型バイオリファイナリーとリグノセルロー

ス系バイオ燃料への支援拡大、特に持続可能性の基準と枠組みの発展が挙げられる。バイオマス生産と転換におけ

る主要技術の継続的なコスト低下、供給インフラの開発、統合システムの調査が、持続可能な土地利用と水使用の

促進、市民や政治の受容につながる可能性がある。

2.1 序論バイオエネルギーは、食料、飼料、繊維の生産、及び林産物の世界的なバイオマス生産システムに加え、廃棄物・

残渣管理に複雑な形で組み込まれている。バイオエネルギーは、様々な部門の用途に対し、様々な技術を組み合わ

せて用いられる。

2.1.1 バイオマスとバイオマス使用に見られる現在のパターンと傾向 2008 年、バイオマスは世界の一次エネルギー年間供給総量の 10.2%（50.3EJ/年）を占めた。社会の非常に広範な部

門から幅広いバイオマス資源が供給され（表 2.1 参照; IEA, 2010a）、エネルギーに使用されるバイオマス資源を図

2.1（a）に示す。その 80%以上は木材（木、枝、残渣）や低木であり、その他のバイオマス資源は農業部門（エネ

ルギー作物、残渣、副産物）、様々な商業廃棄物、使用済み廃棄物、副生成物の流れ（バイオマス製品のリサイク

ル・加工、一般廃棄物（MSW）の有機性の生物由来の部分1）である。

1 本章で使用される一般廃棄物（MSW）は、EUROSTAT が定義する都市廃棄物と同一の意味を有する。



(a)

(b)

図 2.1: （a）世界のエネルギー用の一次バイオマス資源（IPCC, 2007a,d; IEA Bioenergy, 2009）、及び（b）世界

の産業用丸太2の生産水準に平行している開発途上国で使用される薪の割合（UNECE/FAO Timber Database, 2011）。バイオマスは、様々な部門で様々なエネルギー効率化に使用される（表 2.1 参照）。・材、藁、家畜ふん尿、その他の動物ふん尿などの低効率な伝統的バイオマス3は、主に開発途上国における貧困

層によって調理、照明、及び暖房に使用されている。このバイオマスの大部分は燃焼されるため、健康・生活

状態に重大な悪影響を及ぼす。農村地域では、木炭が二次エネルギーキャリアになりつつある。伝統的バイオ

マスの使用規模の指標として、図 TS.2.1（b）は、伝統的バイオマスからの世界的一次エネルギー供給が世界の

産業用木材生産と平行していることを示している。国際エネルギー機関（IEA）の World Energy Statistics（IEA, 2010a）と World Energy Outlook（WEO: IEA, 2010b）では、国家的データベースに基づく伝統的バイオマスの一次エネルギー供給総量は 30.7EJ/年であるが、これら

のデータベースは系統的に薪の消費量を低く見積もる傾向がある。森林とエネルギーの国際的データ（FAO, 2005）が政策分析の主な参照源であるが、エネルギーのバイオマス消費の推定値となると、逆に高く見積もる

ケースが多い。これは、固体バイオマス燃料は非公式4に生産、取引される場合が多いためである。表 2.1 に示

した世界の一次エネルギー供給総量の 20～40%の補足は、20 か国以上で行われた、詳細かつマルチスケールで、

空間的に明白な（spatially explicit）分析に基づく（たとえば Masera et al., 2005, 2006; Drigo et al., 2007, 2009 など）。

伝統的バイオマスについてはこの後、バイオマス資源の物流と供給（2.3.2.2 節）、改良型の技術、慣行、障壁

（2.4.2.1 及び 2.4.2.2 節）、気候変動の影響（2.5.4 節）、社会経済的な側面（2.5.7 節）を論じた各節で取り上げ

2 丸太生産物とは、林産物産業の挽材と化粧板用丸太、及び紙、新聞印刷用紙、クラフト紙に使用されるパルプ材の生産に使用される木材チップのことである。2009 年には、経済の後退を反映して、32.5（合計）・12.5（産業用）億 m3減少している。データは、Global Forest Resources and Market Developments のプレゼンテーションから取得可能である。 timber.unece.org/fileadmin/DAM/other/GlobalResMkts300311.pdf. 3 伝統的バイオマスは、開発途上国の住宅部門におけるバイオマスの消費と定義され、ほとんどの場合調理及び暖房目的の木材、木炭、農業残渣、及び動物のふん尿の持続不可能な使用のことを指している（IEA, 2010b 及び Annex I）。その他のバイオマスの使用はすべて近代的バイオマスと定義される。本報告書ではさらに、効率性の異なる高効率な近代的バイオエネルギーと産業用バイオエネルギーの利用を区別している（Annex I）。バイオマスの使用の再生可能性及び持続可能性は主に、2.5.4 及び 2.5.5 節でそれぞれ検討している（1.2.1 節及び Annex I も参照のこと）。 4 インフォーマル部門・経済の定義については、Annex I の用語集を参照



る。・高効率な近代的バイオエネルギーの場合、様々な部門において熱、電力、コジェネレーション（CHP）、及び

輸送燃料のための二次エネルギーキャリアとして便利な固体、液体、及びガスが使用されている（図 2.2）。加

工産業の多くの事業体、自治体、地区、協同組合がこれらのエネルギー製品を製造しているが、その目的は、

自己使用の場合もあれば、増加する国際取引を背景とした国家的、国際的な市場への売却の場合もある。エタ

ノールやバイオディーゼルなどの液体バイオ燃料は、世界的に陸上輸送及びいくつかの産業用途で使用される。

農業残渣の嫌気性消化及び一般廃棄物処理によるバイオマス由来ガス（主にメタン）は、発電や熱、またはそ

の両方に使用される。しかしながら、これらのエネルギーのサービスへのも重要な貢献は、チップ、ペレッ

ト、回収された使用済み木材など固体物に基づく。暖房には、地域暖房システムなどにおける暖房・温水暖房

が含まれる。近代的バイオエネルギーへの一次バイオマス供給総量（推定）は 11.3EJ/年で、終用途消費者に

配給される二次エネルギーは約 6.6EJ/年である（IEA, 2010a,b）。短期輪作型の樹木（ポプラやヤナギ）、草本

植物（ススキ属やスイッチグラス）などの近代的バイオエネルギー源は、2.3.1 と 2.6.1 節で論じる。近代的バ

イオマスの場合、その議論の対象として、バイオマスの物流とサプライチェーン（2.3.2 及び 2.6.2 節）、既存技

術（2.3.3 節）または開発中の技術（2.6.3 節）を通じた二次エネルギーキャリアまたはエネルギーへのバイオマ

スの転換、バイオエネルギーやサプライチェーンへの統合（2.3.4 節）、市場と産業の発展（2.4 節）などがある。・エネルギー効率の高いバイオマス転換は一般に産業部門で行われる。年間消費量は約 7.7EJ/年以下で、紙パルプ、

林産物、食品、化学薬品といった部門が関連する。繊維製品（紙など）、エネルギー、木製品、鉄鋼製造用の

木炭などが、その例として挙げられる。産業部門の熱生産は主に、産業プロセス用の蒸気発生であり、これは

発電と連動することが多い。産業部門によるバイオマスの終消費は、明確に割り当てることが出来ないため、

表 2.1 には示されていない。バイオマス産業部門について論じた 8.3.4 節も参照。表 2.1: IEA（2010 a,b）に従う 2008 年における伝統的及び優良な近代的バイオマス・エネルギー・フローの例。

Masera et al., 2005, 2006; Drigo et al., 2007, 2009）による補足あり。

種類概算の一次エネルギー

（EJ/年）概算の平均効率（%）

概算の二次エネルギー

（EJ/年）伝統的バイオマス

IEA のエネルギー・バランス統計にお

ける計上 30.7

10-20 3-6

インフォーマル部門の推定（木炭な

ど）[2.1] 6-12 0.6-2.4

伝統的バイオマスの合計 37-43 3.6-8.4 近代的バイオエネルギー

バイオマス、一般廃棄物、バイオガス

からの電力及び熱電供給 4.0 32 1.3

固体バイオマス及びバイオガスから

の住宅用・公的・商業用建築物におけ

る熱供給 4.2 80 3.4

陸上輸送燃料（エタノール及びバイオ

ディーゼル） 3.1 60 1.9

近代的バイオエネルギーの合計 11.3 58 6.6 注: IEA（2010 a,b）によると、2008 年におけるバイオマスによる一次エネルギー供給総量（50.3EJ）の供給源は主に、固体バイオマス（46.9EJ）、熱及びコジェネレーションに使用される生物由来の一般廃棄物（0.58EJ）、発電、コジェネレーション、熱に使用されるバイオガス（二

次エネルギー）（発電とコジェネレーション 0.41EJ、熱 0.33EJ である。輸送部門で使用されるエタノール、バイオディーゼル、他の

バイオ燃料（エーテルなど）の貢献量は、二次エネルギー換算値で 1.9EJ だった。特定の流量の例としては、バイオマスの生産量電力

が 0.82EJ（パルプ・紙産業の余剰分を含むバイオマス発電所、バイオガス、一般廃棄物）、コジェネレーションからの生産量電力が 0.44EJだった。近代的な住宅部門の熱消費は、住宅部門の熱総消費量（33.7EJ）から IEA のバイオマスの伝統的使用の推定値（30.7EJ）を差

し引き、算出した。表の数字の一部は、IEA の世界的なエネルギー統計から直接引用した。二次バイオ燃料の 1.9EJ（生産した一次エネルギーは、想定効率

60%に基づくため、低めな可能性がある）、全バイオマス資源を対象とした生産電力及び熱の 1.3EJ などが、これに該当する。一般廃

棄物の一次インプット、バイオガス（二次）とこれに対応する生産量が利用可能だったため、効率が計算されている。固体バイオマス

の一次インプットは、一般廃棄物の平均効率に基づき計算された。上記に含まれない数字は、熱（0.88EJ、伝統的に大半を占める）、

鉄鋼業（0.22EJ、大半はブラジル）で木炭製造に使用される固体バイオマス（3.4EJ）などである。木炭製造用の熱量は図 1.18 に示さ

れ、電力用のバイオマス由来の 5.2EJ に含まれる。表 2.1 に含まれていないのは、7.7EJ を消費する産業部門だが、パルプ・紙産業の

売電は含まれている。



国によって状況は大きく異なるが、過去 40 年、バイオエネルギー使用は絶対的には、世界で確実に増加している。

2006 年は、中国が世界各国を牽引し、9EJ のバイオマスをエネルギーに使用し、インド（6EJ）、アメリカ（2.3EJ）、ブラジル（2EJ）が続いた（GBEP, 2008）。バイオエネルギーは、一次エネルギー供給総量に占める割合は比較的

小さいが、大の先進国（G8 諸国：アメリカ、カナダ、ドイツ、フランス、日本、イタリア、イギリス、ロシア）

で割合が増加している（2006 年で 1～4%）。発電における固体バイオマス使用は、パルプ・紙プラントや砂糖精

製工場で特に重要である。エネルギー全消費量に占めるバイオエネルギーの割合は、G8 諸国で概して増加してお

り、特にドイツ、イタリア、イギリスで、近代的バイオマスの形態の使用（発電用の混焼、ペレット暖房）を通じ

た増加が示される（図 2.8; GBEP, 2008）。対照的に、大の開発途上国（中国、インド、メキシコ、ブラジル、南アフリカ）では 2006 年、一次エネルギー

供給総量の 5～27%が主に伝統的バイオマスの使用により供給され、貧国では 80%を超えた。インド、中国、メ

キシコでは、主に、大都市内で伝統的バイオマスが灯油、液化石油ガスで代替されたことにより、バイオエネルギ

ーの割合は減少しつつある。しかしながら、絶対的な消費量は引き続き増加している。大半のアフリカ諸国でもこ

の傾向が見られる。これらの国々では、薪や、特に急成長中の都市部で木炭使用が徐々に増加していることから、

需要が高まっている（GBEP, 2008）。バイオエネルギーの技術的見地から環境的、社会的側面に視点を転じ、本章の文献評価では、バイオエネルギーの

正負の両側面を明らかにする。バイオエネルギーは持続可能な生産、維持を行えば、生物圏（荒廃地など）の炭素

ストック増加、持続可能不可能な森林使用による炭素排出の削減、熱、発電、近代的燃料生産における化石燃料シ

ステムの代替を通じ、気候変動の緩和に大きな貢献を果たせる。さらに、バイオエネルギーは、地域の経済発展の

機会を創出するだろう（9.3.1 及び 2.5.4 節）。新型のバイオエネルギーシステムと終消費技術も、伝統的なたき

火やキルンのバイオマス燃焼に関連するブラックカーボンやその他の短寿命な温室効果ガス（メタン、一酸化炭素

（CO）など）の大幅な削減を実現し得る。バイオエネルギーシステムの設計や実施が不適切な場合、その大規模

な普及が気候や持続可能性にとって負の結果をもたらす可能性が高い。とりわけ、表面アルベド改変や、土壌や植

物由来の炭素排出につながり得る直接・間接的土地利用変化（d+iLUC）の誘導、生物多様性の低下、土地保有の

観点における地域の人口への負の影響、食料安全保障の後退で、負の結果が生じる可能性が高い。バイオマスの資源ポテンシャルに関する文献は 2.2 節で対象にする。同節では、様々な世界的なモデリング研究と

評価に影響を与える要因を論じる。また、国や特定の地域の資源アセスメントの例も提示し、これらの資源のコス

ト的な面を説明する。図 2.2 の技術ポートフォリオ全体には、近代的バイオマスの商用エネルギーキャリアと開発

段階のエネルギーキャリアが含まれる。商用可能なエネルギー製品と（転換）技術については 2.3 節で論じる。こ

れらは、砂糖作物（多年生のサトウキビやビート）、でんぷん作物（トウモロコシ、小麦、キャッサバなど）、油

糧作物（ダイズ、セイヨウアブラナ）をバイオマス資源とし、食料、飼料加工からバイオエネルギー生産に拡大し

ている。バイオエネルギー生産は現在、林産物の残渣、従来から熱と電力を自力生産しているパルプ業、乾燥・湿

潤した都市廃棄物、下水汚泥、多様な部門から排出される有機性汚泥で、倍増している。これらの廃棄物と残渣が

未処理のままになると、メタン排出により気候に大きな影響を与える恐れがある。バイオエネルギー市場は、バイ

オエネルギーの国際取引と持続可能性の枠組みの成長を背景に、伝統的・近代的な形態とも 2.4 節で論じる。バイ

オマス生産やエネルギー製品への転換を行う新型の技術については、2.6 節で取り上げる。



図 2.2: バイオマス原材料から、熱、電力、コジェネレーション、及び液体・ガス燃料への熱化学的・化学的・生

物学的変換経路による商業用（実線、図 2.6 参照）及び発展途上（点線）のバイオエネルギー経路の種類を示した

概略図。商業化された製品には星印を付けている。注: 1各原材料の一部は他の経路でも使用可能である。

2各経路は副産物も発生させる。

3バイオマスの品質向上には、高密度化変換（ペレッ

ト化、熱分解、乾燥など）が含まれる。4バイオメタン、特に天然ガスの主要な成分であるメタンに品質向上出来る様々なガスへの嫌気

性消化。5水熱、液化などのその他の熱変換経路の可能性がある。DME＝ジメチルエーテル。

2.5 節では、バイオエネルギーが気候変動に与える影響に着目しながら、バイオマス使用による環境及び社会への

影響を取り上げる。温室効果ガスの影響とバイオエネルギー・チェーンは複雑なため、土地利用変化がある場合と

ない場合の影響を個別に分析する。これらの影響は、ミクロ、メソ、マクロの各スケールにまたがり、とりわけ特

定の地域における土地被覆の転換と水利用可能性に左右される。直接的土地利用変化の影響は、耕作使用やバイオ

エネルギー専用の作物栽培の変化により、局所的に生ずる。間接的土地利用変化は、一次生産が拡大する地域の外

で市場を介して土地管理活動（直接的土地利用変化）がシフトする結果、生ずる。これらはいずれも 2.5 節で説明

される。近代的・伝統的バイオマス使用による社会的影響は、バイオエネルギーが食料生産や持続可能性に与える

影響といった重要な課題に関連し、2.5.7 節で扱われる（9.3 及び 9.4 節も参照）。高いレベルのバイオエネルギー生産の実現と環境及び社会への影響の小化を両立させるためには、様々なリグノ

セルロース系バイオマスや、電力、熱、ガス化燃料、液体燃料の転換経路のポートフォリオを開発し、エネルギー

の既存・将来のニーズを満たす必要がある（図 2.2）。技術の改良、イノベーション、統合が見込まれるなか、バ

イオマス由来の主要な中間製品（conversion intermediate）は、様々な製品（バイオ燃料、電力、プロセス熱、2.6節で論じた他の製品など）を製造可能なバイオ燃料転換施設で改良出来る。この中間製品は、砂糖、合成ガス、熱

分解油（または他の熱処理によるオイル）、バイオガス、植物油（脂質）などから生じる。2.7 節では、既存の商

用技術のコストとそのコスト傾向について、過去 25 年に特定の国々の様々なバイオエネルギーで得られた技術的

学習（technological learning）に注目して論じていく。後の 2.8 節では、バイオマスエネルギーの普及ポテンシャ

ルについて説明する。また、同節では、環境、社会への影響の論点について触れた 2.2 節のバイオマス資源の評価

と、第 10 章のシナリオ文献レビューで示された普及レベルを比較している。バイオマスとその多様なエネルギー

製品（食料、飼料、繊維、林産物）の役割は、IPCC のシナリオ・ストーリーライン（IPCC, 2000a,d）を通じて検

討された結果、持続可能な開発と気候変動緩和の道筋を考慮した場合、しない場合のいずれも大幅な普及レベルに

達することが分かっている。気候変動緩和と持続可能な開発に関しては、戦略の有無に関係なく、普及水準は高く

も低くもなる可能性がある。バイオエネルギー技術の発展と統合的なシステムへの洞察の多くは、これらの概要か

ら収集可能であり、気候変動を緩和しつつバイオエネルギーを持続的にさらに発展させるうえで、有益である。

原材料1

油糧作物（セイヨウアブラナ、ヒマワリ、

大豆など）廃油、動物性脂肪

光合成微生物大型藻類、バクテリアなど

生分解性一般廃棄物下水汚泥、動物ふん尿、含水廃棄

物（農業・食料廃棄物）、大型藻

類

リグノセルロース系バイオマス（木材、藁、エネルギー作物、一

般廃棄物など）

砂糖及びでんぷん作物

変換経路2

（バイオマス改質3）＋

燃焼

バイオ光化学経路

その他の生物学的・化学的経路

嫌気性消化（＋バイオガス改良）

熱分解5

（＋二次過程）

ガス化（＋二次過程）

4

（加水分解）＋発酵* または微生物処理

エステル交換または水素化

熱及び・または電力*

液体燃料

ガス燃料

バイオディーゼル*

DME、水素

バイオメタン*

その他の燃料及び燃料添加剤

メタノール、エタノール、アルコー

ル

合成ディーゼル・再生可能ディーゼ

ル*

エタノール*、ブタノール、炭化水

素


SRREN 10/154 第 2 章

2.1.2 気候変動評価に関する過去の国際間パネルバイオエネルギーは、IPCC の過去の報告では詳細に検討されていない。直近の報告書である第 4 次評価報告書（AR4）では、バイオエネルギーによる温室効果ガス緩和は 7 つの章で分析されているが、分散的に取り上げられたために、

バイオマス資源とその緩和ポテンシャル、課題、機会を統合的かつ包括的に捉えることが難しい。第 4 次評価報告

書の主要な結論（IPCC, 2007b,d）は、以下のとおりである。・バイオマスエネルギーの需要。輸送燃料生産に関するバイオマスの基本的要件は、その大部分が WEO（IEA, 2006）

の世界的な予測に基づく。2030 年におけるその範囲は、一次バイオマスが約 14～40EJ/年、バイオ燃料が 8～25EJ/年と、比較的幅広い。しかし、2030 年の一次バイオマス（約 30～50EJ/年のバイオ燃料）の需要予測のなかに

は、45～85EJ/年という高い数字も含まれていた。ちなみに、第 10 章のシナリオレビューでは、温室効果ガス

緩和シナリオの 2 つのカテゴリが分析され、バイオ燃料の生産はそれぞれ、2030 年に 0～14EJ/年、2050 年に 2～50EJ/年、その中央値はそれぞれ 5～12EJ/年、18～20EJ/年である。バイオマスによる熱と発電への需要は、二

酸化炭素回収・貯留、原子力、風力エネルギー、太陽熱など競合技術の使用可能性と導入に強く影響されるこ

とが示された。AR4 のデータによると、2030 年のバイオマス需要の見込みは約 28～43EJ/年である。これらの

推定値は発電に重点を置いている。AR4 の基礎をなす WEO（IEA, 2006）では、熱は明示的にモデル化されて

いないか、推定されていない。このため、バイオマスの総需要は低く推定されている。産業における将来の潜在的なバイオマス需要（特にバイオケミカルなどの新規使用、鉄鋼生産における木炭の

使用拡大）や建築環境（暖房、建築資材としてのバイオマス使用の増加）が重要とされたが、中・長期におけ

るバイオマスの潜在的な需要に量的な推定は含まれていなかった。

・バイオマス源のポテンシャル（供給）。AR4 によると、農業の効率改善が森林や自然地域への負荷を増やさず

に食料需要の伸びを上回ると想定する場合、技術ポテンシャルに大の貢献を果たすと考えられるのは、耕地

のエネルギー作物だろう。2050 年の範囲は 20～400EJ/年で、適の推測は 250EJ/年である。バイオマス生産に

荒廃地を使用すれば（たとえば森林再生の枠組みで 8～110EJ/年）、大きな貢献が見込まれる。バイオマス生産

がこのように低迷しているのは、バイオマス供給が割高であることもあるが、食料生産との競合がほぼないこ

と、土壌再生（及び炭素貯蔵）、水保持力の向上、（さらなる）腐食防止といった様々な相乗便益も定着コス

トの一部を相殺するだろう。バイオマス生産の枠組みについては、耕作限界地でのジャトロファ作物（油糧種

子）の定着化が現在の事例として挙げられる。技術ポテンシャルは、森林残渣が 12～74EJ/年、農業残渣が 15～70EJ/年、廃棄物残渣が 13EJ/年である。これら

のバイオマス資源のカテゴリは、その大部分が 2030 年前に使用可能であるが、部分的に不確かな面もある。こ

の不確実性の原因は、競合使用の可能性（森林残渣を用いた繊維板製造バイオ材料の使用拡大、飼料や肥料と

しての農業残渣使用など）、森林管理と農業集約度関連で導入される持続可能性の基準に関して様々な想定が

存在することにある。廃棄物、埋立地ガス、消化ガスに由来するバイオガス燃料の技術ポテンシャルは非常に

小さい。

・炭素緩和ポテンシャル。バイオマス発電の緩和ポテンシャルは 2030 年に 1,220Mt CO2eq に達する。そのかなり

の部分がコストで 19.5US ドル（2005 年）/t/CO2を下回る。トップダウン型の評価によると、農業が供給するバ

イオマスエネルギーの経済的な緩和ポテンシャルは、70～1,260Mt CO2eq/年の場合はコストが大で 19.5US ド

ル（2005 年）/t/CO2、560～2,320Mt CO2eq/年の場合はコストが大で 48.5US ドル（2005 年）/t/CO2eq と推測され

る。森林部門が供給するバイオマスエネルギーの場合、2030 年までに緩和ポテンシャルは全体で 400Mt CO2/年に達

すると推測される。

2.2 資源ポテンシャル

2.2.1 はじめにバイオエネルギー生産は、食料、飼料、及び繊維の生産に加え、従来型の林産物とも複雑に影響し合っている。バ

イオエネルギー需要は、以前は産業廃棄物と考えられていたバイオマス・フローの新たな市場を作り出し、農業及

び林業における従来型の植物生産に便益となっている。また、それによって、全体的な資源管理を改善するための

新しい種類の作物栽培、食料及び林産物生産とのバイオエネルギー生産の統合の機会も生まれる。しかし、エネル

ギー生産用のバイオマスは、土地、水、及びその他の生産要素の競合を強め、資源の乱開発及び劣化につながる可

能性がある。たとえば、土地からの過剰なバイオマスの産出は土壌劣化につながり、エネルギー植林地への引水は

下流と地域の生態学的機能及び経済サービスに影響する可能性がある。そのため、バイオマス資源ポテンシャルの規模は、土地から得られるバイオエネルギー生産物とその他の生産物（特

に食料、飼料、繊維、及び丸太や紙などの従来型の林産物）に対する優先度及び農業と林業に利用可能な総バイオ


SRREN 11/154 第 2 章

マス量に依存している。そして、これは自然条件（気候、土壌、地形）、農業及び林業活動、自然保護と土壌、水、

及び生物多様性の保護に対する社会の理解と優先度の付け方、及びこれらの優先度を反映するための生産システム

の形成方法に依存している（図 2.3）。本節では、長期的バイオマス資源ポテンシャル、及びそれが地球の生物物理学的資源（究極的には正味の一次生産

量: NPP）と土壌の質の維持及び改善や生物多様性保護などの非産出的需要を含む競合需要から生じるエネルギー

利用の制限を考慮した上でどのように推定されてきたかについて焦点を当てている。さらに、バイオマス資源ポテ

ンシャル評価のアプローチ（及び選ばれた研究の結果）を、主要な決定要因の説明とともに提示している。これら

の要因は、その利用の制約を含め明確に扱われている。本節は、不確実性を含むバイオマス資源の評価についての

結論をまとめて締めくくっている。 2.2.1.1 方法論評価バイオマス資源ポテンシャルを定量化する研究によって、様々な方法で資源基盤が評価されてきた。それらは、自

然条件の影響（及びそれが将来的にどのように変化するか）に加え、社会経済問題、農業と林業の性質と発展、自

然保護と土壌、水、生物多様性の保護などの重要な追加要因の種類及び詳細の考慮の度合いによって異なっている

（Berndes et al., 2003）。様々な資源ポテンシャルが評価されているが、以下のものが一般的に参照されている（Annex I の用語集を参照）。

・理論的ポテンシャルは、生物物理学的条件によってのみ限定されるバイオマス供給を指す（本小節の以下の

解説を参照）。・技術的ポテンシャルでは、利用が想定されるバイオマス生産活動の限定に加え、食料、飼料、繊維、林産物、

及び人的インフラの地域要求量の同時に生じる需要が考慮される。自然保護と土壌、水、及び生物多様性の

保護に関連した制限も考慮することが出来る。その場合、持続可能ポテンシャルという用語が使用される

場合がある（2.2.2 節を参照）。・市場ポテンシャルは、生産における経済的利益水準の指定された要件の下で生産可能な技術的ポテンシャル

の一部を指す。これは、生産のコストのみでなく、バイオマス変換技術の特徴、競合するエネルギー技術の

価格、支配的な政策体制などの幅広い要因によって決定されているバイオマス原料の価格にも依存している

（2.2.3 節を参照）。


SRREN 12/154 第 2 章

気候変動の不確実性

図 2.3: バイオマス資源ポテンシャルの評価に関連する主要な関係の概要（Dornburg et al., 2010 のものを修正）。

間接的な土地利用及び社会的問題は示されていない。英国王立科学協会の許可により複製。 3 つの主要な分類は、バイオマス資源ポテンシャルの評価において（多かれ少なかれ包括的に）考慮されている

（2.3.1.1 節も参照）。

・穀物のわらや伐採残渣など、農業及び林業における従来型の食料及び繊維生産からの一次残渣・有機食料副産物、林業副産物、小売廃棄物、及び消費財廃棄物の形での二次及び三次残渣・従来型の食料作物、飼料作物、工芸作物、余剰丸太林産物、及び新しい農作植物、林業植物、または水生植

物を含む、エネルギー供給のために生産される植物資源ポテンシャル評価が食料及び森林部門における残渣フローの利用可能性を定量化していることを考えれば、こ

れらの部門の発展の定義はその結果においても重要である。以下で述べるように、基本的に様々な環境及び社会

経済要因を考慮することによって、評価される資源ポテンシャルは低い水準に下がる。本節で考慮されるバイオマス資源ポテンシャルの評価のほとんどは、食料及び丸太、紙などの従来型の林産物の世

界的需要が優先的に満たされるという条件下で、バイオマス資源ポテンシャルの定量化を目的として提供される

「食料及び繊維第一原理」を使用した技術的及び市場ポテンシャルの亜型である（WBGU, 2009; Smeets and Faaij, 2007 などを参照）。そのような原則を出発点とする研究は、一定水準のバイオマスが食料または繊維の生産と競合せずにエネルギー目

的で供給可能であるという保証を与えるものとして理解するべきではない。それらは、世界または地域における特

定の開発を考えた上で、食料及び繊維需要を満たすために必要とされない資源の使用に基づき、将来の特定の年次

においてどの程度のバイオエネルギーが生産可能であるかを定量化するものである。しかし、それらにおいて、そ

のような生産の将来的水準へ向けたバイオエネルギーの拡大がどのように食料及び繊維生産と関係するか（または

需要

人口及び経済

農業及び林業

政策

材料、ナノ、

バイオなど

食事

※短期輪作林業及び生産物含む

食料、飼料、

林業 ※

生産

エネルギー

需要

生産

その他のエネル

ギーキャリアエネルギー政策

水

需要

供給

技術改善

土地価格

価格

気候政策

農業及び林業効率

（収量）

地域

牧草地耕作地森林地及

びその他

の植林地その他都市部森林

ポテンシャル（一次バイオエネルギー）

（作物種別、土地需要）

転換プロセス

ポテンシャル（二次バイオエネルギー）

（コストとポテンシャル）

温室効果ガス排出に及ぼす影響

エネルギー使用肥料使用

土壌炭素及び土地被覆

非二酸化炭素

収量土地劣化残渣自然保護技術改善

様々な指標参照

生物多様性

水利用効率


SRREN 13/154 第 2 章

関係すべきか）は分析されていない。総合的なエネルギー・産業・土地利用被覆モデルを使用した研究（Leemans et al., 1996; Strengers et al., 2004; Johansson and Azar, 2007; van Vuuren et al., 2007; Fischer et al., 2009; Lotze-Campben, 2009; Melillo et al., 2009; Wise et al., 2009; 図 2.4 などを参照）は、バイオエネルギー部門の拡大と土地利用及び生活圏の炭素ストックの管理を含む社会にお

ける部門間の相互的な影響の与え方について洞察を提供することが出来る。部門に焦点を当てた研究は、その他の

バイオマス利用との相互作用に関するより詳細な情報を含んでいる可能性がある。範囲の制限（一部のバイオ燃

料・土地の利用や領域しか含まれていない）または十分に詳細な経験データの不足によって、特に前向きな研究の

場合、結果の信頼性が限定される可能性がある。これは、2.5 及び 2.8 節でもさらに解説している。世界規模の農業の理論的ポテンシャルを想定して持続可能な生物圏の保護を完全に考慮しながら、より高い水準の

地上バイオマス植林地の生産性を考慮し、Smeets et al.（2007）による世界モデリング研究では、1,548EJ/年のエネ

ルギーに相当するバイオマスの大世界ポテンシャルが導き出された5。本章では、この数値を理論的ポテンシャ

ルの推定値と考えている。 2.2.1.2 バイオマスの正味の総地上一次生産量バイオマスの技術的ポテンシャルの初めの質的理解は、地球表面の正味の総年間地上一次生産量（NPP: 植生によ

って一定期間内に吸収される正味の炭素量）を検討することで得ることが出来る。これは、平均炭素含有量を 50%、

平均発熱量を 18GJ/t と想定すると、約 35Gt（炭素）または 1,260EJ/年であると推定されている（Haberl et al., 2007）。これは、現在の世界の一次エネルギー供給である約 500EJ/年（IEA, 2010a）と比較することが出来る。この比較で

は正味の総地球地上一次生産量は、社会のエネルギー需要を満たすために必要な量よりも大きいことを示している

が、増減の規模は約 3 倍に過ぎない。主な将来的一次エネルギー源としてバイオエネルギーを確立するには、世界

の正味の陸域一次生産量のかなりの部分が（生態系の栄養連鎖からの正味の一次生産量を除き）バイオエネルギー

の原料を供給する生産システム内で発生することが必要となる。さらに、食料、飼料、繊維、林産物、バイオエネ

ルギー用に管理されている土地における施肥、灌漑、及びその他のインプットによって、正味の総陸地一次生産量

を増加させなければならない可能性がある。 2.2.1.3 人間が取得する正味の陸域一次生産量農業及び林業におけるバイオマス生産との比較によって、現在収穫されているものに関しては潜在的なバイオエネ

ルギー供給に関する見通しを得ることが出来る。現在の世界の産業用丸太生産量は 15～20EJ/年に相当し、世界の

主要作物（穀物、油糧作物、糖作物、根、塊茎、及び豆類）の収穫量は約 60EJ/年に相当する（FAOSTAT, 2011）。

この比較からすぐに得られる結論は、将来のエネルギー供給に大きく寄与するために、十分な規模のバイオエネル

ギー部門に原料を供給する必要があることから、農業及び林業によるバイオマス産出が大幅に増加するであろうと

いうことである。人間によるバイオマスの使用すべてにわたる全体的な人間が取得する正味の陸域一次生産量（HANPP（収穫と逆

流を含む人間の活動によって得られる、及び失われるすべての正味の一次生産量が考慮されている））を推定した

研究は、社会はすでに世界の正味の陸域一次生産量のうち大きな割合を取得していることを示唆している。これに

よって、見込まれている将来的なバイオエネルギー用バイオマス産出の文脈が形成されている。人間が取得する正

味の陸域一次生産量の推定値は、その定義に加え、計算に使用されたモデル及びデータによって異なっている。

Haberl et al.（2007）による空間的に明確な計算では、2000 年に地上の人間が取得する正味の陸域一次生産量はモデ

ル化された世界の正味の地上一次生産量の約 29%に達したと推定されている。人間による総バイオマス収穫量のみ

でも、約 20%（利用されている残渣及び牧草を含む）に対すると推定されており、人間が使用する、収穫されたバ

イオマスには計 219EJ/年のエネルギーが含まれている（Krausmann et al., 2008）。他の、人間が取得する正味の陸域一次生産量推定値の幅は、同様の水準からその水準の約半分までとなっている（D. Wright, 1990; Imhoff et al., 2004）。人間が取得する正味の陸域一次生産量の概念は、「安全」または「持続可能」

といったバイオマス利用の特定の水準の定義に直接使用することは出来ないが、人間の土地利用の影響は農業及び

林業システムの形成方法に依存する（Bai et al., 2008）。しかし、これは、人間による生物圏の支配の尺度として使

用し、見込まれている追加的なバイオマス資源ポテンシャルの相対的な大きさの評価において参考にすることが出

来る。

5 Smeets et al.（2007）は、地球規模で飼料転換効率の高い完全に土地を利用しない動物生産システムを想定し、加えてこれまで達成されたものよりも大幅に速い速度での技術の進歩及び普及によって 2050 年までに世界農業生産性が 4.6倍（ヨーロッパで 1.9 倍増、サハラ以南のアフリカで 7.7 倍増）になると想定したシナリオをモデル化した。この場合、現在の農業地域の 72%が 2050 年にはバイオエネルギー生産に利用され、1,548 EJ/年の理論的ポテンシャルを供給する可能性がある。これは、世界の自然地上純一次生産の総エネルギー量と同じ大きさである。


SRREN 14/154 第 2 章

生物物理学的要因に加えて、社会経済的条件も、バイオマスがどのように（どの程度）許容不可能と考えられる可

能性がある社会経済的影響を発生させることなく生産出来るかを定義し、バイオマス資源ポテンシャルに影響する。

社会経済的制限は世界各地で異なり、社会の発展に伴って変化している。また、それは社会がどのようにバイオエ

ネルギーをその他の社会経済的目的との関係において優先するかに依存している（2.5 及び 2.8 節も参照）。

2.2.2 世界及び地域の技術的ポテンシャル 2.2.2.1 文献評価 2007 年において入手可能な文献の分析及び追加的なモデリング研究に基づく技術的ポテンシャルの評価によ

ると Dornburg et al.（2008、2010）は、2050 年における技術的ポテンシャルの上限は約 500EJ に達する可能性があ

ると結論付けている。この研究では、土地利用の良好なガバナンス及び農業管理の大幅な改善を保証する政策枠組

みを想定し、水の制限、生物多様性保護、土壌劣化、及び食料との競合を考慮している。林業、農業及び有機性廃

棄物（一般廃棄物、家畜ふん尿、プロセス残渣などの有機成分）から発生する残渣は、40～170EJ/年に達すると推

定されており、平均推定値は約 100EJ/年となっている。技術的ポテンシャルの、この部分は比較的確実性が高いが、

競合する用途によって、エネルギー利用用途の本質的な利用可能性を、この幅の下限に押し下げられる可能性があ

る。林業残渣によるもの以外の余剰林業については、60～100EJ/年の追加的な技術的ポテンシャルを持っている。作付けシステムを通して生産したバイオマスの Dornburg et al.（2008, 2010）による検討の所見では、余剰が出る可

能性のある良質な農地・牧草地におけるエネルギー作物生産の低めの推定は 120EJ/年である。水不足の土地、耕作

限界地、及び荒廃地の潜在的な貢献により、これに、大で 70EJ/年追加する可能性がある。これには、水不足に

よる制約があり、土壌劣化がより厳しい大きな地域を含んでいる。農業・家畜類管理を改善するための農業技術に

おける十分な研究を想定すれば、さらに 140EJ/年が追加されるだろう。3 つの分類を合わせると、この分析による

技術的ポテンシャルは大約 500EJ/年になる（Dornburg et al., 2008, 2010）。たとえば、Hoogwijk et al.（2005, 2009）は、バイオマスの技術的ポテンシャルは 2020 年における 290～320EJ/年から 2030 年における 330～400EJ/年まで拡

大する可能性があると推定している。この技術的ポテンシャルの開発には大規模な政策的努力が必要となるだろう。

そのため、実際の展開はより低くなる可能性が高く、バイオマス資源の基盤は、バイオマス残渣及び有機性廃棄物

の割合、耕作限界地及び荒廃地におけるバイオエネルギー作物の栽培、バイオマスが他の主な参照されるオプショ

ン（サトウキビベースのエタノール生産など）に比べてより安価なエネルギー供給のオプションである地域に大き

な制約を受け、低で約 50EJ/年になる（Dornburg et al., 2008, 2010）。表 2.2 は、様々なバイオマス・カテゴリーに対して明確に 2050 年の評価された世界の技術的ポテンシャルにおけ

る幅を示している。ここで示されている幅が広くなっているのは、それ自体が不確実性を持っている、重要な要因

を考慮する研究のアプローチが異なっているためである。その要因とは、想定または算出されている人口、経済、

及び技術の発展は異なり、地域によって様々な速さで進む可能性があること、生物多様性、自然保護、及びその他

の環境条件は評価が難しく、多くの要因及び社会的選好に依存していること、気候変動と土地利用の規模及びパタ

ーンは環境の生物物理学的容量に大きく影響する可能性があることである。さらに、技術的ポテンシャルを正確に

判定することはできず、環境への影響と食料及び繊維生産の増強が進むことによる影響におけるトレードオフに関

する社会的選好、及び様々な土地利用の形態間の潜在的な相乗効果については、不確実性が残る。


SRREN 15/154 第 2 章

表 2.2: エネルギー生産向けの地上バイオマス供給の様々なカテゴリーにおける世界の技術的ポテンシャルの概

要（一次エネルギーの数値は概数）。評価された技術的ポテンシャルの合計は、土地利用における生産性の発達が

遅く、同時に将来的な食料及び繊維需要が高い場合、エネルギー目的のバイオマス利用可能性の大きな減少につな

がり、現在のバイオマス利用（約 50EJ/年）を下回る可能性がある。バイオマス・カ

テゴリーコメント 2050 年

技術的ポテン

シャル（EJ/年）

カテゴリー1 農業からの残

渣

食料と飼料の生産及び加工に伴う副産物、一次残渣（収穫によって発生する穀

物のわらなど）と二次残渣（精米によって発生するもみ殻など）の両方 15～70

カテゴリー2 余剰農業用地

における専用

バイオマス生

産

油糧作物、リグノセルロース系の牧草、短期輪作雑木林、植林地などの従来型

の農業作物及び専用バイオマス植物が含まれる。食料、飼料、またはその他の

農産物の生産に必要とされない土地のみが、バイオエネルギー用に利用可能で

あると想定している。しかし、余剰耕地（または放棄された土地）は、必ずし

もその開発の程度によって総合的に農業に必要となる土地がより少なくなる

ということを示唆するわけではない。これらの土地は、土地劣化プロセスまた

は気候変動のためにモデリングの実行において農業利用から除外される可能

性がある（以下の「耕作限界地」も参照）。大きな技術的ポテンシャルの実現

には、農業生産の収穫量の増加及び放牧地の需要の低下に向けた地球規模の開

発が必要となる。食料部門の開発によって利用可能な余剰農業用地が無くなる

という報告をしている研究があることを反映すれば、技術的ポテンシャルはゼ

ロとなる。

0～700

カテゴリー3 耕作限界地に

おける専用バ

イオマス生産

従来型の農業に適さないと判断されるが何かしらのバイオエネルギー計画（森

林再生によるものなど）には適した、森林伐採地、荒廃地、または耕作限界地

におけるバイオマス生産を指す。世界的に確立された荒廃地及び耕作限界地の

定義はなく、すべての研究がそのような土地とバイオエネルギーに適すると判

断されるその他の土地を区別しているわけではない。そのため、複数の研究か

ら数値を得ている場合、カテゴリー2 及び 3 を追加することで二重に計上して

しまう可能性がある。カテゴリー2及び 3の高い技術的ポテンシャルの数値は、

現在の世界の耕地面積を上回る面積（約 15 億 ha または 1500 万 km2）におけ

るバイオマス生産を想定している。バイオエネルギーに耕作限界の土地を利用

した場合、大規模な牧草地管理や自給自足農業などの土地需要、または経済的

成果の不良によって低くなったこのカテゴリーのポテンシャルを反映した際

の技術的ポテンシャルはゼロになる。

0～110

カテゴリー4 森林バイオマ

ス

森林間伐及び伐採から発生する一次残渣と木材加工から発生するおがくずや

樹皮などの二次残渣を含む森林部門の副産物。火事や昆虫の大量発生などの自

然かく乱による死木は、2 つ目のカテゴリーになる。予測されるバイオ材料需

要（丸太、紙、板材など）を満たすための、産業用丸太生産に必要とされない

自然林及び半自然林におけるバイオマス栽培は、3 つ目のカテゴリーになる。

副産物による供給は大約 20EJ/年に達し、これは、高い森林バイオマスの技

術的ポテンシャルは現在の産業用丸太生産によるものよりもかなり大きいエ

ネルギー目的の森林バイオマス産出に相当することを意味している。エネルギ

ー部門以外の部門による需要が推定される森林供給能力よりも大きくなる可

能性があると研究が報告している場合、技術的ポテンシャルはゼロになる。

0～110

カテゴリー5 家畜ふん尿

動物性肥料。人口の推移、食事、及び動物生産システムの特徴が、主要な決定

因子となる。 5～50

カテゴリー6 有機性廃棄物

家庭及び飲食店からの有機性廃棄物、紙を含む廃棄された木製品、建設廃木材

などの材料使用に伴うバイオマス。利用可能性は、競合する利用法と収集シス

テムの施行に依存している。

5～50 未満

合計 50 未満～1000超

注: Fischer and Schrattenholzer（2001）、Hoogwijk et al.（2003, 2005, 2009）、Smeets and Faaij（2007）、Dornburg et al. （2008, 2010）、

Field et al. （2008）、Hakala et al.（2009）、IEA Bioenergy（2009）、Metzger and Huttermann（2009）、van Vuuren et al. （2009）、

Haberl et al. （2010）、Wirsenius et al.（2010）、Beringer et al.（2011）に基づいている。


SRREN 16/154 第 2 章

改善されたデータ及びモデリング能力を利用した評価は、バイオマスの技術的ポテンシャルの絞り込まれた明確な

推定値を与えることはできていないが、それによってこの技術的ポテンシャルに影響するものの中でも影響力の

大きい要因が示されている。これについては、以下でさらに詳細に解説しており、この評価に使用されたアプロー

チをより詳細に扱っている。 2.2.2.2 残渣、家畜ふん尿、加工副産物、及び廃棄物の寄与表 2.2 に見られるように、バイオマス資源の評価は、農業及び林業部門の小売り廃棄物、消費財廃棄物、家畜ふん

尿、一次残渣、及び加工副産物は長期的な世界の総バイオマス供給の大きな割合を供給する見込みがあることを示

している。しかし、これらのバイオマス資源の大きさは、終的には従来型の農産物と林産物の需要及び土地資源

の持続可能性によって決定される。将来のバイオマス供給へのこれらの発生源からの潜在的な寄与の評価では、食料及び森林部門のシナリオから得ら

れる農産物と林産物の将来的な生産、荒廃地の利用の可能性、及び生産された一次産品の単位ごとの発生する残渣

の量を説明する残渣要素に関するデータを組み合わせている。たとえば、農作物栽培における収穫残渣の発生は、

収穫指数データ（総地上バイオマスに対する収穫産物の割合）に基づいて推定されている（Wirsenius, 2003; Lal, 2005; Krausmann et al., 2008; Hakala et al., 2009)など）。林業における伐採残渣及び間伐材やプロセス副産物などの追加的

なバイオマス・フローの発生も、同様の手法を用いて推定されている（Ericsson and Nilsson, 2006; Smeets and Faaij, 2007 を参照）。そして、エネルギー向けに利用可能なバイオマス・フローの割合（回復可能性の割合）は他の産出利用及び需要（土

壌保全、農業における家畜の飼養または敷料、森林部門における繊維板生産など）を考慮して推定されている。 2.2.2.3 利用されていない森林の成長の寄与従来型の林産物への産業用丸太生産及び加工に関連した残渣フローに加えて、現在収穫不可能な森林の成長が考慮

されている研究もある。このバイオマス資源は、木材供給目的で利用可能であると評価される森林の一部における

バイオマス増加の推定値に基づいて定量化される。この増加は、利用されていない森林の成長を得るため、従来型

の産業用丸太生産（場合によっては伝統的バイオマス（特に暖房と調理））向けの森林バイオマス産出の推定水準

と比較される。Smeets and Faaij（2007）は、どのようにこのバイオマスの技術的ポテンシャルが、競合する需要及

び経済的・生態的問題によって、主要なバイオエネルギー源となる水準から実質上ゼロの水準まで推移するかを示

し、説明に役立つ定量化を行っている。現在の産業用丸太生産（約 15～20EJ/年）との比較によって、表 2.2 の森

林バイオマス・カテゴリーで評価された技術的ポテンシャルの上限に達するには、森林バイオマス生産の急激な増

加が必要となることが示されている。これに影響を与える特殊なケースとしては、昆虫の大量発生または火事によ

る大規模な森林消滅の後に利用可能になる森林成長がある（Dymond et al., 2010）。 2.2.2.4 バイオマス植林地の寄与表 2.2 は、技術的ポテンシャルの幅の上限に達するにはバイオマス植林地からの大規模な供給が必要であることを

示している。専用バイオマス植林地を目的とした土地の利用可能性（及びその適性）及び利用可能な土地で得るこ

とが出来るバイオマス収穫量が、技術的ポテンシャルの 2 つの主要な決定因子である。余剰農業用地は一般的に植

林地向けの主な土地資源であることを考えれば、食料部門の発展が重要である。土地の利用可能性及び適性を判定

する方法には、生態系の経済的、生態的、及び社会的価値の維持の需要が考慮されていなければならない。以下で

挙げる研究で示されているように、この需要の検討には様々なアプローチがある。バイオマス資源ポテンシャルの初期の評価はほとんど、バイオマス植林地の技術的ポテンシャルの推定にどちらか

というと単純なアプローチを使用しているが（Berndes et al., 2003）、関連する作物と農業システムの解析的表現及

び経済的・全体生物地球化学的植生モデルの使用と、生物物理学的情報（土壌、地形、気候）を含むデータベース

を組み合わせたモデリング・ツールの継続的な開発によって、徐々に改善がなされてきた（van Vuuren et al., 2007; Fischer et al., 2008; Lotze-Campen et al., 2009; Melillo et al., 2009; WBGU, 2009; Wise et al., 2009; Beringer et al., 2011 な

どを参照）。重要な結論は、a）バイオエネルギーの拡大に伴う土地利用変化の影響は、バイオエネルギーの気候

の便益に大きな影響を与える可能性がある（2.5 節参照）及び b）作物からのバイオ燃料収穫量は生産性の空間的

変動を無視することによって過大評価されることが多かった（Johnston et al., 2009）ということである。 1 つの例（Fischer et al., 2009）を示している図 2.4 は、任意の第一世代バイオ燃料原料及びリグノセルロース系の植

物（含まれる植物の情報については図 2.4 の説明文を参照）に対するモデル化された世界の土地の適性を示してい

る。統計情報及び保護地域のデータと組み合わせた良の利用可能なリモート・センシング・データから得た世界

の土地被覆に関する空間データを重ねることで、様々な土地被覆の種類に適した土地を定量化することが出来る。


SRREN 17/154 第 2 章

収穫ポテンシャル6と適性の両方を示すため、適性指標が使用されている（図 2.4 の説明文を参照）。たとえば、現

在の保護されていない草原及び森林の約 20%に当たる約 700Mha（7,000km2）が、ダイズに適していると評価され

ている一方、アブラヤシに適していると評価されているのは 50Mha（500km2）以下となっている（地域に重複があ

るため、これらの土地適性の数値を合計することは出来ない点に注意）。非保護森林地を考慮すれば、アブラヤシ

の栽培に適した土地の面積は約 10 倍の大きさ（約 500Mha または 5,000km2）になる（Fischer et al., 2009、その Annex 5 及び 6）。しかし、大規模な森林のバイオマス植林地への転換は生物多様性に悪影響を与え、転換された森林の

炭素密度によっては、そのような植林地から生産するバイオエネルギーで化石燃料を置き換えることによる年間の

累積した気候便益を大幅に減らす可能性がある大量の初期二酸化炭素排出につながる場合もある。土壌炭素含有量

の高い牧草地、及び森林を集約的に栽培する一年生作物に転換した場合も、同様に大量の二酸化炭素排出につなが

る可能性があるが、荒廃した及び炭素が枯渇した牧草地で草本及び木質リグノセルロース系植物を栽培した場合、

むしろ土壌炭素が蓄積され、気候の便益を高める可能性がある。この点については、2.5 節でより詳細に解説して

いる。

6 収穫ポテンシャルは、適応した栽培品種（栽培する植物の種類）が、良の管理活動によって達成可能な小の潜在的ストレスの下で成長した場合に得られる収穫量のことであり、これは Cassman（1999）による機能定義である。


SRREN 18/154 第 2 章

図 2.4: バイオエネルギー植林地に対する世界の土地適性。上の地図は、草本及び木質リグノセルロース系植物（ス

スキ、スイッチグラス、クサヨシ、ポプラ、ヤナギ、ユーカリ）に対する適性を示しており、下の地図は第一世代

バイオ燃料原料（サトウキビ、トウモロコシ、アブラナ、ダイズ、アブラヤシ、ジャトロファ）に対する適性を示

している。適性指数（SI）7は、各ピクセルの空間的適正を記述しており、作物需要と支配的な気候、土壌、及び

地形条件の適合を反映している。この地図は、十分な栄養の利用可能性、適切な害虫駆除と機械化、、その他の活

動を想定した天水栽培及び先進的管理システム下における適正を示している。灌漑条件または低生産管理システム

における成果によって、様々な図が形成される（Fischer et al., 2009）国際応用システム分析研究所（IIASA）の許

可の下で複製）。そのため、バイオマス植林地の技術的ポテンシャルは、評価された土地利用可能性及び対応する収穫量水準に基づ

いて計算出来る。図 2.4 で示す結果に基づき、Fischer et al.（2009）は、食料と飼料生産に現在利用されている森林

及び土地を除いた「食料及び環境優先」パラダイムの下、天水によるリグノセルロース系バイオ燃料原料生産に潜

在的に利用可能な保護されていない草原及び森林の地域的な土地のバランスを推定した。後者は、反すう家畜の給

餌に現在必要とされる、保護されていない草原及び森林の推定値を含んでいる。計算は、作物の飼料利用、国別の

家畜数、国別の家畜の推定される飼料エネルギー需要、及び草原と牧草地で満たされる、発生した飼料ギャップに

関する FAOSTAT データに基づいている。生産性が低いまたは勾配が急な草原及び森林は、リグノセルロース系原

料の生産には適していないと考えられている。表 2.3 で示す結果は、一連の、達成可能な収穫量水準を決定する自

然保護要件、バイオ燃料原料作物の選択、農業活動、及び牧草需要を決定する家畜類生産システムを想定した地域

のバイオマスの技術的ポテンシャル推定値の一例を示している。さらに、この結果は、現在の農業活動及び生産性、

7 SI: 適性指数。使用された適性指数は、各ピクセルの空間的適正を反映しており、適性指数= VS*0.9+S*0.7+MS*0.5+mS*0.3 として計算している。VS、S、MS、及び mS は、それぞれモデル化された大値の 80～100%、60～80%、40～60%、20～40%の収穫量水準に対応している（Fischer et al., 2009）。

未定義

SI > 75: 非常に高い

SI > 63: 高い

SI > 50: 良好

SI > 35: 中程度

SI > 25: 少し低い

SI > 10: 低い

SI > 0: 非常に低い

全く適していない

水

未定義

SI > 75: 非常に高い

SI > 63: 高い

SI > 50: 良好

SI > 35: 中程度

SI > 25: 少し低い

SI > 10: 低い

SI > 0: 非常に低い

全く適していない

水


SRREN 19/154 第 2 章

人口、食事、気候などを示している。将来のバイオマス資源の技術的ポテンシャルの定量化においては、そのよう

なパラメータが時間とともにどのように変化するかを考慮する必要がある。表 2.3: 保護されていない草原及び森林（つまり森林地は除かれているということ）における天水によるリグノセ

ルロース系植物の技術的ポテンシャルの例（牧草を含む食料生産のための土地の需要は 2000 年の水準で考えられ

ている）。計算は Fischer et al.（2009）（国際応用システム分析研究所（IIASA）の許可の下で複製）に基づく。地域総牧草地及び

森林地域

（Mha） [100万 km2]

保護地域

（Mha） [100万 km2]

非保護または

生産性の非常

に低い地域

（Mha） [100万 km2]

放牧地を除い

たバイオエネ

ルギー生産地

域（ Mha ） [100 万 km2]

技術的ポテン

シャル（平均

収穫量 2 、

GJ/ha/ 年） [GJ/km2/年]

技術的ポテン

シャル 1（総

EJ/年）

北アメリカ 659 [6.59]

103 [1.03]

391 [3.91]

111 [1.11]

165 [16,500]

19

ヨーロッパ及

びロシア 902 [9.02]

76 [0.76]

618 [6.18]

122 [1.22]

140 [14,000]

17

太平洋 OECD 515 [5.15]

7 [0.07]

332 [3.32]

97 [0.97]

175 [17,500]

17

アフリカ 1,086 [10.68]

146 [1.46]

386 [3.86]

275 [2.75]

250 [2,500]

69

南・東南アジ

ア 556 [5.56]

92 [0.92]

335 [3.35]

14 [0.14]

285 [28,500]

4

ラテンアメリ

カ 765 [7.65]

54 [0.54]

211 [2.11]

160 [1.6]

280 [28,000]

45

中東及び北ア

フリカ 107 [1.07]

2 [0.04]

93 [0.93]

1 [0.01]

125 [12,500]

0.2

世界 4,605 [46.05]

481 [4.81]

2,371 [23.71]

780 [7.80]

220 [22,000]

171

注: 1農業活動及び牧草利用の強化によって家畜用牧草地の需要を減らすことができれば、これらの地域は追加的なバイオエネルギー生産に

利用することが出来る。その場合、技術的ポテンシャルは 171～大 288EJ/年まで増加する可能性がある。 2計算は、Fischer et al.（2009, p.174）による牧草地及び森林地域における天水によるリグノセルロース系原料の平均収穫量に基づいて

おり、乾物で 18GJ/t（概数）のエネルギー含有量を想定している。

同様の分析には、食料及び繊維生産向けの、現在と近い将来の農業用地を残し、管理されていない土地がバイオマ

ス植林地への転換によって、大気中への大量な正味の二酸化炭素排出につながる場合、その土地が荒廃している、

湿地である、環境的に保護されている、生物多様性に富んでいる場合は、バイオエネルギー生産からその土地を除

いているものもある（WBGU, 2009; Beringer et al., 2011）。利用可能な土地において専用バイオマス植林地が確立

されれば、26～116EJ/年の生産が可能となると推定されている（灌漑も行った場合は 52～174EJ）。技術的ポテン

シャルの空間的変動は、生物地球化学的条件（光合成、蒸散、土壌の質、及び気候）から計算された。Haberl et al.（2010）は、見込まれている将来の食料・飼料、自然保護目標を満たした後に、利用可能な土地、及びバイオエネ

ルギー植林地の予測される将来的な生産性の空間的変動を検討し、2050 年における技術ポテンシャルは 160～270EJ/年になるとしている。平均技術ポテンシャルの 210EJ/年のうち、81EJ/年は専用植林地、27EJ/年は林業の残

渣、100EJ/年は作物残渣、家畜ふん尿、及び有機性廃棄物による供給であり、プロセスの適化と段階的なバイオ

マスの利用の重要性が強調されている。農業に関する文献（UN-Water, 2007）及びバイオエネルギーに関する文献（Berndes, 2002; Molden, 2007; De Fraiture et al., 2008; 9.3.4.4、9.3.4.4 及び 2.5.5.1 節）では、水の制約が強調されている。多くの地域において、技術的ポテン

シャルは、明確な地質及び水文学的モデリングを含まないアプローチに基づいて評価されたものよりも低い水準に

下がる可能性がある（Rost et al., 2009）。そのようなモデリングは、バイオエネルギー・ポテンシャルの評価の質

の向上につながる可能性がある。樹木及びその他の多年生植物の植林によって、浸食性の水流出を減少させ、地下

水を補給出来るが、それは下流域の水利用性の大幅な減少につながる可能性もある（Calder et al., 2004; Farley et al., 2005）。これを説明している Zomer et al.（2006）は、クリーン開発メカニズム（CDM）において植林に適しているとされ

る広い地域は、植林された場合に蒸発散量の増加や表面流出の減少を示す、つまりオフサイトで他の用途に潜在的

に利用可能な水が減少すると報告している。これは、特により乾燥した地域（半乾燥熱帯）及び草原からの転換や

自給自足農業において顕著となる。同様に、504 の年間貯水池観察の地球規模の分析に基づき、Jackson et al.（2005）は、植林地は植え付けから数年以内に急激に流量を減少させたと報告している。そのデータベースにおけるすべて

の植え付け年度にわたって、草原、灌木地、または耕地の流量は平均 38%減少している。10～20 年経過した植林


SRREN 20/154 第 2 章

地の平均損失はさらに大きく、それは流量の 52%に達している。 Hoogwijk et al.（2003）、Wolf et al.（2003）、Smeets et al. （2007）、及び van Minnen et al.（2008）による研究で

は、世界の技術的ポテンシャルのより高い達成におけるバイオマス植林地の重要性、及びどのように様々な決定要

因となるパラメータが技術的ポテンシャルに大きな影響を与えるかを説明している。たとえば、農業生産性が現在

の水準から増加せず、わずかなバイオマスしか取引されないが、人口増加が速く、技術の進歩が遅いシナリオの場

合、Smeets et al.（2007）はバイオエネルギー植林地に利用可能となる土地は存在しないとしている。すべての主要

なパラメータが非常に好ましい状態に設定された対照的なシナリオでは、大で 35 億ヘクタール（3500 万 km2）

に及ぶかつての農業用地（主に牧草地で、広い地域はラテンアメリカ及びサハラ以南のアフリカにある）は、2050年には食料目的では必要とされないと評価されている。この地域のかなりの部分が、バイオエネルギー植林地に技

術的に適していると評価されている。

2.2.3 バイオマス資源評価における経済的考察いくつかの研究では、達成可能な収穫量が特定の低水準を下回る地域は除外されている。他には、特定のバイオ

マス価格レベルの下、価格が高すぎて実用化不可能と判断されたバイオマス資源が除外されている研究もある。こ

れらの評価は、バイオマス資源の利用可能性及び生産の任意水準のコストを扱っており、それによって近代的バイ

オマスから二次エネルギーを生産する設備の所有者は、年間を通してバイオマスの供給が保証された費用対効果の

高い事業用の設備の位置及び規模を評価することが出来る。コスト・モデルは、植物及びに地域に固有のコスト供

給曲線を得るために組み合わせた土地利用可能性、収穫量水準、及び生産コストに基づいている（Walsh, 2008）。

これらは、土地の機会費用を含むコスト要因の開発のための予測またはシナリオに基づいており、個別のバイオエ

ネルギー植物の供給の実行可能性研究から将来的な世界のコスト供給曲線の推定などの様々な文脈及び規模に合

わせて作成可能である。異なる規模でこのアプローチを用いた研究としては、Dornburg et al. （2007）、Hoogwijk et al. （2009）、de Wit et al. （2010）、及び van Vuuren et al.（2009）などがある。P. Gallagher et al.（2003）と Gerasimov and Karjalainen（2009）は、それぞれ作物収穫残渣と森林木材の場合のコスト供給曲線の作成の良い例である。バイオマス生産コストは、関連する輸送システムと変換技術の技術的及び経済的データと組み合わせ、輸送用のバ

イオ電気やバイオ燃料などの二次エネルギーキャリアの水準における市場ポテンシャルを導出することが出来る

（Gan, 2007; Hoogwijk et al., 2009; van Dam et al., 2009c など）。シナリオ・ベース・エネルギーシステム・モデリン

グにおける外部で定義された投入パラメータとしてバイオマスのコスト及び利用可能性のデータを使用すること

で、特定のエネルギーシステムの文脈と潜在的な気候及びエネルギー政策目標に関係した実施の水準に関する情報

を与えることが出来る。コスト傾向は、2.7 節でさらに詳細に解説している。図 2.5（a）は、自然保護要件及びインフラ開発も考慮し、2030 年の食料部門シナリオに基づいて推定されたヨーロ

ッパの市場ポテンシャルの予測を示している（Fischer et al., 2010）。図 2.5（b）で示す推定生産コスト供給曲線は、

それに続いてバイオマス植林地と森林及び農業残渣を含めて作成された（de Wit and Faaij, 2010）。市場ポテンシャ

ルの規模を決定する主な要因は、動物生産を含む農業用地の生産性の開発である。アメリカに関する図 2.5（c）のデータは、国ごとに行われたリグノセルロース系原料供給コスト曲線の近の評価

に基づいている（Walsh, 2008; Perlack et al., 2005; US DOE, 2011）。図 2.5（d）は、リグノセルロース系原料の様々

な生産水準のベースライン条件下における変換設備へのバイオマスの納入価格を示している8。作物ベース・エタ

ノール及びバイオディーゼルの総市場ポテンシャルは、環境保護庁（2010）の予測から得たものである。加えて、

図 2.5（c）は、複数の作物、残渣、及び多年生バイオマス作物を考慮し、国家及び地方行政区画レベルでの過去の

生産傾向及び平均生産コストに基づくアメリカ、中国、及びインドの市場ポテンシャルの高成長シナリオの暫定推

定値を含んでいる（Kline et al., 2007）。市場ポテンシャルは、バイオエネルギー植物向けに耕作可能な土地の利用

可能性とある程度の環境保護及びインフラに基づいて推定されている。2012 年、2017 年、及び 2027 年における高

成長市場ポテンシャルが示されている（Kline et al., 2007）。大の供給国であるブラジルは、AgroEcological Zoning（EMBRAPA, 2010）を使用して、適した土壌及び気候で用水量がゼロまたは低く、収穫の機械化を妨げない勾配

の低さを持つ、規制されていない地域への拡大を制限している。同様の区画化はアブラヤシにも利用可能である9。

これらのステップは、持続可能性基準を開発しているいくつかの組織が推薦している（van Dam et al., 2010、2.4.5節を参照）。

8 SI: たとえば、変換設備に納入されるバイオマス原料価格が 3 US ドル/GJ（2005 年）の場合、図 2.5（d）で示す 3種の原料は 5.5EJ を供給する。価格がより高い場合、ある程度原料が増える（たとえば、図内の森林残渣の 1.5EJ など）。 9 DECRETO N. 7172, DE 07 DE MAIO DE 2010, Brazil.


SRREN 21/154 第 2 章

図 2.5: ヨーロッパ諸国及びアメリカに関して、それぞれ（b）と（d）に示す原料コスト供給曲線に基づく暫定市

場ポテンシャルの例。これらの評価の原料コスト供給曲線は、国家及び地方行政区画に基づき（a）地域・（c）国

レベルで行われた近の研究から得たものである（国レベルで研究を行ったアメリカを除く）。（c）では、アメ

リカのデータはベースラインケースであり、他の国のケースは 2025 年までの高成長シナリオである（合計 45EJ/年で、べースケースの場合 25EJ/年、低いケースの場合は約 8EJ/年に下がる）。詳細については本文を参照のこと。

出典: （a）Fischer et al.（2010）; （b）de Wit and Faaij（2010）; （c） Kline et al. （2007）; Walsh（2008）; EPA（2010）; （d) Walsh（2008）, US DOE（2011）

2.2.4 バイオマス資源ポテンシャルに影響する要因すでに簡潔に述べたように、バイオマス資源ポテンシャルを定量化する多くの研究で、含まれていない場合よりも

ポテンシャルを低い水準に下げる要因が幅広く検討されている。これらの要因は、バイオマス資源の利用から発生

する影響にも関係している。この点については、2.5 節でより詳細に解説している。これらがどのように将来のバ

イオマス資源ポテンシャルに影響するかという点に関して、も重要な要因を以下で解説する。 2.2.4.1 農業及び林業における残渣供給土壌保全及び生物多様性要件は、農業残渣と林業残渣の両方において技術的ポテンシャルに影響する。林業の場合、

残渣収穫と栄養（木灰を含む）の流入の組み合わせによって、栄養枯渇及び酸性化を避けることができ、地域によ

っては森林から浸出する栄養の減少によって環境条件を改善することも出来る（Börjesson, 2000; Eisenbies et al., 2009）。それでも、様々な腐敗段階にある有機化合物は、土壌の質の保全に加えて土壌及び地上における生物多様

性に対しても、重要な生態的役割を果たす（Grove and Hanula, 2006）。林分における死木の望ましい量の閾値を設

定することは難しく、も需要の高い種は管理された森林において供給することが難しい量の死木を必要とする

（Ranius and Fahrig, 2006）。Dymond et al.（2010）は、オンサイトの持続可能性の必要性を考慮した研究からの推

定値は、それを考慮していないものよりも数倍低い可能性があると報告している。Gronowska et al.（2009）も大き

な差異があることを報告している。Titus et al.（2009）は、大規模な伐採残渣インベントリーの認められた残渣回

収率において幅広い値（0～100%）を報告し、保持比率 50%を適切な水準として提示している。また、土壌持続可

能性に加えてその他の側面（生物多様性、水質など）も考慮する必要があることが指摘されている。

バイ

オマ

ス・

ポテ

ンシ

ャル

[E

J/年

]

ヨーロッパ: EU15＋EU12 ウクライナ

ベースライン

牧草地耕地

高い

ヨーロッパ 2030

作物

生産

コス

ト [

USド

ル/G

J（20

05年

）]

油

第一世代原料

糖

でんぷん

草

木

草1

木1

第二世代原料

ヨーロッパ 2030

1＝高い事例

供給 [EJ/年]

供給 [EJ/年]

バイ

オマ

ス・

ポテ

ンシ

ャル

[E

J/年

]

アメリカ中国インド

カリブ海沿岸

メキシコ

インド

コロンビア

中国

カナダ

ブラジル

アルゼンチン

アメリカ（RFS2 穀

物）アメリカ（リグノセ

ルロース系）

納入

バイ

オマ

ス価

格

[USド

ル/G

H（

200

5年

）]

森林残渣

作物残渣エネルギー作物

アメリカ 2025


SRREN 22/154 第 2 章

伐木後の切り株収穫の技術開発によって、伐採中の残渣の利用可能性が増加する（Näslund-Eriksson and Gustavsson, 2008）。切り株収穫によっても、再植林のための整地のコストを減らすことが出来る（Saarinen, 2006）。それによ

って昆虫及び根腐れ菌の拡散による被害を減らすことが出来るが、森林土壌炭素と栄養ストックの減少、土壌浸食

の増加、及び土壌凝縮などの悪影響にもつながる可能性がある（Zabowski et al., 2008; Walmsley and Godbold, 2010）。農業では、世界の多くの地域において収穫残渣の乱開発が土壌の劣化の重要な原因の 1 つとなっている（Wilhelm et al., 2004; Ball et al., 2005; Blanco-Canqui et al., 2006; Lal, 2008）。肥料の使用によって、収穫及び残渣産出に伴う栄養

損失を補うことが出来るが、土壌肥沃度、構造安定性、及び保水能力の維持または改善には、土壌への有機化合物

の再循環が必要となる（Lal and Pimentel, 2007; Wilhelm et al., 2007; Blanco-Canqui and Lal, 2009）。土壌と死滅した

バイオマスの栄養枯渇及び炭素貯蔵につながる残渣再循環は、大気からの炭素の除去のみではなく、土壌の劣化の

緩和及び土壌の生産性の向上によっても気候変動緩和に確実に寄与する。これによって、収穫量が上がり、結果と

して将来的な食料、繊維、及びバイオエネルギー需要を満たすために土地を耕地に転換する必要性が下がる（つま

り、植生の喪失及び土壌の耕作によって発生する温室効果ガス排出が少なくなる）。その他の条件が同じであれば、

ヘクタール当たりの総バイオマス生産が大きくなった際、及びリグニンなどの耐火性化合物に富む作物残渣の加工

によって発生する「廃棄物」が耕地に戻された場合に、残渣の産出は増加する可能性がある（J. Johnson et al., 2004; Reijnders, 2008; Lal, 2008）。生態的持続可能性を保証するために、原理、基準、及び指標が開発されているが（van Dam et al., 2010; Lattimore et al., 2009; 2.4.3 節など）、これらを持続可能な残渣産出率を導くために安易に使用することは出来ない。残渣発生

率を決定するいくつかの要因の潜在的な将来の発展にも大きな不確実性が伴う。人口増加、経済発展、及び食事の

変化は、農業及び林業の生産物の需要に影響し、材料管理戦略（材料の再利用及び段階的利用を含む）はこの需要

の基本的な食料製品及び産業用丸太の需要への転換のあり方に影響を与える。さらに、食料及び林業部門の変化は、

生産高当たりの残渣及び廃棄物の発生を押し上げるまたは押し下げる影響を与える。作物の育種は、残渣発生率を

減らし収穫指数の向上につながる。無耕及び保全型農業の実施には、覆土を維持するために収穫残渣を現地に残し、

土壌中の有機性化合物を増加させる必要がある（Lal, 2004）。家畜類生産におけるより閉じた集約的なシステムへ

の転換によって家畜ふん尿の回収可能性は増すが、家畜類生産高の任意の水準における全体的な家畜ふん尿生産は

減少する。立ち木成長を改善するための早期間伐などの育林処理の増加は、エネルギー使用に適した小型の丸太の

利用可能性の増加につながる。結果として、より包括的な評価アプローチが使用されたとしても、残渣及び廃棄物フローに関連した長期的な技術

的ポテンシャルの不確実性は残る。これは必ずしも決定要因の評価がより包括的になれば残渣の技術的ポテンシャ

ルが下がるということを意味するわけではないという点に注意しなければならない。初期の研究では、不確実性を

考慮して、念のために保守的な残渣回収率を使用していた可能性がある（S. Kim and Dale, 2004）。しかし、モデリ

ング研究では、土壌生産性損失のコストによって残渣除去強度は林業で物理的に利用可能なバイオマスの量よりか

なり低い水準に抑えられる可能性があるとされている（Gan and Smith, 2010）。 2.2.4.2 農業及び林業における専用バイオマス生産研究によって、優良な林分の施肥及び伐期の短縮などによる、森林成長及び総バイオマス生産を増加させるための

従来型の長伐期林業の集約化には大きなポテンシャルがあることが示されている（Nohrstedt, 2001; Saarsalmi and Mälkönen, 2001）。これは、特に現在大規模な森林管理が行われている広い森林地域を持つ世界の地域において当

てはまる。しかし、森林成長を増加させるための従来型の長伐期林業の強化の見通しは、バイオマス資源ポテンシ

ャルの評価された研究において徹底して検討されてはいない。代わりに、森林バイオマス生産の主な供給源は早生

樹の植林地であると想定されている。植林地に加えて、ヤナギ、及びスイッチグラス、ススキを含む多年生牧草な

どの短伐期定期伐採植物が、これらの土地において確立されるバイオエネルギー植物の候補と考えられている。一般的に、バイオマス植林地は余剰農業用地において確立されると想定される。そのため、農業における集約化は、

すべての評価された研究において本質的に主要な側面である。というのも、集約化はバイオマス植林地の土地利用

性（食料部門における土地需要を決定することによって間接的に）と得られるバイオマス収穫量水準の両方に影響

を与えるからである。エネルギー植林地の高く評価された技術的ポテンシャルは、地球規模で生産条件がも好ま

しい場所においてバイオマス植林地が確立されるという結果につながる多収穫農業システム及び国際的バイオエ

ネルギー取引に依存している。既存の農業用地からの収穫の増加も、農業開発の主要な要素として提案されている

（Ausubel, 2000; Fischer et al., 2002; Tilman et al., 2002; Cassman et al., 2003; Evans, 2003; Balmford et al., 2005; Green et al., 2005; D. Lee et al., 2006; Bruinsma, 2009）。研究では、土地需要（耕地と放牧地の両方）の決定における食事及

び食料部門のバイオマスの利用効率の重要性も指摘されている（Gerbens-Leenes and Nonhebel, 2002; Smil, 2002; Carlsson-Kanyama and Shanahan, 2003; de Boer et al., 2006; Elferink and Nonhebel, 2007; Stehfest et al., 2009; Wirsenius et al., 2010）。農業開発の研究（Koning, 2008; Alexandratos, 2009; IAASTD, 2009 など）は、非常に高いバイオマス植林地の技術的


SRREN 23/154 第 2 章

ポテンシャルを報告しているバイオマス資源ポテンシャルの研究（Johnston et al., 2009）よりも低い収穫量増加の

予想を示している。それはいくつかの主要な生産国における収穫量増加を維持するための課題となる可能性があり、

不適切な土地利用の結果として多くの耕地と放牧地で劣化及び生産性の損失が発生してしまうことを示す観測も

ある（Cassman, 1999; Pingali and Heisey, 1999; Fischer et al., 2002）。作物収穫量における気候変動の潜在的な帰結は

厳密には確立されていないが、それは地球規模の正味の悪影響を示している。その被害は開発途上国に集中してお

り、農業生産ポテンシャルに損失が発生するが、先進国は利益を得る可能性がある（Fischer et al., 2002; Cline, 2007; Easterling et al., 2007; Schneider et al., 2007; Lobell et al., 2008; Fischer et al., 2009）。水不足によって、集約化の可能性

とバイオエネルギー植林地の拡大の見通しの両方が制限される可能性があるが（Berndes, 2008a,b; de Fraiture et al., 2008; de Fraiture and Berndes, 2009; Rost et al., 2009; van Vuuren et al., 2009）、それはオンサイトの水管理を通して部

分的に緩和することが出来る（Rost et al., 2009）。生物物理学的データ・セット及びモデリングを用いたバイオマ

ス資源ポテンシャルの研究では、土地の生産性における水の制約を検討することが出来る。しかし、土地利用にお

ける生産性の向上に関する想定は、消費者間の地域的な水利用可能性、利用、及び分散における問題につながる可

能性がある灌漑開発を暗示的に推定している可能性がある。地形レベルでの様々な土地利用オプションの水文学的

効果をより良く理解し、予想するための水文学的プロセスモデルでの使用に経験的データが必要となる（Malmer et al., 2010）。水及び土地利用に関係した側面については、2.5 節でさらに解説している。逆に、育種から得られる利益率は前回の停滞以降、近年増加してきており、新しい交配種がより広く適用されれば

収穫量は再びより速く増加する可能性があると示す観測もある（Edgerton, 2009）。理論的限界も、遺伝学的収穫ポ

テンシャルのさらなる増加の余地を残していると考えられる（Fischer et al., 2009）。バイオエネルギー植林地の高

い技術的ポテンシャルを検討する研究は、基本的に主な貢献者として熱帯の開発途上国を挙げている点に注意しな

ければならない。これらの国には、まだ利用出来る大きな収穫量ギャップ及び生産性増加の大きな機会がある（但

し家畜類生産に関してはない）（Fischer et al., 2002; Edgerton, 2009; Wirsenius et al., 2010）。主要な食用作物として

同じ育種取り組みの対象にならない専用バイオエネルギー植物には大きな収穫量増加ポテンシャルもある。特定の

土壌型、気候、変換技術に合致した任意の位置に適した植物種と遺伝子型の選択及び開発は可能であるが、いくつ

かのエネルギー植物に関する理解の初期段階である（Bush and Leach, 2007; Chapple et al., 2007; Lawrence and Walbot, 2007; Carpita and McCann, 2008; Karp and Shield, 2008）。伝統的植物育種、選択、及び交配技術は特に木本植物と草

において時間を要するものであるが、遺伝子組み換え（GM）及び非遺伝子組み換え植物の両方を生産する新しい

バイオ技術経路も可能である（Brunner et al., 2007）。遺伝子組み換え植物種は、遺伝子組み換え食用作物よりは一

般的に受け入れやすいと思われるが、外来植物種から自生植物種への遺伝子流動を含め、そのような植物の潜在的

な環境への影響が懸念される（Chapotin and Wolt, 2007; Firbank, 2008; Warwick et al., 2009; 2.5.6.1 節を参照）。農場の収穫量増加を目的としたさらなる集約化には制約及びマイナスの側面が存在する可能性がある。たとえば、

栄養、淡水、及び農薬の大規模な流入による高い作物収穫量は、周囲の生態系における種構成の変化、地下水汚染、

海洋における富栄養化、酸素欠乏、及び無酸素の「酸欠」海域などの生態系に対する悪影響につながる可能性があ

る（Donner and Kucharik, 2008; Simpson et al., 2009; 2.5.5.1 及び 2.6.1.2 節）。しかし、従来型または有機農業の手法

を使用すれば多くの地域及びシステムにおいて農業生産性を増加させることが出来るため、集約化は必ずしも農業

の産業化に相当するわけではない（Badgley et al., 2007）。世界の大部分において、土壌及び水の保全の改善（Lal, 2003; Rockström et al., 2007, 2010）、また肥料の利用及び作物の選択（Cassman, 1999; Keys and McConnell, 2005）を通して

現在の天水農業の低い生産性を増加させるポテンシャルが存在している。現在、普及、能力育成、資源の利用可能

性、及び資本と市場へのアクセスが不十分であるため、多くの世界の地域において利用可能なベストプラクティス10は適用されておらず（Godfray et al., 2010）、明確な地域差がある（Neumann et al., 2010）。保全型農業及び混合生産システム（二毛作、作物と家畜や作物と林業）は、持続可能な形で土地の生産性と水利用

効率に加え炭素隔離を増加させるポテンシャル及び食料安全保障とリンなどの限られた資源の利用の効率を改善

するポテンシャルを持っている（Kumar, 2006; Heggenstaller et al., 2008; Herrero et al., 2010）。統合は、転換（一般

的にはダイズやトウモロコシなどの栽培されている飼料を置き換えることが出来る動物飼料の生産）と原料生産の

統合に基づき（Dale et al., 2009, 2010）、及び牧草需要を減らす可能性もある（Sparovek et al., 2007）。農業の研究、開発、及び展開への投資は、土地及び水の生産性を大幅に増加させること（Rost et al., 2009; Herrero et al., 2010; Sulser et al., 2010）に加え、植物種の強さの向上が可能になる（Reynolds and Borlaug, 2006; Ahrens et al., 2010）。複数の生態系サービス（(Berndes et al., 2004, 2008a,b; Folke et al., 2004, 2009）を提供する多機能システム

（IAASTD, 2009）は、生物多様性の保全に有益な農業システムと景観構造の開発に寄与する可能性がある農業用地

における、バイオエネルギー生産の代価オプションを代表するものである（Vandermeer and Perfecto, 2006）。 2.2.4.3 耕作限界地の利用バイオマス資源ポテンシャルの研究は、生産能力が一時的または恒久的に低下した耕作限界地及び荒廃地も、バイ

10 たとえば、マルチング、耕作量の低下、等高線耕作、bound、段々畑、雨水貯留・補助的灌漑、干ばつ適応作物、輪作、及び休閑時間の短縮。


SRREN 24/154 第 2 章

オマス生産に利用出来る土地として示している。植物育種及び植物の遺伝子組み換えの進歩は遺伝的収穫ポテンシ

ャルを高めるだけではなく、植物をより困難な環境条件に適応させる可能性がある（Fischer et al., 2009）。乾燥耐

性の改善によって、散発的な干ばつの影響が緩和し、一般的により乾燥した地域及び天水システムにおける平均収

穫量が向上し（Nelson et al., 2007; Castiglioni et al., 2008）、加えて灌漑システムにおける水需要を削減出来る可能性

がある。そのため、収穫量の増加による食料及び材料需要を満たすための土地需要の削減に加えて、植物育種及び

遺伝子組み換えによって、元々適していないと考えられていた土地を天水または灌漑生産に利用可能な状態に出来

る。耕作限界地及び荒廃地の大きな技術的ポテンシャルを示す研究もあるが、この技術ポテンシャルがどの程度実現出

来るかは不確実性が高い。バイオエネルギー目的での耕作限界地及び荒廃地の利用に関連した主な課題として、（1）より荒廃地の開墾及び維持に多大な労力と長い期間が必要であること、（2）土壌の生産性レベルが低いこと、（3）生活のために荒廃地を利用する地域住民のニーズを注意深く取り扱わなければならないことが挙げられる。研究で

は、適切な方法の評価及び選択における地域ステークホルダーの参加の利益が指摘されており（Schwilch et al., 2009）、生物多様性及び気候変動の側面に取り組むことで土地劣化管理における便益を得ることができ、それによ

って国際的財政支援メカニズム及び大口献金者を通した資金調達の下地を作ることが出来ると示唆している

（Knowler, 2004; Gisladottir and Stocking, 2005）。この文脈において、バイオエネルギー用に適切に選択した植物種

の生産は、追加的な便益として土壌と地上バイオマスにおける炭素隔離及び時間に伴う土壌の質の改善を含む 1 つ

の機会になり得る。 2.2.4.4 生物多様性保護生物多様性に配慮することによって、残渣産出に加え、農業用地域の集約化及び拡大が制約を受ける。WBGU（2009）は、生物多様性をどのように考えるかによって、灌漑または気候変動よりも技術的ポテンシャルは大きな影響を受

ける可能性があるとしている。生物多様性要件を制約として考える一般的な方法は、生物多様性のための土地保全

の需要を含めることである。一般的に、バイオマス資源ポテンシャルの評価は、バイオマス生産に利用可能な地域

から自然保護地域を除外しているが、概して森林生態系に焦点が当てられており、現在の保護水準を基準としてい

る。他の自然生態系も保護を必要とし（特に草原生態系）、生物多様性のための自然保護の現在の状態は与えられ

た目標に対して十分ではない可能性がある。多くの生産性が高い土地において自然生物多様性は低いが、耕作限界

地のいくつかに関しては逆のことが言え、結果として生物多様性に対する大の影響は耕作限界地の広範な利用に

伴って発生する可能性がある。従来の農業よりも収穫量が少ないため、食料生産により多くの土地を必要とする代替農業生産の一定の拡大（生物

多様性を促進するための）を想定し、生産性に対する生物多様性による制約を間接的に考慮している研究がある

（EEA, 2007; Fischer et al., 2009）。しかし、多毛作システムの場合、代替作付けシステムからのより少ない収穫量

の一般仮定は一貫していない。エネルギー作物によって移動した生産性のある土地の利用が、別の場所で自然生態

系を耕地または牧草地に転換することで再度確立された場合などに、生物多様性の損失が間接的に発生する可能性

もある。エネルギーシステムと土地利用及び植被モデリングの統合によって、これらのリスク分析のより良好な見

通しを立てることが出来る。バイオエネルギー植林地は、特に統一的な農業景観及び現在は恵まれないまたは劣化した地域において複数の種が

植えられ、モザイク景観が確立された場合に、生物多様性の促進において役割を果たす可能性がある（Hartley, 2002）。バイオマスと食料生産を組み合わせた農林業システムは、人間が支配する景観における生物多様性の保全を助ける

ことが出来る（Bhagwat et al., 2008）。しかし、バイオマス資源ポテンシャルの評価は、概して単一栽培植林で達

成される水準に対応する収穫量水準を想定しているため、そのバイオマス植林地の大部分が生物多様性保護に寄与

するように形成された場合のバイオマス生産の規模に関する分析は浅くなる。

2.2.5 資源ポテンシャルに対する気候変動の潜在的な影響技術的ポテンシャルは気候変動の影響を受ける。大気中の温室効果ガス濃度の上昇は地球温暖化及び水循環の増強

につながるという点に関しては科学的に強い確信があるにもかかわらず、気候変動の規模及び空間的パターンには

不確実性が残る（IPCC, 2007c）11。さらに、農作植物の成長に対する気温、放射、及び土壌水分の過去に見られな

い新しい変化の影響は不確かであり（Lobell and Burke, 2008）、それは農家の適応対策に関しても同様である。結

果として、バイオエネルギー植林地を含む、農業生産に対する気候変動の影響の全体的な規模及びパターンには不

確実性が残る。植物の成長に対して良い影響が発生する可能性もあるが、現在のところ多くの重要な地域において、

生産性に対する好ましくない影響を排除することは出来ない。 11 以下の理由により不確実性が発生する。それは、将来的な温室効果ガス排出の軌跡が不明であること（そのため、様々なシナリオを用いて研究されている）、温室効果ガス強制力に対する気候モデルの計算された感度（つまり、任意の排出シナリオに続く温暖化の大きさ）がそれぞれ異なること、及び降水の変化の空間的パターンと季節性が特に熱帯・亜熱帯地域の場合にモデル間で大きく異なることである（Li et al., 2006）。


SRREN 25/154 第 2 章

植物生産性に対する大気中二酸化炭素濃度の上昇の同時生態生理学的影響（二酸化炭素肥沃化効果）についても不

確実性が残る。二酸化炭素供給が上昇した場合、水ストレスの上昇または栄養枯渇によって妨げられない限り、C3

光合成を行う植物の成長は促進される（Oliver et al., 2009）。炭素肥沃化効果の長期的な大きさは議論を醸してい

る。約 25%の正味の年間一次生産量の増加が可能であり、それは大気中二酸化炭素濃度の倍増を想定した現地実験

の数例において観測されているが（この影響はより高い二酸化炭素濃度では横ばいになる）、co-limitation 及び結

果として生じる適応によって利益をより小さく予想している例もある（Ainsworth and Long, 2005; K.rner et al., 2007）。農業管理及び育種条件下の影響の大きさは異なる可能性があり、まだよく知られていない。気候温暖化の下では、植生による蒸散水の需要の増加は、大気中二酸化炭素濃度の上昇による水利用効率の向上（気

孔閉鎖の増加）によって部分的に相殺される（Gerten et al., 2005）。これには様々な地域パターンがある。降水パ

ターン及び規模の変化によって、植物生産が増加または減少する（変化の方向に依存）可能性がある。一般的に、

半乾燥の耕作限界地には、二酸化炭素肥沃化の下における水利用効率によって生産性が高まると予測されるものも

ある（Lioubimtseva and Adams, 2004）。作物生産は特に熱帯において 2°C 以上の温暖化の場合に概ね減少すると予

測されており（Easterling et al., 2007）、エネルギー生産用のバイオマスも同様の影響を受ける可能性がある。全体

として、バイオマスの技術的ポテンシャルに対する気候変動の影響は、管理、育種、及び植えられる地域の影響よ

りは小さいと考えられているが（WBGU, 2009）、それは特定の地域において強くなる可能性がある。どの地域が

強い影響を受けるかは不確かなままであるが、熱帯地域が大の悪影響を受ける可能性がも高い。

2.2.6 合成すでに解説したように、バイオマス資源の技術的ポテンシャルを正確な数値に絞り込むことは不可能である。多く

の研究が、将来的に年間 50EJ 以下から数百 EJ がエネルギーとして供給可能であることを示している（後者は、望

ましい開発に強く依存する）。所見の評価から、以下のような結論を導くことが出来る。

・将来の技術的ポテンシャルの大きさは、本質的に不確かな多くの要因に依存しており、それによって長期的

な技術的ポテンシャルの不確実性は今後も残るだろう。重要な要因として、人口、経済開発、技術開発、食

料・家畜ふん尿・繊維需要（食事を含む）、及び農業と林業における開発、につなげる方法である。・追加的な重要な要因としては、（1）適応能力を含む将来の土地利用に対する気候変動の影響、（2）生物多

様性及び自然保護要件によって設定される問題点、（3）土地劣化及び水不足の帰結が挙げられる。・研究では、農業、林業における残渣フロー、及び利用されていない（または大規模に使用されていることに

より耕作限界になっている・劣化している）農業用地を、短期的視点と長期的視点の両方においてエネルギ

ー用バイオマス生産の拡大の重要な基礎として挙げている。生物多様性による制限、及び良好な生態系と土

壌の劣化の回避を確実にすることにより、農業や林業における残渣抽出には制限が、かかっている（2.5.5節でさらに解説）。

・草原及び耕作限界地／荒廃地は、大規模なバイオエネルギー生産を支えるポテンシャルを持っていると考え

られているが、生物多様性への配慮及び水不足によってこのポテンシャルは制約を受ける可能性がある。そ

のような土地のバイオマス植林地への転換が下流域の水利用性を減少させる可能性も考慮する必要がある。・適な植物（多年生の作物・基本種など）の栽培によって、従来型の食用作物にはあまり適さない土地にお

けるバイオエネルギーの生産を可能にし、技術的ポテンシャルを高めることが出来る。それは、そのような

土地における従来型の作物の栽培が、土壌炭素排出につながる可能性があると考慮すれば、さらに高まる

（2.5.2 節でさらに解説）。・農業・林業システムに、バイオエネルギー生産を統合した多機能的な土地利用システムは、生物多様性の保

護に貢献し、土壌の生産性や良好な生態系の回復及び維持を助ける。・水不足を経験した地域では、生産が限定的になる場合がある。バイオマス植林地への土地の転換によって、

下流の水利用が減少する可能性を考慮する必要がある。乾燥耐性のある適切なエネルギー作物の利用によっ

て、水不足に適応出来る。バイオマス資源ポテンシャルの評価においては、より注意深く、水利用可能性や

競合する利用法についての制約や機会を、検討する必要がある。利用可能な科学文献における専門家の見解によれば、エネルギー用のバイオマスの展開レベルは 2050 年あたりで

100～300EJ/年に達する可能性がある（詳細については 2.8.4.1 節を参照）。これは、現在のエネルギー目的のバイ

オマスの利用（約 50EJ/年）と比較することが出来る。使用しているデータ及びモデリング能力が改善した近の

評価は絞り込まれた明確なバイオマス資源ポテンシャルの推定値をいまだ与えることはできていないが、それによ

って様々な要因の資源ポテンシャルに対する影響の程度についての理解及びエネルギー用のバイオマスの利用の

増加によって好ましい効果と好ましくない効果の両方が発生しうるという理解が進んだ。バイオエネルギーの拡大

に伴う土地利用変化の影響はバイオエネルギーの気候便益に大きな影響を与える可能性があるというのは、重要な

結論の 1 つである（2.5.5 節）。資源評価からの洞察によって、開発がも重要で研究が必要とされる地域を指摘

し、バイオエネルギーの見通しを改善することが出来る。2.8.4.3 節にて、要約を示している。


SRREN 26/154 第 2 章

2.3 技術及び用途本節では、バイオマス原材料生産の商業技術、固体バイオマスの前処理、及び原材料を直接消費者に運ぶサプライ

チェーンの輸送を検討する。消費者は、個人（調理または暖房用の薪など）または企業（産業的消費者、加工業者

など）である。前処理及び変換されたエネルギーキャリアは、元のバイオマスよりも利便性が高く、より多くの用

途に利用可能であり、それは電力や熱、または移動サービスを生産出来る近代的固体（ペレットなど）、液体（エ

タノールなど）、及び気体（メタンなど）燃料である（図 2.2 を参照）。既存及び発展途上の電力、天然ガス、暖

房（住宅用、地域用の商業及び公共サービス）、産業、農業、林業、及び液体化石燃料システムとの近代的バイオ

マスの統合は、第 8 章で詳細に解説している。本節は、バイオエネルギーのサプライチェーンに沿って構成されているため、固体バイオマスの前処理、輸送、及

びサプライチェーンを考察するより先に原材料生産及び関連する部門との相乗効果について解説している。そして、

本節では、関連する文献から直接的に利用出来る、これらの幅広いバイオエネルギー・システム及びサプライチェ

ーンのコストについて解説する前に近代的バイオマスからのエネルギーキャリア用の様々な先端の変換技術に

ついて説明する。2.7 節で世界の多くの地域における生産の均等化コストに関する関連コスト情報を扱う前に、2.6節では技術の改良、イノベーション、及び統合の見通しについて触れる。

2.3.1 原材料 2.3.1.1 原材料の生産及び収穫世界の各地域にわたる主要なバイオマス生産システム、専用植物、または一次残渣の技術性能の特性は、表 2.4 で

要約されている。エネルギー植物の管理には、種または実生の準備、成林と収穫、土壌耕うん、灌漑、及び肥料及

び農薬の散布が含まれる。後者は、作物需要、目標収穫量、及び地域の土壌気候条件に依存しており、類似種でも

世界の地域によって異なる可能性がある（表 2.4）。統合害虫処理や有機農業などの戦略により、任意のバイオマ

ス生産のための合成物使用の必要性が緩和される可能性がある（Pimentel et al., 2005）。エネルギー用木材は、薪または残渣として得られる。薪が自然林か人工林、または農地で育つ木及び低木から得ら

れるのに対し、残渣は木くず及び副産物から得られる。自然林はそれ自体が生産のために管理されているわけでは

ないが、薪の採取が森林の再生能力を上回った場合に問題が発生する。これは世界の多くの地域で発生している。

人工林の管理には、作付けシステムで使用されるものと同様の育林技術が必要とされ、成林及び木の伐採が含まれ

る（Nabuurs et al., 2007）。バイオマスは、干し草やアルファルファなどの飼料型原材料の場合は年に数回、コムギや多年生牧草などの一年生

植物の場合は年に 1 回、短伐期雑木林及び従来型の林業の場合はそれぞれ 2～50 年またはそれより長い期間ごとに

収穫することが出来る。サトウキビは毎年収穫出来るが、4～7 年ごとに植え付け新芽から育てる必要がある。こ

れは多年生牧草と考えられている。一般的に、収穫されたバイオマスは、バイオエネルギー設備または中間処理施

設に運ばれる前に農場の収集場所または路肩に運ばれる。貯蔵、輸送、及び取り扱いを容易にするため、状態を整

えたり、圧縮したりする場合がある（2.3.2 節を参照）。表 2.4 に挙げた種には、様々な潜在的なエネルギー終用途があり、多様な変換技術を必要とする（図 2.6 を参照）。

でんぷん及び油糧作物は、第一世代液体バイオ燃料と呼ばれるもの（エタノール及びバイオディーゼル。2.3.3 節

を参照）の原材料として毎年栽培され収穫される。総地上バイオマスの一部のみがバイオ燃料に使用され、残りは

動物飼料又はリグノセルロース系残渣用に加工される。サトウキビは、糖及びエタノールの生産の原材料であり、

多くの糖とエタノール生産国においてプロセス熱と追加的な電力の供給源となるバガス及び藁としての利用も増

えている（Macedo et al., 2008; Dantas et al., 2009; Seabra et al., 2010）。そのため、これらのバイオリファイナリー生

産物の環境フットプリントは好ましいものとなっている。多年生牧草又は短伐期雑木林などのリグノセルロース系

植物は、完全にエネルギーに変換することができ、他の原材料の種類の大部分と比較して、その収穫量は 2～5 倍

大きいが、注意深く管理すれば必要とされる合成物の使用はかなり少なくなる（Hill, 2007）。しかし、立木の除去

後の土壌有機性物質に対するその影響はよく分かっていない（Wilhelm et al., 2007; Anderson-Teixeira et al., 2009）。

時間関数としての場所により異なる除去水準及び残渣除去に対する天候の影響を緩和する戦略を評価するための

研究が進行中である（Karlen, 2010; Zhang et al., 2010 など）。現在、商業化されている技術の場合、リグノセルロ

ース系原材料は熱と電力のみを供給しているが、油糧、糖、及びでんぷん作物の収穫物は容易に液体バイオ燃料に

変換でき、熱及び電力が伴う場合もある。専用植物の生産及び収穫コストは、投入の価格、機械、労働、及び土地に関係するコストによって大きく異なる

（Ericsson et al., 2009; 表 2.4）。エネルギー植林地が食糧生産専用に利用される土地と競合する場合、土地の機会

費用（農家が既知の年間作物栽培からエネルギー作物に変換するために受け取る必要がある価格）は極めて大きく

なり、エネルギー原材料の需要に比例して増加する可能性がある（Bureau et al., 2010）。農場から地域レベルへの


SRREN 27/154 第 2 章

コスト供給曲線のスケーリングは、潜在的な大規模展開のシナリオ効果を説明するために必要となる（ヨーロッパ

（コスト）及びアメリカ（納入価格）における原材料供給に関して、それぞれ図 2.5（b）及び 2.5（d）の例を原材

料生産水準の関数として参照。バイオマスの総需要が増加するにつれ GJ 当たりの単価が数倍になっている）。表 2.4: 専用種及びその一次残渣の生産技術の一般的な特徴。収穫量は、エネルギーへの変換前のバイオマス中の

エネルギー含有量の GJ、または糖及びでんぷん作物の場合はエタノール終生成物のもので表す。コストは、民

間生産コストまたはコストが利用不可能な場合は市場価格を参照している（2005～2009 年のデータ）。管理イン

プットの凡例: +: 低い; ++: 中程度; +++: 要求が高い原材料の

種類地域収穫量管理副産物コスト参照

GJ/ha/年 [TJ/km2/

年]

肥料の使

用 a 水の需要農薬

例（2005～2009

年）US ド

ル/GJ

油糧作物油換算

菜種ヨーロッ

パ 60～70

[6.7～7.0] +++ + +++ 油かす、藁 7.2～16.0

1、2、3、22

ダイズ

北アメリ

カ 16～19

[1.6～1.9] ++ + +++

ダイズか

す、藁

11.7 3、12

ブラジル 18～21

[1.8～2.1] ++ + +++ 該当なし

アブラヤ

シ

アジア 135～200

[13.5～20.0]

++ + +++ 果房、圧搾

繊維

該当なし

ブラジル 169

[16.9] ++ + +++ 12.6b 3

ジャトロ

ファ世界

17～88 [1.7～8.8]

+/++ + +

種子しぼ

りかす（有

毒）、木材、

外皮

3.2 3、4、5、

10、11

でんぷん作物エタノール換算

コムギヨーロッ

パ 54～58

[5.4～5.8] +++ ++ +++

藁、DDGSc

5.2 3

トウモロ

コシ北アメリ

カ 72～79

[7.2～7.9] +++ +++ +++

トウモロ

コシ茎葉、DDGS

10.9 3

キャッサ

バ世界 43 [4.3] ++ + ++ DDGS 3.3～4 3

糖料作物エタノール換算

サトウキ

ビ

ブラジル 116～149

[11.6～14.9]

++

+ +++

バガス、藁

1.0～2.0b 3、17

インド 95～112 [9.5～11.2]

該当なし 3

テンサイヨーロッ

パ

116～158 [11.6～15.8]

++ ++ +++ 糖蜜、パル

プ 5.2～9.6 3、13、22

ソルガム

（サトウ）中国

105～160 [10.5～16.0]

+++ + ++ バガス 4.4 2、21

リグノセルロース系作

物エタノール換算

ススキヨーロッ

パ

190～280 [19.0～28.0]

+/++ ++ + 4.8～16 6、8

スイッチ

グラスヨーロッ

パ 120～225

[12.0～++ + + 2.4～3.2 10、14


SRREN 28/154 第 2 章

22.5]

北アメリ

カ

103～150 [10.3～15.0]

++ + + 4.4

短伐期

（SR）南ヨーロ

ッパ

90～225 [9.0～22.5]

+ ++ +

樹皮

2.9～4 10、14

ユーカリ南アメリ

カ

150～415 [15.0～41.5]

+/++ + + 2.7 16、19

短伐期ヤ

ナギヨーロッ

パ 140 [14.0]

4.4 2、7

燃料用木

材（薪）ヨーロッ

パ 110 [11.0]

森林残渣

3.4～13.6 15

燃料用木

材（再生可

能自然林）

中央アメ

リカ

80～150 [8.0～15.0]

1.8～2.0 23

一次残渣

麦藁

ヨーロッ

パ 60 [6.0]

+

該当なし

1.9 2

アメリカ 7～75

[0.7～7.5] 該当なし 14、20

サトウキ

ビ藁ブラジル

90～126 [9.0～12.6]

+ 該当なし 17

トウモロ

コシ茎葉

北アメリ

カ

15～155 [1.5～15.5]

+ 該当なし 9、14

インド 22～30

[2.2～3.0] + 0.9 18

ソルガム

茎葉世界 85 [8.5] + 該当なし 9

森林残渣ヨーロッ

パ 2～15

[0.2～1.5] 1～7.7 15

注: a窒素、リン、及びカリウム。

b市場価格。DDGS: 乾燥蒸留かす

注: これらは文献から得た事例的コスト数値または市場価格である。1 年間における特定の商業用原材料のコストの幅については Annex II を参照のこと。参考: 1: EEA（2006）; 2: Edwards et al.（2007）; 3: Bessou et al.（2010）; 4: Jongschaap et al.（2007）; 5: Openshaw（2000）; 6: Clifton-Brown et al.（2004）; 7: Ericsson et al.（2009）; 8: Fagernäs et al.（2006）; 9: Lal（2005）; 10: WWI,（2006）; 11: Maes et al.（2009）; 12: Gerbens-Leenes et al.（2009）; 13: Berndes（2008a,b）; 14: Perlack et al.（2005）; 15: Asikainen et al.（2008）; 16: Scolforo（2008）; 17: Folha（2005）; 18: Guille（2007）; 19: Diaz-Balteiro and Rodriguez（2006）; 20: Lal（2005）; 21: Grassi et al.（2006）; 22: Faaij（2006）; 23: T. Johnson et al.（2009）。様々な国のヘクタール当たりの特定のバイオ燃料容量については Bessou et al.（2010）を参照のこと。さらなる国に関する情報については、IEA Renewable Energy Division（2010）も参照のこと。

林産物のコストは、収穫及びその他の輸送活動に大きく依存している。特に人件費、機械、及び伐採場所から変換

施設までの距離は重要である（Asikainen et al., 2008）。これは、特に森林が家庭向けの主要な燃料源である開発途

上国において、地方市場、つまり分散型市場に有利に働く（Bravo et al., 2010）。 2.3.1.2 農業、食料、及び森林部門との相乗効果 2.2.1 節で強調したように、バイオエネルギー原材料生産は資源の他の利用法（主に土地）と競合し、生物多様性、

水利用可能性、土壌の質、及び気候に悪影響を与える可能性がある（2.2.4 及び 2.5 節を参照）。しかし、統合され

た生産システムの設計を通して相乗効果が発生する可能性もあり、それによって追加的な環境サービスが供給され

る。間作及び混作は、耕作した単位面積当たりのバイオマスの生産を大化するオプションである（WWI, 2006）。

混作システムは単作よりも収穫量が高くなり、同じ場所において食料及び飼料とエネルギー原材料の両方を供給す

る可能性がある（Jensen, 1996; Tilman et al., 2006b）。二毛作システムは、バイオエネルギー及び家畜類利用のため

の追加的な原材料を生産するポテンシャルを持つとともに、1 年の間に同じ地域で 2 つの作物からバイオ燃料の収

量が高くなる可能性がある（Heggenstaller et al., 2008）。


SRREN 29/154 第 2 章

農林業システムは、食料、飼料、材木、及びエネルギーを目的とした土地の利用を可能とし、関連する種に対して

相互的な便益をもたらす（R. Bradley et al., 2008）。関連する土地当量比は、大 1.5 に達する可能性がある。つま

り、耕地作物と木を組み合わせた場合は単作と比べて土地面積を 50%削減出来るため（Dupraz and Liagre, 2008）、

間接的土地利用変化の影響も等しく削減することが出来る（2.5.3 節を参照）。他のオプションとしては、短伐期

雑木林と同様の、エネルギー用の残渣バイオマスの生産のための下層食用作物の栽培及びリグノセルロース系植物

の定期伐採がある（Dupraz and Liagre, 2008）。多年生植物は、一年生植物と比較して浸食制御、肥料使用効率の向

上、硝酸塩溶脱の減少などの好ましい外部性をもたらす（2.2.4.2 節を参照）。後に、バイオエネルギー原材料の

栽培によって発生する収入によって、食用作物の収穫量を増やす技術又は投入が利用可能になり、農業部門への追

加的な投資が促進され、生産性上昇が促される可能性がある（De La Torre Ugarte and Hellwinckel, 2010）。これは

原材料の便益が地域コミュニティに分散することを条件とする（Practical Action Consulting, 2009）。

2.3.2 近代的バイオマスからのエネルギーキャリアのロジスティクス及びサプライチェーンバイオマスはほとんど密度が低い形で利用するため、化石燃料の相当物よりも多くの貯蔵スペース、輸送及び取り

扱いを必要し、結果としてコストが影響を受ける。バイオマスは、取り扱いを改善するために加工（前処理）が必

要となる場合が多い。ほとんどのバイオエネルギー・システム及びチェーンにおいて、資源の場所から変換施設ま

でのバイオマスの取り扱い及び輸送は、エネルギー生産の全体コストにおける重要な要素の 1 つである。作物の収

穫、貯蔵、輸送、前処理、及び配送は、エネルギー生産の総コストのうち 20～50%に達する可能性がある（J. Allen et al., 1998）。バイオマスは多くの場所で収穫後の短い期間においてのみ利用可能であるため、年間を通したエネルギー生成にお

ける単一の農業バイオマス原材料の利用には、比較的大規模な貯蔵が必要となる。バイオマス利用可能性のそのよ

うな季節変動に加えて、他の特性によってバイオマスのサプライチェーンは複雑化しており、それも考慮する必要

がある。これには、独自の複雑なサプライチェーンを持つ複数の原材料、及び空間的制約、火災の危険、湿度制御、

菌類と胞子による健康上のリスクなどの貯蔵上の課題が含まれる（Junginger et al., 2001; Rentizelas et al., 2009）。 2.3.2.1 固体バイオマスの供給及び利用のための市場開発時間の経過とともに、バイオマスの利用及びバイオマス供給の市場開発においていくつかの段階が見られる場合が

ある。様々な国が時間とともにこの段階を経験してきていると思われるが、それぞれの開発の段階は明確に異なっ

ている（Faaij, 2006; Sims et al., 2010）。 1. 廃棄物処理（一般廃棄物、生産設備のオンサイトにおけるプロセス残渣（製紙業、食品産業）の使用など）は、

一般的に開発途上のバイオエネルギー・システムの初期段階である。資源が利用可能であり、多くの場合、廃

棄費用を伴う（負値の場合もある）。これによって、利用が有益になり、同時に廃棄物管理問題が解決される。

大規模及び小規模の開発は、統合された資源管理とともに進歩している。 2. 森林管理及び農業からの資源の地域的な利用。この資源は、収集及び輸送のコストが高くなるが、それでも通

常は経済的に魅力的である。インフラ開発が必要となる。 3. 地域規模でのバイオマス市場開発。燃料の柔軟性が向上したより大規模な変換ユニットが導入され、平均輸送

距離の増加によってさらに規模の経済性が向上する。バイオマス供給のコストの増加によって、よりエネルギ

ー効率の高い変換設備が必要かつ実現可能となる。この段階への発展には通常、固定価格制度など（FITs）の

政策支援措置が必要となる。 4. 供給者と購入者の数の増加を伴う国内市場の開発。市場の創出とロジスティクスの複雑化。供給システム及び

市場へのアクセスの改善によって利用可能性が向上することが多い。そのため、価格水準は低下する可能性が

ある（Junginger et al., 2005 などを参照）。 5. バイオ燃料の国境輸送を含む市場及び輸送距離の規模の拡大。バイオマス資源（及びバイオマスから得たエネ

ルギーキャリア）の国際貿易。バイオマスがしだいに地球規模で取引されるエネルギー商品になりつつある

（Junginger et al., 2008などを参照）。バイオエタノールの貿易が、この状態にも近づいている（Walter et al., 2008などを参照）。

6. 専用燃料供給システムの役割が大きくなる（エネルギー目的を主とする、またはエネルギーのみを目的とする

バイオマス生産）。これまで、ほとんどのエネルギー作物は農業の利益及び支援（農家への補助金、休耕補助

金）によって栽培されており、それは油糧作物（アブラナなど）及び余剰食用作物（トウモロコシ及びテンサ

イ）に集中している。一般的に、バイオマス供給及びバイオマス市場の充実した商業経験を得た国は、時間とともにバイオマス・サプラ


SRREN 30/154 第 2 章

イチェーンにおける大幅なコスト削減を実現することが出来る。フィンランド及びスウェーデンにおいては、規模

の拡大、イノベーション、競争の激化などの要因によって、1975 年から 2003 年にかけて納入コストは 12US ドル

/GJ（2005 年）から 5US ドル/GJ（2005 年）まで低下した（Junginger et al., 2005）。アメリカのトウモロコシエタノ

ール産業及びブラジルのサトウキビエタノール産業においても同様の傾向が見られる（表 2.17 を参照）。地域的及び国際的バイオマス・サプライチェーンの分析によって、距離が 50～150km になる場合、未処理のかさ

ばるバイオマスの陸上輸送は競争力を失い、エネルギー効率も悪くなることが示されている（Dornburg and Faaij, 2001; McKeough et al., 2005）。長距離輸送が必要な場合、サプライチェーンの早い段階における前処理及び圧縮

（2.3.2.3 及び 2.6.2 節を参照）によって、輸送コストを小化する効果が得られる。エネルギー利用及び関連する

温室効果ガス排出を考慮すれば、十分に体系化された輸送チェーンには、バイオマスの初期エネルギー含有量の

10%以下しか必要ないが（Hamelinck et al., 2005b; Damen and Faaij, 2006）、これには輸送における規模の大きさ、

効率的な前処理、及び未処理のバイオマスの陸上輸送の小化が必要となる。このような体系化は、急速に発展している国際木材ペレット市場で見られる（2.3.2.3 及び 2.4.4 節を参照）。さら

に、エタノールや植物油などの液体燃料の（長距離）輸送コストは、バイオエネルギー・チェーンの全体コスト及

びエネルギー利用のわずかな割合でしかない（Hamelinck et al., 2005b）。 2.3.2.2 開発途上国における固体バイオマス及び木炭供給開発途上国における貧家庭の大部分は、調理に必要な木炭などの固体バイオマス燃料に依存しており、無数の小

さな産業（煉瓦及び陶製のかまどなど）によってこれらの燃料からプロセス熱が発生している（FAO, 2010a; IEA, 2010b; 1.4.1.2 節を参照）。バイオマスのこの極めて重要な役割にもかかわらず、この部門はまだ規制されていない

部分が大きく、よく理解もされていない。そして、そのサプライチェーンの大部分はインフォーマル部門の手中に

ある（Sepp, 2008）。薪が市場で取引される場合、木は通常、伐採されて大きく切り出され、地域の貯蔵施設に輸送される。そこで、売

買業者が収集し、主に地方の卸売及び小売施設に運ばれる。木材の一部はキルンで木炭に変えられて大きな袋に詰

められ、手、畜力車、及び軽トラックで路肩に運ばれて、そこでトラックで収集し都市部の卸売及び小売施設に送

られる。そのため、木炭製造は地方の住民が都市部の市場に供給する活動となっている。作物残渣及び家畜ふん尿

は通常、薪を季節的に補完するものとして動物の飼い主によって使用される（FAO 2010a）。くず状のバイオマス残渣は、ブリケッティングまたはペレット化によって圧縮される場合があり、それにはバイオ

マスを圧縮して押し出すスクリューまたはピストン・プレス機が使われることが多い（FAO, 1985）。練炭及びペ

レットは、再生可能で質及び大きさが一定であり、圧縮されていないバイオマスよりも熱効率が良く密度が高いた

め、石炭、褐炭及び薪の良い代替物となりうる。インド及びタイに、様々な二次残渣を使用し、容量が異なる稼働中のブリケッティング施設があるが、他のアジア

諸国にはまだそのような施設はない。アフリカにおいては多くのブリケッティング・プロジェクト（ほとんどは開

発業者の資金による）があるが、そのほとんどが技術的または商業的に失敗している。失敗の理由は、技術的に実

証されていない新しい試験ユニットの導入、場所を考えれば経済的に意味のない高価すぎる機械の選択、部品を製

造して保守する地域の能力の低さ、コスト競争力の低さ及び認知の低さによる練炭の市場の欠如などである

（Erikson and Prior, 1990）。木材ペレットは、おがくずや研削屑などの木くずで作られる。造粒機械は、飼料製造技術に基づいており、ブリケ

ッティングと比較していくらか軽く小さいバイオマスのペレットを生産する。木材ペレットは、形状及び特性が均

一で輸送効率が高く、エネルギー密度が高いため、取扱い及び燃焼が容易である。木材ペレットは、多くの国で調

理及び暖房用途の燃料として利用されている（Peksa-Blanchard et al., 2007）。チップは、主に従来型の林業の副産物としての植林地の廃木材及び木材残渣（枝及び現在ではトウヒの切り株まで

含む）から生産される。これらは、ペレットよりも必要となる処理が少なく、安価である。終用途によって、チ

ップがオンサイトで生産されるか、木材がチップ製造者に輸送される場合がある。一般的に、チップは自動暖房シ

ステムで使用され、石炭燃料発電所で直接使用するか、またはコジェネレーション生産に使用することが出来る

（Fagernäs et al., 2006）。木炭は、無酸素状態で木質バイオマスを高温に熱することで得られ、元の原材料の 2 倍の発熱量を有する。これは、

煙を出さずに燃え、かさ密度が低いため、輸送コストが抑えられるというメリットがある。多くのアフリカ諸国の

地方において、木炭は効率が 10%以下の伝統的なキルンで生産されており（Adam, 2009）、一般的に都市部の家庭

に売られて地方の家庭は薪を使用する。軟材は取扱い及び輸送中に大きな損失が発生する可能性があるため、硬材

が木炭にも適した原材料である。コーヒー殻、木くず、藁のような粒状材料による木炭は、粉末状であり、バイ

ンダーを使用してまたは使用せずにブリケッティングする必要がある。収穫量の高いユーカリ植林地からの木炭は、


SRREN 31/154 第 2 章

特にブラジルで、大規模な産業でも使用されている（Scolforo, 2008）。多くの場合、持続的に生産される木材と組

み合わせており、石油燃料発電所における混焼原材料としての使用も増えている。ブラジルのユーカリ植林地から

の木炭生産の予測コストは、産業炭化過程を使用した場合、5.7～9.8US ドル/GJ（2005 年）である（Fallot et al., 2009）。アフリカにおける木炭は、主にインフォーマル部門の効率の悪い伝統的なキルンで生産されており、違法な生産で

あることが多い。現在の木炭の生産、包装、及び輸送の特徴は、低い効率と稚拙な取扱いであり、それが損失につ

ながっている。この産業に変化をもたらすには、持続可能で環境保護目標と矛盾しない場所で、木炭が認知され、

合法化する必要がある。合法化されれば、それを規制して燃料品質を扱う基準、包装及び製造キルンの基準を導入

し、木炭の生産に使用すべき樹種をより良い形で強制することが出来る（Kituyi, 2004）。 2.3.2.3 木材ペレットのロジスティクス及び供給木材ペレットは、国際的に取引されているものの中でも、も成功しているバイオエネルギー商品の 1 つである。

木材ペレットには、他の固体バイオマス燃料と比較していくつかの優位性がある。一般的に、木材ペレットは含水

率が低く、発熱量が比較的高いため（約 17GJ/t）、エネルギー・バランスに影響を与えることなく船舶による長距

離輸送を行うことが出来る（Junginger et al., 2008）。地域の輸送はトラックによって行われ、バイオマス原料の場

合の実行可能上限は 50km（ペレットの場合は 150km）の輸送であり、必要な貯蔵と合わせて通常は終コストの

50%以上を占めている。ペレットの大量輸送は、家庭用灯油の輸送に非常に似ており、トラック運転手によって行

われる。貯蔵スペースにペレットが吐き出され、吸い上げポンプによって塵が取り除かれる。貯蔵方法としては、

地下タンク、容器ユニット、サイロ、ボイラー室での貯蔵が挙げられる。国内ユーザー向けのより効率の良いペレ

ットの貯蔵、管理、及び燃焼システムの設計が進行中である（Peksa-Blanchard et al., 2007）。ペレットの取り扱い

に適した設備を持つ港への船による国際貿易は、主な輸送上の障壁の 1 つとなっている12。輸送コストも障壁の 1つであり、国際貿易需要による影響を非常に受けやすい。たとえば、2004 年には、カナダの工場のペレットの平

均価格は 3.4US ドル/GJ（2005 年）で、オランダへは 4.1US ドル/GJ（2005 年）（本船渡し）、ロッテルダム港の

場合は 7.5US ドル/GJ（2005 年）で送られていた（Junginger et al., 2008; Sikkema et al., 2011 も参照）。

2.3.3 電力、熱、、液体及び気体燃料への変換技術商業的バイオエネルギー経路は図 2.6 に示されており、森林作物または農業作物、産業、商業、または一般廃棄物

及び副産物などの原材料から始まっている。これらの経路は、直接的に、またはコジェネレーション、バイオガス、

及び液体バイオ燃料（サトウキビまたはトウモロコシからのエタノール、として油糧種子作物からのバイオディー

ゼルなど）として、バイオマスから電力または熱を供給している。現在のバイオマスを利用した商業プロセスは、

石油を用いた燃料及び生産物の多様性と比較して、生産される液体燃料の幅は狭い。図 2.2 は、第二世代（リグノセルロース系草本または木質植物）及び次世代（水生植物）原料及び様々な第二世代

（または次世代）転換プロセスに基づく一連の複雑な開発途上の技術的オプションを示している13。これには、商

業用（図 2.6）第一世代（油糧、糖料、及びでんぷん作物）、固体バイオマス原材料及び転換プロセス（発酵、エ

ステル交換、燃焼、ガス化、熱分解、及び嫌気性消化）も含まれる。第二世代原材料及び転換プロセスによって、

開発途上のバイオリファイナリー（2.6.3.4 節でより詳細に解説している）で、より効率の高い電力及び熱に加え、

幅広い液体炭化水素燃料、アルコール（よりエネルギー密度が高いものを含む）、エーテル、化学物質、及びポリ

マー（バイオ材料）を生産することが出来る。炭化水素燃料の生産に関する初期の研究開発は、糖及びでんぷん作

物から始められ、ガソリン、ディーゼル、及びジェット燃料まで扱われており、化学物質への関心も高まってきて

いる。改良された第一世代作物（一年生サトウキビを元にするものなど）と特定の地理的領域に適した第二世代植

物の両方が、従来は石油化学産業から得られていた大量の化学物質及び材料に加えて、様々なエネルギー製品を供

給し、原材料当たりの終産物の生産量を大化するポテンシャルを秘めている。

12 輸出ポテンシャルを有するほとんどの国において、まだ港には貯蔵・近代的管理設備は整えられていないか、管理が洗練されておらず、それによって出荷コストが高くなっている。 13 リグノセルロース系バイオマスによるものなど、新しい過程で生産されたバイオ燃料は、先進バイオ燃料または次世代バイオ燃料とも呼ばれる。


SRREN 32/154 第 2 章

図 2.6: 商業用バイオエネルギー経路の概略図（IEA, Bioenergy, 2009 を改変）。注: 1各原材料の一部は他の経路でも使用可能である。

2各経路は副産物も発生させる。

3バイオマス・アップグレードには、あらゆる高密度

化プロセス（ペレット化、熱分解など）が含まれる。4嫌気性消化プロセスによってメタン及び二酸化炭素が放出され、基本的に二酸化

炭素の除去によって、天然ガスの主要な成分であるメタンが発生する。アップグレードされた気体はバイオメタンと呼ばれる。

2.3.3.1 変換技術の開発段階熱、電力、及び燃料の生産に関する、固体リグノセルロース系バイオマス、含水廃棄物、サトウキビまたはでんぷ

ん作物からの糖、及び植物油からの選ばれた熱化学、生化学、及び化学経路の開発段階が、表 2.5 に示されている。

たとえば、蒸気サイクルを用いたタービンなどの発電機と組み合わせたバイオマス燃焼は商業的発電（またはコジ

ェネレーション）システムであるが、スターリング・エンジンとの組み合わせは未だ開発途上であり、有機ランキ

ンサイクル（ORC）は商業的に普及し始めたばかりである（van Loo and Koppejan, 2002）。一般的に、固体木材ま

たは廃棄物バイオマスは熱化学経路で、含水原材料及び糖料またはでんぷん作物は生化学的または化学的に、植物

油の場合は機械的圧搾過程の後に加工される（Bauen et al., 2009a）。開発段階は大きく、研究開発、実証、初期商

業、完全商業製品及びプロセスに分けられる。産業において多くの開発が行われており、それらはピア・レビュー

された文献で文書化されていない場合が多いため、これらの異なる開発段階への厳密な割り当ては難しく、いくら

か恣意的となる（Regalbuto, 2009; Bacovsky et al., 2010a,b）。通常、世界中で普及可能なプロセスは、技術的リスク

が小さく、資金を得ることが出来るため、完全に商業的技術であると言える（Kirkels and Verbong, 2011）。バイオマス産業と廃棄物管理の相乗効果はすでに確立されており、石油精製、化学物質、天然ガス、及び石炭産業

とともに追加的な相乗効果が発展している（King et al., 2010; Kirkels and Verbong, 2011）。商業化に向かうバイオエ

ネルギー・システムの多くは、技術的リスクが高い。2.6.3 節では、これらの追加的な進歩している転換プロセス

についてより詳細に説明する。 2.3.3.2 熱化学プロセスバイオマス燃焼は、燃料内の炭素及び水素が十分な酸素と反応して二酸化炭素と水を形成し、熱を放出するプロセ

スである。バイオマスの直接燃焼は、地方において調理に広く利用されている。木材及び木炭は、産業においても

燃料として利用されている。燃焼プロセスは良く理解されており、幅広い既存の商業技術がバイオマスの特性及び

その用途の規模に適応している。バイオマスは石炭燃料発電所において石炭と混焼させることも出来る（van Loo and Koppejan, 2002; Faaij, 2006; Egsgaard et al., 2009）。熱分解は、無酸素状態（空気の無い状態）で発生するバイオマスの熱による分解であり、これによって固体（木炭）、

液体（熱分解油またはバイオ油）、及び気体生成物が生産される。3 つの副産物の相対的な量は、プロセスで使用

される作動温度及び滞留時間に依存している。中程度の温度（450～550°C）のバイオマス原材料の高速加熱では、

含酸素油が主な生成物（70～80%）となり、残りはバイオ炭とガスに分かれる。低速熱分解（炭化としても知られ

る）は、開発途上国における伝統的ストーブ、西洋諸国におけるバーベキュー、ブラジルの鉄鋼業など、世界中で

行われている（Bridgwater et al., 2003; Laird et al., 2009）。

原材料1

油糧作物（セイヨウアブラナ、ヒマワリ

など）廃油、動物性脂肪

生分解性生活系廃棄物

下水汚泥、動物ふん尿、含水廃

棄物（農業及び食料廃棄物）

リグノセルロース系バイオマス（木材、藁、エネルギー作物、生

活系廃棄物など）

糖及びでんぷん作物

変換経路2

（バイオマス改質3）＋

燃焼

嫌気性消化4

（＋バイオガス改良）

熱分解

ガス化（＋二次プロセス）

（加水分解）＋発酵

エステル交換または水素化

熱及び・または電力

液体燃料

ガス燃料

バイオディーゼル

バイオメタン

再生可能ディーゼル

エタノール


SRREN 33/154 第 2 章

表 2.5: バイオエネルギーの開発段階の例。固体リグノセルロース系及び含水廃棄物バイオマス、サトウキビまた

はでんぷん作物の糖、植物油からの熱、電力、液体及び気体燃料の熱化学（黄）、生化学（青）、及び化学（ピン

ク）経路（IEA Bioenergy, 2009; Alper and Stephanopoulos, 2009; Regalbuto, 2009）。

植物

生成物の種類生成物またはシステムのプロセスの開発段階

基礎及び応用研究開発実証初期商業商業

低水分リ

グノ

セルロー

ス系

圧縮バイオマ

ス乾燥水熱油熱分解油

（Hy 油）（Py 油）ペレット

化木炭熱分解（バイオ炭）炭化

熱

小規模ガス化

燃焼スト

ーブ燃焼

熱分解及

び水熱油

家庭及び

地域産業

電力またはコ

ジェネレーシ

ョン

以下と組み合わせた燃焼

スターリング・エンジン ORC1 蒸気サイクル石炭との混焼または共燃焼

間接並行直接ガス化（G）または統合ガス化（IG）

統合ガス化燃焼電池統合ガス化ガ

スタービン統合ガス化燃焼サイクル

ガス化及び蒸気サイクル

含水

廃棄

物

熱、電力、また

は燃料

バイオガスへの嫌気性消化

2 段階埋め立て

（1 段階）

微生物燃料電池メタンへのバイオガス・アップグレ

ード水素（H2）への改質

小型肥料消化漕

油または気体燃料への水熱処理

糖

燃料微生物処理 2 糖発酵

H2 ガソリン、ディーゼル、

及びジェット燃料

バイオブタノール 3 エタノー

ル

油

燃料水素化抽出及びエステル化

再生可能ディーゼルバイオデ

ィーゼル

注: 1ORC: 有機ランキンサイクル。

2合成生物学的手法または代謝工学によって生成されるイソブタノール（または炭化水素）を作る遺伝

子操作された酵母または細菌。3いくつかの四炭素アルコール類は、ガソリン、ディーゼル、灯油、ジェット燃料、及びその他の生成物

の主要な化学的構成要素である。

バイオマス・ガス化は、加熱を行った上でバイオマスの部分酸化が起こった際に、発生する。これによって、エネ

ルギー含量が 5～20MJ/Nm3（バイオマスの種類とガス化が空気、酸素、間接的加熱のどれによって行われたかに依

存する）である一酸化炭素及び水素（H2）に富んだ燃焼可能な気体混合物（発生炉ガスまたは燃料ガスと呼ばれる）

が生成される。このエネルギー含量は、天然ガスの発熱量の約 10～45%である。そして、燃料ガスは、バイオマス

合成ガスまたは単に合成ガスと呼ばれるより質の高い気体混合物にアップグレード出来る（Faaij, 2006）。ガスタ

ービン、ボイラー、及び蒸気タービンは、電力併産にガス留分を使用するためのオプションである。発電機と組み

合わせて、合成ガスは、適切に設計されたまたは適応した内部燃焼エンジンにおいて、ディーゼルに代わる燃料と

して利用することが出来る。一般的に利用可能なガス化装置は木材または木質バイオマスを使用しており、特別に

設計されたガス化装置は非木質バイオマス材料を変換出来る（Yokoyama and Matsumura, 2008）。バイオマス・ガ

ス化ストーブも、インドや中国などの多くの農村部産業において暖房及び乾燥目的で利用されている（Yokoyama and Matsumura, 2008; Mukunda et al., 2010）。燃焼と比較して、ガス化は効率が高く、より制御された暖房、発電に

おけるより高い効率、及び化学物質と燃料の同時生産の可能性を実現する（Kirkels and Verbong, 2011）。 2.3.3.3 化学プロセスエステル交換は、アルコール（メタノールであることが多い）が触媒（酸または塩基）によって植物油または動物

性脂肪に含まれるトリグリセドと反応し、脂肪酸のアルキルエステル及びグリセリン副産物を形成するプロセスで


SRREN 34/154 第 2 章

ある。植物油は通常、エステル交換に先立って機械破砕または化学溶剤によって種子から抽出される。一般的に、

脂肪酸アルキルエステルは「バイオディーゼル」と呼ばれ、石油ディーゼル燃料と混ぜることが出来る。プロテイ

ンに富む残渣（ケーキとしても知られる）は、動物飼料または肥料として売られるが、より価値のある化学物質の

合成に利用される場合もある（WWI, 2006; Bauen et al., 2009a; Demirbas, 2009; Balat, 2011）。触媒存在下での植物油、動物性脂肪、または再生油の水素添加分解は、再生可能ディーゼル燃料（生産物としての

石油ディーゼル及びプロパンと、どのような割合でも混ぜることが出来る炭化水素）を生産する。このプロセスに

は、触媒存在下での水素（一般的には石油精製所から発生したもの）と植物油または動物性脂肪の反応が含まれる

（Bauen et al., 2009a）。これはエステル交換よりは開発及び普及の段階が若いが、植物油及び動物性脂肪の水素添

加分解は商業規模で実証されており、第一世代と考えることが出来る14。水素化バイオ燃料は、セタン価及び粘性

が高く、硫黄分が低い（Knothe, 2010）。 2.3.3.4 生化学プロセス生化学プロセスは、より緩やかな条件下で反応を行うために様々な微生物を利用する。一般的に、熱化学プロセス

よりも特異性が高くなる。この反応は微生物の代謝機能の一部であり、代謝工学によって特異的な生成物を目的と

して変更することが出来る（Alper and Stephanopoulos, 2009）。たとえば、発酵は低酸素または無酸素状態で酵母な

どの微生物が糖を代謝し、エタノールを生成するプロセスである。細菌の中でも、もよく使用されるのは大腸菌

であり、エタノール、乳酸などの生化学生成物の工業合成を行うために使用される。サッカロマイセス・セレヴィ

シエは、糖からの産業用エタノール生産にもよく使用される酵母である。現在の生化学変換における主要な原材

料は、サトウキビ、サトウモロコシ、及びでんぷん作物（トウモロコシ、コムギ、キャッサバなど）であり、この

プロセスの主要な商業用生成物はエタノールである。エタノールは、主に低負荷輸送におけるガソリンの代替物と

して利用されている。嫌気性消化（AD）は、バイオガス（メタン（50～70%）と二酸化炭素の混合物）を生成する、無酸素状態におけ

る微生物集団による動物のふん尿、人間の排泄物、広葉樹材料、生活系固体及び液体廃棄物、食品加工廃棄物など

に含まれる有機化合物の分解を伴う。このプロセスでは、廃棄物の有機画分が分離され、密閉容器（バイオガス消

化漕）に収容される。消化漕内では、分離されたバイオマスが、嫌気性条件下でメタン生成細菌の存在下で生分解

され、メタンに富むバイオガス及び排水を生成する。バイオガスは、調理と暖房、または複式燃料式エンジン、ガ

ス・エンジン、低圧ガスタービンか蒸気タービンによる動力か電力の生産に利用することが出来る。バイオガスは、

より熱含量の高いバイオメタン（85～90%メタン）への改質によってアップグレードし、天然ガス供給網に導入す

ることも出来る（Bauen et al., 2009a; Petersson and Wellinger, 2009）。安定化後の嫌気性消化からの残渣は、有機耕

土または肥料として利用することが出来る。残渣は、投入された廃棄物の組成によって、肥料として売ることが出

来る。インド、中国など、多くの開発途上国が、地方において大規模に嫌気性消化技術を使用している。多くのドイツ及

びスウェーデンの企業が、大規模バイオガス工場技術において市場リーダーとなっている（Faaij, 2006; Petersson and Wellinger, 2009）。スウェーデンでは、複数の廃棄物及び肥料（共同消化）も利用されており、バイオガスがバイ

オメタン（天然ガス・パイプラインで供給でき、車両で直接使用することも可能なメタン含有量の高いガス）にア

ップグレードされている15。

2.3.4 バイオエネルギーシステム・チェーン: 既存の先端システム表 2.6 及び 2.7 では、エネルギー製品、原材料、主要なプロセス、現在の効率、推定される将来的な効率（2020～2030）、推定される現在及び将来（2020）の生産コストごとの、現在の様々な国において稼働中の関連する商業バ

イオエネルギー・システムの文献からの例を示している。現在の市場及びポテンシャルは 2.4 節で検討している。表 2.6 及び 2.7 で示す生産コストは、文献データの一致を行わず、利用可能な文献から直接得たものである。とい

うのも、複数の生産物を分析する場合を除いて、基礎となる技術経済的パラメータは、必ずしも相当する生産コス

トを達成出来る具体的な条件を評価するのに十分な透明性を持っているわけではないためである。2.7 節は、様々

なバイオエネルギー・システムの均等化原価に関する補足的な情報を示し、Annex II に明示される方法及び要約さ

れる想定に基づき、具体的なコスト決定要因を解説している（表 2.6 及び 2.7 に含まれる、基礎となる想定のうち、

Annex III で示すデータへのインプットとして使用されているものはわずかである点に注意）。 2.3.4.1 電力、コジェネレーション、及び熱のためのバイオエネルギー・チェーン

14 世界中で多くの企業が特許及び実証施設を持ち、ディーゼルを目的として商業規模でこの技術の試験を行っており、例としてはシンガポールにある Neste Oil の商業施設などが挙げられる（Bauen et al., 2009a; Bacovsky et al., 2010b）。 15 リンチェピングの例（www.iea-biogas.net/_download/linkoping_final.pdf）などを参照（IEA Bioenergy Task 37 success story）。


SRREN 35/154 第 2 章

バイオマスからの液体バイオ燃料は、熱及び電力目的で使用される場合、固体バイオマスよりも生産コストが高く

なる（2～5US ドル/GJ（2005 年）以下）。未加工固体バイオマスは、前処理されたもの（高密度化によるもの。10～20US ドル/GJ（2005 年）で取引される木材ペレットなど）よりもコストが低くなるが、輸送コストが高くなる。

そのため、両方の種類の固体バイオマス市場が開発されている（2.3.2.22.3.2.2 及び 2.3.2.3 節）。規模の経済性によ

り、大規模に有用性が実証された具体的な技術（発電目的の燃焼など）の中には、費用対効果が高い形で小規模用

途に直接利用出来ないものもある。そのため適した代替技術を見つけることが必要になり、通常、炭素質燃料を用

いた既存の技術が適用される。これは、商業段階に入っている有機ランキンサイクル、及びまだ開発段階にあるス

ターリング・エンジン技術、またはエンジンと組み合わされる燃焼からガス化への転換に当てはまる（IEA, 2008a）。熱分解からの中間液体燃料は、輸送可能な燃料であるため、混焼用途における発展中の暖房及び電力の一部であり

（表 2.6 を参照）、定置電力用及び輸送燃料へのアップグレード用に研究が進められている（2.3.3.2 及び 2.6.3.1 節

を参照）。熱分解油は、少量特殊化学物質の商業的供給源である（Bridgwater et al., 2003, 2007 を参照）。多くのバイオエネルギー・チェーンでは、そのシステムにおいてコジェネレーションを採用しており、そこでは発

電の副産物として発生した熱が、プロセス加熱需要を満たすために蒸気として利用される（全体効率は 60%または

それより高い場合（90%以上）もある）（IEA, 2008a; Williams et al., 2009）。燃料としてバガスを使用した高温及

び高圧蒸気発生に利用可能な技術によって、サトウキビ圧搾機をより高い水準のエネルギー効率の下で稼働させた

り、それが必要とする量よりも多くの電力を生産したりすることなどが可能となる。サトウキビ・バガスはプロセ

ス熱及び電力に利用されており、サトウキビの機械収穫からのサトウキビ農場残渣の利用も増えてきている（Maués, 2007; Macedo et al., 2008; Dantas et al., 2009; Seabra et al., 2010）。これらの利用によって、2009 年にはブラジルの電

力の 5%がバガス・コジェネレーションによって供給されていた（EPE, 2010）。同様に、黒液（パルプ化化学物質

を含む有機パルプ化生成物）は、紙パルプ工業で生産されており、ボイラーで効率的に燃やされ、プロセス熱とし

て利用されるエネルギーを生産している（Faaij, 2006）。北ヨーロッパ及びヨーロッパ諸国におけるコジェネレー

ション・ベース地域暖房も非常に普及している。直接燃焼と比較してより効率的な固体バイオマスの利用法である、非バイオマス燃料を用いた混焼（共燃焼）など、

相当数の発電方法が利用可能である。規模の経済性により、場所によっていくらか異なるものの、一般的に小型施

設における熱及び電力の供給は、大型のシステムよりも生産コストが高くなる。利用可能な熱及び電力システムに

は、様々な規模があり、効率も高い。現在、バイオガスのガス化によって、産業用途、コジェネレーション及び共

燃焼において、年間約 1.4GWthが供給されている（Kirkels and Verbong, 2011）。小型のシステムは調理ストーブ及

び嫌気性消化システムから小型のガス化装置まで多岐に渡り、時間とともに効率が向上してきている。いくつかの

ヨーロッパ諸国は、固体バイオマス、都市廃棄物及び家畜ふん尿の混合物を用いて電力または質の高いメタンを生

産する消化システムを開発中である。も小さい規模では、バイオマスの主な利用目的は照明、暖房及び調理であ

る（表 2.6 を参照）。土地及び労働コスト、バイオマス分布密度、及び季節変動など、多くの地域固有の要因によって、バイオエネルギ

ーキャリアの生産コストが決まる。また、その他の市場及び用途も部分的にバイオマスの価値を決定する。多くの

バイオエネルギー・システムにおいて、バイオマス供給コストは、総生産コストの大きな割合を占めている。バイ

オ燃料変換技術の規模、地域の規制、及び環境基準も、国によって大きく異なる可能性がある。気候条件（冬季の

地域暖房など）、作物収穫サイクル（サトウキビ収穫サイクル及び気候の影響など）などによって、変換システム

の動作（負荷率など）も異なっている。その結果、技術及び資源の種類のみではなく、多くの地域的要因に影響を

受け、生産コストの幅は広くなっている（2.7 節及び Annex III に示すこの幅の例を参照）。 2.3.4.2 液体輸送燃料のバイオエネルギー・チェーン液体輸送燃料のバイオエネルギー・チェーンも同様に多様であり、以下に 3 つの小区分に分けて説明している。そ

の小区分は、（1）サトウキビからの統合されたエタノール、電力、及び糖、（2）エタノール及び飼料生産物、（3）バイオディーゼルである。また、ここでは原材料及び地域ごとの 2008～2009 年のバイオ燃料生産コストも取り上

げている。液体バイオ燃料は主に輸送部門で使用されているが、多くの開発途上国及びいくつかの先進国において、

発電及びピーク電力の生産にも使用されている。サトウキビからの統合されたエタノール、電力、及び糖サトウキビからのエタノールは、主に圧搾汁及び糖蜜またはサトウキビ圧搾機の副産物から作られる。発酵は、単

一バッチ、フェドバッチまたは連続プロセスで行われており、後者は酵母を再利用出来るため、広く普及し始めて

おり、効率も高い。ブラジルでは、発酵液中のエタノール含有量は、7～10%となっており（BNDES/CGEE, 2008）、

後に蒸留され、純度は約 93%に達する。ほとんどの用途においてガソリンと混合させるためには、エタノールは無

水にしなければならず、混合物を 99.8～99.9%のレベルまでさらに脱水する必要がある（WWI, 2006）。


SRREN 36/154 第 2 章

エタノール及び飼料生産物トウモロコシから製造されたエタノール燃料向けの主な乾式粉砕（または乾式研削）プロセス（88%がアメリカの

生産）は、全粒を粗挽きの粉末（スラリーにされる）にするハンマー・ミリングに始まり、次にアルファ及びアミ

ラーゼ酵素を用いて加水分解されてデキストリンを形成して、続いてグルコアミラーゼによって加水分解されグル

コースを形成し、終的にグルコースが酵母によって発酵する（後の 2 つのプロセスは組み合わせることが出来

る）。副産物は、可溶分を有する蒸留穀物残渣（動物飼料）である（McAloon et al., 2000; Rendleman and Shapouri, 2007）。これは、バイオリファイナリー周辺の飼育場に水分を保ったまま売るか、安定化のために乾燥させて売ることが出

来る。も一般的なプロセス熱源は天然ガスである。1980 年代初期から 2005 年にかけて、北アメリカにおける平

均的な乾式粉砕施設のエネルギー量は、生産が倍増するごと（累積）に 14%ずつ減少してきた（学習率。表 2.17; Hettinga et al., 2007, 2009 を参照）。それ以降、累積で 10 回倍増しており（2.7.2 節も参照）、この産業はコジェネ

レーションなどによってエネルギー効率を向上させ続けている（（S&T）2 Consultants, 2009）。この改善及びその

他のプロセスの改善の影響は継続すると推定されており、2022 年までに生産コストは 2009 年の 17.5US ドル/GJ（2005 年）から減少し 16US ドル/GJ（2005 年）になると予測されている（EPA, 2010）。表 2.7 は、低温で行われ

るエタノールの膜分離から酵素までのプロセスなどの改善の例を示している。トウモロコシ乾式粉砕と同様のプロ

セスの 1 つに、コムギからエタノールまでのプロセスがある。それは、麦芽製造段階から始まり、酵素または酸加

水分解によって発酵用の糖が生成される。バイオディーゼルバイオディーゼルは、アブラナやダイズのような油糧種子作物または油糧種子ヤシなどの木から生産される。また、

調理油または動物性脂肪からの様々な油脂及び廃棄物からも生産されている。低コストの廃棄物から高価な植物油

までにわたる、この幅広い原材料によって、元の油糧種子植物の特性に準じた、より価値のある特性を持ったバイ

オディーゼル燃料が生産される。様々な非食用油糧種子植物がそうであるように、燃料基準の統一はまだ開発途上

である（Knothe, 2010; Balat, 2011）。生産地域の例は、図 2.7 に示されている。複数の原材料及び世界の地域における 2008～2009 年のバイオ燃料コストのスナップショット糖（糖蜜）の製造からの廃棄物や加工残渣などの様々な原材料に基づく、様々な世界の地域における 2008～2009年（主に 2009 年）のバイオ燃料生産コストの幅のスナップショットが、図 2.7 に示されている。このスナップシ

ョットは、APEC（アジア太平洋経済協力）諸国における近のコスト比較（Milbrandt and Overend, 2008, 改訂版）16や表 2.7 のデータ17などの様々な文献に基づいている。これらの国の生産量については図 2.9 を参照のこと。エタ

ノール生産の場合、原材料コストが総生産コストの約 60～80%を占めており、油糧種子から得たバイオディーゼル

の場合はその割合がより高くなる（80～90%）（2008～2009 年のデータ）。この期間においても生産コストが低

いのは、ラテンアメリカ及び中央アメリカのサトウキビエタノールであり、それにアジア、太平洋、及び北アメリ

カのでんぷん作物、ヨーロッパ連合（EU）のテンサイ、EU の穀物の順で続いている。糖蜜の生産コストは、イン

ド及び太平洋諸国において、その他のアジア諸国よりも低くなっている。バイオディーゼル生産の場合、ラテンア

メリカのコストがも低く、それにその他のアジア諸国のアブラヤシ、その他のアジアのダイズ及びアブラナ、北

アメリカのダイズ、EU のアブラナの順で続いている。一般的に、バイオディーゼルの生産コストはエタノールよ

りもいくらか高いが、インドネシアとマレーシア、アルゼンチンなどのより生産性が高い植物またはコストの低い

基盤を有する国ではエタノールに匹敵する可能性がある。

16 この研究では、バイオ燃料生産、原材料利用可能性、経済性、燃料補給インフラ、代替燃料車両の使用、貿易、及び政策を扱っている。 17 ここで示されている生産コストの幅は、2.7 節で要約したもの及び Annex III で詳述したものよりも地理的分布の幅が広い様々な廃棄物及び原材料を含んでいる。Annex III のデータは、コスト、投資資本、副産物、及び資金面の前提が異なるいくつかの原材料の広い幅を扱っている。この透明性の高い技術経済データにより、読者は前提を変え、特定の地域における大まかな生産コストを再計算することが出来る。


SRREN 37/154 第 2 章

図 2.7: Milbrandt and Overend（2008）及び表 2.7 に基づく、様々なバイオマス原材料及び廃棄物からのエタノー

ル及びバイオディーゼルの現在（2008～2009 年）の推定生産コストの地域的幅のスナップショット注: 北アメリカのダイズ・ディーゼルの幅の上限は、Bauen et al.（2009a）の一点推定値によるものである。他の推定値の幅は 12～32USドル/GJ（2005 年）である。

表 2.7 に示す予測される効率の増加に基づけば、原材料の改善（主に生産性）（2.6.1 節も参照）及びその生成物へ

の変換にはまだ大きな余地がある。アメリカのバイオ燃料生産の分析において、米国環境保護庁（EPA）は、Forest and Agricultural Sector Optimization Model（FASOM）に基づいてコストを予測し、改善の余地が大きいことを発見し

た（表 2.7; EPA, 2010 を参照）。IEA は、2030 年までの経済協力開発機構（OECD）諸国におけるアブラナ・バイ

オディーゼルのコスト削減を同様に推定した（IEA Bioenergy, 2007）。2.7 節では、過去及び将来のコスト予想につ

いてさらに考察している。

2.3.5 合成現在商業化されている技術の中でも主要となっているのは、熱生産（家庭での調理から地域暖房まで含む）、燃焼

によるバイオマスからの発電、コジェネレーション、バイオマスと化石燃料の混焼、油糧作物からの第一世代液体

バイオ燃料（バイオディーゼル）、糖及びでんぷん作物からの第一世代液体バイオ燃料（エタノール）である。い

くつかのバイオエネルギー・システムは、競争力のある形で展開されてきている。中でも注目すべきは、廃棄物及

び残渣によるサトウキビエタノール、熱及び電力生産である。その他のバイオ燃料でも、コスト及び環境への影響

の削減が図られており、規模も大きくなったが、まだ政府による補助金を必要とする状態である。近代的バイオエネルギー・システムには、幅広い原材料の種類、農業と林業の残渣、様々な有機性廃棄物、及び専

用作物及び多年生植物システムが含まれる。既存のバイオエネルギー・システムの大部分は、熱及び電力の生産に

おいては木材、残渣、及び廃棄物に、液体バイオ燃料の場合は農業作物に依存している。原材料の経済性及び収穫

量は、世界の地域及び原材料の種類によって大きく異なっている。単位面積当たりのエネルギー収量の幅は、バイ

オ燃料原材料の場合は 16～200GJ/ha（1.6～20TJ/km2）、リグノセルロース系原材料の場合は 80～415GJ/ha（8～41.5 TJ/km2）、残渣の場合は 2～155GJ/ha（0.2～15.5TJ/km2）で、コストの幅は 0.9～16US ドル/GJ/ha（2005 年）（0.09～1.6US ドル/TJ/km2（2005 年））となっている。原材料の生産は林業及び食料部門と競合するが、農林業や混作な

どの統合生産システムの設計によって追加的な環境サービスとともに相乗効果が得られる可能性がある。生産場所から変換施設までのバイオマスの取り扱い及び輸送は、バイオエネルギー生産の総コストの 20～50%を占

める可能性がある。規模の増大、イノベーション、及び競争の激化などの要因が、サプライチェーンの経済及びエ

ネルギーコストの 50%以上の削減に寄与してきた。輸送距離が 50km を超える場合、ペレット化またはブリケッテ

ィングを通した高密度化が必要になる。圧縮原材料の輸送の国際的なコストは、貿易の影響を受けやすく、ペレッ

ト燃料の場合は 10～20US ドル/GJ（2005 年）になり、いくつかの地域において他の市場燃料に対して競争力を有

する。これによって、そのような市場が増加してきている理由が説明出来る。バイオマスから作られた木炭は、開

発途上国における主要な燃料であり、より効率の高いキルン及び高密度化技術の適用によって恩恵を受けることは

確かである。相当数の発電方法が利用可能であり、混焼（共燃焼）が直接燃焼と比較して相対的に効率の良い固体バイオマスの

使用方法である。場所によっていくらか異なるが、通常、小型施設は、大型システムよりも生産コストが高くなる。

利用可能な熱及び電力システムの規模及び効率は様々である。現在、バイオガスのガス化によって、産業用途、コ

コスト [US ドル/GJ（2005 年）]

EU（テンサイ）

EU（穀物）

北アメリカ（穀物）

その他のアジア（糖蜜）

太平洋（穀物）

中国（穀物）

その他のアジア（キャッサバ）

太平洋（糖蜜）

インド（糖蜜）

中央アメリカ（サトウキビ）

ラテンアメリカ（サトウキビ）

北アメリカ（ダイズ）

EU（アブラナ）

その他のアジア（アブラナ、ダイズ）

太平洋（カノーラ）

その他のアジア（黄色油脂）

その他のアジア（アブラヤシ）

ラテンアメリカ（ダイズ）

太平洋（獣脂）

太平洋（黄色油脂）

北アメリカ（黄色油脂）

コスト [US ドル/GJ（2005 年）]


SRREN 38/154 第 2 章

ジェネレーション及び共燃焼において、約 1.4GWthが供給されている。小型のシステムは調理ストーブ及び嫌気性

消化システムから小型のガス化装置まで多岐に渡り、時間とともに効率が向上してきている。いくつかのヨーロッ

パ諸国は、固体バイオマス、都市廃棄物及び肥料の混合物を用いて電力または質の高いメタンのアップグレードに

よって生産する消化システムを開発中である。輸送システムなど、多くの用途が開発中であり、その有効性をさら

に向上させるポテンシャルがある。小規模の技術（主に暖房用ストーブ）も改良を続けているが、普及の速度は遅

い。サトウキビ、テンサイ、及び穀物由来エタノールの生産の効率は、ブラジル、アメリカ、EU などの主要な生産国

において高い水準に達している。中央南ブラジルのエタノール産業は、大幅にコジェネレーション効率を上昇させ、

2009 年には国全体の電力の 5%を供給している。製糖からの廃棄物によるエタノールの開発は、インド、太平洋、

及びその他のアジア諸国で行われており、それらの国では比較的コストの低いエタノールを生産出来るが、生産量

は限られている。廃脂肪及び油脂からのバイオディーゼルの生産は、アブラナ及びダイズによるものよりも原材料

コストは低くなるが、廃脂肪及び油脂の量は限られている。バイオ燃料生産の経済性は、バイオ燃料産業の将来的な拡大において非常に重要である。持続可能なバイオ燃料の

将来的な開発は、経済的、環境的、及び社会的基準を含むバランス・スコアカードにも依存している（2.5 節を参

照）。技術的、経済的、社会的、境的、及び法的課題の解決は、現在でもバイオ燃料のさらなる発展において重要

である。世界の市場及び産業の発展については、次節で説明している。


SRREN 39/154 第 2 章

表 2.6: 利用可能な文献データから直接得た、世界の地域の様々な規模における、廃棄物からの電力、熱、及びバイオメタンのバイオエネルギー・チェーンの現在及び予測

の推定生産コスト及び効率原材料、国、及び地域主要なプロセス効率、用途、及び生産コスト;

Eff.＝バイオエネルギー・バイオマスエネルギー US ドル/GJ（2005 年）換算での部品コスト

推定生産コスト US ドル/GJ（2005 年）

US セント/kWh（2005 年）

潜在的な進歩 US ドル/GJ（2005 年）

US セント/kWh（2005 年）丸太、残渣、チップ/農業残

渣/世界石炭との混焼 5～100MWe、Eff.＝30～40%以下 1,2。50 超の発電

所が、丸太または残渣を使用して運転または実験運

転を行った。そのうち 16 個が運転可能であり石炭

を使用している。20 超の微粉炭発電所が稼働してい

る 3。木材チップ（藁）は、石炭との混焼で少なく

とも 5（10）の稼働中の発電所で利用されている 3。

8.1～15 2.9～5.3

投資コスト (US ドル/kW): 100～1,3001

前処理、特性化及び測定方法の改善

による燃料コストの削減 4。半炭化

バイオマスは、固体単一生成物であ

る。含水率が低くてエネルギー含量

が高く、微粉炭発電所における混焼

により適している 3。石炭発電所向

けのコスト削減及び耐腐食材料が必

要である 5。丸太、残渣、チップ/農業残

渣 /世界直接燃焼 10～100MWe、Eff.＝20～40%以下 1,2。スカンジナ

ビア及び北アメリカで非常に普及している。様々な

先進概念によって、高い効率、低いコスト、及び高

い柔軟性が実現している 2。主要な変数はバイオマ

スの供給コストである 2。

20～25 7.2～9.2

投資コスト (US ドル/kW): 1,600～2,5001

アメリカの 2020 年のコスト予測:6 6.3～7.8 ストーカ燃焼式ボイラー: 7.5～8.1

一般廃棄物/世界直接燃焼（ガス化

及び石炭との混

焼）

50～400MWe、Eff.＝22%以下 1,2。低温蒸気による

腐食の回避 7,8。商業的に導入された焼却は、投資コ

ストが高く、（平均）効率が低い 2。4 つの石炭発電

所で一般廃棄物を混焼している 3。

9.1～26 3.3～9.47

一般廃棄物を用いた新しいコジェネ

レーション設備の設計では、コジェ

ネレーションの電気効率及び全体効

率がそれぞれ 28～30%、85～90%に達すると予想されている。

木材/農業残渣 /世界小型 /ガスエンジ

ン・ガス化 5～10MWe、Eff.＝15～30%以下 1,2。第一世代概念

は資本集約的であることが分かっている 2。 29～38 10～14

投資コスト (US ドル/kW): 2,500～5,6001

ガス化の効率及び統合システムのパ

フォーマンスの向上。タール及び排

出量の削減 1。

木材ペレット/EU 直接石油共燃焼・

共ガス化 12.5～300MWe

9。石炭との混焼において、2 つの稼

働中の発電所で使用されている 3。コストは、出荷

サイズ及び距離に大きく依存する 9。

14～36 5.0～139,10

PELLETS@LAS Pellet Handbook及び www.pelletsatlas.info を参照のこ

と。熱分解油/EU 石炭混焼/ガス化 12.5～1,200MWe

9。コストは、出荷サイズ及び距離

に大きく依存する 9。 19～42

7.0～1599,10 ディーゼル混合燃料における直接的

使用を可能にする直接的な従来型石

油精製の統合やアップグレードプロ

セスを開発 1。薪/ほとんどは開発途上国熱目的の燃焼 0.005～0.05MWth、Eff.＝10～20%以下 2。伝統的な

装置は効率が悪く、屋内汚染が発生する。燃料の使

投資コスト（US ドル/kW):

効率が 35～50%の新しいストーブ

も、屋内空気汚染を 90%以上削減出


SRREN 40/154 第 2 章

原材料、国、及び地域主要なプロセス効率、用途、及び生産コスト; Eff.＝バイオエネルギー・バイオマスエネルギー

US ドル/GJ（2005 年）換算での部品コスト


US セント/kWh（2005 年）

潜在的な進歩 US ドル/GJ（2005 年）

US セント/kWh（2005 年）用量を減らし（大で 60%）、屋内汚染を 70%削減

する、改良された調理ストーブが利用可能である。

住宅用の利用（調理）2。

1002来る 2。2.5.7.2 節を参照のこと。

近代的な炉の場合、1～5MWth、Eff.＝70～90%以下2。既存の産業は、汚染度の高い低効率のキルンを使

用している 11。

投資コスト（US ドル/kW):

300～8002

改良されたキルンの利用がより広ま

ることで、消費を 50～60%抑え、汚

染を緩和することが出来る 11。有機性廃棄物/一般廃棄物/世界

メタン回収を伴う

埋め立て Eff.＝10～15%以下（電力）2。電力目的のため広く

利用されており、多くの国の廃棄物処理政策の一環

となっている 2。

バイオガス 1.3～1.712

効率の向上が継続すると予想され

る。

有機性廃棄物/一般廃棄物/肥料/スウェーデン/EU で

拡大

嫌気性共消化、ガ

ス浄化、圧縮、及

び供給

均質な含水有機性廃棄物流及び排水に広く利用さ

れている 2。有機性家庭廃棄物などの不均質な含水

廃棄物における利用はそれより少ない 2。

燃料: 2.4～6.613

電力: 48～591 17～211

バイオマスの前処理、バイオガス洗

浄プロセス、高温プロセス、及び生

物学的消化の改善（すでに研究開発

段階にある）1, 17。

コストは、肥料副産物の販売の控除を織り込んでい

ない 14。燃料: 15～16 投資コスト

（US ドル/kW）: 13,00014

スウェーデン（その他の EU 諸国）

における商業利用の場合、カリフォ

ルニア州の研究では、天然ガス分布

の増大のポテンシャルが示されてい

る 14。ふん尿/世界家庭消化調理、暖房、及び電力用途。副産物である液体肥料

がコスト控除可能。回収期間は 1～2 年ジオメンブレンを使用したコストの

大幅な削減。設計の改良及び消化時

間の短縮 15。ふん尿/フィンランド農場農場からのバイオガス 0.018～0.050 MWe

16 電力: 77～110 投資コスト

（US ドル/kW）: 14000～2300016

設計の改良及び消化時間の短縮。微

生物の複雑なコンソーシアの嫌気性

消化及びメタゲノミクスの理解の向

上 12。ふん尿/食料残渣農場/食品産業家畜残渣及び食品加工残渣からのバイオガス 15～

0.29 MWe16

電力: 70～89 投資コスト

（US ドル/kW）: 12000～1500016

略語: Inv.＝Investment; Elec.＝Electricity. 参考文献: 1Bauen et al.（2009a）; 2IEA Bioenergy（2007）; 3Cremers（2009）（IEA の共燃焼データベースを参照：www.ieabcc.nl/database/cofiring.php）; 4Econ Poyry（2008）; 5Egsgaard et al.（2009）; 6NRC（2009b）; 7Koukouzas et al.（2008）; 8IEA（2008a）; 9Hamelinck（2004）; 10Uslu et al.（2008）; 11REN21（2007）; 12Cirne et al.（2007）; 13Sustainable Transport Solutions（2006）; 14Krich et al.（2005）; 15Müller,（2007）; 16Kuuva and Ruska

（2009）; 17Petersson and Wellinger, 2009.


SRREN 41/154 第 2 章

表 2.7: 利用可能な文献データから直接得た、様々な国における商業用バイオ燃料の現在及び予測の推定生産コスト及び効率。化石燃料と比較したこれらの経路による温室

効果ガス排出量の直接的削減の幅も示している（温室効果ガス排出量の詳細な考察については、2.5 節を参照）。パート A と B は、それぞれエタノール、バイオディーゼル

燃料を扱っている。 A: エタノール

原材料/プロセス国/地域効率、用途、及び生産コス

ト; Eff.＝バイオエネルギー・

バイオマスエネルギー US ドル/GJ（2005 年）換

算での部品コスト


化石参照（FR）からの直

接的温室効果ガス削減

（%）

コスト、削減、及び効果の

面における潜在的な進歩 US ドル/GJ（2005 年）

エタノールになるサトウ

キビの圧搾及び絞り汁の

発酵、プロセス熱及び電力

になり、電力販売目的のも

のも増えているバガス

ブラジル

Eff.＝38%以下 1, 41%以下

（エタノールのみ）; 2

1.7 億 ℓ/年、FC: 11.1; CC※: 3.7 CR.抜き 2

14.8（CR.抜き）2 79～86%（CPC 抜き及び

含む）; FR: ガソリン 4

9～101。Eff.＝50%以下 5。

サトウキビの藁及び葉の

収穫の機械化及び効率的

な利用 6。複数の生産物を

有するバイオリファイナ

リー5。酵母の改善。

オーストラリア Eff.＝38%以下 1, 41%以下

（エタノールのみ）、FC: 24.8; CC※: 7 CR.抜き 3

31.8（CR.抜き）3

エタノール、動物用の飼料

（DGS）のためのトウモロ

コシ穀粒乾式製粉プロセ

ス

Eff.＝62%以下; 2,8 生産の

89%5。水分を含んだまま売られ

る副産物飼料 DGS 30%5,8。 2.5 億 ℓ /年（工場）、FC: 14.12～29.411; CC※: 6 及

び CR: 3.8～4.4.2

20～21（CR 含む）2,15,19

17.55 31（CR.含む）11

35～56%（様々な CPC 方

法の場合）; FR: ガソリン 35%（シス

テム拡大）; プロセス熱: NG（天然ガ

ス）.12,13

Eff.＝64%.以下 11 産業 Eff.＝65～68%以下。推定生産コスト: 16.5, 8 アメリカは、低温でんぷん酵

素加水分解及び発酵、トウ

モロコシ乾式分別、90%の

製粉所における油からの

バイオディーゼル、膜エタ

ノール分離、及びコジェネ

レーションを計画してい

る 5。

フランス 1.7 億 ℓ /年、FC: 29.3; CC※: 10.5 及び CR: 511

34.8（CR.含む）11 60%9, 14

エタノール、飼料（DGS）になるトウモロコシと同

様のコムギ EU（英国）

Eff.＝53～59%以下 11,16。

2.5 億 ℓ /年（工場）、FC: 36.2; CC※: 10.5 及び CR: 611。

40.7（CR.含む）11

40%（エネルギーになる

DGS）17 2～80%（エネルギーにな

る DGS を含む）

2020年のEff.＝64%以下 11


SRREN 42/154 第 2 章

-8～70%（飼料になる DGSを含む）18

オーストラリア（廃棄物から）

3 千万 ℓ /年（工場）、FC: 14.4; CC※: 8.6 及び CR: 0.2.3

22.8（CR.含む）3

55%（コムギでんぷん

NG）、27%（麦炭）、59%（藁の燃焼を含むコムギ）

3

エタノール及び残渣にな

るサトウキビの破砕及び

糖の発酵 EU（英国）

Eff.＝12%以下 1,16,19。2.5億 ℓ /年（工場）、FC: 21.6; CC※: 11 及び CR: 8.211。

24.4（CR.含む）11 28～66%、代替的な副産の

利用 17,18

2020 年の Eff.＝15%以下 1

エタノールになるキャッ

サバのマッシング、加熱、

発酵タイ及び中国

タイのプロセスでは、

3,800 万 ℓ が使用され、生

産性は 20～21 t/ha に達し

ている 16,20,21。中国の稼働中のエタノー

ル工場は十分な容量を備

えていない 22。

タイ: 2623 タイ: 45%24

中国: 20%（嫌気性消化エ

ネルギー含む）25

糖生産の糖蜜副産物

タイ/オーストラリア

タイでは、糖蜜の約 3%が

エタノールに使用出来る。

FC: 10.9 及び 10; CC※: 10.1 及び CR: 5.7.23

タイ: 2123 オーストラリア: 163

27～59%（副産物の控除方

法による）（オーストラリ

ア）26,27

B: バイオディーゼル原材料/プロセス国効率、用途、及び生産コス

ト; Eff.＝バイオエネルギー及

びバイオマスエネルギー US ドル/GJ（2005 年）換

算での部品コスト


化石参照（FR）からの直

接的温室効果ガス削減

（%）

コスト、削減、及び効果の

面における潜在的な進歩 US ドル/GJ（2005 年）

アブラナドイツ Eff.＝29%以下; 総合シス

テムの場合、藁の余剰分が

発電に利用されると想定27。

31～501 31～70%（代替的な副産物

の利用）9,17,28 25～37 for OECD1 生体触媒を用いた新しい

手法; 超臨界アルコール反応不均一系触媒または生態

触媒。グリセリンの新しい

利用法。原材料生産性の向

上 30。

フランス 55GJ/ha/年（EU）、2.2 億

ℓ /年（工場）、FC: 40.5; CC※: 2.7 及び CR: 1.711

41.5（CR.含む）11

英国 2.2 億 ℓ /年（工場）、FC: 35.6; CC※: 4.2 及び CR: 11.311

28.5（CR.含む）11


SRREN 43/154 第 2 章

アブラヤシインドネシアマレーシアアジア諸国 20

163GJ/ha/年、2.2 億 ℓ /年（工場）、FC: 25.1; CC※: 2.7 及び CR: 1.711

26.1（CR.含む）11 35～66%（代替的な副産物

の利用）31（熱帯休閑地、

電力になる残渣、良好な管

理）28

植物油 109 ヶ国コストにおいては、いくつ

かの生産コストが高い国

は除外されている。FC: 0.6～21; CC※: 2.3～3.7 及び CR: 0～6.2.3,11,29

4.2～17.9.3,11,31 該当なしアメリカは、2020 年の廃

油エステル・コストを 14と予測している 5。119 ヶ

国で約 500 億 ℓと予測され

ている 29。

略語: ※変換コスト（CC）には、投資コスト及び操業費が含まれる; CR＝副産物収入; CPC＝副産物控除; FC＝原材料コスト; FR＝化石参照; NA＝該当なし参考文献: 1IEA Bioenergy（2007a）; 2Tao and Aden（2009）; 3Beer and Grant 2007; 4Macedo et al.（2008）; 5EPA（2010）; 6Seabra et al.（2010）; 7UK DfT（2003）; 8Rendleman and Shapouri（2007）; 9Bessou et al.（2010）; 10Wang et al.（2011）; 11Bauen et al.（2009a）; 12Wang et al.（2010）; 13Plevin（2009）; 14Ecobilan（2002）; 15Bain（2007）; 16Fulton et al.（2004）; 17Edwards et al.（2008）; 18Edwards et al.（2007）; 19Hamelinck（2004）; 20Koizumi and Ohga（2008）; 21Milbrandt and Overend（2008）; 22GAIN（2009a; for China）; 23GAIN（2009c; for Thailand）; 24Nguyen and Gheewala et al.（2008）; 25 Leng et al.（2008）; 26Beer et al.（2001）; 27Beer et al.（2000）; 28Reinhardt et al.（2006）; 29Johnston and Holloway（2007）; 30Bhojvaid（2007）; 31Wicke et al.（2008）


SRREN 44/154 第 2 章

2.4 市場及び産業の発展の世界的及び地域的状況

2.4.1 現在のバイオエネルギー生産及び展望18 バイオマスは、世界の年間一次エネルギー供給の約 10%（2008 年においては 50.3EJ）を供給している。表 2.1 で示

すように、このバイオマスの約 60（IEA による計算）～70%（計上されていないインフォーマル部門を含む）は、

地方で利用されており、調理、照明、及び空間暖房用の木炭、木材、農業残渣、及び肥料に関係している。これは、

基本的に開発途上国の人口の中でも貧しい層に利用されている。近代的バイオエネルギーの利用（発電及びコジェ

ネレーション、熱、または輸送燃料）は、2008 年において 11.3 EJ の一次バイオマス供給を占めている（IEA, 2010a,b; 表 2.1 を参照）。これは、2004 年の 9.6EJ19（IPCC, 2007d）及び 2000 年における 8EJ（概算）（IEA Bioenergy, 2007）から上昇している。エネルギー目的の固体バイオマスの利用は平均年間成長率 1.5%で増加しているが、液体及び気体燃料などの近代

的バイオマスからの二次エネルギーキャリアは、1990 年から 2008 年にかけてそれぞれ 12.1%及び 15.4%の平均年

間成長率で増加している（IEA, 2010a）。結果として、2008 年には世界の陸上輸送燃料利用におけるバイオ燃料の

割合は 2%になっていた。2009 年には、エタノール及びバイオディーゼルの生産がそれぞれ 10%及び 9%増加し、

900 億 ℓに達した。2009 年には、1980 年以降初めて石油需要が低下し、バイオ燃料が世界の陸上輸送燃料利用の約

3%を供給した（IEA, 2010b）。様々な国における政策によって、世界のバイオ燃料生産は 2000 年から 2008 年にか

けて 5倍に増加した。バイオマス及び再生可能廃棄物発電は、2007年及び 2008年においてそれぞれ 259TWh（0.93EJ）及び 267TWh（0.96EJ）で、世界の電力の 1%を占めている。これは、1990 年の数値（131TWh または 0.47EJ）から

2 倍になっている。産業用バイオマス加熱は 8EJ を占めており、建築物で利用される空間暖房及び温水は 3.4EJ を占めている（IEA, 2010b; 表 2.1 を参照）。 2007 年及び 2008 年におけるバイオ燃料利用の増加の大部分は、OECD 諸国（主に北アメリカ及びヨーロッパ）で

発生したものである。多くの国における義務及び補助金に伴う需要の増加を見越して過剰設備が導入されたが、原

材料及び石油価格の上昇及び信用危機の中とその後の全体的な経済状況の悪化によって、これらの施設の多くが

採算の取れない状態になった。その結果、その一部は十分に活用されておらず、その傾向はエタノールよりもバイ

オディーゼルの生産においてより顕著である。一部のプラントは稼働しておらず、一部の事業は失敗に終わってい

る。アジア太平洋及びラテンアメリカの市場は、経済発展によって主に開発途上国において成長を続けている。短

期的な低迷が予想されているものの、世界における陸上輸送目的のバイオ燃料の利用は今後数年で回復すると予測

されている（IEA, 2010b）。 2020～2035 年の WEO（IEA, 2010b）予測は、世界のバイオマスからの一次エネルギー供給総量に関しては表 2.8、世界のバイオエネルギー需要（二次エネルギー）に関しては表 2.9、世界の発電に関しては表 2.10 で要約している。

これらはすべて、ベースラインケース（現在の政策）と大気二酸化炭素濃度が 2100 年までに 450ppm に達する緩

和シナリオを比較している。表 2.8: IEA の WEO シナリオ: 2020～2035 年のバイオマス予測（EJ/年）からの世界の一次エネルギー供給総量（IEA, 2010b）

年 2007 2008 2020 2030 2035

シナリオ実際の数

値実際の数

値ベースラ

イン 450 ppm

ベースラ

イン 450 ppm

ベースラ

イン 450 ppm

EJ/年 48 50 60 63 66 83 70 95 差分、EJ 2 3 17 25 450ppm 二酸化炭素安定化シナリオにおけるバイオマスからの全体的な一次エネルギー供給総量は、参照（現在の

政策）シナリオに 14（12）EJ を加え、2030 年（2035 年）に 83（95）EJ/年まで増加する（表 2.8 を参照）。

18 本小節は、主に WEO 2009（IEA, 2009b）と 2010（IEA, 2010b）、及び Global Biofuels Center の評価、ウェブベースのバイオ燃料ニュース、報告書、貿易・市場情報（Hart Energy Publishing, LP, www.globalbiofuelscenter.com/）に基づいている。 19 この 9.6EJ は、AR4 研究（IPCC, 2007d）に含まれる非有機性生活系廃棄物または約 0.4EJ のプラスチック（続く IEA 2005 のデータに基づいて推定）を除いた推定等価一次バイオマスエネルギーである。


SRREN 45/154 第 2 章

表 2.9: IEA の WEO シナリオ: IEA データ（IEA, 2010b）に基づく供給生産物の二次エネルギーに関する 2020～2035年の世界のバイオ燃料需要予測（EJ/年）

年 2008 2009 2020 2030 2035

シナリオ実際の数

値実際の数

値ベースラ

イン 450 ppm

ベースラ

イン 450 ppm

ベースラ

イン 450 ppm

EJ/年 1.9 2.1 4.5 5.1 5.9 11.8 6.8 16.2

%世界の

陸上輸送 2 3 4.4 7 4.4

11 （及び航

空） 5

14 （及び航

空） %第二世

代展開 60 66

近代的バイオマスからの液体及び気体エネルギーキャリアの利用は特にバイオ燃料で増加しており、2006 年から

2009 年にかけて 37%増加している（IEA, 2010c）。現在、バイオ燃料に対して強い政策の支援がある地域は、2008年から 2035年にかけて発生するバイオ燃料市場の 8 倍の増加においても大きな割合を占めると予測されている。

この増加においては、アメリカ（増加の 3 分の 1 を担う）が先導し、それにブラジル、EU、中国が続く形になる。

規模に着目すれば、先進バイオ燃料（第二世代）の 7EJ はインドの 2007 年における石油消費などよりも大きく、

必要とされる技術の多くが 2011 年において実証～初期商業化段階に入っている（表 2.5 及び 2.15 を参照; IEA Renewable Energy Division, 2010）。世界のバイオマス及び再生可能廃棄物発電も、両方のシナリオにおいて増加すると予測されており、表 2.10 で示

すように 450ppm シナリオでは 2035 年までに世界の発電の 5.6%に達するとされている。気候変動動因は、現在の

政策の継続によって、予測水準と比較してバイオ発電の予想される浸透水準は約 2 倍に押し上げる。表 2.10: IEA の WEO シナリオ: 2030 年（IEA, 2009, 2010b）及び 2035 年（IEA, 2010b）の一次バイオマス及び再

生可能廃棄物発電予測年 2008 2030 2035

シナリオ実際の数値ベースライ

ン、参照ケー

ス

450ppm シ

ナリオ現在の政策

450ppm シ

ナリオ

TWh/ 年

（EJ/年） 267 (0.96) 825 (3.0) 1380 (5.0) 1052 (3.8) 1890 (6.8)

% 世界の

電力 0.96 2.4 4.5 2.7 5.6

TWh/ 年

（EJ/年） 840 (3.0) 1450 (5.2)

% 世界の

電力 2.4 4.8

WEO（IEA, 2010b）において、プロセス蒸気及び建築物の空間及び温水暖房のためのバイオマス産業用熱用途は、

2008 年の水準から、それぞれ絶対的に 2035 年までに 2 倍になるとされている。総熱需要は 2035 年には減少する

と予測されているが、これによって熱カテゴリーの主要な要素（伝統的バイオマス）の予想される減少がいくらか

相殺される。産業用熱及び建築物暖房は、継続的なバイオマスの増加の分野であると見られている。事実、バイオ

マスは、コジェネレーション・プラントでは非常に効率的に利用されており、地域暖房ネットワークを供給してい

る。コジェネレーション・プラントにおける電力及び熱の生産のためのバイオマス燃焼は、効率的かつ成熟した技

術であり、すでに特定の地域においては化石燃料に対して競争力を持っている（IEA, 2008a）。発電目的の固体バイオマス（特にパルプ・製紙工場及びサトウキビ圧搾機からのもの）の利用は、重要である。総

エネルギー消費におけるバイオエネルギー（発電目的の混焼、ペレットを用いた建築物暖房）の割合は G8 諸国（特

にドイツ、イタリア、及びイギリス（IEA, 2009b））で増加している。発電及びバイオマス加熱は、図 2.8 で示さ

れている。先進国における世界的バイオマス加熱統計は不確実性が高い（Sims, 2007）。ヨーロッパにおいて、建

築部門におけるバイオマス加熱用途はコスト競争力があり、図 2.8 に示されている。開発途上国の場合、インフォ

ーマル部門からのデータ収集のツールが不足しており、統計は比較的発達していない（表 2.1 を参照）。


SRREN 46/154 第 2 章

図 2.8: 2008 年の主要国におけるバイオマス発電と加熱及び木材ペレットの 2009 年の国際貿易の例。出典: 棒グラ

フのデータは IEA（2010c）に準拠。貿易フローのデータは、Society of Chemical Industry 及び John Wiley & Sons, Ltd.の許可の下 Sikkema et al.（2011）より複製。

2.4.2 伝統的バイオマス、改良された技術と手法、及び障壁バイオマスは開発途上国で重要な伝統的燃料の 1 つであり、エネルギーの組み合わせにおいて平均 22%を占めてお

り、20 貧国においては 80%以上を占めている（IEA, 2010c を参照）。バイオマスの伝統的な供給源は、ほとんど

木材燃料だが、それだけでなく農業残渣及び家畜ふん尿も含んでおり、それらは基本的に家庭用暖房及び調理に寄

与している。調理のためにバイオマスに依存する人の数は多く、その数は 27 億（2008 年）と推定されており、2030年までに 28 億まで増加すると予測されている（IEA, 2010b）。れんが製造、食料、木炭、パン類製造など、多くの

バイオマスを利用した小規模な産業によって、人々に雇用及び収入が供給されている。これらの技術のほとんどは、

資源集約的で汚染度も高く、効率も低い（表 2.1 及び 2.6 を参照; FAO, 2010b）。しかし、現在、改良された技術の

市場は非常に大きく、成長を続けている。また、より効率の良い技術オプションの普及に向けて、いくつかの世界、

国家、及び地域規模のプログラムが施行されている。 2.4.2.1 改良型のバイオマス調理ストーブ開発途上国のほとんどは、1980 年代から何かしらの改良型の調理ストーブ（ICS）計画に着手している。World Bank Energy Sector Management Assistance Program（World Bank, 2010）は、改良型のストーブに関する国際的な経験を入

念に検討し、開発途上国における重要な教訓及び（特にバングラディッシュにおける）研究の目的を要約している。

東アフリカ諸国に関しては、Karekezi and Turyareeba（1995）を参照のこと。多くのプログラムが、開発機関、政府、

20 2008 年における再生可能・廃棄物可燃物からのエネルギーミックスへの平均的寄与は、OECD 諸国においては 4%に過ぎないが、アフリカ、ラテンアメリカ、インド、非 OECD アジア諸国、及び中国において、それぞれ 48%、20%、24%、27%、及び 10%となっている（IEA, 2010c）。

2008 年のバイオマス電力 [TWh]

ペレット貿易 [PJ]

2009 年の主要なペレット貿易フロー

アメ

リカ

ドイ

ツ

ブラ

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日本

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スウ

ェー

デン

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ンラ

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カナ

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中国

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和国

韓国

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2008 年のバイオマス熱 [PJ]

スウ

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デン

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日本

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和国

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ガリ

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カナ

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ベル

ギー


SRREN 47/154 第 2 章

非政府組織（NGO）、及び民間部門による後援の下で進行中である。2009 年末までに、1.73 億の省エネストーブ

が中国で使用された。他の国では、改良型の調理ストーブの普及はそれほど成功を収めていない。過去 10 年間に

わたって、全く新しい世代の先進バイオマスストーブ及び普及アプローチが開発されており、この分野はいま、イ

ノベーションにあふれている（World Bank, 2010）。直接燃焼、小規模ガス化、小規模嫌気性消化、液体燃料（エタノール）の直接利用、技術の組み合わせなど、様々

な技術が利用されている21。その結果、燃焼効率は代替となる裸火と比べて大きく向上した。2007～2009 年のコス

ト幅データによれば、そのコストの幅は、簡易なモデルの 10US ドルまたは高度なモデルの 100US ドル以上から規

格化されたストーブ（学校、病院、兵舎など）の 100～300US ドルとなっている。燃料節減は、現地の状況で測定

した場合に 30～60%、も高度なモデルのパイロット試験で測定した場合に 90%以上となった（Berrueta et al., 2008; World Bank, 2010）。また、温室効果ガス排出量及び屋内大気汚染物質の大幅な減少も見られる（2.5.4 節）。 2008 年までに、世界で推定 8.2 億人（調理において伝統的バイオマスに依存する 27 億人の約 30%。1.4.1.2 節を参

照）が何かしらの改良型の調理ストーブを調理に利用しており（Legros et al., 2009）、160 以上のストーブ・プログ

ラムが世界中で施行されている。例としては、インド、メキシコ、及びペルーで近立ち上げられた大規模な国家

プログラムに加え、アフリカにおける大規模な援助に基づくプログラムがある。UN Foundation-led Global Alliance for Clean Cookstovesは、2020年までに 1億の先進調理用ストーブを普及及び採用するために 2010年に開始された22。技術開発の 2 つの主要な方向性が踏襲されてきた。大規模アプローチ（一部には先端の製造施設が利用されてい

る）は、複数の国まで含み得る流通経路を用いたストーブまたは重要な部品の集中型生産に重きを置いている。そ

の結果、年間 100,000 以上のストーブを生産する企業も存在している（Bairiganjan et al., 2010）。もう 1 つのアプロ

ーチは、地方における雇用創出をより重視し、地域の能力を高めることに重きを置いている。ストーブは、メキシ

コのPatsari StoveやカンボジアのGroupe Energies Renouvelables, Environnement et Solidarit.s（GERES）などのように、

市場で売られるのではなくオンサイトで設置されることもある（Bairiganjan et al., 2010）。消費者にアピールする

ための改良型のストーブの設計、市場細分化、及び小規模金融メカニズムも開発されている（Hilman et al., 2007)）。インセンティブ及び障壁調理ストーブ・プログラムは、技術、調理機器、ユーザーの需要、及び制度的背景に関して、地域の需要が適切評

価された国において成功を収めてきた。政府（中国など）による促進的な制度的環境も新しい技術の促進を助けて

きたが、資金面のインセンティブは普及に貢献してきた。終的には、正確な監視及び評価がストーブの採用及び

利用を成功させる上で重要である（Bairiganjan et al., 2010; Venkataraman et al., 2010）。改良型の調理ストーブの採

用のその他の動因としては、（1）ユーザーが煙を感じる調理環境における健康問題及び不快感、（2）短い消費者

資本回収（数ヶ月）、（3）低でも 5 年以上延長された資金提供者または政府の支援、及び（4）地方施設の建設

及び地方の専門技術の開発に対する資金援助などがある。政府援助は、技術的助言及び品質管理においてより効果

を発揮してきた。カーボン・オフセット・プロジェクトによるこれらの活動に対する新たな資金提供は増加してい

る。その経路は、任意市場（金本位制）またはクリーン開発メカニズム（現在増加している）である。低コストで

効率の良い改良型の調理ストーブを用いて成功したプログラムでは、地方の貧困層は燃料節減のため、プログラム

の支援を受けていない調理ストーブを購入していたと報告されている（World Bank, 2010）。改良型の調理ストーブの急速な普及を実現するためには、いくつかの障壁を乗り越える必要がある。（1）研究開

発の大幅な増加23、（2）ユーザーの需要のためのより多くの現地試験及びストーブ特注生産、（3）厳密な製品仕

様及び試験と認証プログラムが必要である。後に、複数の機器及び燃料に加え、その長期的な使用を助けるメカ

ニズムを考慮し、ストーブの採用のパターンの理解を深めることが重要である。 2.4.2.2 バイオガス・システム利便性の高い調理及び照明は、家庭規模のバイオ消化槽を用いたバイオガス生産による供給も受けている24。バイ

オ消化槽には、人為的廃棄物の病原体リスクの減少に加えて、家畜ふん尿の肥料としての価値を高める明確な相乗

便益がある。品質管理及び運用の問題のため、初期段階の結果は複雑になっており、多くの失敗につながった。ア

21 これらの改良型の調理ストーブ技術は、燃焼室（Rocket elbow など）、断熱材、熱伝導率、ストーブ形状、及び通気性の改善を含んでいる（Still et al., 2003）。これらの中でもも信頼性が高い技術は、燃焼を安定させる小型電動送風機を使用しているが、自然の気流を利用した設計も存在する（World Bank, 2010）。 22 www.cleancookstoves.org を参照のこと。 23 特に新しい断熱材及び数年に及ぶ激しい使用と小規模ガス化に耐える堅牢性の高い設計のためのもの。 24 2009 年末までに、中国及びインドにおいて家庭用バイオ消化槽の個数は 3500 万に達した（Gerber, 2008; REN21, 2009, 2010）。ネパールにおいては、商業用バイオガス利用も多く実践されている。M.ller（2007）は既存のバイオガス技術及び中国、タイ、インド、南アフリカ、ケニア、ルワンダ、及びガーナにおける寄与を用いたケーススタディを検討している。


SRREN 48/154 第 2 章

フリカにおけるより小規模なバイオガスの経験は、必要とされる資本コスト、保守、及び管理支援が予想よりも大

きかったため、家庭規模では不満が残ることが多かった。得られた経験、新しい技術開発（ジオメンブレンの利用

など）、ユーザーが利用可能な資源（家畜ふん尿など）のより深い理解、及びより有効な市場細分化によって、新

しいプログラムの成果が向上している（Kishore et al., 2004）25。インセンティブ及び障壁プロジェクトの成功の主な要因として、ユーザーの需要及び資源の正しい理解が挙げられる26。たとえば、インド

の地方におけるバイオガス・プラントの移転、キャパシティービルディング、拡張、及び採用における非政府組織、

ネットワーク、及び団体の役割は、非常に重要であることが分かった（Myles, 2001）。クリーン開発メカニズムに

おける小規模金融制度、カーボン・オフセット・プロジェクトなどの資金メカニズムも、家庭用バイオガス・プロ

グラムの実行において重要である。バイオガス採用の増加の障壁としては、適切な技術基準の欠如、消化槽の投資、

設置、及び機器コストに対して望ましい収益を達成するには不十分な資金メカニズム、及び比較的高い技術と労働

のコストが挙げられる（適切な現場設置の地質調査など）。その他の関係する障壁としては、設計と建設の信頼性

とパフォーマンスの不足、及び既存のプラントの運用から得た知識の新しいプラントへの不十分な応用などがある。その他にも、エネルギー・電力の輸送及び生産利用を目的としたシステムなど、多くの小規模バイオエネルギー用

途が登場している。市場への浸透はまだ限定的であるが、これらのシステムの多くは、生活、新しい収入、歳入、

及び効率に関して重要な便益を示している（Practical Action Consulting, 2009）。

2.4.3 近代的バイオマス: 大規模システム、改良された技術と手法、及び障壁大規模バイオエネルギー・システムの展開は、様々な障壁に直面している。第二世代バイオ燃料などの開発途上の

技術の場合は技術的障壁が大きいが（Cheng and Timilsina, 2010）、原材料利用可能性、及び持続可能性要件を満た

すために制約を受けている、現在商業化されている技術の場合、経済的障壁がも顕著である（Fagernäs et al., 2006; Mayfield et al., 2007）。非技術的障壁は、展開政策（財政的インセンティブ、規制、及び公共財政支援）、市場創

出、サプライチェーン、インフラ開発、コミュニティーの関与、協調、及び教育に関係している（Mayfield et al., 2007; Adams et al., 2011）。他よりも決定的であると思われる単一の障壁はないが、様々な個別の障壁間の相互作用によ

って急速なバイオエネルギーの拡大が妨げられると考えられる。障壁の相対的な重要性は、考慮される特定のバリ

ューチェーン及び文脈によって決定される。特に、バイオ電力の価格主導型固定価格制度、バイオ燃料の品質主導

型混合水準義務などの国家規制は、公債または保証プログラムを通した公共財政支援と並んで、大規模なプロジェ

クトの登場において大きな役割を果たしている（表 2.11; 11.5.3 節; Chum and Overend, 2003; Fagernäs et al., 2006）。

その優先度は、バリューチェーンに関与するステークホルダー団体にも依存しており、原材料生産者から燃料生産

者、そして終消費者に至るまでにおいて異なっている（Adams et al., 2011）。国家によって認識される障壁は、

ステークホルダー及びバイオエネルギー・プロジェクト付近のコミュニティーが認識するものとは異なっているた

め、規模も問題となる27。技術的及び非技術的障壁は、適切な政策枠組みによって克服出来る可能性がある。例としては、投資リスクを下げ

るための先駆的な商業用プラントの民間投資支援と協調した政府支援などの経済的手段28、継続的な研究開発と実

証への取り組み、及び協調的な複数の民間部門活動の調整29などがある（IATA, 2009; Regalbuto, 2009; Sims et al., 2010）。2009 年には、世界の公的研究開発と実証の取り組みは、エネルギー用のバイオ燃料及びバイオマスにお

いてそれぞれ 6億USドル及び 2億USドル規模に達しており、バイオ燃料の公的資金は 2008年から 88%増加した。

企業による研究開発と実証の取り組みは、この両分野でそれぞれ 2 億 US ドル規模になった（UNEP/SEFI/Bloomberg,

25 たとえば、伝統的システムの高い初期コスト（システムによっては、消化槽ユニットを含めて大 300US ドルに達する可能性がある）は、新しい設計によって大幅に削減することが出来る。その新しい設計は、消化時間が短縮して特定のメタン収率が増やし、代替または複数の原材料（葉の多い材料、食料廃棄物など）を利用し、消化ユニットのサイズ及びコストを大幅に小さくしている（Lehtom.ki et al., 2007）。 26 Hedon Household Network は、www.hedon.info でこの分野における経験の参考文献を挙げている（www.hedon.info/docs/20060531_Report_(final)_on_Biogas_Experts_Network_Meeting_Hanoi.pdf.など）。 27 たとえば、バイオマスを供給するための地方交通の増加は地方の容認度を下げるため、景観に対するバイオエネルギー開発の影響は、一部の農家による新しいバイオエネルギー変換プラントの採用の障壁である（van der Horst and Evans, 2010）。温室効果ガス削減の効率及び他のエネルギー源に対するバイオエネルギーの競争力の増加に対してより敏感な政府もある。これは、規模の増加につながることが多いが（Adams et al., 2011）、技術が大きなコストペナルティーを伴わずに小規模用途に供給を行う処理能力を増加させることに成功した場合は例外である（2.6.2 節を参照）。 28 先駆的な商業用プラントを含むアメリカのエネルギー省の統合バイオリファイナリー・プロジェクトなどを参照のこと（www1.eere.energy.gov/biomass/integrated_biorefineries.html）。パイロット・実証・商業用バイオ燃料プラントを含む IEA Bioenergy Task 39 対話型サイトも参照のこと（biofuels.abcenergy.at/demoplants/projects/mapindex）。 29 European Industrial Bioenergy Initiative（バイオエネルギーのバリューチェーン全体にわたる多産業パートナーシップ）などを参照のこと（www.biofuelstp.eu/eibi.html）。


SRREN 49/154 第 2 章

2010）。ベンチャー・キャピタル及び未公開株式投資は、エネルギー用のバイオ燃料及びバイオマスにおいて、そ

れぞれ 11 億 US ドル及び 4 億ドルと推定されている（UNEP/SEFI/Bloomberg, 2010）。ベンチャー・キャピタル投

資の大部分はアメリカにおけるものである（Curtis, 2010）。アメリカ及びブラジルにおいて、大きな第一世代バイ

オ燃料産業再編が起こった。主要な世界的石油会社投資は、この両国及び EU で発生した（IATA, 2009; Curtis, 2010; IEA, 2010b; UNEP/SEFI/Bloomberg, 2010）。 2.5 節で述べているように、バイオエネルギー・システムの持続可能性における知識ギャップの克服は、公的及び

民間意思決定を可能にし、社会の受容度を増加させる上で非常に重要であるという報告がなされている。このギャ

ップの大部分は、原材料生産、及びそれに付随する土地利用、生物多様性、水と食料価格に対する影響に関係して

いる（WWI, 2006; Adams et al., 2011）。他の提案された研究開発手段には、より持続可能な原材料と変換技術（WWI, 2006）、変換効率の向上（Cheng and Timilsina, 2010）、全体的なチェーン適化（Fagernäs et al., 2006）などがある。その他の産業及び部門（森林、食料及び飼料、電力、化学産業など）とのバイオエネルギー生産の統合によって、

競争力が向上し、原料の活用がより効率的になることは確実である（Fagernäs et al., 2006）。たとえば、デンマー

クのカロンボーという街においては、共通の土地に位置する事業のコミュニティーが政府当局との密接な協力の下

で資源を共有している。これにより、環境及び資源問題の管理における環境的、経済的、及び社会的パフォーマン

スを向上させるため自発的にいくつかの双務契約を結び、産業共生が 50 年間かけて発達した30。Kalundborg の経験

によって、長期にわたって関与した事業の実行可能性は向上し、他の多くの産業環境に応用可能なコミュニティー

の思考システム・アプローチが発達した（Jacobsen, 2006）。

2.4.4 バイオマス及びバイオエネルギーの国際貿易バイオマス原材料（木材チップ、粗植物油、農業残渣など）、特に近代的バイオエネルギーからのエネルギーキャ

リア（エタノール、バイオディーゼル、木材ペレットなど）の国際貿易は、急激に増加してきている。2000 年に

は実質上、液体バイオ燃料または木材ペレットはまったく取引されていなかったが、2009 年には液体バイオ燃料

の世界における総取引量は 120～130PJ に達しており（図 2.9）、それに対し木材ペレットは約 75PJ になっている

（図 2.8）。これらの生産物の国際的な取引量は、将来的に増加すると見られており、ラテンアメリカ及びサハラ

以南のアフリカが潜在的な純輸出国、北アメリカ、ヨーロッパ、及びアジアが純輸入国になると予想されている

（Heinimö and Junginger, 2009）。そのため、貿易は、バイオエネルギー部門の継続的成長の重要な要素となる可能

性がある。図 2.9 は、バイオエタノール及びバイオディーゼルの国際貿易の流れの総量とともに、多くの国におけ

る 2009 年のバイオ燃料生産を示している（表 2.9 も参照）。2008 年には、世界のバイオ燃料生産の約 9%が国際的

に取引されていた（Junginger et al., 2010）。これらの 3 つの商品の生産及び貿易については、以下でより詳細に解

説している。世界の燃料エタノール生産は、2000 年の約 0.375EJ から 2009 年の 1.6EJ 以上まで増加した（Lamers et al., 2011）。

主要なエタノール生産国及び消費国であるアメリカとブラジルは、世界の生産量の約 85%を占めている。EU にお

いては、2009 年における輸送用エタノールの総消費量は 94PJ（3.6Mt）であり、大のユーザーはフランス、ドイ

ツ、スウェーデン、スペインとなっている（Lamers et al., 2011; EurObserv’ER, 2010）。エタノールには様々な潜在

的終用途（燃料、産業、及び飲料への利用）があり、また国際貿易の統計におけるバイオ燃料の適切な符号が不

足しているため、燃料用バイオエタノール貿易に関するデータは不正確である。推定では、2009 年における燃料

用エタノールの総取引量は 40～51PJ とされている（Lamers et al., 2011）。世界のバイオディーゼル生産は 2000年の 20PJ以下から始まり、2009年には約 565PJに達した（Lamers et al., 2011）。EU は 334PJ（世界の生産の約 3 分の 2）を生産しており、ドイツ、フランス、スペイン、イタリアが EU における

主要な生産国となっている（EurObserv’ER, 2010）。EU27 ヶ国の生産率は 2008 年に近づくにつれ横ばい状態にな

っている（FAPRI, 2009）31。ヨーロッパ内のバイオディーゼル市場ではより競争が激化してきており、ドイツ、オ

ーストリア、及びイギリスにおいて 2009 年の過剰生産能力によってバイオディーゼル・プラント（小型のもの、

縦断的な統合度合いが低いもの、効率の低いもの、僻地のものなど）がすでに閉鎖されている。図 2.9 で示すよう

30 近追加されたのは、石炭発電所、石油精製所、バイオ技術企業、地域暖房、魚類養殖、ガス回収を用いた埋め立てプラント、肥料生産、ジプサム（石膏）、土壌浄化・水処理施設などの複合施設に追加された麦わらを用いたエタノール実証プラントである。1 つの企業からの廃棄生成物（熱、ガス、硫黄、灰、温水、酵母、肥料、廃棄物スラリー、固形廃棄物は、うまく機能している産業用エコシステムにおいては、複数の企業及び近隣の町で利用出来る資源となる（www.kalundborg.dk/Erhvervsliv/The_Green_Industrial_Municipality/Cluster_Biofuels_Denmark_(CBD).aspx、www.inbicon.com/Biomass Refinery/Pages/Inbicon_Biomass_Refinery_at_Kalundborg.aspx などを参照）。 31 ほとんどの EU 加盟国（MS）が生産量を増やす中、ドイツのバイオディーゼル市場は、政策枠組みの変更による純バイオディーゼル・ガソリンの税額控除の段階的な廃止のため、供給と需要両面において縮小した。同時に、主に 2006～2008 年の米国及び 2008～2009 年のアルゼンチンからの価格競争力の高いバイオディーゼルの輸入の割合が増加したことによって、他の EU 加盟国へのバイオディーゼル輸出は、ドイツ（及びその他の国の）生産者にとってより実行しがたいものとなった（Lamers et al., 2011）。


SRREN 50/154 第 2 章

に、その他の主要なバイオディーゼル生産国としてはアメリカ、アルゼンチン、ブラジルなどがある。EU におけ

るバイオディーゼル消費は約 403PJ（8.5Mt）（EurObserv’ER, 2010）であり、ドイツ及びフランスがその約半分を

消費している。図 2.9 に示すように、国際バイオディーゼル貿易総量は、2005 年以前は 1PJ 以下であったが、この

低い開始点から非常に早く増加し、2009 年には 80PJ を超えている（Lamers et al., 2011）。木材ペレットの生産、消費、及び貿易は、過去十年間において大きく増加し、国際貿易量に関してはエタノール

及びバイオディーゼルと肩を並べている。2009 年には、主にヨーロッパの 30 ヶ国、アメリカ、及びカナダにおい

て概算で 13Mt（230PJ）の木材ペレットが生産されている（図 2.8）。消費は、多くの EU 諸国及びアメリカが高か

った。EU 大の消費国はスウェーデン（1.8Mt または 32PJ）、デンマーク、オランダ、ベルギー、ドイツ、及び

イタリア（それぞれ約 1Mt または 18PJ）であった。主要な木材ペレット貿易経路は、カナダ及びアメリカからヨ

ーロッパ（特にスウェーデン、オランダ、及びベルギー）及びアメリカに通じている。2009 年には、オーストラ

リア、アルゼンチン、及び南アフリカから EU へのものなど、その他の小規模な貿易フローも報告されている。カ

ナダの生産者は、日本へも少量の輸出を始めた。2009 年におけるヨーロッパ諸国による木材ペレットの総輸入量

は、約 3.9Mt（60PJ）と推定されており、その約半分は EU 内貿易であると推測出来る（Sikkema et al., 2010, 2011）。


SRREN 51/154 第 2 章

図 2.9: 2009 年における世界のバイオ燃料生産及び主要な国際貿易。バイオ燃料量の出典: GAIN（2009a,b,32 2010a-j33）; EIA（2010a）; EurObserv’ER（2010）; RFA（2010）;34 REN21（2010）35 。貿易フロー: Lamers et al.（2010）36。EU 内バイオディーゼル・エタノール貿易総量はそれぞれ 78PJ 及び 116PJに相当する（Lamers et al., 2011）。

32 中国及びインドネシアのデータ 33 アルゼンチン、オーストラリア、ブラジル、カナダ、インド、韓国、マレーシア、ペルー、フィリピン、タイ、及びトルコのデータ 34 www.ethanolrfa.org/pages/statistics 35 様々な国におけるバイオ燃料の量・目標とその他の政策情報に関する新の情報、及び対話型ツール（www.map.ren21.net）については www.ren21.net/REN21Activities/を参照のこと。 36 図 2.9 で使用した貿易フローについては、www.chem.uu.nl/nws を参照のこと。詳細なデータについては、Lamers et al.（2011）を参照のこと。

ブラジル

取引される燃料エネルギー（PJ）

コロンビア

カナダ

アメリカ

インドネシア

ベルギー

イギリス

アルゼンチン

ペルー

トルコ

スペイン

フランス

オーストラリア

イタリア

オーストリア

ドイツ

フィリピン

韓国

タイ

中国

マレーシア

インド

バイオディ

ーゼルエタノール

百万

ℓ（年

間）

アメ

リカ

ブラ

ジル

フラ

ンス

ドイ

ツ

中国

カナ

ダ

アル

ゼン

チン

イン

ド

タイ

スペ

イン

イギ

リス

コロ

ンビ

ア

ベル

ギー

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リア

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スト

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ア

オー

スト

リア

韓国

マレ

ーシ

ア

フィ

リピ

ン

イン

ドネ

シア

ペル

ー

トル

コ


SRREN 52/154 第 2 章

2.4.5 バイオマス及びバイオエネルギーの支援政策の概要37 支援政策の典型的な例を表 2.11 に示している。たとえば、液体バイオ燃料政策には、（旧）Brazilian Proálcool プログラム、多くの EU 諸国における義務形式による規制、及び税額控除、生産税額控除、加速償却などのアメリカ

の財政的インセンティブが含まれる（WWI, 2007）。ここ数十年におけるバイオマスからの熱目的の政策で成功し

たものの大部分は、地域暖房及び産業における熱またはコジェネレーションのより集中した用途に焦点を置いてい

る（Bauen et al., 2009a）。これらの部門では、間接的なインセンティブと直接的な支援計画の組み合わせが、スウ

ェーデンなどいくつかの国で成功を収めてきた（Junginger, 2007）。割り当て制度と固定価格制度の両方がバイオ

エネルギー発電の支援のために施行されてきたが、固定価格制度の方が徐々に一般的になってきている。再生可

能エネルギー生産の促進（バイオエネルギーを含む）における固定価格制度、割り当て制度の効果及び効率は、徹

底的に検証されてきた。これらの手段については、11.5.3 節で詳述している。バイオエネルギー開発の促進に成功

したほとんどすべての国は、固定価格制度または割り当ての次に、財政措置とともに投資支援及びソフトローンに

関係する追加的な公共財政支援を行っている（GBEP, 2008）。また、再生可能電力の系統へのアクセスも、取り組

むべき重要な問題である。再生可能資源の優先的な系統へのアクセスは、バイオエネルギー技術の普及に成功した

国のほとんどで実行されている（Sawin, 2004）。表 2.11: 主要国における主要な政策手段。E は電力、H は熱、T は輸送、Eth はエタノール、BD はバイオディーゼ

ルを示す（GBEP, 2008 から改訂; REN21 世界対話型地図（脚注 35 を参照）; GBEP の許可の下、複製）。

国政策措置

拘束力の

ある目標

及び義務 1

自発的目

標 1 直接的イ

ンセンテ

ィブ 2

補助金固定価格

制度強制的系

統連系持続可能

性基準関税

ブラジル E, T T 撤廃中国 E, T4 T E, T E, H E, H 該当なしインド T, (E3) T (BD) E E, H, T E 該当なしメキシコ (E3) (T) (E) (E) Eth

南アフリ

カ T, E E, (T) (E), T 該当なし

カナダ E, T, H E4, T4 T E, H, T Eth

フランス E3, H3, T E, H, T E 以下の EUと同様

ドイツ E3, T H H E E (E, H, T) 以下の EUと同様

イタリア E3 E3, T T E, H, T E E 以下の EUと同様

日本 E, H, T E Eth, B-D

ロシア (E, H, T) (T) 該当なしイギリス E3, T3 E3, T E, H, T E, H, T E T 以下の EU

と同様アメリカ T, T4, E4 E4 E, H, T E, T E EthEU E3, T E3, H3, T T E, H, T E (T) Eth, B-D 注: 1 混合または市場への浸透。

2 財政的インセンティブ: 減税、公共財政支援: 融資支援及び保証。3 全ての再生可能資源に目標を適用。

4 地方政府レベルで目標を設定。

支援政策（表 2.11 を参照）は、過去数十年において電力、熱、及び輸送燃料用のバイオエネルギーの成長に大き

く貢献してきた。しかし、いくつかの報告では、バイオ燃料の支援政策に関連するコスト及びリスクも指摘されて

いる。WEO（IEA, 2010b）によれば、2009 年、2008 年、及び 2007 年におけるバイオ燃料の世界の年間政府支援は、

それぞれ 200 億 US ドル（2009 年）、175 億 US ドル（2009 年）、及び 140 億 US ドル（2009 年）で、そのうち EUの支出は 79 億 US ドル（2009 年）、80 億 US ドル（2009 年）、及び 63 億 US ドル（2009 年）、アメリカの支出

は 81 億 US ドル（2009 年）、66 億 US ドル（2009 年）、及び 49 億 US ドル（2009 年）となっている。アメリカ

の支出は、エネルギー安全保障及び化石燃料輸入削減目標によるものである。食料価格に関する懸念、温室効果ガ

ス排出量、及び環境への影響も、多くの国におけるバイオ燃料混合目標の再考につながっている。たとえば、ドイ

ツは 2009 年の混合目標を 6.25%から 5.25%に引き下げた38。これらの懸念に対する取り組みは、EU Renewable Energy

37 技術に固有ではない政策問題には、本報告書の第 11 章で触れている。 38 2008 年 10 月 22 日に発表された Bundesministerium f.r Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit decision。


SRREN 53/154 第 2 章

Directive におけるバイオ燃料の環境的及び社会的持続可能性基準の統合につながった。気候変動及び安定したエネ

ルギー供給の目標の達成におけるバイオ燃料政策の効果は、一見すると国内の農家の支援に有効に見えるが、より

厳しい目にさらされ始めている。これらの政策はコストがかさみ、すでにかなり歪みかつ保護された農業市場をさ

らに歪めてしまう傾向があった（国内及び国際規模の両方で）と言われている。これは、バイオ燃料及びその原材

料の効率的な国際生産パターンに望ましくないことが多かった（FAO, 2008a; Bringezu et al., 2009）。全体的なバイ

オマス戦略においては、食料及び非食料バイオマスのあらゆる利用法を考慮しなければならない（Bringezu et al., 2009）。この部門への政府支援の背景にある主要な動因は、気候変動及びエネルギー安全保障に対する懸念及び農産物の需

要の増加を通した農業部門支援の要求である（FAO, 2008a）。REN21 世界対話型地図（脚注 35 を参照）によれば、

2009 年において計 69 ヶ国が複数のバイオマス支援政策を施行していた（REN21, 2010; 11.2 節）。 2.4.5.1 バイオエネルギー政策及び標準化に関する交流のための政府間プラットフォーム政策決定者がバイオエネルギーに関する政策決定に関する助言、支援、及び経験を交換する可能性を求めることが

出来る多ステークホルダー・イニシアチブが存在している。バイオエネルギーの温室効果ガス緩和便益の評価のた

めの持続性基準及び方法論的枠組みのさらなる発展を支援する国際組織及びフォーラムの例としては、グローバ

ル・バイオエネルギー・パートナーシップ（G8+5 による GBEP）39、IEA Bioenergy Agreement40、International Bioenergy Platform at the Food and Agriculture Organization（FAO）41、OECD Roundtable on Sustainable Development42、及び持続

性標準の開発に向けて積極的に活動している欧州標準化機構43及び国際標準化機構44（ISO）などの標準化組織など

が挙げられる。 2.4.5.2 持続性枠組み及び標準政府は、規制手段を実行するに当たって、十分な気候変動緩和を確保すること及びバイオエネルギーの受容出来な

い悪影響を回避することの重要性を強調している。たとえば、Renewable Energy Directive（European Commission, 2009）は、液体輸送燃料向けの強制力のある持続可能性要件を与えている45。また、アメリカでは、再生可能燃料基準（2007 Energy Independence and Security Act（EISA, 2007）に含まれる）は、燃料のカテゴリーごとの温室効果ガス削減の

閾値を設定するために、再生可能な燃料からの温室効果ガス削減の小値を規定し、原材料としての食料及び飼料

作物の利用を抑制して耕地の利用を許可し、（間接的）土地利用変化効果を推定している（EPA, 2010; 2.5 節も参

照）。California Low Carbon Fuel Standard は、絶対的炭素強度削減標準及び新しい情報（間接的な土地利用の影響）

の定期評価を設定している46。その他の例としては、UK Renewable Transport Fuel Obligation、German Biofuel Sustainability Ordinance、及び Cramer Report（オランダ）がある。ベルギーを除いて、固体バイオマス（木材ペレッ

トなど）向けの強制力のある持続性基準は施行されていない。欧州委員会は、2011 年末にこれについて検討する

（European Commission, 2010）。影響評価枠組み及び持続可能性基準の開発は、方法論、プロセス開発、及び統一に関する大きな課題を伴う。2010年の検討までは、バイオエネルギー生産の原材料として利用されるものを含め農産物及び林産物の持続可能性を守

るため、進行中の認証イニシアチブが約 70 存在した（van Dam et al., 2010）。EU 内において、より持続可能性の

www.bmu.de/pressearchiv/16_legislaturperiode/pm/42433.php で閲覧可能。 39 GBEP は、政策形成枠組みの報告、持続可能なバイオマス・バイオエネルギー開発の推進、バイオエネルギーへの投資の促進、プロジェクトの開発及び実行の推進、及び研究開発・商業用バイオエネルギー活動の振興のためのフォーラムを提供している。メンバーには、個別の国、多国間組織、及び団体が含まれる。 40 IEA Bioenergy Agreement は、研究開発と実証から政策までを含む話題に関心を持つ非 OECD 諸国を含む、バイオエネルギーの分野における集団的取り組みのための包括的組織・構造を提供している。それによって、加盟諸国全体にわたって、研究、政府、及び産業からの政策・意思決定者及び国家の専門家が結び付けられている。 41 ftp.fao.org/docrep/fao/009/A0469E/A0469E00.pdf を参照のこと。 42 www.oecd.org/dataoecd/14/3/46063741.pdf を参照のこと。 43固体バイオ燃料標準については、www.cen.eu/cen/Sectors/TechnicalCommitteesWorkshops/CENTechnicalCommittees/Pages/default.aspx TC335、液体バイオ燃料については TC19、バイオ燃料の持続可能性基準については TC383 を参照のこと。 44バイオ燃料の持続可能性基準については、www.iso.org/iso/standards_development/technical_committees/list_of_iso_technical_committees.htm TC 248、固体バイオ燃料については TC238、バイオガスについては TC255、液体バイオ燃料については TC28/SC7を参照のこと。 45この要件は、特定の温室効果ガス排出量削減を達成すること、及び生物学的多様性に関して価値の高いまたは炭素ストックが大きい土地から得られる原材料から問題となっているバイオ燃料を生産しないことである。 46 California Air Resources Board は、2020 年までに化石エネルギー源からの絶対的排出量の 10%削減を求め、バイオ燃料の直接的ライフサイクル排出量に加え間接的土地利用変化も法規則によって要求されるとしている（CARB, 2009）。


SRREN 54/154 第 2 章

高いエネルギー作物の栽培及び近代的バイオマスからのエネルギーキャリアの生産を保証するため、多くのイニシ

アチブが認証制度を開始またはすでに設立している（ISCC47、ドイツの REDCert48 2010、オランダの NTA8080/8081（NEN49）など）。Council for Sustainable Biomass Production、Better Sugarcane Initiative、Roundtable for Sustainable Biofuels（RSB）、及び Roundtable for Responsible Soy などのようにバイオエネルギー生産の明確な社会経済的効果

を含むものも一部存在するが、多くのイニシアチブが基本的には環境的な原則を含む液体バイオ燃料の持続可能性

に焦点を当てている。RSB のものなどの原則は、すでにプロジェクトの開発のために米州開発銀行が使用している

Biofuels Sustainability Scorecard につながっている。過去 4 年間にかけて起こり、現在も続いている標準の普及は、認証には直接的バイオエネルギー生産の環境的及び

社会的影響に関係する地方の影響に働きかけるポテンシャルがあることを示している。関連する組織の多くは、効

率的な認証システムの実現には、さらなる統一、信頼性の高いデータの利用可能性、及びミクロ・メソ・マクロレ

ベルでの指標の連携が必要であると結論付けている（表 2.15 を参照）。複数の空間規模を考慮すると、認証は、

地域、国家、及び国際レベルでの追加的な測定及び手段と組み合わせる必要がある。間接的土地利用変化におけるバイオエネルギー生産の役割は、いまだ不確実性が大きい。現在のイニシアチブがそ

の標準において間接的土地利用変化の影響を捉えることは少なく、タイムスケールもそのような変化の評価におい

て重要な変数の 1 つとなっている（2.5.3 節を参照）。望ましくない土地利用変化への取り組みは、生産物または

原材料の終用途に関わらず、なによりもまず全体的な持続可能農業生産及び良好なガバナンスを必要とする。

2.4.6 バイオエネルギーの市場への浸透と国際貿易の主な機会及び障壁 2.4.6.1 機会50 陸上輸送用のバイオ燃料の見通しは、陸上輸送向けの競合する低炭素及び石油削減技術（電気自動車など）におけ

る開発に依存している。バイオ燃料は、エネルギー密度の高い炭素燃料が必要な航空産業（2.6.3 節を参照）及び

海運において長期的にはより多く利用される可能性がある。バイオエネルギーの国際市場の発展は、世界の多くの地域において現在十分に活用されていない利用可能なバイオ

マス資源及び市場ポテンシャルの開発において極めて重要な動因となっている。これは、（利用可能な）残渣と（エ

ネルギー作物または農林業などの多機能システムを通した）専用バイオマス生産の可能性両方に当てはまる。世界

のエネルギー市場におけるバイオマス由来商品の輸出によって、多くの（開発途上）国における地方コミュニティ

ーに安定的かつ信頼性の高い収入を提供することができ、それによって重要なインセンティブ及び市場へのアクセ

スが創出される51。国際バイオエネルギー貿易によってインフラ及び変換能力への投資（非常に大規模であることが多い）が可能にな

るため、需要側においてもバイオマスの安定した供給に依存する大規模なバイオマス・ユーザーはその恩恵を受け

る可能性がある52。政策決定に基づくインセンティブの導入は駆動要因の 1 つであり、バイオエネルギー貿易拡大の引き金となる。た

とえば、オランダ及びベルギーにおける木材ペレットの輸入は、それぞれ固定プレミアム・システム及びグリーン

証書システムが誘引となっている。しかし、政策の成果は異なっている。部分的にはその政策の設計及び施行の性

質がその原因であり、またインセンティブに関係する制度が異なることも原因である。政策外の要因（制度、ネッ

トワーク・アクセスなど）への影響に関する詳細な解説については、11.6 節を参照のこと。他の動因としては、既存の商品の確立された物流の活用がある。大規模な発電所における木材ペレット共燃焼の例

を再び取り上げると、石炭及びその他のドライバルク品を供給するための港及び貯蔵施設の既存のインフラは、（部

分的に及び調整後）コスト効率の高い輸送及び取扱いを可能にし、木材ペレットにも利用することが出来る。統合

されたサプライチェーンの他の形としては、輸入された丸太からの樹皮、おがくず、及びその他の残渣がある。こ

れは、北ヨーロッパなどで一般的である。後に、地域のバイオマス加工センターの概念は、供給側の課題を処理

し、社会的持続可能性の懸念への取り組みを助けるために提案されてきた（Carolan et al., 2007）。

47 International Sustainability and Carbon Certification（ドイツ、ケルン）、www.iscc-system.org/index_eng.html 48 REDcert Certification System、www.redcert.org 49 NTA 8080 - Sustainabley Produced Biomass。Dutch Normalization Institute（NEN）（オランダ、デルフト）、www.sustainable-biomass.org/publicaties/3950 50本小節は、主に Junginger et al.（2008）に基づいている。 51ブラジルからのエタノール及びカナダからの木材ペレットの輸出は、輸出機会が（少なくとも部分的には）供給側のさらなる発達の動因となっていた例である。 52オランダ及びベルギーの電力会社は、国内のバイオマス資源が非常に限定的で品質にもばらつきがあるため、石炭との共燃焼用に大量の木材ペレットを輸入している。


SRREN 55/154 第 2 章

2.4.6.2 障壁主要なリスク及び展開の障壁は、バイオエネルギー・バリューチェーン全体に渡って見られ、全ての終エネルギ

ー製品（バイオ熱、バイオ電力、及び輸送用バイオ燃料）に関係している53。供給側では、原材料の起源（エネル

ギー作物、廃棄物、または残渣）に関わらず、バイオマス原材料の量、質、及び価格の保証に関わる課題がある。

バイオマス原材料の多様な物理的性質と化学成分に関する技術的課題、及び小規模における現在の電力及びバイオ

燃料技術の貧弱な経済性に関連した課題もある。需要側では、特に商業規模での新技術の信頼出来る運用の実証、

関連した資金面の課題克服に必要なその部門と技術の政策枠組み、投資家の信頼の安定性及び支援体制が主な課題

となっている54。電力及び熱部門においては、その他の再生可能エネルギー源との競合も問題となる可能性がある。

エネルギー作物生産及びバイオエネルギー施設への支援の獲得においては、社会の受容及び一般認識も重要な要因

である。特にバイオエネルギー貿易に関して、Junginger et al.（2010）は多くの（潜在的な）障壁を発見している。関税: 2007 年 1 月時点では、多くの国において特にエタノール及びバイオディーゼルに輸入関税が適用されている。

関税（現地通貨及び年次であらわされる）は、EU（ℓ当たり 0.192 ユーロ）とアメリカ（ℓ当たり 0.1427US ドル及

び追加的な 2.5%の従価補助金）両方においてバイオディーゼル輸入に適用されている。一般的に、恵国税率は

OECD においては従価換算率で約 6～50%であり、インドの場合は大 186%となっている（Steenblik, 2007）。バ

イオディーゼルは、以前はバイオエタノールよりも低い輸入関税が適用されており、その幅はスイスの 0%から EU及びアメリカの 6.5%までであった（Steenblik, 2007）。しかし、2009 年 7 月には、欧州委員会は、5 年間にわたっ

て一時的にアメリカのバイオディーゼル輸入に対して反ダンピング課税及び反補助金権課税を認めた。その納付金

は、1 トンあたり 213～409 ユーロ（現地通貨及び年次）である（EurObserv’ER, 2010）。これらの貿易関税は、化

石ディーゼルの「スプラッシュ」と混ぜられたバイオディーゼルに 1 ガロン当たり 1US ドル（300US ドル/t 相当）

の補助金が適用される 2008～2009 年のいわゆる「スプラッシュ・アンド・ダッシュ」の実施に対する反応の結果

である。世界の様々な関税、貿易体制、及び政策に関する詳細については、Lamers et al.（2011）を参照のこと。技術標準は、燃料の物理的及び化学的性質を詳細に記述している。液体輸送燃料（バイオ燃料含む）の技術的特性

に関する規制はあらゆる国に存在している。それらは、主に燃料の安全性を確保し、消費者が自身の自動車のエン

ジンを損傷する可能性がある燃料を購入してしまうことを防ぐために定められている。規制には、石油燃料に混ぜ

ることが出来るバイオ燃料の割合の大値及びバイオ燃料自体の技術的特性に関する規制が含まれる。バイオディ

ーゼルの場合、後者は生産に利用される植物油に依存する可能性があるため、輸入原材料からのバイオディーゼル

よりも国内原材料からのバイオディーゼルを選好するために規制が利用される可能性がある。バイオエタノール貿

易の技術的障壁も存在している。たとえば、大含水量に対する異なる需要は、貿易に対して悪影響を与える。し

かし、実際にはほとんどの市場関係者は、技術標準を障壁としてではなく国際貿易を可能にする機会として見てい

ると述べている（Junginger et al., 2010）。持続可能性基準とバイオマス及びバイオ燃料認証は、自発的及び義務的システムとして近年ますます開発の数が増

えてきている（2.4.5.2 節を参照）。これまで、そのような基準は従来型の化石燃料には適用されていない。国際バ

イオエネルギー貿易に関する主要な懸念は以下の 3 つである。

1）基準（特に環境的及び社会的問題に関するもの）は、開発途上の生産国における地方の環境及び技術条件

に対して厳しすぎるまたは不適切である可能性がある（van Dam et al., 2010）。多くの開発途上国が恐れて

いることは、選択された基準が厳しすぎる、または認証制度を設立した国の一般的な条件に基づいている

場合、その基準を満たせるのがそれらの国の生産者のみである可能性があるため、その基準は貿易障壁と

して働く可能性があるということである。基準は純粋な商業的目的から雨林保護まで非常に多様であるた

め、譲歩によって規則が詳細になりすぎて順守が困難になる、または逆に標準が一般的になりすぎて意味

をなさなくなる危険性がある。強制要件の施行は、World Trade Organization の規則によっても制限されて

いる。 2）欧州委員会、様々なヨーロッパの政府、いくつかの民間部門イニシアチブ、及び円卓会議と非政府組織の

イニシアチブによる現在の開発を考えれば、短期的には多くの多様かつ部分的に両立不可能なシステムが

発生し、貿易障壁が形成されるリスクがある（van Dam et al., 2010）。それらが世界的にまたは相互承認の

ための明確な規則を用いて開発されなかった場合、そのような多くのシステムは、持続可能なバイオ燃料

生産の利用を推進するのではなく、国際バイオエネルギー貿易の大きな障壁になる可能性がある。いくつ

かの方法論の開発（EU の法令など）における透明性の欠如も問題である。また、結果として生じる、地方

53本パラグラフの残りの部分のほとんどは、Bauen et al.（2009a）に基づいている。 54過去 5 年間には、民間部門との先駆的商業用技術開発に共同で出資していた政府もあったが、金融危機によって政府資金の獲得の継続に必要とされる民間金融を完了させることが難しくなっている。


SRREN 56/154 第 2 章

で生産されたバイオマス資源及び輸入されたものの基準の順守を証明する様々な需要の存在も、潜在的な

障壁である。後に、国際的システムの欠如によっても、市場の歪みが発生する可能性がある。

「認証されていない」バイオ燃料原材料の生産は継続され、標準が低い国の市場または同標準が適用され

ない可能性がある非バイオ燃料用途の市場に入るだろう。「2 層」システムの存在は、想定された防護策

（特に土地利用変化及び社会経済的影響に対するもの）の実現の失敗につながる場合がある。 3）後に、バイオマス商品が持続可能な形で生産されていることを保証するためには、何かしらの加工及び

流通過程管理（CoC）方法を、生産から終用途までのバイオマス及びバイオ燃料の追跡に利用しなけれ

ばならない点に注意する必要がある。一般的に、加工及び流通過程管理方法には分離（履歴管理としても

知られる）、証書方式、及び質量バランスの 3 種がある。これは必ずしも大きな障壁ではないが、追加コ

スト及び管理上の負担につながる可能性がある。物流は、このシステムの重要な部分であり、大規模なバイオマスシステムのバイオマス燃料サプライチェーンの確

立に不可欠である。様々な研究によって、エネルギー利用及び輸送コストに関して言えば船による長距離国際貿易

は実行可能であることが示されている（Sikkema et al., 2010, 2011 など）。しかし、適した船舶の利用可能性及び方

法論的条件（スカンジナビア及びロシアの冬など）を考慮する必要がある。技術は開発中であるが、輸送を容易に

するための低コストな、バイオマスを圧縮する技術の技術的成熟度が全般的に低いことが物流障壁の 1 つである

（2.3.2 及び 2.6.2 節）。衛生植物検疫（SPS）措置は、国境で液体バイオ燃料の原材料または適用した技術規制に対して適用される。原材

料が生物由来であるため、衛生植物検疫措置は主に害虫または病原体を運ぶ可能性がある原材料に影響する。残留

農薬に対する制限は、も一般的な衛生植物検疫措置の 1 つである。一般的に、残留農薬の制限を満たすことは難

しいが、作物生産物の輸入出荷（特に開発途上国からのもの）の拒否につながる場合がある（Steenblik, 2007）。

2.4.7 統合バイオマス市場・政策の検討によって、近年、液体や気体のエネルギー輸送用近代的バイオマスの使用など、バイ

オエネルギーは急速に発達していること（2006～2009 年にかけて 37%の増加が見られる）が示されている。特に

IEA の予測に加えて多くの国家目標が、再生可能エネルギーの大幅な割合の増加を実現する、バイオマスに期待し

ている。バイオマスやバイオ燃料の国際貿易も、近年さらに重要度を増してきており、2009 年にはバイオ燃料（エ

タノールとバイオディーゼルのみ）の約 6%（2008 年には大 9%水準まで到達）そしてエネルギー利用のための

総ペレット生産のうち 1/3 が国際的に取引されている。後者によって、供給の制約を受けている地域についてバイ

オマスの利用増加と、需要が不足している地域からの資源の移動の両面が促進された。それにも関わらず、持続可

能性基準も同時に満たすバイオマスとバイオ燃料の有効な商品取引の発展には、多くの障壁が残っている。多くの

国においてバイオエネルギー、特にバイオ燃料の政策的枠組みは、近年急速かつ大幅に変化している。食料と燃料

の競合によるバイオマスをめぐる議論と、その他の対立による懸念が、持続可能性基準や枠組みの開発と施行に対

する強い要求に加え、バイオエネルギーやバイオ燃料の目標とスケジュールの変化につながっている。さらに、バ

イオリファイナリーと第二世代バイオ燃料オプションの支援は、より持続可能な方向にバイオエネルギーを推進す

る。持続的で安定的な政策支援は、バイオマスの生産の能力、時とともに競争が激しくなる市場、必要なインフラなど、

変換の能力における主な要因となっている。これらの条件は、ブラジルにおいて、エタノール生産コストがガソリ

ンより低くなっている点で、プログラムの成功を導いている。再生可能性が高く、外国からの石油輸入を小化す

るエネルギー・ポートフォリオ構成では、サトウキビ繊維バガスは熱や電力を生産する。スウェーデン、フィンラ

ンドも、再生可能電力と統合された資源の管理において大幅な成長を見せた。これは、産業の産業共生などのイノ

ベーションに堅実につながった。アメリカは、主要な生産国の石油価格と不安定性の上昇に伴い、農村開発と安全

なエネルギー供給の促進のため、1980 年代から 1990 年代までは電力向け・1990 年代から現在まではバイオ燃料向

けの国家・地方政策の調整を行い、迅速に生産を増加させることができた。しかし、石油価格が低下すると、バイ

オ電力に関しては政策支援及びバイオエネルギー生産が減少し、環境政策及び地方目標によって再び増加している。各国において、バイオエネルギーの更なる発展に対する優先度、アプローチ、技術選択、及び支援制度は異なって

いる。これはバイオエネルギー市場の複雑性の増加を意味するが、これはバイオエネルギー展開に影響する多くの

側面（農業及び土地利用、エネルギー政策と安全保障、地方開発、及び環境政策）も反映している。優先度、開発

段階、資源への地理的アクセス、及びその利用可能性とコストは、国ごとに大きく異なっている。バイオエネルギーとバイオ燃料に関する政策がより全体的になるにつれ、開始時点での持続可能性が、より強い基

準になることが挙げられる。これは、EU、アメリカ、中国に加え、モザンビークやタンザニアなど、多くの開発

途上国にも当てはまる。これは前向きな動きではあるが、まったく解決していない（2.5 節も参照）。バイオエネ


SRREN 57/154 第 2 章

ルギーとバイオ燃料に加え、農業・林業向けの持続可能性枠組みや認証システムの開発・施行のために、2009 年

までに世界で登録された 70 のイニシアチブは、取り組みの分裂につながる可能性がある（van Dam et al., 2010）。

現在、統一化と、国際的及び多国間での協調と対話の必要性が広く強調されている。

2.5 環境的・社会的影響55 近の研究は、バイオエネルギー及び関連する農業・林業土地利用変化の好ましい環境的・社会経済的影響と、好

ましくないもの両方に焦点を当てている（IPCC, 2000b; Millennium Ecosystem Assessment, 2005）。従来の農業・林

業システムのように、バイオエネルギーは、森林の乱開発、過剰な作物・森林残渣除去、及び水の過剰利用に伴う

土壌・植生退化を深刻化させる可能性がある（Koh and Ghazoul, 2008; Robertson et al., 2008）。作物または土地のバ

イオエネルギー生産への転用は、食料商品価格及び食料安全保障に影響する可能性がある（Headey and Fan, 2008）。適切な運用管理がなされた場合、好ましい影響には、生物多様性の強化（C. Baum et al., 2009; Schulz et al., 2009）、

土壌炭素の増加と土壌生産性の向上（Tilman et al., 2006a; S. Baum et al., 2009）、表層崩壊・局所的な鉄砲水の減少、

風食・水食の減少、及び堆積物量・河系に運ばれる栄養の減少（Börjesson and Berndes, 2006）が含まれる可能性が

ある。森林の場合、バイオエネルギーは、成長及び生産性を向上させて再植林の現地条件を改善し、野火のリスク

を低下させる可能性がある（Dymond et al., 2010）。しかし、森林残渣収穫は、森林種にとって不可欠な生育環境を

提供する粗い木質屑の喪失などの悪影響をもたらす可能性がある。目的成長型農業原材料由来のバイオ燃料は水使用量が多い（再生可能電力源と非再生可能電力源の比較については、

9.3.4.4 節を参照; Berndes, 2002; King and Weber, 2008; Chiu et al., 2009; Dominguez-Faus et al., 2009; Gerbens-Leenes et al., 2009; Wu et al., 2009; Fingerman et al., 2010）。水資源及びより幅広い水文学的サイクルに対するその影響は、バ

イオ燃料原材料が生産される場所、時間、及び方法に依存している。様々なバイオエネルギーのサプライチェーン

の中でも、原材料の範囲、栽培システム、及び変換技術にわたって、水需要は大きく異なっている（Wu et al., 2009; Fingerman et al., 2010, De La Torre Ugarte, et al., 2010）。灌漑作物から作られたバイオ燃料は湖、河川、及び帯水層

からの大量の水の引き入れを必要とするが、一般的にバイオエネルギー原材料としての農業残渣または林業残渣の

利用は追加的な土地または水を多くは必要としない。天水による原材料生産は、水系からの取水を必要としないが、

流出水及び地下水涵養からの降水を作物蒸散に向け直すことで下流域の水利用可能性を低下させる可能性がある。

バイオエネルギーのための水の利用は、水が汲み出される資源基盤の状態によって、非常に多様な社会的・生物学

的帰結をもたらす。急速に発達しているバイオエネルギー源の多さ、物理的・化学的・生物学的転換プロセスの複雑性、複数のエネル

ギー製品、及び環境条件の多様性のため、現在導き出すことの出来る、バイオエネルギーの社会経済的・環境的影

響に関する普遍的な結論は少ない。そのため、バイオエネルギーの好ましい・好ましくない影響は、社会経済的・

制度的文脈、利用される土地と原材料の種類、バイオエネルギー・プログラムと生産活動の規模、変化過程、及び

施行率の関数である（Kartha et al., 2006; Firbank, 2008; E. Gallagher, 2008; OECD-FAO, 2008; Royal Society, 2008; UNEP, 2008b; Howarth et al., 2009; Pacca and Moreira, 2009; Purdon et al., 2009; Rowe et al., 2008 など）。バイオエネルギー・システム影響評価（IA）は、置き換えられるシステムの影響評価と比較しなければならない56。

環境的（2.5.1～2.5.6 節）・社会経済的（2.5.7 節）影響（この影響の例については表 2.12 を参照）の方法論及び根

底にある前提は大きく異なっているため、これらの研究によって得られた結論は一致していない（H. Kim et al., 2009）。社会経済的影響評価に特有の課題の 1 つは、その境界が定量化しづらく、多くの相関する要因（その多く

はよく分かっていない、または不明）の複雑な複合体であることである。社会過程には、信頼性の許容可能な水準

で明確に定義することが難しいフィードバックがある。環境的影響評価には多くの定量化可能な影響カテゴリーが

含まれるが、多くの地域においてデータが不足しており、不確実性が高い。環境的影響評価の結果は、まだ標準化

されていない、または統一的に世界中で適用されている方法論的選択に依存している。

55本報告書で扱うすべての再生可能エネルギー源の社会的及び環境的影響の包括的評価は、第 9 章で見ることが出来る。 56「リバウンド効果」が含まれる可能性がある。一般的に化石燃料であるが、その他の一次エネルギー源もある（Barker et al., 2009）。


SRREN 58/154 第 2 章

表 2.12: バイオエネルギーの環境的・社会経済的影響: 選択された影響カテゴリーに対する懸念領域の例（van Dam et al., 2010 による文献レビューから統合）。懸念領域の例影響カテゴリーの例

世界、地域、及びオフ

サイトの環境的影響温室効果ガス、アルベド、酸性化、富栄養化、水利用可能性と水質、地域大気質

地方・オンサイトの環

境的影響土壌の品質、局所大気質、水利用可能性と水質、生物多様性と生息地喪失

技術危険性、排出、渋滞、安全性、遺伝子組み換え生物・植物人権及び労働条件結社の自由、社会保障へのアクセス、雇用創出と平均賃金、差別の回避、児童就労の禁

止と労働者の低年齢、労働の自由（強制労働の禁止）、原住民の権利、性別問題の認知

健康及び安全労働者及びユーザーに対する影響、労働中の安全条件食料安全保障主要商品作物の交換、地方の食料安全保障の保護土地及び財産権土地所有者の慣習上の権利及び法的権利の認知、所有の証明、利用可能な補償システム、

承認の下での契約地方コミュニティーの

関与及び福祉文化的・宗教的価値、地方経済・活動への貢献、伝統的知識の利用の補償、地方教育の

支援、サービスと材料の現地調達、脆弱な団体を対象とする特別措置

2.5.1 環境的影響一般的に、環境的影響の研究（エネルギー・バランス及び温室効果ガス排出バランスに焦点を当てたものを含む）

は、9.3.4.1 節で解説するライフサイクル評価（LCA）の ISO 14040:2006・14044:2006 標準における原則、枠組み、

要件、及びガイドラインと合致した方法論を採用している。バイオマス・バイオエネルギー・システムの温室効果

ガス・バランス向けの初期の具体的な手法は、Schlamadinger et al.（1997）によって開発された。バイオエネルギー・ライフサイクル評価の主な問題は、空間的・力学的境界、機能ユニット、参照システム、及び

システム境界全体にわたってエネルギー・材料フローを考慮する方法の選択を含むシステム定義である

（Soimakallio et al., 2009a; Cherubini and Str.mman, 2010）。カスケード・サイクルの一部として、多くのプロセスが

複数の生産物を作り出している。たとえば、バイオマスはバイオマテリアルの生産に利用され、副産物及びバイオ

マテリアルそのものは使用可能な期間が過ぎるとエネルギーに利用される（Dornburg and Faaij, 2005）。環境的影

響は数十年間にわたって様々な地理的位置に分散されるため、このようなカスケードは重大なデータ・方法論に関

する課題につながる（Cherubini et al., 2009b）。ブラジル、中国、及びその他の国でも研究が利用可能になってきているが、既存のバイオエネルギー・システムの

ライフサイクル評価研究に利用される前提及びデータの大部分は、第一世代バイオ燃料及びヨーロッパまたはアメ

リカの条件と慣行に関係している（表 2.7、2.13、及び 2.15 の例を参照）。バイオマス生産・変換技術の開発が進

行中であるため、これらの商業用技術研究の多くは時代遅れになってしまった57。将来のバイオエネルギー・オプ

ションのライフサイクル評価研究は、技術性能の予測を伴い、不確実性が相対的に大きくなる（図 9.9 などを参照）。

燃料生産へのサプライチェーン全体にわたる不確実性及びパラメータ感度の扱い方は、結果に大きく影響する

（2.5.2～2.5.6 節）。いくつかのライフサイクル評価方法またはモンテカルロ分析を組み合わせた研究によって、

バイオエネルギー・システムにいくつかのバイオエネルギーオプションにおける不確実性及び信頼性の水準が与え

られている（Soimakallio et al., 2009b; Hsu et al., 2010; Spatari and MacLean, 2010 など）。バイオエネルギー・システム・ライフサイクル評価のほとんどは、定義されたプロセスシステム境界に帰属するよ

う指定されている。帰結的なライフサイクル評価は、経済的相互作用、バイオエネルギー生産・利用の原因と結果

の連鎖、バイオエネルギー生産・利用を増加させる政策またはその他のイニシアチブの影響の文脈において、これ

らの境界を越えてバイオエネルギー・システムを分析する。帰結的なライフサイクル評価は、バイオエネルギー拡

大に対するシステムの反応を分析することが出来る（バイオ燃料原材料として利用される穀物の量が増えている場

合の食料システムの変化の仕方、バイオ燃料生産の増加によって石油需要が減少する場合の石油市場の反応の仕方

など（2.5.3 節及び図 2.13 を参照）。特定の利用を減少させる方法はどのようなものであれ、その結果はリバウン

ド効果に影響される可能性がある。バイオエネルギーの場合、固体・液体・気体バイオ燃料の生産の増加によって

化石燃料の需要が低下すると、それが化石燃料価格の低下及び化石燃料需要の増加につながる可能性がある

57たとえば、2002 年の産業システムを分析した 2006 年の参照値を利用した場合、2010 年の産業を示すことが出来ない。というのも、アメリカ、ブラジルなどにおいて生産量の大きな蓄積を示す商業用技術において学習が発生したためである。この産業において異なる技術が広く採用された例の 1 つとして、乾式製粉がエタノール生産への主要な経路であるアメリカが挙げられる（2.3.4 及び 2.7.2 節を参照）。


SRREN 59/154 第 2 章

（Rajagopal et al., 2011; Stoft, 2010）58。同様に、副産物を考えた場合、ライフサイクル評価は観念的に市場相互作

用の動的結果としての代替生産物の置換をモデル化する必要がある。そのため、帰結的なライフサイクル評価には、

経済均衡モデルなどの補助的手段が必要となる。

2.5.2 近代的バイオマス: 土地利用変化の影響を除いた気候変動バイオエネルギー・システム及び単位エネルギー生産量当たりの化石代替エネルギーの温室効果ガス排出量の範囲

は、ライフサイクル評価方法に基づき計算された、いくつかの用途（輸送、電力、熱）に関して、図 2.10 に示さ

れている（炭素ストック及び土地管理の影響における土地利用関連の正味の変化は除く）。バイオエネルギー・シ

ステムの気候への影響を定量化するメタ分析は複雑である。その複雑さの原因は、多数の既存及び急速に発展する

バイオエネルギー源、物理的、化学的、生物学的な転換プロセスの複雑さ、場所により異なる環境条件におけるバ

イオマスの多様性と変動性に加えて、方法に対する解釈、仮定、データにおける研究間の差異である。このため、

レビュー研究は、様々な温室効果ガス排出量の推定値を報告し、一時的かつ空間的な考察が一定のものである場合

でさえ、同一のバイオエネルギーオプションに対して、幅広い結果が報告されている（以下の例参照: S. Kim and Dale, 2002; Fava, 2005; Farrell et al., 2006; Fleming et al., 2006; Larson, 2006; von Blottnitz and Curran, 2007; Rowe et al., 2008; Börjesson, 2009; Cherubini et al., 2009a; Menichetti and Otto, 2009; Soimakallio et al., 2009b; Hoefnagels et al., 2010; Wang et al., 2010, 2011）。様々な技術による発電に関して、バイオマス発電ライフサイクル評価59の広範なレビューのライフサイクル温室効

果ガス排出量（炭素ストック及び土地管理の影響における土地利用関連の正味の変化は除く）からの広報された推

定値に基づき、発電量 kWh 当たりの温室効果ガス排出量は、図 2.11 で詳細に述べられている。図 2.11 では、ライ

フサイクル温室効果ガス排出量の推定値の大半は、16～74g CO2eq/kWh（4.4～21g CO2eq/MJ）周辺に集中しており、

1 つの推定値が 360g CO2eq/kWh （100g CO2eq/MJ）60に達している。ここでもまた、変動性の原因は、研究方法、

農作業、技術性能、及び開発の成熟度の違いである（2.3.3 節参照）。評価された各技術の範囲や中心傾向は、互

いに類似している一方で、数値は成行きの仮定に依存し、収穫とは無関係の（non-harvest）廃棄物や残渣からの温

室効果ガス排出量（ここでは、多くの場合、埋め立て地からのメタン）回避が、バイオマスサプライチェーンに関

連する温室効果ガス排出量を大きく上回ることを示している。転換効率の高い技術は、転換効率の低い技術よりも、

発電量 kWh 当たりの温室効果ガス排出量が少ない。ここでは表示されていないが、コジェネレーション及び多く

の生成物が伴うその他の統合システムは、一次エネルギー単位当たり（たとえば、一次エネルギーを単位として）

の温室効果ガス排出量を小化する効果的な方法となるだろう。ただし、副産物が温室効果ガス排出量の定量化と

配分において考慮される方法は、ばらつきのある結果につながる可能性がある。結局、発電量の経済的価値は、決

定的な役割を担うが、温室効果ガス排出量のコストに影響を与える気候政策は、生成物のバランスを変更する場合

がある。温室効果ガスの結果に対して特に重要であると認められているライフサイクル評価の側面は、以下の通りである。

（1）土地利用変化による排出量（2.5.3 節参照）や一酸化二窒素（亜酸化窒素）排出量が特に重要であるバイオマ

ス生産からの温室効果ガス排出量に関する仮定、（2）副産物を考慮する際に使用される方法、（3）転換プロセス

の設計、プロセスの統合、及びバイオマスの固体または液体燃料への転換時に使用されるプロセス燃料のタイプに

ついての仮定、（4）終消費技術の性能（つまり、自動車技術、発電所・火力発電所の性能）、（5）参照システ

ム。

58同一のリバウンド効果が、現在の化石燃料技術に代わるその他の再生可能エネルギー技術に適用される。 59本図の推定値や文献のレビュー方法の説明を提供している参考文献の完全なリストについては Annex II 参照。 60図 2.11 で示された分布は、可能性の評価を表していないことに留意する。数値は単純に、品質や関連性の審査を通過した、近発表された文献の推定値の分布について報告している。


SRREN 60/154 第 2 章

図 2.10: 現在における選択された先進的な化石燃料エネルギーシステムと比較した、主な近代的バイオエネルギ

ー・チェーンからの単位エネルギー生産量（MJ）当たりの温室効果ガス排出量の範囲（土地利用に関係した炭素

ストックの正味の変化及び土地管理による影響は除かれている）。ここでは、バイオマス・化石燃料技術のための

商業化ならびに開発段階の（藻類バイオ燃料、フィッシャー・トロプシュなど）システムを示している。出典: Wu et al. (2005); Fleming et al. (2006); Hill et al. (2006, 2009); Beer and Grant (2007); Wang et al. (2007, 2010); Edwards et al. (2008); Kreutz et al. (2008); Macedo and Seabra (2008); Macedo et al. (2008); NETL (2008, 2009a,b); CARB (2009); Cherubini et al. (2009a); Huo et al. (2009); Kalnes et al. (2009); van Vliet et al. (2009); EPA (2010); Hoefnagels et al. (2010); Kaliyan et al. (2010); Larson et al. (2010); 図 2.11 からのすべての値の 25～75 パーセンタイル

亜酸化窒素排出量は、バイオ燃料の温室効果ガスの全体的バランスに重要な影響を与える可能性がある（Smeets et al., 2009; Soimakallio et al., 2009b)。亜酸化窒素排出量は、土壌水分量、気温、土性、炭素利用可能性、そしても

大事な窒素肥料投入量などの環境的及び管理状況で大きく変化する（Bouwman et al., 2002; Stehfest and Bouwman, 2006）。排出係数は、窒素肥料投入量の関数として、亜酸化窒素排出量を定量化するために使用される。Crutzen et al.（2007）によると、排出されたばかりの人為的窒素からの亜酸化窒素排出量は、IPCC 推奨のティア 1 法に基づ

く結果よりもかなり多く、その結果として、バイオ燃料からの亜酸化窒素排出量は、3 分の 1 から 2 分の 1 に過小

評価されていることが示されている。IPCC のティア 1 法と Crutzen et al.（2007）の推定値では、別の計算方法が使

用されている。農業関連の亜酸化窒素排出量の約 3 分の 1 は、新たに投入された窒素肥料によるものであり（A. Mosier et al., 1998）、残りの窒素として発生する 3 分の 2 は、動物生産において、または肥料として植物残渣を使

用することで内部で再利用される。Davidson（2009）による近のモデリングの取り組みによって、Crutzen et al.（2007）に基づく排出係数が、排出量を多く見積もり過ぎているというという結果が裏付けられた。Crutzen et al.（2007）からの亜酸化窒素排出係数を使用することによって、一定のバイオエネルギー植林が、その結果生じるす

べての亜酸化窒素排出量、また、その他の農業システムへ再循環され、他の窒素投入に代用される一部の窒素の原

因となっていることが明確になる。反応性窒素の排出量がライフサイクル評価に及ぼす影響の概要については、

Bessou et al.（2010）を参照。

サト

ウキ

ビ

テン

サイ

トウ

モロ

コシ

及び

小麦

リグ

ノセ

ルロ

ース

石油

系ガ

ソリ

ン

植物

油B

D

藻類

BD

植物

油類

RD

リグ

ノセ

ルロ

ース

系F

TD

BC

TL（

電力

を伴

う/伴

わな

い10

%の

バイ

オマ

ス）

BC

TL（

CC

Sを

伴う

10～

50%の

バイ

オマ

ス）

CT

L（F

Tデ

ィー

ゼル

）（

電力

を伴

う・

伴わ

ない

）

CT

L（F

Tデ

ィーゼ

ル）（

CC

Sを伴

う）

石油

系デ

ィー

ゼル

バイ

オガ

ス

天然

ガス

バイ

オマ

ス

バイ

オガ

ス

石炭

石油

化石

ガス

バイ

オガ

ス

石炭

石油

天然

ガス

化石

燃料

電気

加熱

エタノール及びガソリン

近代的バイオエネル

ギー化石燃料エネルギー

BCTL

ライ

フサ

イク

ル温

室効

果ガ

ス排

出量

[g

Co

2eq

/ M

J]

バイオガス

及び天然ガ

スバイオディーゼル（BD）、

再生可能ディーゼル（RD）、

及びフィッシャー・トロプ

シュ・ディーゼル（FTD)

バイオマス、石炭、及び石炭・バイオマスからのディーゼル代替物

輸送熱電力

バイオマス及び石炭液化

（B/CTL）

二酸化炭素削減

※CSS＝二酸化炭素回収・貯留


SRREN 61/154 第 2 章

図 2.11: サプライチェーン排出量など、発電量単位当たりのバイオマス発電技術のライフサイクル温室効果ガス排

出量（炭素ストック及び土地管理の影響における土地利用関連の正味の変化は除く）。混焼においてはバイオマス

相当分のみが示される（石炭に関連する温室効果ガス排出量や電力生産量は除く）。温室効果ガス排出回避のカテ

ゴリーには、原材料（たとえば、残渣や廃棄物）の使用が、たとえば埋め立て地からのメタンの排出回避という形

で（文献ではも一般的）、排出回避につながる推定値のみが含まれる。61副産物生成からの排出回避を含む推定

値は、温室効果ガス排出回避カテゴリーには含まれていない。個々のデータポイントは、高い変動性のために排出

回避を伴う推定値のボックスプロットの代わりに使用される。赤いひし形は、炭素緩和技術（二酸化炭素回収・貯

蔵または吸収による炭酸塩形成）が考慮されていることを示す。分布を生み出す推定値及び参照値の数は、数値の

下に沿って、各列に並んでいる（括弧内は二酸化炭素回収・貯蔵推定値）。プロセス燃料の選択は重大であり、特に石炭の使用はバイオエネルギーの気候的便益を大幅に減少する可能性があ

る。プロセスの統合、及びバイオマス燃料、または近くの発電所や工場からの余剰熱の使用によって、バイオマス

転換プロセスからの正味の温室効果ガス排出量が低減される可能性がある。たとえば、Wang et al. （2007）による

と、アメリカのトウモロコシ原料のエタノールに関する温室効果ガス排出量は大きく違っていることがわかる。石

炭がプロセス燃料の場合は 3%増加し、木材チップが使用された場合や、改良型乾式製粉プロセスが使用された場

合は、52%減少する（Wang et al., 2011）。同様に、スウェーデンの穀物原料のエタノール発電所に関して報告され

た化石燃料による温室効果ガス排出量の低減は、バイオマスを基盤としたプロセスエネルギーの使用によって説明

される（Börjesson, 2009）。プロセス燃料として繊維状副産物のバガスを用いたサトウキビ原料のエタノール発電

所は、それ自体の発する熱、蒸気、電力を提供し、余剰電力を系統へ送ることが出来る（Macedo et al., 2008）。収

穫残渣もエネルギーとして使用される可能性があるため、機械での収穫が確立された慣行となるにつれて、さらな

る改良が可能である（Seabra et al., 2010）。しかしながら、転換プロセスの余剰熱またはバイオマスを使用する限界便益は、地域の経済状況または余剰熱及び

バイオマスの代替使用に左右される（たとえば、別の場所での石炭を基盤とした熱または発電と置き換えられるだ

ろう）。バイオマスが、原材料として、そしてバイオ燃料への転換のためのプロセス燃料として使用される場合、

バイオマス総計の重量単位当たりの温室効果ガス削減量は少ないだろう。これによって、バイオエネルギーのオプ

61 本報告書で示されたライフサイクル評価の専門用語内の「負の推定値」とは排出回避のことである。二酸化炭素回収・貯蔵と組み合わせたバイオエネルギーの場合と違って、排出回避は、大気中から温室効果ガスを除去しない。二酸化炭素回収・貯蔵を導入しない隔離技術と、排出回避クレジットのうち埋め立て関連でない参照ケースを統合したため、ここに示された推定値は、図 9.8 の総計値とわずかに違っている。

推定値

参照値

ライ

フサ

イク

ル温

室効

果ガ

ス排

出量

[g

CO

2 eq

/kW

h]

すべての値

大値

75 パーセンタイル

中央値

25 パーセンタイル小値

排出回避、大気中からの

温室効果ガス除去なし二酸化炭素緩和技術の使

用

ガス化排出回

避を伴う

ガス化排出回避

を伴わない直接燃焼排出

回避を伴う直接燃焼排出回

避を伴わない

混焼排出回避

を伴う混焼排出回避を

伴わない熱分解排出回

避を伴わない


SRREN 62/154 第 2 章

ション評価において、いくつかの指標を使用することの重要性が強調される（9.3.4 節参照）。プロジェクトの設計及び設置のための指標の実用的用途上記に示されたように、気候変動の影響は、MJ 当たりの CO2eq（図 2.10）、または kWh 当たり（図 2.11）のよう

な指標に基づいて評価され、その指標に対する参照システムは非常に重要である（バイオエネルギーの温室効果ガ

ス排出量と、石炭及び天然ガスからの排出量を比較）。その他の指標には、ヘクタール当たりのマイル数、バイオ

マスの重量単位当たり、または vehicle-km 当たり（8.3.1.3 節参照）62がある。資源を限定することで、以下の指標

を様々な状況の下で関連づけ、土地管理やバイオマス原料の燃料が気候変動緩和にどの程度貢献出来るのかを定義

する場合もある（Schlamadinger et al., 2005）。代替係数の指標は、使用されたバイオマスの単位当たりの代替されたエネルギーシステムからの温室効果ガス排出

量の削減を示す（たとえば、削減を生み出したバイオマスに含まれる炭素のメートルトン当たりの炭素同等物のメ

ートルトン）。これらの投入によって代替効率は上がるが、コストが考慮されない場合も、この指標はバイオエネ

ルギー・チェーンに化石燃料の投入を妨げない。関連した温室効果ガス削減指標は、特定のバイオマス使用に対する化石燃料代替エネルギーに関する排出量削減の

割合を示す。63温室効果ガス削減は、温室効果ガス排出量が少ないバイオマスオプションに有利に働く。しかしな

がら、この指標だけでは、どの用途が排出量を多く減らすのかを判断するために、輸送燃料、熱、電力、コジェネ

レーションなどの様々なバイオマス用途を区別することが出来ない。この指標は、必要なバイオマス、土地、また

は費用の総量を考慮せず、各用途には様々な関連するシステムがあるため、歪められる可能性がある。土地 1 へクタール（または m2、km2）当たりの温室効果ガス削減指数は、バイオマス収量や転換効率に有利に働く

が、コストは配慮しない。64関連する温室効果ガス排出量を増加させる、集中的な土地利用（たとえば、多量な肥

料投入など）によって、生産されたバイオマスの量が十分に増加した場合は、依然として指標値を改善することが

出来る。投入通貨単位当たりの温室効果ガス削減指標は、コスト低下、商業的に利用可能なバイオエネルギーオプションに

有利に働く傾向がある。通貨指標に基づく優先順位は、現在の技術を固定化し、短期的なコストが高いため、将来

のより費用対効果の高い、または温室効果ガス排出削減効率が高いバイオエネルギーオプションを先延ばしにする

（排除する）可能性がある。地域的なバイオエネルギーオプションを考慮する 2 つの指標の有用性は、表 2.13 に示されている。フィンランド

の研究では、置き換えられた化石燃料源が石炭か天然ガスかには関係なく、近代的コジェネレーション発電所にお

ける伐採残渣の使用は、関連する温室効果ガス削減においては非常に効果的であった。しかし、代替係数は、石炭

が置き換えられた場合のみ高く、天然ガスが置き換えられた場合は、中位を示す。一年生作物オプションからのバ

イオディーゼルはどちらの指標でも、低値（1 未満）であったのに対し、フィッシャー・トロプシュ・ディーゼ

ルの場合は、木材残渣からの電力の有無にかかわらず、指標や発電所の構造によって数値が違っているが、すべて

のケースにおいて、作物原料のバイオディーゼルよりも高い数値である。独立型発電所は、関連する温室効果ガス

削減の観点からみると、良のオプションである。しかし、代替係数が使用される場合、統合された発電所が望ま

しい。発電所所有者の観点では、地域的な通貨指標は、統合発電所の追加的コスト、バイオマス対電力の相対価格、

化石燃料ディーゼル対二酸化炭素排出量の相対価格、また既存の政策支援（及びその期間）の評価を可能にする。

特定の場所でバイオエネルギー・プロジェクトを計画している場合、2 つの指標の差異は、バイオマスシステムを

考慮する必要性を強調する。たとえば、代替係数が 1 未満の場合、化石燃料を置き換えるためにバイオマスを使え

ば、（地球規模の炭素吸収源ベースラインに関しては）少なくともこの数十年以内は、正味の排出量が増える。こ

のようなバイオマス資源は持続可能であるが、その期間中は気候または排出量はニュートラルではない。化石燃料

からの追加的な炭素削減には、低い温室効果ガス濃度安定レベルに到達する必要があるかもしれない。北アメリカのトウモロコシ原料のエタノールに関して、1995～2005 年にかけての技術改良は、両方の指標に反映

されている。既存のコジェネレーションシステムを伴う発電所効率における改良の実施により、双方の指標は中間

範囲になるが、代替係数指標よりも温室効果ガス削減を改善する。開発中の二酸化炭素回収・貯蔵の応用により、

両方の指標を大幅に改善し、温室効果ガス削減指標を高くすることが予想される。ブラジルのサトウキビ原料のエ

62 たとえば、エタノール車と比較すると、バイオ電力を使用した電気自動車の土地利用効率は高くなるが（Campbell et al.（2009）により報告）、その一部は、エタノールオプションではなく、バイオ電力オプション用の未来の新型動力伝達部の想定される利用可能性によるものである。 63 たとえば再生可能エネルギーに関する EU 指令（the EU Directive on Renewable Energy）における関連する温室効果ガス削減などが使用される（European Commission, 2009）。 64 特定の国々における様々なバイオマス及びバイオ燃料に必要な地域に応じたライフサイクル評価排出量の例として、Bessou et al.（2010）を参照。


SRREN 63/154 第 2 章

タノールの場合はすべて、温室効果ガス削減指標が高く、一方で代替係数は低～中間の値を示す。石炭ではなく、

周辺天然ガスが、代替された化石燃料であり、これは場所の特徴であるため、このように予測される（EPE, 2010）。土地利用指標は、それぞれ 3,500ℓ /ha 及び 7,500ℓ /ha を生産するトウモロコシ、及びサトウキビ原料のエタノール

システムを区別する。2020 年までに、バイオマス生産は増加し、コジェネレーションも、トウモロコシ及びサト

ウキビ原料のエタノールシステムの土地利用指標をそれぞれ 4,500ℓ /ha、12,000ℓ /ha に増加させると予測される

（Möllersten et al., 2003; Macedo et al., 2008; (S&T)2 Consultants, 2009）。これらの傾向を裏付ける新のデータにつ

いては、Wang et al.（2011）も参照。表 2.13: 温室効果ガスパフォーマンスの 2 つの指標は、森林残渣を利用した新技術の順位付けや、現在の農業バイ

オ燃料との比較を促す。2つの指標は、商用エタノールシステムの時期と併せて技術パフォーマンスの改良を示し、

技術改良の影響も予測する。順位: 高（70 超）、低（30 未満）

注: 1バイオマスにおけるバイオマス炭素のメートルトン当たりの置換された炭素相当量のメートルトン

2化石燃料代替エネルギーに関するもの（土地利用変化を除く）

3予測パフォーマンス

不確実性の範囲: 代替係数に関して a 35～46、b 21～61、c 45～57、d -107～7 関連する温室効果ガス削減量に関して e 60～94、f 67～90、g 31～86、h 69～89、i -150～5 参照: Finland, Soimakallio et al. (2009b); North America, (S&T)2 Consultants (2009); and Brazil, Möllersten et al. (2003) and Macedo et al. (2008).

2.5.3 近代的バイオエネルギー: 土地利用変化による影響などの気候変動バイオエネルギーは、それが地球の炭素循環の一部であるという点で、他の再生可能エネルギー技術とは異なる。

バイオエネルギーの使用により排出された二酸化炭素は、早い段階で大気から隔離され、バイオエネルギー・シス

テムが、持続可能な方法で管理された場合、再び隔離される。ただし、排出と隔離は、互いに一時的にバランスを

保っているというわけではない（たとえば、森林の長期伐採期間が原因）。大気中の炭素における変化に加え、バ

イオエネルギー使用は、地球の炭素ストックにおける変化を引き起こす場合もある。土地利用や土地利用変化

（Leemans et al., 1996 など）及び森林伐期期間（Marland and Schlamadinger, 1997）の重大性は、直接的土地利用効

果も、ライフサイクル評価の研究に考慮されていた（Reinhardt, 1991; DeLuchi, 1993 など）1990 年代に実証された。

化石燃料エネルギー

参照代替係数 1 関連する温室効果ガス

削減量 2（%）

フィンランドの近代的 CHP 発電所（伐

採残渣利用）石炭 78 86e

天然ガス 30 86e

独立型発電所とし

ての、またはパルプ

製紙工場と統合し

たフィンランドの

フィッシャー・トロ

プシュ・ディーゼル3（電力の有無にか

かわらない）

独立型発電所

化石燃料ディーゼル

39a 78f

統合型発電所、バ

イオマス小 50b 55g

統合型発電所、電

力小

50c 78h

フィンランドバイオディーゼル（菜種油）化石燃料ディーゼル -9d -15i

天然ガス（NG）乾式粉砕機を装備した北

アメリカのエタノール（トウモロコシ原

料） 1995 年 2005 年 2015 年 CHP3 あり、2015 年 CHP 及び

CCS3あり

化石燃料ガソリン

18 24 31 51

26 39 55 72

ブラジルのエタノール（サトウキビ） 2005～2006 年（平均 44 製粉機） 2020 年 CHP3（機械による収穫） 2020 年 CHP 及び CCS3

化石燃料ガソリン、

電力、周辺天然ガス

29 36 51

79

120 160


SRREN 64/154 第 2 章

DeLuchi（1993）もまた、間接的効果と間接的土地利用変化の考慮を要求した。こうした効果は、約 10 年後に初め

て考慮されたが（Jungk and Reinhardt, 2000）、大部分のライフサイクル評価研究は間接的土地利用変化を考慮に入

れていなかった。土地利用変化は、以下の場合を含む多くの方法において、温室効果ガス排出量に影響を与え得る。

土地開墾時にバイオマスが現地で燃焼される場合、土地管理慣行が変化したために、土壌や植生における炭素スト

ックが変化し、二酸化炭素以外の排出量（亜酸化窒素、アンモニア（NH4+））が変化した場合、土地利用変化が

結果的に炭素隔離率の変化、つまり、土地利用変化がない場合と比較した土地増減による二酸化炭素同化につなが

る場合などである。 Schlamadinger et al.（2001）によって、バイオエネルギーは、生物圏の炭素ストックに直接的・間接的、肯定的・否

定的な影響を与える可能性があり、クリーン開発メカニズムの下のクレジットは炭素吸収源として機能するシステ

ムの開発を刺激するということが示された。近、否定的な影響が再び強調され、研究によって、土地利用変化の

排出量が、主に輸送用バイオ燃料と関連していることが推定された。その他のバイオエネルギー・システムと影響

の分類（たとえば、生物多様性、富栄養化など、2.2.4 節参照）は、それほど注目されていない（9.3.4 節）。類似

の懸念事項、たとえば直接的な環境的、社会経済的影響やリーケージを部分的に取り扱った土地利用、土地利用変

化、森林の領域における初期の研究とはほとんど関連性がない（Watson, 2000b）。バイオエネルギー原材料生産のために使用される場所で発生した直接的土地利用変化の正味の温室効果ガス効果

の定量化には、関連した土地タイプに関する参照の土地利用や炭素ストックのデータの定義が必要である。炭素ス

トックのデータは不確かである可能性があるが、指導的な政策に対して十分な確信を持って、直接的土地利用変化

関連の排出量の定量化を依然として可能にするようである（Gibbs et al., 2008 など参照）。間接的土地利用変化の温室効果ガスによる影響の定量化は、さらに不確かである。間接的土地利用変化の影響を研

究する既存の方法は、以下のうちのどちらかを採用する。（1）世界規模の土地利用変化が特定の土地のタイプで

成長する特定のバイオ燃料・バイオマスに割り当てられる決定論的な方法（Fritsche et al., 2010）、（2）生物物理

学の情報と生物物理学のモデルを統合する経済均衡モデル（Edwards et al., 2010; EPA, 2010; Hertel et al., 2010a,b; Plevin et al., 2010）。2 番目の方法では、一定量のバイオエネルギーを生産するのに必要な新たな土地の規模（及び

近似位置）を通常予測する。次に、この土地を、過去の土地利用変化パターンに照らし合わせ、土地被覆カテゴリ

ーに分配し、間接的土地利用変化に関する排出量を、直接的土地利用変化に関する排出量と同じ方法で計算する。

モデルは過去のデータに対して測定されており、既存の生産システムや土地利用レジームを研究するのに適であ

るため、この方法には、元来不確実性が備わっている。モデルにおける難しい側面には、現在はほとんど使用され

ていないバイオマスや、2.3 及び 2.6 節で説明されている混合生産システムなど、土地利用におけるイノベーショ

ンやパラダイムシフトが含まれる。バイオエネルギー拡大に関連する土地利用変化を導き出すバイオエネルギーの

増加に関係なく、シナリオを比較する研究もある（Fischer et al., 2009 など）。不確実性に関わらず、この研究から

重要な結論が導き出される可能性がある。バイオエネルギーの生産及び使用は、以下の要因による気候変動に影響を与える。

・二酸化炭素以外の温室効果ガスなどのバイオエネルギー・チェーンからの排出量、及びバイオ燃料チェーン

における補助エネルギー使用による化石燃料由来の二酸化炭素排出量・関連した土地利用変化によって多くの場合もたらされる生物圏の炭素ストックにおける変化に関連した温

室効果ガス排出量・小規模のバイオエネルギー使用による微粒子及びブラックカーボン排出量などその他の温室効果ガス以外

に関連する気候強制力因子（climatic forcers）（Ramanathan and Carmichael, 2008）、森林に関連するエアロ

ゾル排出量（Carslaw et al., 2010）、及び表面アルベドにおける変化。多年生植物の緑の植被を導入したこと

に起因するアルベドの減少は、積雪またはサバンナなど乾季が伴う地域において、バイオエネルギーの気候

変動緩和便益を弱める可能性がある。反対に、森林のエネルギー作物（たとえば、一年生作物及び一年草）

への転換に関連したアルベドの増加は、森林減少からの正味の気候変動効果を低減させる場合がある

（Schwaiger and Bird, 2010）。・消費レベルに影響を与える石油への価格効果のような、バイオエネルギー使用に起因する影響。正味の影響

は、バイオエネルギー・システムの影響と、置き換えられたエネルギーシステム（多くの場合化石燃料を基

盤としたもの）の影響との差である。現在の化石燃料のエネルギー・チェーンや、発展する非従来型エネル

ギー源は、土地利用の影響を伴うが（Gorissen et al., 2010; Liska and Perrin, 2010; Yeh et al., 2010）、土地利用

変化は、農林業と密接に関連があるため、バイオエネルギーとの結びつきも強い。・その他の要因には、バイオエネルギー生産のための使用が終了した場合の耕作地への転換の程度及び時期や、

現在の影響と比較した、将来の気候変動の影響の扱われ方などが含まれる（DeLucchi, 2010）。


SRREN 65/154 第 2 章

今後 20～30 年にわたる緩和への取り組みは、安定レベルの低下を達成する見込みに影響を与える（van Vuuren et al., 2007; den Elzen et al., 2010）。たとえば、土地利用変化における地球の炭素ストック、及び長期伐採の森林の動力学

は、エネルギー使用のためのバイオマス産出と、時間をかけてより多くの炭素をさらに隔離する炭素蓄積としてバ

イオマスを放置するための代替エネルギーとの温室効果ガス緩和のトレードオフにつながる（Marland and Schlamadinger, 1997; Marland et al., 2007; Righelato and Spracklen, 2007）。観測によると、原生林（old forests）は正味

の炭素吸収源であるが（Luyssaert et al., 2008; Lewis et al., 2009）、火災、昆虫大量発生、及びその他の自然攪乱が、

森林を正味の吸収源から排出源に急速に転換する可能性がある（Kurz et al., 2008a,b; Lindner et al., 2010）。短期的及び長期的指標炭素債務（carbon debt）（Fargione et al., 2008）や生態系炭素回収時間（ecosystem carbon payback time）（Gibbs et al., 2008）のような指標は、土地をバイオエネルギー生産へ変換することから生じる先行する土地使用変化関連の排出

に焦点を置く。短期及び長期的な排出のバランスやバイオエネルギー事業の気候便益は、たとえば温暖化の累積的

影響ないし潜在的地球温暖化可能性(cumulative warming impacts or global warming potential)（Kirschbaum, 2003, 2006; Dornburg and Marland, 2008; Fearnside, 2008）など、温室効果ガス排出の動的影響を示す指標に反映される（9.3.4 節

参照）。このような指標は、限定的に、バイオエネルギーの動的気候効果を表すのに使用されてきた（Kendall et al., 2009; Kirkinen et al., 2009; Levasseur et al., 2010; O’Hare et al., 2009）。図 2.12 は、生態系炭素回収時間指標を用い、液体バイオ燃料の温室効果ガス・バランスに与える直接土地利用変

化の影響を示す。左のダイアグラムは、現在の収量や転換効率と併せて回収時間を示し、右のダイアグラムは、よ

り高い収量（面積加重収量の上位 10%と等しくなるよう設定）の影響を示す。図 2.12 の回収時間は、輸送燃料の

生産及び配給と関連した温室効果ガスの排出を無視する。こうした排出量は、現在、バイオ燃料に関しては、ガソ

リンやディーゼルに関してより高くなる傾向があるため、回収時間は過小評価されている。図 2.12 の回収時間は、

ガソリン・ディーゼル代替による一定の温室効果ガス削減を仮定して、計算されている。温室効果ガスのさらなる

削減、つまり回収時間の削減は、バイオ燃料転換効率が改善された場合、より多くの炭素集約型輸送燃料が代替さ

れた場合、または生産されたバイオマスが、熱・電力に関して炭素集約型化石オプションに取って替わった場合、

達成されるだろう（図 2.10）。バイオマス収量がさら増加すれば、回収時間が減るが、温室効果ガス排出、特につ

まり亜酸化窒素の増加につながる農業への投入の増加が必至となる。バイオマス生産が結果的に長時間にわたる土

地の劣化につながり、収量レベルに影響を与え、収量レベルを維持するために投入が必要になる場合、回収時間は

増加するだろう。示されたように、すべてのバイオ燃料オプションは、密林がバイオエネルギー植林に転換される場合、多大な回収

時間がある。星印の付いた点は、熱帯泥炭湿地林におけるアブラヤシ生育に関する非常に長い回収時間を示す。な

ぜなら、排水が泥炭の酸化につながり、数十年間にわたって発生し、化石ディーゼルの代替排出量の数倍多くの排

出量になる可能性のある二酸化炭素排出を引き起こすからである（Hooijer et al., 2006; Edwards et al., 2008, 2010）。

自然の状況の下で、これらの熱帯泥炭湿地林には、ごくわずかな二酸化炭素排出量と少量のメタン排出量が伴う

（Jauhiainen et al., 2008）。荒廃地または耕作地が使用された場合、回収時間は実質的にゼロであり、草原及び木の

生えたサバンナが使用された場合、回収時間は、ほとんどの生産システムに関して、比較的少ない（これらの土地

が、たとえば放牧など、もともと用いられていた場合、生じる可能性がある間接的土地利用変化は考慮に入れない）。よって、使用されていない限界耕作地及び荒廃地をバイオエネルギー生産の対象とすることによって、直接的土地

利用変化の排出量を緩和することが出来る。いくつかのオプション（たとえば、多年生草、木本植物、機械で収穫

されたサトウキビなど）に関しては、土壌及び地上炭素の正味の増加が得られる可能性がある（Tilman et al., 2006b; Liebig et al., 2008; Robertson et al., 2008; Anderson-Teixeira et al., 2009; Dondini et al., 2009; Hillier et al., 2009; Galdos et al., 2010）。この状況において、熱分解により生産されたバイオ炭の土地応用は、より安定した形態で炭素を隔離

し、土壌の構造や肥沃度を改善するオプションとなるだろう（Laird et al., 2009; Woolf et al., 2010）。バイオエネルギーは常に土地利用変化をもたらすわけではない。バイオエネルギー原材料は、食料や繊維と組み合

わせて生産することができ、土地使用転換を回避し、土地の生産的使用を改善する（2.2 節）。こうした可能性は、

リグノセルロースバイオマスを使用出来るバイオエネルギーオプションだけでなく、廃油やジャトロファのような

油糧種子を使用するその他のいくつかのオプションにも当てはまるだろう（2.3 節）。これらのバイオマス資源が

廃棄物である場合、つまり、これらが代替目的のために使用されていなかった場合は、再利用された有機性廃棄物

や農林業からの副産物を使用しても、土地利用変化を引き起こさない。反対に、これらがバイオエネルギーに使用

されない場合は、一部のバイオマス資源（たとえば、森林に放置された収穫残渣）は、エネルギーに使用される場

合よりもより長い時間、有機炭素を留保するだろう。こうした遅延温室効果ガス排出は、短期の温室効果ガス緩和

に関する便益と考えることができ、これは、長期的に見て、バイオマスの劣化がゆっくりである（たとえば、北方

林など）地域にとりわけ関連のある要因である。しかしながら、上記で述べられたように、自然攪乱は、森林を正

味の吸収源から温室効果ガスの正味の排出源へと転換する可能性があり、森林に放置された枯死木は火災で焼失す

る可能性がある。周期的な火災の影響を受けやすい林地では、適切な植林法が実施されることで、火災の頻度と強


SRREN 66/154 第 2 章

度が弱まり、森林の成長率と土壌炭素貯留を加速する。バイオエネルギーに関するこのような実施において除去さ

れたバイオマスを使用することで、温室効果ガスや微粒子排出削減を実現することが出来る。

図 2.12: （a）に示された 2000 年の農業システムと、面積加重収量の上位 10%と等しくなるよう設定された将来

のさらに高い収量シナリオである（b）を比較し、熱帯地方全体の潜在的なバイオ燃料作物拡大の道筋に対する、

生態系炭素回収時間。星印は、泥炭地で栽培されたアブラヤシの収穫高を示す。回収時間は、作物生産高が 10%増加する 600 年と比較して、2000 年では 900 年より長くなる。Gibbs et al.（2008）に基づき、IOP Publishing Ltd.の許可を得て複製された。世界の別地域では、Edwards et al.（2010）により、6 つの均衡モデルの比較が示されている。この 6 つのモデルは、

基準年と比較して、第一世代エタノールまたはバイオディーゼルに対する需要のわずかな増加として定義された、

標準的なバイオ燃料ショック（biofuel shock）に関連する土地利用変化を定量化するためのものである。65すべての

モデルは、土地利用変化の程度、及び地域や作物への分布の観点からモデルごとのばらつきと共に、重大な土地利

用変化（直接的土地利用変化と間接的土地利用変化は別々には出来ないものとみなされた）を示していた。Hiederer et al.（2010）による後続研究は、特定の研究に対する「バイオ燃料ショック」（0.2～1.5EJ）の関数として、一般

65 バイオ燃料ショック（Hertel et al., 2010a,b）は、既定量のレベル（つまり、特定年の政府指令（government mandates）の総和）に達するために、一部の経済的パラメータ（たとえば、エタノール生産への補助金など）を変えることによって、一般的な均衡モデルにおいて導入されている。新しい均衡及び以前に決定された均衡との比較によって、直接影響を受けた土地面積の変化の推定値が指令を達成し、間接的に関連する推定値がすでに利用不可能である農業生産、その副産物、また世界規模の経済的チェーン全体にわたるその影響を補うことが可能になる。これらの研究は、不確かさの度合いが高い。不完全な均衡モデルも、Edwards et al.（2010）に含まれていた。

トウモロコシ

キャッサバ

サトウキビ

アブラヤシ

大豆

トウゴマ

生態系「炭素ペイバック」タイムの年数 [対数尺度]

トウモロコシ

キャッサバ

サトウキビ

アブラヤシ

大豆

トウゴマ

生態系「炭素ペイバック」タイムの年数 [対数尺度]

荒廃地または耕作地草原

木の生えたサバンナ

劣化した森林

森林泥炭地


SRREN 67/154 第 2 章

的なバイオ燃料作物に関して、図 2.13 で示された土地利用変化に関連する排出量の範囲を比較した。図 2.13 は、

サトウキビエタノールに関して土地利用変化に関する中程度の排出量（5～10g CO2eq/MJ）を招く、ブラジルの土

地利用分布66の比較的高い分解能と共に、2010 年の EPA モデルの結果も示している。これは、ヨーロッパの研究

（Al-Riffai et al., 2010）による推定値（12g CO2eq/MJ）と類似している。Nassar et al.（2010）による 2005～2008 年

の間の一般的な作物や原生植物に関する測定された土地利用変化の動力学と併せて、ブラジルの研究は、間接的土

地利用変化と直接的土地利用変化に関して 8g CO2eq/MJ（後者に関してはほぼゼロ）を得た。Fischer et al.（2010）は、決定論的方法論を用い、森林減少の高いリスクを仮定して、28g CO2eq/MJ を得た。図 2.13 からのモデル結果

は、サトウキビが原料のエタノールよりも高い土地利用変化値を出すようなその他のすべての作物を示している。

アメリカのトウモロコシが原料のエタノールの場合は、Plevin et al.（2010）が、様々なモデルのパラメータと仮定

の不確実性の分析に基づき、25～150g CO2eq/MJ という妥当な範囲を報告している。

図 2.13: EJ（30 年算定枠組み）において示された一定レベルの需要、バイオ燃料ショックを考慮して、主なバイ

オ燃料作物に関する土地利用変化関連の排出量モデルに基づく推定値を選択する。複数の研究の中間値（g CO2eq/MJ）: 高い分解能モデルを持つアメリカのトウモロコシを原料としたエタノールでは 14～82、初期のモデ

ルでは 100、サトウキビを原料としたエタノールでは 5～28、ヨーロッパの小麦では 18～45、大豆を原料とした

バイオディーゼル（不確か）では 40～63、菜種を原料としたバイオディーゼルでは 35～45。Tyner et al.（2010）及び Hertel et al.（2010a）における点は、バイオマス収量や人工増加などの低値とともに、モデルの改善を示し

ている（ベースライン 2006 年）。Fritsche et al.（2010 年）の値域は、間接的な土地利用変化を計算するために、

森林減少の増加など土地利用変化の理論上の悪なケースが 25%及び 75%の危険値を表している決定論的な方法

論を元にしている。

66 Nassar et al. （2009）のブラジルの土地使用モデルに基づく。このモデルは、森林減少が原因の土地使用変化の割合が低いことを示す。近になって、Nassar et al.（2010）は、長年にわたって土地利用代替の（統計的な及び衛星を利用した）直接的データを利用したモデルに対して弾力性を得た。様々な地域における主要作物のマトリクス弾力性の結果によって、サトウキビを原料とするエタノール約 8g CO2eq/MJ の、直接的及び間接的土地利用変化の決定論的な推定値が示された。大豆から在来の植生への代替係数では、より高い数値が見られる。

土地使用分布及び/または使用オプションの空間分解能増加

バイオ燃料ショック [EJ]

トウモロコシ

小麦

サトウキビ

菜種

大豆

燃料平均

アメリカ 2007 年（対 2005年）法律の影響と比較する

ためにモデル化された

2012 年、2017 年、2022年の予測アメリカ EPA （2010 年）

土地

利用

変化

によ

る温

室効

果ガ

ス排

出 [

g C

O2

eq/

MJ]

2016 年予測アメ

リカ – Searchinger et al. (2008)

2010 年予測間接的のみ

決定論的方法論 EU – Fritsche et al. (2010)

2010 年及び 2015 年予測アメリカ – Tyner et al.(2010), Hertel et al. (2010a)

2020 予測 EU- Al-Riffai et al,(2010) Hiederer et al.(2010)

バイオ燃料ショック [EJ] バイオ燃料ショック [EJ] バイオ燃料ショック [EJ] バイオ燃料ショック [EJ]


SRREN 68/154 第 2 章

シナリオを研究するためのこれらのモデルの有用性は、モデルに基づいた土地利用変化の推定値における貿易に不

可欠な要因に関する仮定に加えて、作物収量の増加に対して、収量や土地面積における変化がもたらした関連する

貢献の分析と共に例示されている（D. Keeney and Hertel, 2009）。その後のモデル改善は、作物収量、副産物の市場

相互作用、及び貿易や政策の仮定を組み込み、過去を分析し、現在（2010 年）の EU 及びアメリカの政策と共に将

来の使用を推定し、ラテンアメリカやオセアニアなどのその他の国々における土地利用変化が、主として放牧地、

次に商業林を犠牲にしたものであることを明確にする（Hertel et al., 2010a,b）。 Lywood et al.（2009b）は、生産量の変化がどの程度、作物収量の増加に由来するか、または土地面積の変化は、作

物と地域の間でどの程度変化するかを報告している。収量の増加が、1961～2007 年までの EU における穀物及びア

メリカにおけるトウモロコシの漸進的生産量増加の、それぞれ 80%及び 60%に貢献していると推定される。逆に、

面積の増加が、EU の菜種、ブラジルのサトウキビ、南アメリカの大豆、東南アジアのアブラヤシの生産量増加の

60%以上に貢献した。複数の研究によって、価格と収量の関係が報告されており、油の価格上昇と燃料の税額控除

は、アメリカや EU においてそれぞれ強い相関関係があるが、価格と収量の関係を引き出す基盤は弱い（D. Keeney and Hertel, 2008）。Edwards et al.（2010）には、特定のバイオ燃料の追加単位生産量当たりの耕作限界地の必要条

件は、バイオ燃料原材料生産へ転換した追加的な土地の生産性の低下が原因で、増加するはずだと述べられている

（たとえば R. Keeney and Hertel, 2005; Tabeau et al., 2006 にも反映）。しかしながら、Lywood et al.（2009b）には、

EU の穀物やアメリカのトウモロコシの場合、平均収量が、多くの土地が利用されることで低下するという証拠は

ないと述べられている。餌として使用されたプロセス副産物の想定された、またはモデル化された置き換え効果も、

土地利用変化値に大きな影響を与え得る。ヨーロッパのバイオ燃料に関して、飼料用大豆ミールと穀物が置き換えられれば、EU のシリアル、菜種、テンサ

イからバイオ燃料を生産するのに必要な土地の純面積は、土地総所要量よりもずいぶん少なくなる（たとえば、北

西ヨーロッパにおける飼料用小麦からのエタノールに関してはわずか 6%（Lywood et al., 2009a））。Lywood et al.（2008）によると、家畜飼料としての輸入大豆を代替する副産物に基づくヨーロッパの穀物エタノールや菜種バイ

オディーゼル正味の温室効果ガス削減において、大きな改善が達成された。これにより、ブラジルにおける森林減

少や大豆栽培に関するその他の土地利用変化を減らす。反対に、アメリカでのエタノール需要の増加に対応して、

大豆栽培を犠牲にした、トウモロコシ栽培の増加が、ブラジルなどのその他の国々において大豆栽培を増加させた

と報告された（Laurance, 2007）。貿易の想定は重大であり、様々なモデルにおいて異なる。さらに、たとえば、さ

らにバイオ燃料を生産するような新しい使用法が開発されるかもしれないが（Yazdani and Gonzalez, 2007）、副産

物の限界置換効果は、飽和レベルである（McCoy, 2006; Edwards et al., 2010）。リグノセルロース原材料を使用するバイオエネルギーオプションは、第一世代バイオ燃料のオプションよりも、土

地利用変化値が低いと予測される（以下の例参照。EPA, 2010; Hoefnagels et al., 2010; 図 9.9 参照）。上記に示され

たように、これらの原材料源の一部は、土地利用変化を引き起こすことなく、使用することが出来る。高いバイオ

マス生産性や複数の生産物（たとえば、家畜飼料など）のおかげで、またはより多い耕作限界地を用いることによ

って、主要な耕作地をめぐる争いが回避されたために、土地利用変化の低い値が推測される（2.2 及び 2.3 節）。

しかしながら、限界耕作地の低い生産性は、結果的に、一定のバイオマス生産量当たりのより高い土地所要量につ

ながり、2.2 節で述べられているように、特定の課題を示す。また、多くのリグノセルロース植物がより長期の循

環の下で成長するにつれて、樹木の生存期間にわたっての平均収量は、農業的手法（特に肥料投入量の増加）を通

して、また移植の時期に様々な選択をすることによってのみ影響を与えることが出来るため、それらの植物は、価

格上昇にますます対応しなくなるはずである。よって、増加する需要に対応する生産量増加は、面積の拡大によっ

てより簡単に獲得することが出来る。特定の温室効果ガスの大気寿命次第で、現在の多い排出量と将来の少ない排出量とのトレードオフは、一般的に相

関的ではない。しかし、二酸化炭素との関係は、実質的に相関的であるため、今日排出された二酸化炭素が 1 トン

増えた（少なくなった）場合は、1 トン、将来削減することが必要となる（将来増加する余地がある）。この関係

は、二酸化炭素排出量が気候に及ぼす影響が不可逆的に近いことが原因である（Matthews and Caldeira, 2008; M. Allen et al., 2009; Matthews et al., 2009; Solomon et al., 2009）。統合されたエネルギーと工業と土地利用・土地被覆のモデルによって、社会において、拡大するバイオエネルギー

部門が他の部門とどのように相互作用し、長期的なエネルギー部門の発展、土地利用、生物圏の炭素ストックの管

理、地球規模の累積的温室効果ガスの排出量に影響を与えるかについてよく理解出来る。初期の研究についての 1つの例において、Leemans et al.（1996）は、IMAGE モデル（世界的な環境を評価するための統合モデル: Integrated Model to Assess the Global Environment）において、Less（二酸化炭素低排出のエネルギー供給システム: low CO2-emitting energy supply system）シナリオを実行する。このシナリオは、IPCC 第二次評価報告書のために作成さ

れた（IPCC, 1996）。この研究によって、バイオマス原材料を提供するために必要とされた土地利用の拡大によっ

て、重大な食料とバイオエネルギーとの競合が発生し、生物多様性のような環境問題に関する重大な結果を伴う森

林減少率に影響を与える可能性があること、またその結果は、地域的な排出量や炭素サイクルにおけるフィードバ

ックに敏感であるということが示された。近になって、連鎖した経済的及び地球の生物地球化学モデルを使用し、


SRREN 69/154 第 2 章

Melillo et al.（2009）によって、21 世紀にわたって拡大した地球規模のセルロースバイオ燃料プログラムによる、

土地利用変化と関連した累積的二酸化炭素排出量の類似レベルがわかった。その研究によって、間接的土地利用変

化は、直接的土地利用変化よりも、炭素ロスの大きな原因であること、肥料からの亜酸化窒素の排出量は、地球温

暖化の実質的な原因であること、窒素肥料の使用を良の形で実行することで、バイオ燃料生産に関連する排出量

を劇的に削減出来るだろうということが結論付けられた。 Wise et al.（2009）によって、地球の炭素排出量を制限することの重要性も強調されており、緩和レジームの設計

が、バイオエネルギー発展の性質と、バイオエネルギーによる正味の温室効果ガス削減など関連する環境的結果に

も大きく影響を与えることも示された。化石燃料による排出量にのみ課税する代わりに、炭素税レジームに化石燃

料及び土地利用変化双方の排出量を含むことが、環境的な目標に対応するためのコストを低減することにつながる

ことがわかった。しかしながら、この税のレジームは、食用作物及び家畜の価格上昇も、非管理の生態系及び森林

の拡大も促すことがわかった。作物生産量の改善は、二酸化炭素以外の排出量（モデル化なし）が考慮される必要

があるという警告とともに、温室効果ガス排出量削減に対する潜在的に重要な方法として提案された。森林保護に必要なメカニズムとしての生物圏の炭素価格付けは、Wise et al.（2009）により提案され、Venter et al.（2009）やその他により支持された。Persson 及び Azar（2010）は、土地利用変化による炭素排出量の価格付けに

より、潜在的に、現在の森林減少に至る直接的な原因の大部分が収益性のないものとなるだろうと認めた（たとえ

ば、大規模な牛の放牧、小規模な焼畑農業、薪の使用など）。しかし、一般的な原材料の生産性やバイオ燃料の転

換効率に関する Wise et al.（2009）の仮定によると、これらのバイオエネルギー・システムは、非常に生産的であ

るため、それが、バイオエネルギー生産に関する森林減少を収益性のないものとするのに十分であるかどうか疑問

を抱いている。より高い炭素価格により、森林開拓のコストだけでなく、一定のバイオエネルギー生産システムか

らの収益も増加する。バイオエネルギー産業が、植林地開発の第一歩として、森林皆伐から木材の収益を得ようと

する木材パルプ工業と手を結べば、土地転換に関する前払いの費用も削減される場合がある（Fitzherbert et al., 2008）。 3 つの仮定的結論は以下の通りである。

（1）追加的且つより強力な保護対策は、熱帯雨林保護の目的に対応するために必要とされるだろう。生態系保

護の気候便益を厳密に重視することによって、比較的低い炭素密度を持つ貴重な生態系に不当な圧力をかける

場合がある。これは、気候変動緩和に関しては、あまり影響を与えない一方で、生物多様性や地下水面などの

生態系のその他の部分には否定的な影響を与える可能性がある。（2）厳密な気候とコスト効率の観点から、一部の場所では、一定レベルの先行する土地利用変化に関する排出

量は、それに続く継続的なバイオ燃料生産及び化石燃料置換の気候便益のために、森林を生産性の高いバイオ

エネルギー植林地へ転換する際には、許容範囲である場合がある。バイオエネルギーの拡大便益と土地利用変

化の生物多様性、水、及び土壌保全への影響との間のバランスには、細心の注意が必要である。気候変動緩和

は、生態系保護に対する多くの論理的根拠の 1 つにすぎない。（3）間接的な土地利用変化の効果は、大いに（全面的に）農業や家畜管理における改善率、及びバイオエネル

ギー生産の普及率に左右される。終的に、効果的な持続可能性の枠組みに付随し、農業管理における同時改

善から始まるバイオエネルギー生産やエネルギー作物計画の実施により、衝突を緩和し、たとえば、地方の発

展、土地改善、及び複数の適応対策を組み合わせる機会などを含む気候変動緩和における、肯定的な結果の実

現を可能にするだろう。

2.5.4 伝統的バイオマス: 気候変動の影響伝統的なたき火や簡単な低効率調理ストーブは低燃焼効率であり、気候変動と地方における大気汚染に否定的な結

果を及ぼす不完全燃焼生成物（一酸化炭素、メタン、粒子状物質、非メタン揮発性有機化合物、その他の生成物な

ど）を大量に生成する（Smith et al., 2000; 9.3.4.2 節の Box 9.4 も参照）。バイオマスを、たとえば立木または農業

残渣から再生可能な方法で収穫した場合、すでに大気中に排出された二酸化炭素は、バイオマスが再生する際に、

隔離される。不完全燃焼生成物にも寿命の短い温室効果汚染物質やブラックカーボンが含まれるため、持続可能な

収穫でさえ、このような燃焼サイクルを温室効果ガスニュートラルにしない。世界的には、家庭での燃料燃焼によ

って、人為的な排出源からのブラックカーボン及び一酸化炭素の排出による昇温の約 30%、オゾン生成化学物質の

約 15%、メタン及び二酸化炭素排出量の数パーセントが引き起こされると推定されている（Wilkinson et al., 2009）。改良型の調理ストーブ、及びその他の調理用新型バイオマスシステムは、エネルギー使用削減や気候変動緩和にお

いて大きな効果を上げるのに費用対効果が高く、30～60%の燃料節約が報告されている（Berrueta et al., 2008; Jetter and Kariher, 2009）。これらの効率的な調理ストーブと関連する温室効果ガス排出削減は、燃料タイプ、ストーブ

の設計、調理慣習、世界中の環境状況により、達成するのが困難である。しかしながら、小型ガス化ストーブやバ

イオガスストーブのような新型バイオマスシステムは、設計が改善され、燃焼効率が高まり、伝統的ストーブと比


SRREN 70/154 第 2 章

較すると、大で 90%まで寿命の短い温室効果ガスの生成を劇的に削減することが出来る。こうした新型ストーブ

の一部は、液体プロパンガスと同じ性能レベルにさえも達する（Jetter and Kariher, 2009）。メキシコの地方で使用

される改良型 Patsari ストーブは、再生可能な、または非再生可能なバイオマス収穫をそれぞれ用いたたき火と比

較して、年間、ストーブ 1 台当たり 3 から 9 トンの間の CO2eq（CO2eq/stove/yr）を削減している（M. Johnson et al., 2009）。 Venkataraman et al.（2010）の推定によると、インドで 1 億 6 千万台普及している改良型の調理ストーブによって、

80Mt CO2eq/年の緩和、つまり、インドの温室効果ガス全排出推定量の 4%以上の削減に加え、インドにおける人為

的なブラックカーボン排出量の 30%削減につながる可能性がある。世界的に見て、伝統的なたき火と比較して、年

間ストーブ 1 台当たり 1～4t CO2eq（CO2eq/stove/yr）で単位当たりの温室効果ガス緩和を伴い、改良型の調理スト

ーブの世界的緩和ポテンシャルは、年間 0.6～2.4Gt CO2eq/年になると推定される。この推定値は、ブラックカーボ

ン排出量の追加的な削減可能性を考慮していない。実際の数値は、バイオマス燃料生産の再生可能性、ストーブや

燃料の性質、改良型の調理ストーブの実際の導入と持続的使用に左右される。改良型の調理ストーブの導入による、

薪と木炭の削減は、森林への圧力減少の一助となり、地上バイオマスストックや、土壌及び生物多様性保全の改善

にも役立つ（Ravindranath et al., 2006; Garcia-Frapolli et al., 2010）。

2.5.5 温室効果ガス排出以外の環境的影響 2.5.5.1 大気質及び水資源への影響バイオエネルギー生産からの大気汚染物質の排出量は、技術、燃料特性、プロセス条件、導入された排出削減技術

によって決まる。石炭及び石油の定置用途と比較すると、バイオエネルギー用途からの二酸化硫黄（SO2）や窒素

酸化物（NOx）の排出は、多くの場合少ない（9.3.4.2 節も参照）。バイオ燃料が、輸送部門においてガソリンとデ

ィーゼルに取って替わる場合、SO2 は減少するが、NOx 排出量における変化は、置換パターンと技術によって決ま

る。ガソリンをエタノールやバイオディーゼルで置き換える効果も、エンジン特性に左右される。バイオディーゼ

ルは、NOx 制御触媒を装備していない従来の直接噴射式ディーゼルエンジンにおける石油ディーゼルよりも、NOx

排出量が多い（Verhaeven et al., 2005; Yanowitz and McCormick, 2009 など）。バイオエネルギー生産は、水資源にプラス及びマイナスの効果を及ぼし得る（9.3.4.4 節も参照）。バイオエネルギ

ー生産は、一般的にガソリン生産よりも多くの水を消費する（Wu et al., 2009; Fingerman et al., 2010）。しかしなが

ら、この関連性とバイオエネルギー生産の水への影響は、場所、特定の原材料、生産方法、及びサプライチェーン

の要素に大きく左右される。バイオマス栽培は、水界生態系の富栄養化を高める栄養素の浸出及び排出につながる可能性がある（Millennium Ecosystem Assessment, 2005; SCBD, 2006; Spranger et al., 2008）。水域への農薬排出も水生生活に悪影響を与える場

合がある。数種類のエネルギー作物は、複数年交代で草食動物または木質作物を育てる牧草地として一時的に使用

されている耕作地で栽培されている多年生植物であることを考えれば、バイオエネルギー需要の増加によって、土

地使用を、かなり高い水生産性を備えたシステムへと推し進めることになるだろう。一方、需要を代替のバイオエ

ネルギー（主としてリグノセルロース）に転換すれば、水競争が沈静化する可能性がある。多年草作物と短期輪作

木質作物は、一般的に農業投入をあまり必要とせず、一年生作物と比較すると影響も少ない。ただし、大規模な生

産の場合は、高レベルの栄養投入を必要とする（2.2.4.2 及び 2.3.1 節参照）。水への影響は、通水で栄養素を捉え

るための植生フィルタとしての農地において、リグノセルロース原材料を統合することによって、緩和される可能

性がある（Börjesson and Berndes, 2006）。長期にわたる生育期間によって、非生産的な土壌蒸発や流出を植物の蒸

散に方向転換することが出来るかもしれない（Berndes, 2008a,b）。年間を通して持続的に土地を覆っている作物も、

降水や流出からの浸食作用を減少させることによって、一年生作物の生育期間外の土壌を保全することが出来る

（Berndes, 2008a,b）。多くのバイオエネルギー作物は、従来の食物や飼料作物に適さない広範囲の種類の土地で栽

培することが可能である。これらの耕作限界地、牧草地、及び草原は（もし下流域への悪影響が緩和出来るのであ

れば）、持続可能な管理慣行の下で、原材料の生産に利用することが出来るだろう。原材料をバイオ燃料及び電力に転換する次のプロセスによって、廃水からの化学的及び熱による汚染負荷を増加さ

せ、水系に廃棄物を発生させる可能性がある（Martinelli and Filoso 2007, Simpson et al., 2008）。これらの環境的影

響は、適切な装置が導入されれば、軽減することが出来る（Wilkie et al., 2000; BNDES/CGEE, 2008）。バイオエネルギーに対する水の需要量は、プロセス変更や再利用を介して、大幅に減らすことが出来る（D. Keeney and Müller, 2006; BNDES/CGEE, 2008）。現在、ほとんどの水が、栽培される原材料の生産期間中に蒸発散によって、

大気中に失われる（Berndes, 2002）。原材料を燃料や電力へ加工する際に必要な水の量は、はるかに少ないが（Aden et al., 2002; Berndes, 2002; D. Keeney and Müller, 2006; Phillips et al., 2007; NRC, 2008; Wang et al., 2010）、水は、湖や

川、その他の水域から取り出される必要がある。


SRREN 71/154 第 2 章

2.5.5.2 生物多様性及び生息地の喪失生息地の喪失は、地球規模の生物多様性減少の主要な動因の 1 つで、生物多様性喪失の主要動因となり、これから

先 50 年間にわたって減少すると予測されている（Sala et al., 2000; UNEP, 2008b; 9.3.4.5 及び 9.3.4.6 節参照）。バイ

オエネルギーのためのバイオマス生産量の増加は、自然の生態系をバイオエネルギー植林に転換したり、森林管理

を変えることによって、直接的に野生の生物多様性に影響を与える。エネルギー作物に取って替わられた生産的な

土地利用が、自然の生態系を各地で耕作地や牧草地に転換することによって、再構築された場合などに、生息地及

び生物多様性の喪失も間接的に発生する場合がある。バイオマスは一般的に熱帯地方でも効率的に生産されるた

め、熱帯の自然生態系（その多くは高い生物多様性価値を持つ）に取って替わる強い経済的インセンティブが存在

する（Doornbosch and Steenblik, 2008）。しかしながら、森林開拓は、ほとんどの場合、現地の社会的、経済的、技

術的、生物物理学的、政治的、人口統計学的な力に影響される（Kline and Dale, 2008）。油糧種子の需要増加は、一部の OECD 加盟国における保全区域に圧力をかける（Steenblik, 2007）。同様に、パー

ムオイルの需要増加は、東南アジアの一部における森林減少の一因となってきた（UNEP, 2008a）。パームオイル

農園は、それらが取って替わった森林よりもずっと数の少ない種を支えている（Fitzherbert et al., 2008）。バイオエネルギー・システムが従来の食物や飼料作物に基づいている限り、農薬や栄養負荷による生物多様性の影

響は、バイオエネルギーの拡大から予測することが出来る。少量の遺伝物質のストックに基づく大規模な単一種栽

培が、伝統的な多様性の使用を減少させる場合、バイオエネルギー生産は、農業生物多様性にも影響を与える。様々な要因に左右されるが、バイオエネルギーの拡大も生物多様性のプラスの結果につながる可能性がある。化石

燃料を代替するためにバイオエネルギーを使用することで、気候変動を軽減することが出来るが、これが生息地喪

失の主要な動因となることが予想される。農地における多年草植物、または短期輪作木質作物の形成が、生物多様

性を改善させることが明らかになった（Lindenmayer and Nix, 1993; Semere and Slater, 2007; Royal Society, 2008）。

植生フィルタとして栽培されたバイオエネルギー植林は、水域における栄養負荷や富栄養化を減少することによっ

て、生物多様性を改善することができ（Foley et al., 2005; Börjesson and Berndes, 2006）、多様な景観を生む。バイオエネルギー植林は農地に見出すことができ、生態学的回廊を提供しているが、それを介して、動植物は、空

間的に分離した自然の生態系と半自然の生態系の間を移動している。それゆえ、バイオエネルギー植林は、農地の

障壁効果を軽減することが出来る（Firbank, 2008）。しかしながら、一部のアブラヤシ植林で発生したように、バ

イオエネルギー植林は、生息地崩壊の一因となり得る（Danielsen et al. 2009; Fitzherbert, 2008）。適切に配置されたバイオマス植林は、近隣の自然林への圧力を軽減することにより、生物多様性も保護することが

出来る。インドのオリッサからの研究によると、村にバイオマス植林を導入することで、周辺の自然林への圧力を

軽減しながら、（増加した利用可能性の結果として）バイオマス消費を増加したことが示された（Kohlin and Ostwald, 2001; Francis et al., 2005）。森林伐採地域、または劣化した耕作地及び草原など、荒廃地または放棄地に作物が栽培された場合、バイオ燃料の

原材料生産は、土壌、生息地、生態系機能の回復または保全によって、生物多様性にプラスの影響を与えるだろう

（Firbank, 2008）。たとえば、特定の樹木を使用したいくつかの試みや、劣化が深刻なインドの荒廃地（アルカリ

性、塩質、または塩分の影響を受けた土地など）の集中管理によって、8 年以内に土壌炭素、窒素、及び利用可能

なリンの増加が見られた（Garg, 1998）。 2.5.5.3 土壌資源における影響増加したバイオ燃料生産の土壌への大きな影響には、土壌の炭素酸化、土壌浸食率の変化、養分溶脱が含まれる。

しかしながら、これらの効果は、農業技術や対象となるバイオマスに大いに左右される（UNEP, 2008a）。栄養分

の需要と同様、バイオマス生産に必要とされる整地は、原材料ごとに大きく異なる。たとえば、小麦、菜種、トウ

モロコシは、アブラヤシ、サトウキビ、スウィッチグラスと比較して、かなり多くの耕作地を必要とする（FAO, 2008a; UNEP, 2008a）。サトウキビ生産において、土壌の質は、製糖所や蒸留廃水からの再利用された栄養分から大いに

恩恵を受ける（IEA, 2006）。適切な管理をせずに農業残渣を使用すれば、浸食増加により、土壌有機物への有害な影響につながり得る。しかし

ながら、この影響は、管理、収量、土壌の種類や位置に大きく依存する。一部の地域では、残渣除去の影響は小

であるかもしれない。保全耕うん、及び輪作などの一定の栽培方法は、悪影響を緩和し、時としてバイオ燃料生産の環境的便益を改善す

る可能性がある。たとえば、ジャトロファは、成長する間に、土壌を安定化し、水分を蓄える（Dufey, 2006）。荒

廃地や限界耕作地におけるバイオマス栽培のその他の潜在的な便益には、養分溶脱の減少、土壌生産性の増加、炭

素含有量の増加などがある（Berndes, 2002）。現在のバイオ燃料システムと比較して管理強度や化石エネルギー投


SRREN 72/154 第 2 章

入があまり必要でない、リグノセルロースのエネルギー作物の栽培地が、放棄農地、または荒廃地に作られた場合、

土壌炭素及び土壌の質は徐々に上がるだろう。この有益な効果は、多年生植物種には特に重大であるだろう。

2.5.6 環境衛生と安全性の示唆 2.5.6.1 原材料の課題現在、燃料エタノール製造に使用される作物の多くは、伝統的な飼料源でもある（トウモロコシ、大豆、菜種、小

麦など）。ただし、燃料エタノール生産を強化するもの（高でんぷんのトウモロコシなど）か、伝統的な食用作物

または飼料作物に該当しないもの（スイッチグラスなど）のいずれかである新たな作物に対して、かなり集中的な

取り組みが行われている。これらの新たな作物から結果として生じた穀物蒸留残渣は、家畜の飼料として使用され

るか、あるいは何らかの事情で結局は家畜の飼料に使用され得る場合、燃料エタノール生産に使用する前に、飼料

におけるその受容性を市場導入前に評価する必要がある（Hemakanthi and Heller, 2010）。他家受粉、交配、害虫への耐性、生態系機能の撹乱に関する懸念（FAO, 2004; FAO, 2008; IAASTD, 2009）のため、

一部の地域では遺伝子組み換え（GE）作物の使用が制限されている。作物自体またはその近縁野生種の雑草性ま

たは侵入性につながる遺伝子導入の動きがあることが、その大きな理由である（Warwick et al., 2009）。文献では、

明確性、予測可能性、確立されたリスク評価プロセスが遺伝子組み換え作物使用に対する懸念を緩和すると勧告し

ている（Warwick et al., 2009）67。1996 年以降のアメリカにおける遺伝子組み換え作物使用の影響を初めて評価し

たもの（NRC, 2010）では、農家の便益として、農薬取り扱い時の労働者の安全性の向上、遺伝子組み換え作物に

よる水質向上が示されるとともに、特に水質への影響を測定するインフラの設置、雑草管理の慣行の発展、遺伝子

組み換え形質の有無に左右される市場に属する農家のニーズへの対応について、さらに取り組みが必要であること

が確認された。バイオ燃料生産の候補である複数の草種と木質種には、侵入生物種に共通して見られる形質がある（Howard and Ziller, 2008）。これらの形質には、急速な成長、高い水利用効率、長期の着葉期（canopy duration）などがある

（Clifton-Brown et al., 2000）。これらの作物が導入された場合、侵入生物種となり、固有種を駆逐して生物多様性

を低下させかねないという懸念がある。たとえば、ジャトロファ（ナンヨウアブラギリ）はいくつかの国（イン

ド、アメリカの南部州の多く）で雑草性があると見なされている（Low and Booth, 2007）。ススキとスイッチグラ

ス（Panicum virgatum）に対しては、警鐘が鳴らされている。Sorghum halepense（ジョンソングラス）、Arundo donax（ダンチク）、Phalaris arundinacea（リードカナリーグラス）は、アメリカでは侵入種として知られている。種の

導入については、多数の手順が考案され、関連する固有リスクの体系的な評価が可能である（McWhorter, 1971; Randall, 1996; Molofsky et al., 1999; Dudley, 2000; Forman, 2003; Raghu et al., 2006）。DiTomaso et al.（2010）は、たと

えばバイオ燃料植物の栽培前と栽培中の予防措置など、これらの農業経済システムを牽制しつつ、望ましい作物を

開発する政策に取り組んでいる。 2.5.6.2 バイオ燃料生産の課題世界規模で、バイオ燃料の大半は、多くの産業で長年使用されてきた従来の生産技術（2.3 節参照）で生産されて

いる（Gunderson, 2008; Abbasi and Abbasi, 2010）。これらの技術の大半にまつわる危険の特徴ははっきりしており、

既存の知見と標準を適用すればリスクを非常に低いレベルに抑えることが出来る（Astbury, 2008; Hollebone and Yang, 2009; Marlair et al., 2009; Williams et al., 2009 などを参照）。また、その類型論も開発中である（Rivière and Marlair, 2009, 2010）。文献は、新たな技術（2.6 節参照）の開発を背景に（Madsen et al., 2004; Madsen, 2006; Vinnerås et al., 2006; Narayanan et al., 2007; Gunderson, 2008; McLeod et al., 2008; Hill et al., 2009; Martens and Böhm, 2009; Moral et al., 2009; Perry, 2009; Sumner and Layde, 2009 など）、環境衛生と安全性の分野に対するさらなる評価に着目している。主要な分野

は以下のとおりである。

・組み換え微生物やその代謝産物を使用する労働者の健康リスク・組み換え微生物の放出が生態系に潜在的に与える影響・中間製品、残渣、製品（使用済みの穀物、油糧種子など）の加工時に蓄積する農薬やマイコトキシンによる

労働者、バイオ燃料の消費者、または環境への影響・生産施設で原材料を汚染する可能性のある感染性病原体による、労働者のリスク・有害物質への暴露。特に、バイオマス熱化学変換施設で働く労働者。これらの施設では、化石燃料産業が現

在実用していない変換経路を使用している。

67 他の懸念として、作物の多様性の低下、除草剤使用の増加、除草剤の耐性（雑草性の上昇）、農家側の種子選択の自由の喪失、遺伝子導入の起源をめぐる倫理的懸念、民間部門が保有する知的所有権へのアクセスの欠如、遺伝子組み換え作物（GMO）の一時的禁止による市場の喪失がある（IAASTD, 2009）。


SRREN 73/154 第 2 章

・一時的な空気中への排出と現場の製造過程で除去される不良品が、公衆衛生、空気の質、水質、生態系に与

える影響・有害物質への暴露。特に、生産施設が埋立地、天然ガスを使用した発電所と同様にごく一般的な存在になる

場合・同一の大気分水界または分水界で、複数のバイオ燃料とバイオエネルギー生産施設が環境に与える累積的影

響

2.5.7 社会経済的な側面バイオエネルギーの大規模で世界規模な開発には、地域的な課題（所得創出と雇用創出、健康状態の改善、土地所

有の構造、土地保有、土地利用の競合、地域経済の強化など）から国家的な課題（食料安全保障、エネルギーの安

定供給、貿易収支など）に到るまで、社会経済的な課題とトレードオフが複雑に絡み合う。バイオエネルギープロ

ジェクトの社会経済的便益を確保するには、地域のステークホルダー、特に小規模農家や貧困層の家庭の参画が不

可欠である。 2.5.7.1 社会経済的な影響の研究とバイオエネルギー・システムの持続可能性の基準バイオエネルギーは、多数の転換経路があり、社会経済的な潜在的影響も多面的であることもあり、その複雑な性

質の影響を全体的に分析するのは難しい。また、影響の多くは、金銭的、数値的に容易に定量化出来ない。これら

の問題を克服するために、ステークホルダーの関与に基づく半定量的方法を用いて、社会的な製品便益や社会的対

話といった社会的基準が評価されてきた68（von Geibler et al., 2006）。経済的な影響に関しては、も頻繁に報告される変数はバリューチェーンをめぐる民間の生産コストである。これ

は、主要農産物（化石燃料や肥料など）の価格が変動しないとの想定に基づく。バイオエネルギーのコストは通常、

潜在的な競争力を判断するため、既に市場に投入されている（石油系）代替物と比較される。バイオエネルギー・

システムは、ミクロ経済のレベルで分析されるケースが大半であるが、土地や他の資源の競合があるため、他部門

との相互作用は無視出来ない。機会費用は、食料とバイオエネルギーの相互作用を考慮するため、食料品価格と粗

利益から計算される場合がある。社会的影響を示す指標には、地域の雇用の結果などがあるが、化石エネルギーと

バイオエネルギーのチェーン間で相殺の可能性があるため、この影響は評価が難しい。マクロ経済レベルの影響に

は、バイオエネルギーのチェーンを支える財政措置（税免除など）に起因する社会的コストを含む（DeLucchi, 2005）。化石エネルギーの負の外部コストも評価が必要である（Bickel and Friedrich, 2005）。バイオエネルギー・システムの社会経済的な影響について、特にプロジェクトレベルでの文書化と統合を改善する

ために、持続可能性の枠組みと認証システムが複数提案されている（Bauen et al., 2009b; WBGU, 2009; van Dam et al., 2010; 2.4 節も参照）。具体的には、これらの課題に対して、液体バイオ燃料の開発に関する基準と指標が提案され

ている。このなかには、人権（ジェンダーの問題を含む）、労働条件と賃金条件（健康、安全性の課題を含む）、

地域の食料安全保障、貧困緩和に特に関連した地方と社会の発展、土地の権利が含まれる（表 2.12）。今までのと

ころ、持続可能性の枠組みには、地方と地域の開発は含まれるが、プロジェクトのコスト効率、補助金の水準、そ

の他の財政的側面に関する特定の経済的基準は含まれていない。この枠組みの大半は今も開発途上である。認証シ

ステムの進捗については van Dam et al.（2008, 2010）が検討している。FAO の Bioenergy and Food Security Criteria and Indicators プロジェクトでは、バイオエネルギーの持続可能性の取り組みを取り纏めている（2.4.5.1 及び 2.4.5.2 節

も参照）。 2.5.7.2 小規模システムの社会経済的な影響暖炉などの伝統的な装置でバイオマスを非効率的に使用すると、燃料を得るための単純な重労働、調理のニーズを

満たすコスト、重度の屋内の空気汚染による健康への大きな影響（特に女性と子どもへの影響）など、大きな社会

経済的な影響が生ずる（Masera and Navia, 1997; Pimentel et al., 2001; Biran et al., 2004; Bruce et al., 2006; Romieu et al., 2009）。屋内の空気汚染には、吸引粉塵、一酸化炭素、窒素酸化物、硫化酸化物、ベンゼン、ホルムアルデヒト、

1, 3-ブタジエン、ベンゾピレンなどの多環芳香族化合物が含まれる（Smith et al., 2000）。木の煙に曝露することで、

呼吸器系の症状や問題が増加する可能性がある（Thorn et al., 2001; Mishra et al., 2004; Schei et al., 2004; Boman et al., 2006）。家庭内の曝露では、世界保健機関のガイドラインや国の基準よりも高い測定値が出ることが多い（Smith et al., 2000; Bruce et al., 2006）（9.3.4.3 及び 9.4.4 節）。過去 20 年に行われた 200 以上の研究で、固体燃料を使用する

家庭で室内の空気汚染度を評価している。関連する疾病負担は、毎年 160 万人以上の死亡者（5 歳未満の子ども 90万人を含む）と 386 万人以上の障害調整生存年数（Disability Adjusted Life Year）と推定された（Smith and Haigler, 2008）。この規模は、マラリアと結核の疾病負担とほぼ同じである（Ezzati et al., 2002）。適切に設計、実施された改良型の調理ストーブ導入プロジェクトは、新世代のバイオマスストーブに基づいており、

68 多基準分析法は、過去 15 年間バイオエネルギーの分野に適用されている（Buchholz et al., 2009）。


SRREN 74/154 第 2 章

大幅な健康改善につながっている（von Schirnding et al., 2001; Ezzati et al., 2004）。改良型の調理ストーブの健康便

益として、屋内の空気汚染の 70～90%緩和、人間の曝露の 50%低下、呼吸器系その他の病気の減少などが見られた

（Armendá riz et al., 2008; Romieu et al., 2009）。屋内の空気汚染曝露の緩和レベルが中程度であっても、健康便益は

大幅に向上させることが出来る。たとえば、グアテマラでは、曝露レベルの 50%低下で、子どもの肺炎が 40%改善

している。インドでは、新型の改良型の調理ストーブの普及による健康便益は、2020 年の肺がん負担全体をほぼ

半減させる効果に匹敵する可能性があると推定されている。こうした健康便益には、24 万人の 5 歳未満の子ども

の急性下気道感染症による早死、180 万人の若年層の虚血性心疾患、慢性閉塞性肺疾患による死亡を回避できたこ

とも含まれている（Bruce et al., 2006; Wilkinson et al., 2009）。図 2.14 は、世界疾病負担の 40%を占める 8 つの主要なリスク要因を治療する選択肢について、そのコスト効率を

示す（Glass, 2006）。改良型の調理ストーブは、障害調整生存年数回避当たりのコストという点では、もコスト

効率が良い。全体的に、改良型の調理ストーブとその他の小規模なバイオマスシステムは、非常にコスト効率の良

い治療介入であり、コストに対する便益の比率は、マラウィでは 5.6 倍、ウガンダで 20 倍、メキシコで 13 倍とな

っている（Frapolli et al., 2010）。

図 2.14: 治療介入のコスト効率。左軸（対数尺度）は障害調整生存年数当たり（DALY）（Glass, 2006）を US ド

ルで、右軸は 8 つの主要なリスク要因と疾病の世界疾病負担（GBD）に対する貢献を%で示した。図から、改良型

のバイオマスストーブの普及（薪の使用による屋内の空気汚染が健康に与える影響の緩和としての治療介入として）

は、栄養不良、結核、心臓病その他といった主要な健康問題と疾病との闘いを目的とした治療介入のコストとうま

く対比されている点が分かる（Bailis et al., 2009。Elsevier B.V.の許可を得て）。改良型の調理ストーブの使用拡大により、女性は所得創出活動に携わる自由時間を持てる。調理時間の短縮化によ

り、地方の子ども、特に女児の教育に時間を割くことも可能である（Karekezi and Majoro, 2002）。改良型の調理ス

トーブの使用で、地域の生活条件、台所と住宅、生活の質は改善する（Masera et al., 2000）。世界の各地域で営ま

れる多数の小規模事業にとって、改良型の調理ストーブの製造と普及は重要な所得源であり雇用の場である

（Masera et al., 2005）。同様の影響は、小規模なバイオガスプラントでも見られ、世帯や村に照明が導入され生活

の質が向上するという付加的な便益もあった。小規模産業で使用中の技術以上に効率の良い技術が使用可能になれ

ば、仕事の生産性、製品の質、労働条件全般も向上する（FAO, 2006, 2010b）。 2.5.7.3 大規模なバイオエネルギー・システムの社会経済的な側面大規模なバイオエネルギー・システムでは、食料安全保障、所得創出、地方の開発、土地保有をめぐり激しい論争

が起きている。この論争で、大規模なバイオエネルギー・システムの開発を進めるうえで、その特性、地域の事情、

実行モードによってはメリットとデメリットがある可能性が明確になっている。雇用創出と所得創出への影響特に、農業と森林から生ずる廃棄物（残渣）が焼却または埋立されていた場合であれば、これら廃棄物への需要増

加で農家と森林労働者の所得を補完出来る。バイオエネルギーも雇用創出が可能である。一般に、バイオエネルギ

ーは、他のエネルギー源に比べ、配送エネルギー当たりの雇用数は多い。これは特に、開発途上国や地方における

原材料の生産によるところが大きい（FAO, 2010b）。地方の多くの貧困層の生計に重要な貢献を果たすのは、賃金収入である（Ivanic and Martin, 2008）。バイオエネル

ギー関連の雇用の便益は、同一の土地で過去に栽培した作物と原材料作物の相対的な労働集約度による。たとえば、

コスト効率

世界

疾病

負担

（G

BD）

[%]

障害

調整

生存

年数

当た

りの

USド

ル（

20

05年

）

GBD のパーセン

テージ

マラ

リア

改良

型ス

トー

ブ

栄養

不良

たば

こ中

毒

結核

冠動

脈疾

患

不衛

生な

水/下

痢疾

患

虚血

性心

疾患


SRREN 75/154 第 2 章

多年生のエネルギー作物の栽培は、穀物栽培に比べ労力は少なくなるため、この転移効果を考慮するべきである

（Thornley et al., 2009）。雇用拡大も重要な潜在的便益であるが、（労働と資本の相対的価格によっては）労働集

約度の高い運営も競争力を削ぐだろう（9.3.1.3 節）。創出された雇用数は、地域性が強く、プラント規模、原材料生産の機械化の程度（Berndes and Hansson, 2007）、需

要対応に対する輸入の貢献度（Nusser et al., 2007; Wydra, 2009）によってかなり異なる。バイオエネルギーの選択肢

が持つ雇用創出のポテンシャルについては、その推定値は大きく異なるが、伝統的な農作物を用いた液体バイオ燃

料は、特にバイオ燃料の変換プラントが小規模な場合に大の雇用創出効果があるように思われる（Berndes and Hansson, 2007）。液体バイオ燃料の選択肢のなかであっても、様々な作物を使用することで幅広い差異が生ずる。

直接・間接の雇用数は、エタノールの場合エタノール PJ 当たり 45（トウモロコシ）～2,200（サトウキビ）で、バ

イオディーゼルの場合は、バイオディーゼル PJ 当たり 100（大豆）～2,000（パームオイル）である（Dias de Moraes, 2007; Clayton et al., 2010）。発電の場合、機械化の程度が低いシステム（25MW）を使用する開発途上国の中規模プ

ラントでは、プラント当たり約 400、PJ 当たり 250 の雇用創出数が見込まれる。このうち 94%は原材料の生産と収

穫に従事する。たとえば、イギリスの詳細な研究では、専用作物（木質またはススキ）を使用する 25MWeの発電

所では、発電に関して、GWh 当たりの雇用数は 1.27 という結果が出ている。ライフサイクル全体では 4,000～6,000人年の雇用が創出され、年間で PJ 当たり 200 となる（15%が発電プラント、73%が原材料の生産と配送、12%が誘

発）（Thornley et al., 2008）。ヨーロッパでは、EU25 のシナリオに従う場合、Berndes and Hansson（2007）は、エネルギー用のバイオマス生産

で農業全体の雇用に比べて大幅な雇用創出が可能であると推定する（特定の国々で大 15%）が、一国の産業全体

の雇用に比べるとその規模は小さい。新の分析でも、一部のトレードオフ（たとえば、液体バイオ燃料に関する

農業の選択肢）でさらに雇用が創出出来るが、発電・熱に関する森林系の選択肢では気候変動の便益がより大きく

なる。2001 年、ブラジルの地方において、バイオ燃料部門は約 100 万の雇用を創出した。この大半は、サトウキ

ビの焼畑後に人力による収穫に携わっていた非熟練労働者向けの雇用だった（Moreira, 2006）。実際に、（ブラジ

ルの収穫高の 90%を占める）中南部地域の生産の約 50%では既に機械化が進み、人力による収穫作業に必要な非熟

練労働者への需要は減少したが、環境上の便益は生じている。それと同時に、労働者の生産性も向上し続け、労働

人口の一部は機械操作に必要な賃金条件の良い技能職に就くため、再教育を受けている（Oliveira, 2009）。 2.5.7.4 食料安全保障のリスク原材料を放棄地で栽培するか、かつては経済的に無価値だった残渣を使用するかしない限り、液体燃料生産により

食用作物と農産品に対する需要は増加し、土地や水などの天然資源にさらに負荷がかかり、食料品の価格も上昇す

る（Chakravorty et al., 2009; B. Wright, 2009）。リグノセルロース系バイオ燃料は、食料生産に不向きな土地での栽

培がより簡単であることから、競合は緩和出来るが、なくせるわけではない（Chakravorty et al., 2009）。国内の食

料市場が国際的な食料市場と連動する限り、バイオエネルギー非生産国であっても価格上昇の悪影響を受けるだろ

う。物価は様々な要因が絡み合って決まり、バイオ燃料もその要因の 1 つに過ぎないため、将来の物価予測は非常に不

確かである。それにもかかわらず、一部の研究では、バイオ燃料の生産拡大が 2000 年代半ばの食料価格の急騰に

寄与した点を検証している。これらの研究は様々な分析方法を使用し、その結果も様々な方法で報告している（こ

れらの研究を包括的にレビューしたものとして、DEFRA, 2009 を参照）。たとえば、OECD-FAO Agricultural Outlook（OECD-FAO, 2008）のモデルでは、バイオ燃料の生産が 2007 年のレベルに留まる場合、バイオ燃料生産が予測ど

おり拡大し続ける場合に比べ、2017 年に粗粒穀物（coarse grains）の価格は 12%、植物油の価格は 15%安くなると

している。Rosegrant et al.（2008）は、既存の国家的な開発計画に従いバイオ燃料の拡大が継続するとのシナリオ

に基づき、世界のトウモロコシ価格は 26%上昇するとした。また、バイオ燃料の需要が初のシナリオに比べ倍増

するというバイオ燃料が劇的に拡大するシナリオに基づくと、70%以上上昇すると推定した（これらのシナリオは、

大半の国でバイオ燃料生産が 2010 年レベルに留まるという、バイオ燃料の成長が中程度のベースラインに関連す

る）。IFPRI（2008）は、世界の穀物価格上昇を加重平均した場合、2000～2007 年の間、その 30%はバイオ燃料に

帰属すると推測している。Elobeid and Hart（2007）は、バイオ燃料活用の障壁が存在する場合と存在しない場合の

モデル化シナリオを比較し、活用の障壁がなくなればトウモロコシと食料のバスケット価格は予想の 2 倍になると

結論付けている。これらの研究は概して、バイオ燃料の生産拡大は食料価格上昇に一定の役割を果たすが、その規

模について一致は見られないことで合致している（FAO, 2008a; Mitchell, 2008; DEFRA, 2009; Baffes and Haniotis, 2010）。他の要因として、US ドル安、エネルギーコストの上昇、農業生産コストの上昇、商品の投機、悪天候な

どがある（Headey and Fan, 2008; Mitchell, 2008; DEFRA, 2009; Baffes and Haniotis, 2010）。バイオ燃料が価格に与え

る終的な影響は、とりわけ使用される特定の技術、バイオ燃料使用に関する政府の義務化のレベル、バイオ燃料

の非効率的な生産方法に有利な貿易政策の設計、石油価格に左右される。価格上昇が貧困層の福祉に与える影響は、貧困層が（価格上昇の恩恵を受ける）食料の終販売者か、あるいは（価

格上昇の影響を受ける）終購入者であるかに左右される。結局のところ、農家には価格上昇のメリットがあると


SRREN 76/154 第 2 章

いう点を考慮したとしても、価格上昇は開発途上国の貧困と食料安全保障に悪影響を与えることが、証拠によって

示されている（Ivanic and Martin, 2008; Zezza et al., 2008）。液体燃料の拡大による社会経済的な影響に関する主な

FAO の研究（FAO, 2008a）では、都市部の貧しい消費者と地方の貧しい終購入者が特にリスクにさらされる点が

示されている。Rosegrant et al.（2008）は、上記の 2 つのシナリオで栄養不良の子どもの数は 2 倍になると推測し

ている。バイオエネルギー用の作物栽培が大幅に拡大した場合、エネルギー市場と食料市場が密接に関連するようになり

（Schmidhuber, 2008）、世界銀行の分析（2009 年）では、石油価格が 1 バレル 45US ドル（2005 年）を超えた場合

における食料価格とエネルギー価格の強い相関が確認されている。このように、エネルギー価格の上昇が食料市場

に波及し、食料安全保障を不安定化させる場合がある。世界的な人口増加に伴う食料需要に対応するには、世界の食料生産を 2050 年までに 70%増加させる必要がある

（Bruinsma, 2009）。同時に、FAO（2008b）は、2005～2050 年の耕作地の増加は 5%にとどまると推定している

（Alexandratos et al., 2009）。このように耕作地の増加が限定的であるということは、経済的に活用可能な耕作地の

不足を示している。バイオマス生産は土地集約的であり、農地使用をめぐり食料と燃料で大きな競合が生じる

（Chakravorty et al., 2009）。バイオ燃料生産の増加で、バイオ燃料の原材料生産に転用される水の量が増えること

から、食料生産の水利用可能性も減少しかねない（Chakravorty et al., 2009; Hoekstra et al., 2010）。 2.5.7.5 地方の開発と社会的発展への影響バイオ燃料への需要が増加した結果、農産品価格が上昇すれば、開発途上国の農業発展と地方の開発を推進する好

機となる可能性がある（Schmidhuber, 2008）。開発ポテンシャルは、バイオエネルギー市場が政府の補助金なしに

経済的に持続可能であるかに、決定的に依存する。長期的な補助金が必要であれば、たとえば農業研究、地方の道

路、教育といった、経済、社会的な発展に不可欠なその他の幅広い公共財に使用出来る公的資金が乏しくなる。短

期的な補助金であっても、補助金というものは一度実施すると簡単には廃止出来ないため、非常に慎重な検討を要

する。ラテンアメリカの経験によると、公共財への投資に農業の予算を使用する政府は、補助金を適用する政府に

比べ、成長と貧困緩和が速く進むが、環境悪化も急速に進む（López and Galinato, 2007）。バイオエネルギーは、化石燃料輸入への依存度を低下させ、エネルギー供給の安定を高めるだろう。多くの場合、

こうした便益は大きくない可能性が高いが、一人当たりの耕作地が広い国々では、その貢献は大きくなり得る（FAO, 2008a）。現地資源の使用についての近の分析によると、エネルギー関係の支出の多くは地域で保持され、地域

経済で還流しているが、考慮するべきトレードオフが存在する。たとえば、発電にバイオマス使用が拡大すると、

それに応じて一部の種類のバイオマス（ペレットなど）への需要が増加し、高需要期にバイオマス供給が一時的に

不足しかねない。家庭はこの市場の歪みには特に脆弱である。バイオ燃料の生産技術と生産制度も、地方の開発成果には重要な決定要因である。場合によっては、民間の投資家

がバイオ燃料のプランテーションを設立して供給の安定化を模索する。プランテーションが非生産的な土地に環境

を害することなく設立されるのであれば、経済にとって便益が存在するはずである。貧困層に重要な、土地の使用

を見落とさないことが不可欠である。政府は、土地が耕作限界地か生産的かを決定する明白な基準を定める必要が

あるだろう。これらの基準は、脆弱なコミュニティや土地の権利の安定性に劣る女性農家を保護するものでなくて

はならない（FAO, 2008a）。モザンビークの研究では、より資本集約的なプランテーションの手法に比べ、バイオ

燃料生産に契約栽培農家（out-grower）を活用する手法は貧困緩和に役立つとされている。非熟練の労働者の活用

拡大が図れ、小規模な土地保有者には地代が発生するためである（Arndt et al., 2010）。バイオ燃料がプラスの開発原動力であるためには、地方への投資増加も重要である。政府が、短期的かつ農場レベ

ルの供給サイドの経済的な反応にのみ依存する場合、食料価格上昇の負の影響が目立つようになる。食料価格上昇

が、公的部門、民間による農業への投資（地方の道路や教育、研究開発など）を拡大するきっかけになる場合、地

方の中・長期的な開発を刺激する計り知れないポテンシャルがある（De La Torre Ugarte and Hellwinckel, 2010）。

その一例として、モザンビークへのバイオ燃料関係の投資が提案されているが、2003～2015 年の 12 年で年間経済

成長が 0.6%増加し、貧困発生率は約 6%低下するだろう（Arndt et al., 2010）。 2.5.7.6 社会的な側面と環境的な側面のトレードオフ環境の基準と社会的基準の間には一部の重要なトレードオフが存在する。これは将来のバイオエネルギー開発で検

討する必要がある。サトウキビの場合、認証の枠組みが推進する環境の持続可能性の基準（Roundtable for Sustainable Biofuels など）は、機械による収穫に賛成している。人力による収穫の際に必要なサトウキビの焼畑による排出の

回避が可能なためである。その他の複数の機関は、こうした新たなシステムで代替される労働者数が多数にのぼる

点に懸念を示している。また、機械化のモデルも、土地保有をさらに集中化させることに賛成する傾向があり、中

小規模の農家を排除し、地方の労働者の雇用の機会を減少させる可能性がある（Huertas et al., 2010）。


SRREN 77/154 第 2 章

こうした懸念を解決する戦略には、認証機関の要件に対応する能力のない小中規模のステークホルダーへの支援、

また、現在サトウキビ収穫で年間収入のかなりの部分を得ている季節労働者に対する代替的な収入の可能性の開発

といったことが考えられる（Huertas et al., 2010）。単純労働から熟練労働者に移行させるための再教育（トラック

運転など）は既に、ブラジルの中南部で行われている（Oliveira, 2009）。

2.5.8 統合近代的バイオマスは、非常に広範な世界の農業システムや森林システムの構成要素として、健康や貧困から、生物

多様性や水質に到るまでの、社会、環境上の課題に影響を与える。土地と水資源は、各地域特有の経済発展状況と

バイオエネルギーの適切な種類に合わせて適切に管理する必要がある。バイオエネルギーは、気候変動の緩和にプ

ラスの貢献を果たし、先進国と開発途上国におけるエネルギー供給と多様性の目標、経済発展を確保する機会を持

つ。しかしながら、バイオエネルギーが環境の持続可能性に与える影響は、多くの要因のなかでも、地域の事情、

基準の定め方、実際のプロジェクトの設計、実施方法によってはマイナスの場合もある。

・気候変動とバイオマス生産は、ミクロからマクロにまたがる規模で、土地と水使用、エネルギーと気候の

相互作用とフィードバックに影響される可能性がある（図 2.15 参照）。社会的、環境的なトレードオフは

存在するだろうが、妥当なプロジェクト設計と実施でかなりの程度小化することが出来る。・バイオマス燃料源として栽培される作物は現在、世界の 1%以下の耕作地しか使用していないが、大規模な

バイオエネルギー・システムが拡大すると、重要な社会経済上の課題が生ずる。この課題として、食料安

全保障、所得創出、地方の開発、土地保有、特定の地域の水不足が挙げられる。・土地利用変化の効果の推定値には、分析の時間的尺度、「行動なし」を想定したシナリオに基づく土地利

用、長期的に予想される利用、長期の多様な使用での影響の分配について、価値判断が必要である。それ

にもかかわらず、一貫的かつ正確なインベントリを保証するシステムと炭素ストックに関する報告は、土

地利用変化の炭素計算に向けた重要な初のステップと見なされる。・一般に、バイオエネルギーの場合、二酸化硫黄や窒素酸化物などの汚染物質の排出は石炭、ガソリン、デ

ィーゼルに比べ少ない。ただし、バイオディーゼルの場合、窒素酸化物の排出はより変動的である。この

ため、バイオエネルギーは空気の質に与える負の影響を緩和出来る。バイオエネルギーが水資源に与える

影響は、プラスの場合もあればマイナスの場合もあり、特定の原材料、サプライチェーンの要素、加工の

方法論に左右される。従来の食料作物や飼料作物のシステムと類似したバイオエネルギー・システムは、

生息環境や生物多様性の喪失につながる可能性があるが、バイオエネルギーのプランテーションは、養分

喪失にフィルタを設ける、生態的回廊（ecological corridor）として機能する、天然の森林への圧力を緩和す

る、荒廃地や放棄地を回復するという設計に出来る。遺伝子組み換え作物や侵入種となる可能性のあるバ

イオエネルギー作物が、懸念されている。新種や改良種の導入を監視、評価するためには、さらに調査と

協定が必要である。・従来型のバイオマス使用のための改良型の調理ストーブは、温室効果ガス排出を大量かつコスト効率良く

緩和出来る（0.6～2.4Gt CO2eq/年の温室効果ガス緩和ポテンシャル）。特に、世界の 27 億人の貧困層に

は、健康状態と生活状況に大きな相乗便益がある。調理用の効率的な技術はコスト効率が良く、たばこ中

毒、栄養不良、結核などの主要な健康上の治療介入に匹敵する。・バイオ燃料生産は、食料価格の上昇に寄与しているが、気象条件、食料需要の変化、エネルギーコストの

上昇といった追加的な要因も食料価格に影響を与えている。貧しい農家にとっては価格上昇の利益がある

点を考慮したとしても、食料価格上昇は、貧困、食料安全保障、子どもの栄養不良に悪影響を与える。他

方、バイオ燃料は、地方の開発と農業発展を進展させる機会も開発途上国に提供出来る。これは特に、こ

の成長が経済的に持続可能な場合に当てはまる。適切な設計、実施、監視、持続可能性の枠組みの順守が

実現されれば、特に地域の住民にとっての社会経済的な負の影響を小化し、便益を大化出来るだろう。・これらの社会的、環境的な影響は、代替されるエネルギーシステムが与える社会的、環境的な影響と比較

するべきである。多くのライフサイクル評価では、バイオ燃料生産に使用される化石エネルギーと比較し

て、提供される再生可能エネルギーの量の特徴を示し、参照システムと比較している。これらの評価では、

バイオ燃料は温室効果ガス排出を削減することが示されている。これらの研究を拡大し、複数の指標を使

用したり、原材料からエネルギーの終使用に到るチェーン全体をより包括的に分析したりすることが出

来る。


SRREN 78/154 第 2 章

図 2.15: 社会、エネルギー、環境間におけるバイオエネルギーの複雑かつダイナミックな相互作用。ここのなかに

は、気候変動のフィードバック、バイオマス生産、食料、飼料、繊維及びエネルギーに関するあらゆる資源使用に

対し様々な空間的・時間的尺度で直接・間接的な影響を与える土地利用が含まれる（Dale et al., 2011）。バイオ

マス資源は、その影響がミクロからマクロの各スケールで感度がある可能性があるため、持続可能な方法で生産さ

れる必要がある（van Dam et al., 2010）。リスクは、通常のビジネス、食料と燃料生産の調和が取れていない状態

で維持することである。機会は多く、持続可能な生態系のサービスにもつながる有効な政策を形成する良好なガバ

ナンスと持続可能性の枠組みが含まれる。

2.6 技術改良とイノベーションの見通し69 本節では、開発中の技術、その性能の特性、バイオマス原材料のコストパフォーマンスの見込み、物流とサプライ

チェーン、バイオ燃料単体または熱や発電、またはその他のバイオ系製品と組み合わせた場合の多様なバイオ燃料

への転換経路をまとめた文献の概要を示す。新型の電力変換利用も議論される。図 2.2 と表 2.5 に示すとおり、こ

うした多くのバイオマスエネルギーの新型サプライチェーンは、商用化されているか、あるいはサプライチェーン

の各構成要素の小規模な研究開発から商用化間近といった様々な段階で開発中である。これには、統合システムの

例もいくつか含まれる。様々な用途、原材料の供給者（都市または地方の残渣である可能性あり）、バイオマスを

製品に転換する産業（既存及び発展中）に関連がある。バイオマスエネルギーや関連製品を電力、天然ガス、熱（住

居及び地区、商用及び公的なサービス）、輸送部門向けの産業システムや化石燃料システムに統合することについ

ては、第 8 章でより徹底した議論を行う。本節の構造は、2.3 節に類似しており、原材料（2.6.1 節）から始まり、

物流（2.6.2 節）、多様な転換技術による終製品（ガスまたは液状での様々な新型の二次エネルギーキャリア）

（2.6.3 節）に到るバイオエネルギーサプライチェーンで締めくくられる。

2.6.1 原材料の改良 2.6.1.1 収量の増加土地の生産性向上は、エネルギー向けのバイオマスを将来的に大規模に普及させる重要な前提条件になる。これは、

目的が食料かエネルギーかのいずれかを問わない。それは、バイオマスの栽培に使用可能な土地が拡大し、関連す

る土地需要も低下するためである。過去 50 年、農業生産性の向上は、その大部分が植物育種、土地管理の改善（灌

漑、肥料、農薬の使用を含む）を通じて実現された。開発途上国でこれらの技術を適用し、も発展が見られたの

69 10.5 節では、再生可能エネルギー全体の技術進歩について、駆動要因と傾向を包括的に提示している。

リスク 1. 通常のビジネス 2. 調和した成長及び

環境・食料対燃料

ミクロ・スケール: 耕地生物多様性

気候変動エネルギー

土地利用

空間と時間の

ダイナミック

な相互作用

バイオマス及

び水

食料、飼料、繊維、燃料

メソ・スケール: 生態的サービス耕地生態的地域

マクロ・スケール生物多様性

実現する要因 1. 良好なガバナンス

・支援政策 2. 持続可能な資源の

使用・生態系サービス


SRREN 79/154 第 2 章

はアジアで、過去 50 年で生産性は大幅に向上した。また、ブラジルのサトウキビでも同様のことが言える。こう

した技術の適用が遅れている他地域、特にサハラ以南のアフリカ、ラテンアメリカ、東ヨーロッパ、中央アジアに

同様の適用例を拡大すれば、かなりのポテンシャルが存在する（Evenson and Gollin, 2003; FAO, 2008a）。FAO によ

る近の長期的な予想では、世界規模の農業生産は向こう 30 年間で年 1.5%増加し、人口増加の見込みを依然とし

て大きく上回る（World Bank, 2009）。主要な食料生産物の場合、達成可能な大収量は、天水栽培から灌漑や

適な雨水使用による生産に切り替えれば 30%以上増加するだろう（Rost et al., 2009）。一方、中間投入技術から高

投入技術への移行により熱帯地域では 50%、亜熱帯地域と温暖気候の地域では 40%の増加となるだろう。低投入レ

ベルから中投入レベルに移行時、疫病の管理と適切な栄養供給がなされるため、適切な収量は、小麦が 100%、コ

メが 50%、トウモロコシが 60%、それぞれ増加する可能性がある（表 2.14）。しかしながら、重要な環境上のトレ

ードオフが農業集約化に関わる場合もあり、また、より持続可能な管理の慣行への手段も、模索と適用が必要にな

る場合がある（IAASTD, 2009）。バイオテクノロジーまたは従来の植物育種は、エネルギー生産に関連する形質に注力すれば、バイオマス生産を改

善し得る。この形質には、ヘクタール当たりのバイオマス、油糧または発酵可能な砂糖の収量増加、エネルギー

終製品への転換を容易にするその他の特性などがある（Sannigrahi et al., 2010 など）。また、干ばつに強い植物の

場合は、遺伝子改良も依然としてかなり可能である（Nelson et al., 2007; Castiglioni et al., 2008; FAO, 2008b）。生産性向上の予測は、現在の知見と技術を反映している（Duvick and Cassman, 1999; Fischer and Schrattenholzer, 2001）。また、世界の地域で異なる（FAO, 2008a）。作付けシステムで既に投入強度が高い開発途上国では、生産性の向上

はより限定的である。また、予測は多くの地域で見られる環境上の強い制限（水や気温など）を常に考慮している

わけではない（Nelson et al., 2007; Castiglioni et al., 2008; FAO, 2008b）。多年生植物の現在の収穫高の倍増は、マーカー使用選抜（marker-assisted breeding）などの遺伝子操作で達成可能と

思われる（Turhollow, 1994; Eaton et al., 2008; Tobias et al., 2008; Okada et al., 2010）。持続可能な農業慣行への移行、

作物と残渣の収量の大幅な改善により、耕地作物の残渣産出量は増加することができる（Paustian et al., 2006）。原材料生産の将来的なコスト予測は、十分とはいえない。この理由として、（すべての商品として、変動性があり

不確かである）食料市場との関連性や、候補となる原材料の種類の多くは今も研究開発段階にあることが挙げられ

る。これらの原材料の種を営利農場で栽培するコスト数値は、今でもあまり理解されていない。だが、ブラジルの

過去の事例のように、農家が学習曲線を低下させる時間の経過とともに、低下する可能性が高い（van den Wall Bake et al., 2009）。温暖な気候の条件下では、多年生植物か短期輪作の雑木林に由来するリグノセルロース系バイオマスの農家庭先供

給（farm-gate supply）または森林庭先供給（forest-gate supply）の費用は、現在の 3～16US ドル（2005 年）/GJ から、

2020 年までに 2.5US ドル（2005 年）/GJ 以下（WWI, 2006）に低下すると予測されている（表 2.6、地代を除く）。

しかしながら、限界費用が存在し、バイオマスへの需要増加に伴い、他部門や市場との土地をめぐる競争のために

単位当たりのコストが上昇する点は考慮されていない。これは供給曲線には反映されている（2.2 節及び図 2.5（b））。北アメリカにおける近年の研究では、土地関連のコストが盛り込まれているため、若干高い予測となっている。そ

の範囲は、草本植物が 2～7.5US ドル（2005 年）/GJ、木質バイオマスが 1.5～6US ドル（2005 年）/GJ である（Ericsson et al., 2009; de Wit and Faaij, 2010）。多年生の種の場合は、農家からのエネルギー用原材料の供給を安定させるため

に必要な取引コストが、生産コストを 15%上昇させるだろう（Ericsson et al., 2009）。図 2.5（d）はアメリカにおけ

る草本作物の配送コストを示したものであり、約 8EJ は 5US ドル（2005 年）/GJ で転換施設に配送され得る。


SRREN 80/154 第 2 章

表 2.14: 表 2.4 に示した 2007～2009 年のデータと比較した場合の、2030 年までの収量増加の予測原材料の種類地域収量の傾向（%/

年） 2030 年までの

潜在的な収量増

加（%）

改善経路参照

専用作物小麦温暖 0.7 20-50 新たなエネルギー用変種植物 1, 10

亜熱帯 30-100 投入率の上昇、灌漑トウモロコシ北アメリカ 0.7 20-35 新たな変種植物、遺伝子組み換

え作物、栽培密度の増加、耕作

地の減少、投入率の上昇、灌漑亜熱帯 20-60

熱帯 50

大豆アメリカ 0.7 15-35 育種 2, 3, 10

ブラジル 1.0 20-60 パームオイル世界規模 1.0 30 育種、機械化 3

サトウキビブラジル 1.5 20-40 育種、遺伝子組み換え、灌漑の

投入 2, 3, 8, 10

SR ヤナギ温暖 - 50 育種、遺伝子組み換え 3

SR ポプラ温暖 - 45

ススキ世界規模 - 100 低投入のための育種、管理改

善スイッチグラス温暖 - 100 遺伝子操作植林ヨーロッパ

カナダ 1.3 20

20 種の選択、育種、受精、輪作の

短期化、根の深度の増加 4, 9 11

穀物わら世界規模 15 収穫機器の改良、収量に対する

残渣率を向上させる育種（大

豆）

5, 6

大豆わら北アメリカ 50

森林残渣ヨーロッパ 1.0 25 灰のリサイクル、伐採の増加、

丸太の増加、生産性 4, 7

注: 省略形: SR = 短期輪作、GMO = 遺伝子組み換え作物参照: 1: Fischer and Schrattenholzer（2001); 2: Bauen et al.（2009a); 3: WWI（2006); 4: Nabuurs et al.（2002); 5: Paustian et al.（2006); 6: Perlack et al.（2005); 7: EEA（2007); 8: Matsuoka et al.（2009); 9: Loustau et al.（2005); 10: Jaggard et al.（2010）; 11: APEC（2003）

温暖地域と寒帯地域における森林の生産性は、二酸化炭素濃度と窒素堆積、または施肥率の上昇を受け、ここ数十

年で年 1%以上上昇している（表 2.14）。この傾向は、気温上昇に対応した樹齢の上昇と呼吸速度の増加のために

生産性が頭打ちになるであろう 2030 年まで続くと予測されている（Nabuurs et al., 2002）。しかしながら、収量は、

気候地帯全体を詳細に見るとばらつく傾向がある。地中海や半乾燥の環境では水が限定的にしか存在しないため、

2030 年までのバイオマス収量の増分はゼロかマイナスになる（Loustau et al., 2005）。このため、水ストレスへの耐

性が高い種の選択や適切な間伐の枠組みの使用といった適応策が取られるだろう（Loustau et al., 2005）。水に制限

がない場合、より集約的な林業慣行（輪作の短期化、植林列の適化、施肥、育種の在庫の改善など）で、生産性

は大になる（Loustau et al., 2005; Feng et al., 2006）。丸太伐採の増加は、共同便益としての余剰な伐採残渣と森林

土壌における炭素隔離につながり、管理慣行による温室効果ガス排出の数倍になる（Markewitz, 2006）。 2.6.1.2 水生バイオマス水生光合成生物は、世界の海洋に集中しており、年間のバイオマス生産量は 3,500～5,000 億トンで、微細藻類（ク

ロレラやスピリルナなど）と大型藻類（海草）の双方、シアノバクテリア（アオコ）などの「藻類」を含む（Garrison, 2008）。シゾキトリウムやナンノクロロブシスなどの油性微細藻類は、種油のトリアシルグリセロールに類似

した中性脂肪をその乾燥細胞重量の 50%超蓄積出来る（Chisti, 2007）。Weyer et al.（2009）は、赤道地域で成長し

油分を 50%を含有するバイオマス由来の未精製の藻類油で、40 x 103～50 x 103ℓ/ha/年（0.04～0.05ℓ/m2/年）の収量

があると報告している。中性脂肪の収量が 30～50%と想定すると、藻類の生産性はパームオイルの生産性の数倍に

あたる 4.7 x 103ℓ/ha/年（0.0047ℓ/m2/年）に達する可能性がある。栄養補給食品を商用生産する際に使用される光合

成シアノバクテリア（J. Lee, 1997; Colla et al., 2007）も、水素などの燃料を直接生産出来るだろう（Hu et al., 2008; 3.3.5及び 3.7.5 節）。大型藻類は微細藻類と異なり、脂肪は蓄積せず、多様な燃料を製造し得る多糖類を合成する（図 2.6 参照）。未栽

培の大型藻類は、陸上植物に比べ、多糖類の収量が多い可能性がある（単位面積当たり）（Zemke-White and Ohno, 1999; Ross et al., 2009）。また、海洋の環境でも生息可能である。光合成生物の別属である好塩菌は、塩分濃度が高

い環境で生息する。


SRREN 81/154 第 2 章

微細藻類は、汽水や高塩類の土壌などの非耕作地で化学物質、燃料、原材料を光合成出来る。数十万種の微細藻類

のうち、数百は産業目的で試験または使用されている。遺伝的ポテンシャルの理解、脂質の生産性、成長率と成長

管理、遺伝子組み換えの使用を行えば、土地利用の幅が広がり、バイオ燃料生産による土地利用変化の影響も低下

する（Hu et al., 2008）。微細藻類はオープンポンドや閉鎖型の光バイオリアクタ（PBR）で栽培出来る（PBRs)（Sheehan et al., 1998a; van Iersel et al., 2009）。しかし、規模を拡大するには物流上の課題が生じうる。また、バイオマス生産

に高いコストが必要になる可能性や、水の消費量を小化する必要が出てくる可能性がある（Borowitzka et al., 1999; Molina Grima et al., 2003）。生産性が低いシナリオ、高いシナリオを用いた生産コストの範囲は、オープンポンド

で約30～80USドル（2005年）/GJ、閉鎖型の光バイオリアクタで約50～140USドル（2005年）/GJである（EPA, 2010）。大型藻類は一般に、洋上の栽培システムで成長するため（Ross et al., 2009; van Iersel et al., 2009）、光が透過する浅

水域が必要になる（Towle and Pearse, 1973）。バイオ燃料生産が競合使用（漁業、レジャー）と海洋生態系に与え

る影響については、評価が必要である。アオコの収穫による水生バイオマスは、複数の便益をもたらすだろう（Wilkie and Evans, 2010）。通常、水生植物のバイオエネルギーのポテンシャルは資源ポテンシャルの決定から除外される。こうした評価に利

用可能なデータが不十分なためである。しかしながら、微細藻類の栽培生産が高収量のポテンシャル（大で 150乾燥重量/ha/年、0.015t/m2/年）を有することから、ポテンシャルは従来のエネルギー作物に比べ大きくなるだろう

（Kheshgi et al., 2000; Smeets et al., 2007）。世界には多様な藻類の種が多数存在し、生産性のポテンシャルの上限範

囲は、微細藻類で大数百 EJ、大型藻類で大数千 EJ になる（Sheehan et al., 1998a; van Iersel et al., 2009）と報告

されている。図 2.10 は、代替される化石燃料と比較した場合の、温室効果ガス削減の範囲をかなり近似で示して

いる。研究開発と商用化に成功すれば、作物のバイオディーゼルに比較して、比較可能な排出削減または排出削減

の増加が可能である（EPA, 2010）。現在の取り組みから得られた主要な結論を以下に紹介する（US DOE, 2009; IEA Bioenergy, 2010; Darzins et al., 2010）。（1）微細藻類の生産性は、陸上植物で可能な生産性のレベルを超える可能性がある。（2）現在のところ、普及拡

大には複数の大きな障壁があり、改善とブレイクスルーには情報不足と機会も多く存在する。（3）様々な種類の

藻類生物、気候条件、製品に適した多様なシステムは、今も検討中である。（4）ゲノム、産業設計、性能に関す

る基本情報も必要である。（5）藻類バイオ燃料生産に必要なコストの推定値は非常に幅広いが、善の推定値で

は、技術開発の初期段階で有望である。（6）燃料生産のみに藻類を加工するコストは依然として高過ぎる。食料、

飼料、燃料の各市場に向けた様々な製品を生産することで、藻類バイオリファイナリーを経済的に操業する機会が

生ずる。（7）持続可能な燃料生産システムを今後開発していくため、ライフサイクル評価が必要である。

2.6.2 バイオマスの物流とサプライチェーンの改善サプライチェーンの適化には、輸送、前処理、転換技術における規模の経済の達成が含まれる。関連する要因に

は、原材料の空間分布や季節的な供給パターン、輸送、貯蔵、処理、前処理の各コスト、大規模な集中的プラント

による規模の経済が挙げられる（Dornburg and Faaij, 2001; Nagatomi et al., 2008）。原材料を長期にわたり組み合わ

せて賢く活用すれば、通年のバイオマス供給を通じて転換プラントが、規模の経済を達成しやすくなり、これによ

り投資コスト（Junginger et al., 2001; McKeough et al., 2005; Nishi et al., 2005; Ileleji et al., 2010; Kang et al., 2010）と技

術移転（Asikainen et al., 2010）の有効活用につながる可能性がある。長期的には、より低コストのバイオマス残渣資源は枯渇が進み、より割高な（栽培された）バイオマスでバイオエ

ネルギーへの需要増加を補う必要がある。この需要増加の一部は学習と適化で対応されるだろうが、たとえば、

イギリスのペレットによる熱生産は将来的に、地域に存在した原材料が輸入に切り替わるため、現在に比べ割高に

なるだろう（2020）（E4tech, 2010）。同様の影響が、ヨーロッパでバイオ燃料を大規模に導入した場合のシナリ

オで見受けられる（Londo et al., 2010）。過去 10～20 年間、ヨーロッパ（特に北ヨーロッパとバルチック諸国）、北アメリカ、ブラジル、様々な開発途上

国で見られた学習と適化からは、市場発展とバイオマス供給のコスト低下が着実に進んでいることが示されてい

る（2.7.2 節; Junginger et al., 2006）。バイオマスの有効な国際市場と物流能力への大幅な投資が、これを達成する

重要な前提条件である（2.4 節も参照）。前処理技術半炭化（トレファクション）木材は、木炭生産と同様のプロセスで木材を加熱して製造される。木材の水分は高

160℃で失われるが、木材の物理的性質と機械的性質は維持され、当初の重量の 70%とエネルギー量の 90%は一般

に維持される（D. Bradley et al., 2009）。半炭化木材は 1～6%の水分しか吸収しない（Uslu et al., 2008）。半炭化に

より、均質な原材料を生産出来るため、まちまちな原材料を処理する非効率で割高な方法は省略でき、より良い転

換効率（Badger, 2000）やより良い生産予測が可能になる。


SRREN 82/154 第 2 章

熱分解では、固体バイオマスを酸素含有炭素水素の複合混合物である液体バイオ油に転換する。この液体製品は有

毒で、長期保存のためには安定化が必要であるが、バイオ油は比較的輸送しやすい。熱分解による油生産は、配送

エネルギー単位で見た場合、木材ペレットの半炭化に比べ割高で効率性は劣る。2.3.4 節では、Bain（2007）に基づ

き複数の国々のコストデータについて論じる。McKeough et al.（2005）でも、6.2～7.0US ドル（2005 年）という似

たような数値を提示している。この加工により、バイオマスの栄養を含む固体部分（バイオ炭）を分離出来る。こ

うしたバイオ炭は、適切に処理すれば、土壌の質と生産性の改善、栄養の循環に使用され得るし、長期間にわたる

土壌への炭素貯蔵の可能性も出てくる（Laird, 2008; Laird et al., 2009; Woolf et al., 2010）。

2.6.3 近代的バイオマスから二次エネルギーキャリアへ転換する技術の向上図 2.2 に示すとおり、様々な潜在的な原材料を幅広い二次エネルギーキャリアに転換するには、機械的、熱化学的、

バイオケミカル的、化学的なステップなど、様々な転換技術（またはそれらの組み合わせ）が必要である。図 2.16に示すとおり、製品としての電力と熱に加え、液体やガスの様々な燃料や製品がバイオマスから製造出来る。この

図では、エネルギーキャリア、化学物質、資材としての同一、類似または新たな製品を製造し得る重要な化学中間

物がハイライトされている（さらに詳細が必要な場合は 2.6.3.4 節参照）。

・砂糖。リグノセルソース物質由来の 5 炭糖または 6 炭糖の混合物で、主にバイオケミカルまたは化学的な

プロセスを経て、液体燃料またはガス燃料、様々な化学製品に転換される。・熱化学的なガス化プロセスによる合成ガス。ガス化複合発電（IGCC）で電力に、様々な熱・触媒プロセス

を通じてガス燃料または液体燃料に、低温の生物学的なプロセスを通じて水素またはポリマーに転換出来

る。・熱分解または水熱処理による油。様々な燃料と化学物質に改良出来る。・植物油、種子、微細藻類の脂質。ディーゼル燃料やジェット燃料などの幅広い燃料と化学物質に転換出来

る。・バイオガス。有機物の嫌気性分解により放出されたメタンと二酸化炭素で、熱量はその改質形態であるメ

タンを主成分とするバイオメタンに比べ低い。改質すると、天然ガス供給網に添加したり輸送に使用した

り出来る。表 2.15 には、複数の出典による様々な研究の参照に基づき、プロセスの効率性と予測される改良が示されている。

様々な開発段階のいくつかのバイオエネルギー・システムとサプライチェーンでは、US ドル（2005 年）/GJ でコ

ストが表示されている。表 2.15.A はアルコールのプロセスの詳細を示し、表 2.15.B は、微細藻類の燃料について

まとめている。表 2.15.C は炭化水素燃料、表 2.15.D はガス燃料、ガス化複合発電の電力について説明している。

財政的な前提は表の後に示す。参照群の一部では同一の前提を用いているが、すべてではない。Kazi et al.（2010）と Swanson et al.（2010）を Bauen et al.（2009a）または Foust et al.（2009）と比較して示したとおり、同種のものと

しては初めての植物は、経路中の化学的、バイオケミカル的、熱化学的、機械的な成分段階に技術的な不確実性が

あるため割高になる。こうした段階を組み合わせると、固体バイオマスの特性上、類似した石油産業プロセスに比

べて非常に複雑になるケースが多い。ベンチスケールの初回実験後にはスケールアップが実施され、初期の技術経

済的な評価が進められる。プロセス運用、設計修正、パラメータ運用の経験を得るなか、コスト評価が実施され、

コストがゆるやかに低下するまでプラントは運用される。現時点では、プラントの技術経済的リスクは低下してお

り、生産コストはいわゆる第 n 代プラントの状態に達している。これらの研究の不確実性は変動し、後発開発コン

セプトのものほど高い（Bauen et al., 2009a）。 33 か国で実施された新型のパイロット、実証、商用規模のバイオエネルギープロジェクトについて、Bacovsky et al.（2010a,b）が概要を示している。これらのプロジェクトには、デンマークのカロンボーも含まれている。カロンボ

ーでは 2010 年、パイロットプラントで小麦わらからエタノールを製造し、ガソリン販売業者に販売している70。パ

イロットから実証規模に移行した実際のプロジェクト数は、おそらくもっと多い。参照では、表 2.15 に示した開

発プロジェクトの大半について言及している。輸送部門について世界規模の持続可能な第二世代の技術と今後の見

通しを示した IEA（Renewable Energy Division, 2010）の報告、近公開されたバイオ燃料の技術ロードマップも参

照のこと（IEA, 2011）。本節では、2.3 節で取り上げた（たとえば、ガス化などの熱化学技術で多様な燃料生産や発電が可能といった）技

術解説の繰り返しを避け、バイオエネルギー製品に注目する。同様に、様々な終製品が糖類から製造出来る。

70 IEA Bioenergy Task 39 が双方向のウェブサイト biofuels.abcenergy.at/demoplants.でこの情報を管理する。


SRREN 83/154 第 2 章

図 2.16: リグノセルロース系バイオマス、糖類・でんぷん作物、油脂植物（原材料）と主要中間物の加工経路の概

要。様々な経路を通じて、液体バイオ燃料やガスバイオ燃料といった二次エネルギーキャリアに改質出来る。燃料

製品の例として、（1）現在のガソリンとディーゼル燃料を混合する酸化バイオ燃料、または、エタノール、ブタ

ノール、メタノール、液体エーテル、バイオディーゼル、ガス化ジメチルエーテル（DME）といった純粋な形態で

使用する含酸素バイオ燃料。（2）炭化水素バイオ燃料。フィッシャー・トロプシュ（FT）液体、再生可能ディー

ゼル燃料、一部の微生物燃料（現在の液体燃料のインフラと互換性がある。化学組成が、ガソリン、ディーゼル、

ジェット燃料と類似しているためである（表 2.15.C 参照））、または、ガス化、嫌気性消化によるバイオメタン

から得られる、天然ガス代替物用のも単純な炭化水素メタン（SNG）。（3）将来の輸送用の水素（Hamelinck and Faaij, 2006 から採用。Elsevier B.V.の許可を得て複製）。注: 微生物燃料には、天然ゴムの成分であるイソプレン由来の炭化水素、炭素原子 3～6 個を含む多様な非発酵アルコール（炭素原子 4 個を

含むブタノールなど）、植物油として炭化水素化出来る脂肪酸（Rude and Schirmer, 2009）71。糖類作物とでんぷん作物の場合、上図

の糖類は六炭糖を含む糖類を示す。リグノセルロース系バイオマスの場合、上図の糖類はさらに複雑で、五炭糖と六炭糖の混合物にな

り、その比率は原材料の種類による。硬材と農業残渣には、グルコースを生産し六炭糖を持つセルロースに加え、キシランと五炭糖を

持つその他のポリマーが含まれる。

新型の転換経路（Hamelinck and Faaij, 2006）に関する初のメタ分析が、メタノール、水素、フィッシャー・トロプ

シュ液体、リグノセルロース系バイオマスから生産されるバイオケミカル・エタノールを対象に、比較可能な財政

的想定のもとで実施された。この分析では、これらのシステムは、でんぷん系バイオ燃料と遜色がなく、長期的に

はより競争力のある燃料価格と機会を提供することが示されている。その理由としては、本質的に原材料は低コス

トである点、リグノセルロース系バイオマスは穀物生産の残渣や森林残渣などの多様な資源を使用出来る点が挙げ

られている。メタ分析で使用された原材料のコストの範囲は、2.6.1.1 節のコストと図 2.5 の供給曲線の低い範囲に

71 植物油と炭水化物画分と同一種類の加工を活用出来る水生植物（2.6.1.2 節参照）は、示されていない。

原材料

油脂植物

糖類・てんぷん作物

前処理

リグノセルロー

ス系バイオマス

急速熱分解

嫌気性消化

ガス化

加工

圧搾または抽出

粉砕及び加水分解

加水分解

水熱液化

中間物

植物油

糖類

バイオ油

バイオガス

合成ガス

改質

水素化または

精製

発酵

発酵

発酵微生物変換

水素処理及び精

製

精製

触媒合成

水生ガスシフト

＋分離

二次エネルギーキャ

リア

水素（H2）

バイオディーゼル

（Alkyl Esters）

エタノール

（CH3CH2OH）

ジェット燃料・ディ

ーゼルブタノール

ジェット燃料または

ガソリン（CxHy）

SNG（CH4）バイオメタン（CH4）

DME（CH3CH3）

メタノール（CH3 OH）

バージン植物油

再生可能ディーゼル

またはジェット燃料

FT ディーゼル (CxHy)


SRREN 84/154 第 2 章

沿っている。EU の研究では、北ヨーロッパの生産コスト予測は、草本植物の場合が 2～7.5US ドル（2005 年）/GJ、木質バイオマスの場合が 1.5～6US ドル（2005 年）/GJ である（土地関連のコストも含む）。多年生種の場合、農

家からエネルギー用原材料の供給を安定的に受けるために、取引コストは 15%上昇する必要があるだろう。この追

加コスト（転換プラントへの輸送、原材料確保のための支払いなど）は既に、国レベルのデータに基づくアメリカ

の供給曲線の価格に織り込まれている。転換施設への予測配送価格は、森林残渣やその関連の残渣の場合、1～3USドル（2005 年）/GJ、大 1.5EJ であり、木質植物と草本植物、ソルガムの場合は 2～4US ドル（2005 年）/GJ、大約 5EJ（またはそれ以上の価格）である。 2.6.3.1 液体燃料アルコール。様々な燃料プロセスの推定生産コストは、表 2.15.A にまとめた。その範囲は 13～30US ドル（2005年）/GJ である。バイオマス由来の一部のメタノール、ブタン、その他のアルコール生産は、技術開発の段階が様々であり、主流の

アルコール生産の道筋は、エタノールをその終製品とする。リグノセルロース系エタノールの技術は、可能な変

換チェーンを多数有している（たとえば Sánchez and Cardona, 2008; Sims et al., 2010）。糖類の収量がも高く、環

境への影響が低いものが、より有望と考えられ（Wooley et al., 1999）、化学／バイオケミカル的、機械的／化学的

／バイオケミカル的、生物学的／化学的／バイオケミカル的な加工段階が関係している。これらのチェーンの大半

は、植物の細胞壁の強固さを克服する前処理段階が関係する。セルロースやヘミセルロースの繊維を分離あるいは

一部加水分解し、発酵するための五炭糖または六炭糖を持つ糖類の複雑な流れを実現する。同時糖化発酵（SSF）、

同時糖化並行発酵（SSCF）、加水分解、発酵、酵素生産段階のすべてを統合した CBP プロセス（consolidated bioprocessing）（CBP）は、短期、中期、長期のアプローチとしてそれぞれ定義された。CBP プロセスの場合、効

率と収量は増加すると見込まれ、同時糖化発酵と同時糖化並行発酵に比べ、それぞれコストが 35%、66%低下する

と予想される（Hamelinck et al., 2005a。表 2.15 参照）。前処理は、高コストの原因となる重要な技術上の障壁の 1 つであり、可能な選択肢は多数存在する。これまでのと

ころ、「適な」技術はまったく特定されていない（da Costa Sousa et al., 2009; Sims et al., 2010）。前処理を行うこ

とで、木質残渣、草本残渣、農業残渣の細胞壁の強固さを克服し、炭水化物ポリマーを（酵素などで）加水分解出

来るようにし、一部のケースでは糖類の一部を発酵用に取り出したり、エタノール（またはブタノール）にしたり、

プロセス熱や発電用に適したリグニンにしたりする。もう 1 つの方法として、複数の段階（前処理を含む）を他の

下流の転換段階と組み合わせることも出来る。同時に、原料は複数の有機物でバイオ変換出来る。前処理の選択肢

を評価するには72、共通の原材料、共通の分析方法論（Wyman et al., 2005）を使用することが、多数のチェーンの

性能と組み合わせを差別化するために必要である。トウモロコシ茎葉の場合、アンモニア繊維爆砕法（AFEX）、

希酸や熱水による前処理という評価された選択肢のなかで、コストは、希酸による前処理がも安く、熱水プロセ

スがも高く 25%割高だった。しかしながら、この順位は、他の原材料の場合は異なる（Elander et al., 2009）。オ

ンサイトで酵素を生産すると、希酸による前処理のコストは 4.5%上昇する（Kazi et al., 2010）。前処理とは別に、

酵素は重要な別の変動コストであり、研究開発・実証とコスト削減に対する世界規模の主要な取り組みにおいて、

重点となっている（たとえば Himmel et al., 2010; Sims et al., 2010）。終的には、重要な個々の転換段階のすべて

（前処理、酵素による加水分解、発酵など）は、相互依存が高い。このため、多くの段階が適化されておらず、

完全に統合されたプロセスでも適化されていない状況では、加工の統合は非常に重要な別の重点分野と言える。アメリカの国立アカデミーがバイオマス由来の液体輸送燃料の分析を行い（NRC, 2009a）、そのコスト分析から、

2020 年におけるセルロース系エタノールの損益分岐点は原油価格 100US ドル（2005 年）/バレル（0.64US ドル（2005年）/ℓ）で、18～22US ドル（2005 年）/GJ になることが示された。この推定は、2022 年に 23.5US ドル（2005 年）

/GJ という Bauen et al.（2009a）の推定と近似している73。米国学術研究会議（NRC, 2009a）の予測では、2035 年ま

でに、プロセスの改良によりプラント関連のコストは大 40%低下しうる。これは 12～15US ドル（2005 年）/GJの範囲内で、15.5US ドル（2005 年）/GJ という第 n 代のプラントコストの推定に沿っている（Foust et al., 2009）。

一部のプロセスでは、バガスをエタノールに転換すれば、さらにコスト削減が見込めるだろう。バガスは、原材料

は既に転換施設にあり、ブラジルの土地面積当たりのエタノール収量を 30～40%増加させるポテンシャルを有して

いるためである（Seabra et al., 2010）。現在、同様の戦略がアメリカで展開されており、エネルギー省により開発

された初の商用セルロース系エタノールプラントの 2 つで、作物残渣の回収と、第二次世代（残渣）と第一世代（ト

ウモロコシ）のエタノール施設の連結が追求されている74。

72 バイオマス前処理と低コストのエタノールの分野は、不可欠なものとして 2009 年に出現した。このとき、14 の中核となる論文が生物学・バイオケミストリ・バイオマス化学分析の集中分野を確立している（sciencewatch.com/dr/tt/2009/09-octtt-BIO/）。アメリカやカナダの複数機関における前処理研究の調整、共通サンプルと分析方法論の調査、これらのプロセスの技術経済的な性能についての定期的な共同評価の実施などが含まれる。 73 同一ではない財政的推定については、表 2.15 参照。Bauen et al.（2009a）と Foust et al.（2009）は情報を明らかにしていない。 74 この類としては初である、穀物エタノールの施設を連結したトウモロコシ葉茎と穂軸由来の商用エタノールの影響評


SRREN 85/154 第 2 章

同時糖化発酵（Himmel et al., 2010）、同時糖化並行発酵（Dutta et al., 2010 など）、CBP プロセス（van Zyl et al., 2007; Himmel et al., 2010）に用いられる酵素生産の効率性を向上させるため（FAO, 2008b）、微生物のいくつかの菌株が

選択され、遺伝子組み換えが行われている。現在商用可能な酵素の多くは、遺伝子組み換え（GM）微生物由来の

閉鎖された発酵糟で生産される。酵素の終製品には、遺伝子組み換え微生物は含まれていないため（Royal Society, 2008）、その方法が容易に受容されている（FAO, 2008b）。微生物燃料。バイオ変換機能を加速させる遺伝子導入を伴う産業用の微生物75（Rude and Schirmer, 2009）は、炭化

水素燃料、濃度の高いアルコール、脂質、化学物質を糖類から製造出来る。合成生物学の研究者は、代謝経路を導

入し、より直近では人工の生物学を用いて微生物の中に代替的な生物学的代謝経路を設計している。これらは、燃

料生産と化学物質生産の効率性向上につながるだろう（Keasling and Chou, 2008; S. Lee et al., 2008）。別の経路とし

ては、微生物の持つ既存の機能を代謝工学のツールで代替する方法が考えられる。詳細な生産コストは文献では利

用出来ないが、Regalbuto（2009）と E4tech（2009）がデータをいくらかまとめている76。さらに、一部の微細藻類

は光がない場所で（従属栄養的に）糖類を変化させ、（植物油に類似した）脂質を生産出来る。この脂質は、下流

で容易にバイオディーゼル、再生可能なディーゼル燃料やジェット燃料に転換される。遺伝子組み換えを追加する

ことで、微生物は脂質を排出出来るようになり、生産コストの低下につながる。微生物のバイオ燃料と化学物質は、

活発な開発が行われている（Alper and Stephanopoulos, 2009; Rude and Schirmer, 2009）。ガス化由来の製品（表 2.15.A 及び B 参照）バイオマスを合成ガス（一酸化炭素と水素）にガス化し、その後に触媒を用いてエタノールかブタノールのいずれ

かに改質する場合、先述のバイオケミカル・チェーンと比較可能な生産コスト（12～20US ドル（2005 年）/GJ が

推定されている。も低コストな液体燃料は（発電と組み合わせて生産した）メタノールで、7～10US ドル（2005年）/GJ である（燃料のみの場合は 12～18US ドル（2005 年）/GJ）。ガス化による燃料生産コストをさらに低下出

来るかは、実用経験の獲得と技術上のリスク低減のためのガス化複合発電の大幅な開発に左右される（現在は 5～10MWeの実証段階である）。30～300MWeのプラントの場合、コストは 13～19US ドル（2005 年）/GJ（4.6～6.9USセント（2005 年）/kWh）と予測されている（表 2.15 参照; Bauen et al., 2009a）。一部の設計では、プロセスの信頼

性は今も課題ではあるが、ニッチ市場は発展しつつある（Kirkels and Verbong, 2011）。コストベースは完全に比較可能なわけではないといっても、フィッシャー・トロプシュ（FT）の合成ディーゼルに

ついての近の推定値として、石炭とバイオマスを US ドル（2005 年）/GJ で比較した場合、Bauen et al.（2009a）の 20 対 29.5、van Vliet et al.（2009）の 16 対 22、NRC（2009a）の 25 対 30、Larson et al.の 28 という数値がある。

損益分岐点は、80～120US ドル（2005 年）/バレル（0.51～0.74US ドル（2005 年）/ℓ）前後である。ポリジェネレ

ーションとフィッシャー・トロプシュ燃料の組み合わせの場合、特に高い効率性が得られると見込まれる

（Hamelinck and Faaij, 2006; Laser et al., 2009; Williams et al., 2009）。プロセス強化（Process intensification）とは、化学プラントの複数のユニット操作を統合し、それによりそのフット

プリントと資本コストを削減し、プラントがより小規模でコスト効率良く運営出来るようにさせるものである。こ

のため、以前は非常に大規模でなければ不可能だった化学・熱プロセスは、バイオマスコストの供給に効率良く合

致させるため、現在は規模を縮小出来るだろう。マイクロチャンネル・リアクタ内で熱と質量を効率的に移動出来

ないかを、従来の天然ガスまたは石炭ガス化の流れを対象に、規模を 1～2 回りコンパクト化したリアクタで、水

生ガスシフト、流れの改良、フィッシャー・トロプシュ･プロセスが調査され（Nehlsen et al., 2007）、大幅に資本

コストが低下している（Schouten et al., 2002; Sharma, 2002; Tonkovich et al., 2004）。プロセス強化は、資本上の要件

が大幅に低下するため（石炭液化油（CTL）またはガス液化油（GTL）も対象になるため）、バイオマス液化油（BTL）生産の分散化につながり得る（Shah, 2007）。メタノールとジメチルエーテルの合成も同様に強化出来るだろう。

さらに、バイオマスと石炭のガス化複合の選択肢も、バイオマスが持つ有利な二酸化炭素緩和ポテンシャルを活用

しつつ、ある程度の規模の経済を獲得するだろう。価は Integrated Bioenergy Projects により実施されている。アメリカのエネルギー省 Golden Field Office のウェブサイトは以下のとおり。 www.eere.energy.gov/golden/Reading_Room.aspx; www.eere.energy.gov/golden/PDFs/ReadingRoom/NEPA/Final_Range_Fuels_EA_10122007.pdf; www.eere.energy.gov/golden/PDFs/ReadingRoom/NEPA/POET_Project_LIBERTY_Final_EA.pdf; and www.biorefineryprojecteis-abengoa.com/Home_Page.html. 75 大腸菌や出芽酵母などは、定番の遺伝子ツールであり、産業用に用いられる。 76 Rude and Schimer（2009）は化学量論的なデータを報告している。たとえば、グルコースのトン当たりリットル数は、エタノール（ガソリン用）が 648 なのに対し、ファルネセン（ディーゼル用）が 297、微生物バイオ原油（ジェット燃料用）が 384 である。代謝の質量収率は、エタノール 51%に対し、ファルネセンが 25%、バイオ原油が 30%である。代謝経路は、中間細胞集団を成長させてから、バイオ燃料または中間物の生産を開始する。これらの段階は通常は嫌気性であり、全体的なエネルギー効率を低下させる大気と攪拌が必要になる。


SRREN 86/154 第 2 章

その他の中間品: 植物油または熱分解・水熱変換油（pyrolysis/hydrothermal processing oil）ディーゼルの代替の場合、2011 年、水素化技術で既に、植物油を再生可能なディーゼルに水素化し、直接的な炭

化水素のディーゼル代替の商用生産が行われている77。コストは、植物油の価格と補助金に左右される（表 2.15.C及び 2.3.4 節）。植物油生産で生ずるリグノセルロース系残渣は、水素化単独設備にエネルギーを供給出来るだろ

う。油脂や植物油を終燃料にする下流のプロセスは、石油リファイナリを併用して行われることが多い。この場

合、ジェット燃料やその他の製品も製造出来る。バイオマスの迅速な熱分解プロセスまたは水熱液化プロセスでは、中間油製品を低コストで製造出来る（Bain, 2007; Barth and Kleinert, 2008; 2.7.1 節）。Holmgren et al.（2008）は、ベンチスケールのデータをもとに、リグノセルロー

ス系熱分解でブレンド基材（リファイナリでガソリンと混合可能な構成要素）に改質する生産コストを 14～24USドル（2005 年）/GJ と推測した。水熱改質の緩やかな条件のもとで、多機能な担持金属触媒がある場合、バイオマス由来の糖類やその他の含酸素有

機物は、（炭素と水素を保持したまま）結合と化学的な再配列により、炭化水素燃料を製造可能である。このプロ

セスでは、中程度の温度と圧力で水素も生産出来る（Cortright et al., 2002; Huber et al., 2004, 2005, 2006; Davda et al., 2005; Gurbuz et al., 2010）。これらの開発はパイロット・実証段階に達している（Regalbuto, 2009）。光合成藻類を用いた二酸化炭素、水、光エネルギーに由来するもの（表 2.15.B）微細藻類の脂質（微細藻類油）は研究開発の初期段階で、現在は、原材料生産と変換のコストが 30～140US ドル

（2005 年）/GJ と、かなり高い（EPA, 2010）。微生物の組成とその本質的な微生物代謝経路のために、微生物の

生物多様性を探求すれば、塩分濃度の高い土地、汽水、産業排水を使用出来るため、食料作物との土地をめぐる競

合は回避出来るが、微細藻類のポテンシャルは非常に不確かである。予測。短～中期的には、バイオ燃料産業は、見解の一致した環境的・経済的持続可能性と政策目標に対応する第一

世代と第二世代の技術を網羅し、着実に成長する。第一世代と第二世代の技術を統合したバイオ燃料の展望への移

行には、さらに 10～20 年かかる可能性がある（Sims et al., 2008, 2010; NRC, 2009a; Darzins et al., 2010）。

77 再生可能ディーゼルは現在、シンガポールの Neste Oil がマレーシア産のパームオイルを原料に生産し、ドイツに輸出している（biofuelsdigest.com/bdigest/2011/03/11/neste-oil-opens-giant-renewable-diesel-plant-in-singapore/を参照）。www.climatechange.ca.gov/events/2006-06-27+28_symposium/presentations/CalHodge_handout_NESTE_OIL.PDF（nesteoil.com/）に掲載された原理の証明によると、この工程の開発には約 10 年を要した。


SRREN 87/154 第 2 章

表 2.15: 開発中の技術に関する 2030 年のバイオ燃料生産コスト予測と 2010 年産業開発レベルの概要。近々建設される先駆的なプラントの性能を使用すると、

コストは上昇する。参照の大多数は、技術学習が開発中に生じ、第 n 代プラントコストとして表示される。コストは US ドル（2005 年）建てである。 A: 燃料 - バイオケミカルとガス化のプロセスによるアルコール

プロセス原材料効率性とプロセスの経済性。

Eff.=エネルギー生産/バイオ

マスエネルギー。要素のコス

トは US ドル（2005 年）/GJで表示

化石燃料と対

比した場合の

温室効果ガス

削減（%）

潜在的な技術進歩及び

課題 2030 年まで

の生産コスト

（US ドル

（2005 年）

/GJ）

産業発展（Bacovsky et al., 2010a, b 参照）

CBP プロセス

（CBP）リグノセルロース

Eff.木質の場合 49%以下、わ

ら（エタノール）+5%電力の

場合 42%19 シナリオ分析 30

リグニン工学でセルロ

ースへのアクセスが容

易に 7。CBP 生物の開

発 44。

15.519 将来

実証・パイロット段階酵素と前処理のコスト

低下多数の国で複数のパイ

ロット初の商用プラントリグニン残渣の混焼 32

同時糖化並行発

酵 Eff. エタノール+10%電力の

場合 39%以下 1

五炭糖類の効率的な転

換 2,3。研究開発への投

資 5。新型の酵素 6。

251-2719 28-3548

個別での糖化と

発酵大麦わら

蒸気爆砕、酵素加水分解、エ

タノール発酵 9。高固体 15%データ無し

システム統合、高固体、

発酵の毒性低下

パイロットデ

ータより 309

（フィンラン

ド）

同時糖化発酵

トウモロコシ葉茎希酸加水分解、260 百万 ℓ/年、

エタノールの場合 24 FC:6.6. CC*:10.1, CR: 1.1

83-88 共同製品クレ

ジットの方法

による 25

前処理、プロセス統合、

酵素のコスト 24

15.5（アメリ

カ）第 n 代プ

ラント、将来24

リグノセルロース

多様な Eff.35%エ

タノール+4%電力1

ジェネリック: 90 百万 ℓ/年の

場合、 FC:14, CC*:14, CR: 1.1。360 百万 ℓ/年の場合、FC:14, CC*:10, CR: 0.545

メタ分析の条件 45 28（2015）45

23.5（2022）45

Eff. kg/ℓエタノール（ポプラ、

ススキ、スイッチグラス、ト

ウモロコシ葉茎、小麦: 3.7, 3.2, 2.6, 2.6, 2.4）。プラント

の規模 1,500～1,000t/日。FCは全体の 50%10

プロセス統合 - 設置済

みの製品 ℓ 当たりの資

本コストは、150～380百万 ℓ/年のプラントの

場合 0.9～1.3US ドル

（2020 年の推定）。

2025 年までに 25%の

運転コスト低下、2035年までに 40%の運転コ

スト低下の見通し 10。

18-2210 （2020 年）損益分岐点

100US ドル/バレル、+CCS 95US ドル/バレル、50US ド

ル/t CO2


SRREN 88/154 第 2 章

バガス独立プラント 35で 370ℓ/t 乾燥

（エタノール）+0.56kWh/ℓエタノール（elec.）

86 新型コジェネ

レーション: 120% （NG ピ

ーク電力）36

機械による収穫の向上

（発生した）サトウキ

ビ残渣 35, 36

635-1535 FC（固定費）

がある場合・

ない場合

ガス化 /触媒合成

エタノールリグノセルロース

（プラントの規模によって異

なるが）18プラントで年間 170百万 ℓ。副産物のプロパノー

ル・ブタノール

9038 触媒開発と合成ガス精

製の改良

1249-1518 14.524

研究開発・実証、パイ

ロット

発酵: ガソリンの

インフラと互換

性のある製品で

あるブタノール、

特にバイオブタ

ノールへ糖類・でんぷん

バイオブタノールの統合生産

の開発、溶媒を生産するバク

テリア（クロストリジウム）

を遺伝子組み換えして用いた

除去システム 29。初期のアセ

トン、ブタノール、エタノー

ル（ABE）発酵はコスト高

5-31 共同製品クレ

ジットの方法

による 29

バイオブタノールに対

する高い選択性の場合

（1）バイオブタノール

の選択性増加とコスト

低下を図るための、ク

ロストリジウム・ベエ

イジェリンキー BA101 の変異株または大腸菌のたんぱく質

組み換え 15,16

（2）酪酸への複式発酵

とブタノールへの削減

ABE の場合29.618

変異クロス

トリジウムの場合 25.217

デュアルプロ

セスの場合21.617

様々な代謝経路の大小

のベンチャー企業（酵

母宿主を含む）。炭化

水素の先駆体

ブタノールへの

ガス化リグノセルロース主にブタノール合成用の触媒

プロセスデータなし

生産コストの推計値に

は資本収益率が含まれ

る 17 1317 データなし

燃料または電力

用のメタノール

へのガス化・合成リグノセルロース

Eff. 55%燃料のみ 19

Eff. 48%燃料と 12%電力 19 9027

メタノール（及びジメ

チルエーテル）の生産

は、電力を同時生産す

る様々な構成で可能

12-18（燃料）19

7.1-9.5（燃料

及び電力）19

パイロット、デモ、初

の商用化


SRREN 89/154 第 2 章

B: 燃料 - 藻類





化石燃料と対

比した場合の

温室効果ガス

削減（%）



の生産コスト

（US ドル

（2005 年）

/GJ）

産業発展

脂質の生産、抽出、

微細藻類の天然脂

質をバイオディー

ゼルまたは再生可

能ディーゼルに転

換。他のプロセス

で消化発酵または

使用される藻類の

残渣

微細藻類の脂質。

2.6.1.2 節参照

バイオマス生産能力を

10,000t/年と想定する場合、kg当たりの生産コストは

0.47US ドル（光バイオリアク

タ）、0.6US ドル（水路）23

オープンポン

ドとバイオリ

アクタのシナ

リオの場合、28-7634

バイオマスが重量当た

り 30%の油を含有する

と想定する場合 34、1ℓの油を生産するバイオ

マスのコストは、生産

性の低い藻類（2.5g/m2/日）の場合 1～3US ド

ル、生産性の高い藻類

（10g/m2/日）の場合

1.5～5US ドル。生産性

は、オープンポンドま

たは光バイオリアクタ

の中で計測。

予備的な結果

は 95 以上 23

生産性の低～

高は、オープ

ンポンドの場

合 30-8034

光バイオリア

クタの場合50-14034

大小の企業による活発

な研究開発。ジェット

燃料やディーゼル燃料

の代替を追求するパイ

ロットも含む。


SRREN 90/154 第 2 章

C: 燃料 - 植物油及び廃棄物のガス化、熱分解、水素化、異性化による炭化水素

合成ディーゼル

へ、ガス化後に、

フィッシャー・ト

ロプシュ・プロセ

ス。バイオマス液

化油とも呼ばれ

る。二酸化炭素回

収・貯留がある場

合とない場合。プ

ロセスで炭化水

素燃料を製造（括

弧内は炭素原子

数を示す）。ガソ

リン（5-10）、ケ

ロシン（ジェット

燃料）（10-15）、

ディーゼル

（15-20）、燃料

油（20-30）


Eff. = 燃料のみの場合 0.42、燃料+電力の場合 0.4519

9127（EU）

加工により生じた二酸

化炭素の二酸化炭素回

収・貯留

14-20（燃料の

み）、8-11（燃

料/電力）19、15.2-18.643

初の商用プラント（木

質）が進行中。世界で

多数の実証プロセス、

パイロットプロセスが

進行中

80 百万 ℓ/年: FC:12, CC*17 （2015）; 280 百 ℓ/年; FC:12, CC*8 （2022）45

メタ分析の条件 45 20-29.545

Eff. =二酸化炭素回収・貯留な

しの場合 0.52、0.5w の二酸化

炭素回収・貯留 + 35 と 24MWe. 4000t/日のスイッチ

グラス。プラントコスト～650百万 US ドル 10

9026（アメリカ）

ガス精製コストと規

模・量。損益分岐点は、

原油価格 122US ドル/バレル（二酸化炭素回

収・貯留ありの場合

113US ドルで、50USドル/t CO2）

10

2510（二酸化炭

素回収・貯留

なし、アメリ

カ）、3010（二

酸化炭素回

収・貯留あり、

アメリカ）。

コスト明細

（2020）を参

照 38

Eff. = 0.52 + 22 MWe。初期建

設は 500 百万 US ドル。加工

のために EU に輸入される幅

広い高密度化原材料 39

一次エネルギ

ーの採掘から

車両走行によ

る消費までを

詳細に分析し

た EU39とアメ

リカ 14のシナ

リオ

損益分岐点は 1 バレル

75US ドル。バイオマス

と石炭を 50%混合させ

ると、気候変動に中立

になる

16-22.539

石炭とバイオマスの同時ガス

化図 2.10 参照

スイッチグラスと様々

なプレーリー植物 2938

再生可能ディー

ゼルへの水素化植物油、動物の脂

肪、廃棄物良く知られた技術。原材料の

コストが障壁

63-13026

共同製品の処

理方法による

原材料のコストがこの

プロセスを左右する。

プロセスは、石油化学

製品の運用で一般的な

もの

17-1834

商用のものとして、大

規模なものが 1 つ、小

規模なものがいくつか

ある（本文の脚注 77 参

照）。実証段階のもの

は多数あるディーゼル燃料 32

やジェット燃料

に改質するバイ

オマス熱分解と

バイオマス・廃棄

物、植物油、動物

の脂肪、廃棄物油

リファイナリ 33 用の混合スト

ックへの熱分解 8,13 プロセス

の開発（水熱プロセスから

も）。ボイラーでの直接の混

触媒の開発、バイオマ

スでの加工量の改善

リファイナリ

の混合用の分

解油の場合14-2447

実証、燃料の製品テス

トがアメリカ、ブラジ

ル、EU で実施。植物油

から製造したバイオジ


SRREN 91/154 第 2 章

触媒。リファイナ

リに直接加工さ

れる植物油 33

焼（石炭との混焼など）32また

は終製品用ェット燃料を使用した

テスト飛行も実施済み33。


SRREN 92/154 第 2 章

D: ガス化によるガス燃料、電力、熱





化石燃料と対

比した場合の

温室効果ガス

削減（%）



の生産コスト

（US ドル

（2005 年）

/GJ）

産業発展

水素を燃料と電

力にするための

ガス化・合成ガス

プロセス


Eff. 60%（燃料のみ）。液体の

場合、GJ H2当たり 0.19GJ の

電力が必要で推定値は 11～14US ドル/GJ（長期）。木質

の場合、2.4US ドル/GJ で、

568US ドル/kWthの設備 19

8830

長期的には、水素と電

力の併産（燃料効率

55%、電力 5%）19。

426US ドル/kWth の設

備 19

4-519（長期）620-1212

5.5-7.741 研究開発段階

燃料、熱、電力生

産のためのガス

化・メタン生成リグノセルロース

Eff. 60%以下（乾燥原材料の場

合、60%以上）。燃料と電力

生産の組み合わせが可能 9827

ガス精製とメタン生成

触媒に関する研究開

発・実証。含水原材料

の湿式ガス化（ wet gasification）が開発中

10.6-11.542

木質の場合、

2.8US ドル/GJ

研究開発・実証段階

嫌気性消化、ガス

改質、液化有機廃棄物、汚泥

Eff. ～20～30%。動物と農業

の残渣混合物を含む新たなメタゲノムツー

ルを伴う技術の堅実性

の改善、コスト低下

15-1621

コジェネレーシ

ョン用のガス化

複合発電リグノセルロース

地域暖房: 電力と熱の比率は

0.8 対 1.2。発電の効率性は 40～45%で、全体の効率性は 85～90%。投資は 1,200US ドル

/kWth。フィンランドの木質残

渣 22

9631

ガス精製、効率的な発

電の増加、コスト低下

8-1111

5～10MW の実証段階。

コスト予想は、29～

38US ドル/GJ または

10 ～ 13.5US セント/kWh45

30～300MW45のガス化

複合発電。資本コスト

は 1,150～2,300US ド

ル /kWe、割引率 10%で、プラントの耐用年

数が 20 年、3US ドル

/GJ。メタ分析の条件。

13-1945または

4.5～6.9USセ

ント/kWh

注: 省略形: *転換コスト（CC）には、初期建設コストと運転コストが含まれる。CR = 共同製品の収益。FC = 原材料のコスト。CC = 転換コスト。CC、CR、FC のコストはすべて US ド

ル（2005 年）/GJ で表示される。システムの境界: 多くの参照は、割引率 10%、プラント耐用年数 20 年をメタ分析の条件としている。

17 生産コストには、資本収益率が含まれる。24 IRR（内部収益率）10%、税率 39%、

プラント耐用年数 20 年。倍率残高逓減償却法（Double-declining-balance depreciation method）、100%持分、第 n 代プラント、バイオケミカル変換の場合、コストは FC: 6, CC*: 10.6, CR: 1.1 で、熱化学的変換の場合、コストは FC: 6.7, CC*: 10, CR: 2.5。30

内部収益率 12%、税率 39%、プラント耐用年数 25 年。修正加速減価償却法（Modified Accelerated Cost Recovery System depreciation method）（MACRS 償却法）、持分と債務の割合 65: 35、債務の利率 7%、n 倍のプラント、FC: 8.2, CC*: 16.9, CR: 2.6。37 先駆的な（この種としては初の）プラントの例: 内部収益率 10%、税率 39%、プラント耐用年数 20 年、MACRS 償却法、100%持分、FC: 12.2～20.7, CC*: 27.3～38, CR: 0～6。38 割引率 7%、税率 39%、プラント耐用年数 20 年、MACRS


SRREN 93/154 第 2 章

償却法、持分と債務の割合 45: 55、債務の利率 4.4%、第 n 代プラント、二酸化炭素回収・貯留ありの FC: 16、二酸化炭素回収・貯留なしの FC: 8.8、二酸化炭素回収・貯留ありの CC*: 14.7, 二酸化炭素回収・貯留なしの CC*: 15.7, 二酸化炭素回収・貯留ありの CR: 2、二酸化炭素回収・貯留なしの CR: 2.1。39

割引率 10%、プラント耐用年数 10 年。40 先駆的なプラントの例: 内

部収益率 10%、税率 39%、プラント耐用年数 20 年、MACRS 償却法、100%持分、FC: 9.5, CC*: 24.5, CR: 1.1。41 内部収益率 10%、プラント耐用年数 15 年

参照: 1 Hamelinck et al.（2005a）; 2 Jeffries 2006）; 3 Jeffries et al.（2007）; 4 Balat et al.（2009）及び IEA Bioenergy Pyrolosis Task （www.pyne.co.uk）参照; 5 Sims et al.（2008）; 6 Himmel et al.（2010）; 7 Sannigrahi et al.（2010）; 8 Bain（2007）; 9 von Weyman（2007）; 10 NRC（2009a）; 11 IEA Bioenergy（2007）; 12 Kinchin and Bain（2009）; 13 McKeough et al 2005; 14 Wu et al.（2005）; 15 Ezeji et al.（2007a）; 16 Ezeji et al.（2007b）; 17 Cascone（2008）; 18 Tao and Aden（2009）; 19 Hamelinck and Faaij（2006）; 20 Hoogwijk（2004）; 21 Sustainable Transport Solutions（2006）; 22 Helynen et al.（2002）; 23 Chisti（2007）; 24 Foust et al.（2009）; 25 Wang et al.（2010）; 26 Kalnes et al.（2009）; 27 Edwards et al.（2008）; 28 Huo et al.（2009）; 29 Wu et al.（2008）; 30 Laser et al.（2009）; 31 Daugherty（2001）; 32 Cremers（2009）（IEA の混焼データベース www.ieabcc.nl/database/cofiring.php を参照）; 33 IATA（2009）; 34 EPA（2010）; 35 Seabra et al.（2010）; 36 Macedo et al.（2008）; 37 Kazi et al.（2010）; 38 Larson et al.（2009）; 39 van Vliet et al.（2009）; 40 Swanson et al.（2010）; 41 Hamelinck and Faaij（2002）; 42

Mozaffarian et al. （2004）; 43 Hamelinck et al.（2004）; 44 van Zyl et al.（2007）; 45 Bauen et al.（2009a）; 46 Elliott（2008）; 47 Holmgren et al.（2008）; 48 Dutta et al.（2010）; 49 Phillips et al.（2007）。


SRREN 94/154 第 2 章

2.6.3.2 ガス化燃料表 2.15.D では、リグノセルロース系バイオマスと様々な廃棄物に由来するガス化燃料の推定生産コストを比較して

いる。嫌気性消化。様々な廃棄物や、単独の農業残渣またはそれらの併用によるメタン生産は、様々な性能のレベルごと

に世界各国で実施されている。推定の生産コストはその用途に大きく影響される。埋立地ガスの場合は 1～2US ド

ル（2005 年）/GJ、天然ガスまたは輸送用途の場合は 15～20US ドル（2005 年）/GJ、農場での消化槽／小型エンジ

ンの場合は 50～60US ドル（2005 年）/GJ、配電用の発電の場合は 100～120US ドル（2005 年）/GJ である（表 2.6及び 2.15）。個々の技術と統合化システムの信頼性、予測可能性、コストは、新型のメタゲノム78、微生物形態、

母集団構造を使用すれば減少するだろう（Cirne et al., 2007）。また、用途の拡大につながる天然ガス配管への注入

が認められるためには、制御技術と自動化技術、ガスの精製と改質、品質基準が必要になる。メタン排出回避は、

エネルギーと他の製品を同時に生産でき、気候に大きな便益を与える。合成ガス由来のメタン（天然ガスの代替）、メタノールジメチルエーテル（DME）、水素は、5～18US ドル/GJの範囲で生産が予測されるバイオマスガス化によるガス製品である。適切なガス精製とタール除去が行なわれた後、

使用する触媒とリアクタの種類を設計することで（たとえば、ニッケルとマグネシウムの触媒で合成天然ガスがで

き、酸化銅と酸化亜鉛でメタノールとジメチルエーテルが選択的に出来る）、合成ガスは触媒合成リアクタで他の

製品に転換される。様々な比率で多様な原材料を使用するために開発されるプロセスは、年間を通じて原材料を継

続的に利用可能にさせるとともに気象や気候への脆弱性を低減させることで、投資リスクを低下出来る。天然ガス

（及び石炭）からのメタノール合成は実用され、バイオマスからの合成も実証プラントや初の商用プラントが開発

中である。水素生産は潜在的なコストはも安いが、輸送用途にはさらに発展的なインフラが必要である（Kirkels and Verbong, 2011）。ジメチルエーテルは、ガス化と改質による別の製品である（メタノールと一緒に生産される）。

木質残渣や黒液から製造でき、輸送用燃料として追求されている。スウェーデンは、複数のバイオエネルギー製品

のシナリオを検討したが、このなかには、ディーゼル燃料とガソリンをジメチルエーテルとメタノールで大幅に代

替するシナリオが含まれていた（Gustavsson et al., 2007）。有機物をエネルギー源として使用する微生物燃料電池が、直接発電用に開発中である。微生物学的に媒介された酸

化反応を通じて、発電が行われる。この事実から、微生物燃料電池の全体的な転換効率は、他のバイオ燃料プロセ

スに比べ潜在的に高いことが示唆される（Rabaey and Verstraete, 2005）。微生物燃料電池は、液体廃棄物の処理に

も適用しうる。Cusick et al.（2011）は、初期のパイロットワイナリーの排水処理について説明している。 2.6.3.3 二酸化炭素回収・貯留とバイオマスの併用。大気からの温室効果ガスの長期的な除去バイオエネルギー技術を二酸化炭素回収・貯留と併用すれば（Obersteiner et al., 2001; Möllersten et al., 2003; Yamashita and Barreto, 2004; IPCC, 2005; Rhodes and Keith, 2008; Pacca and Moreira, 2009）、二酸化炭素回収・貯留の地質学的技

術が開発、実証され、長期にわたり二酸化炭素貯留を維持出来ると検証できた場合、バイオマス関連の温室効果ガ

ス緩和の役割が大幅に高まるだろう。これらの技術は、たとえば直接緩和するには割高な排出源の相殺を通じて、

コスト効率の良い間接的な緩和策になるだろう（IPCC, 2005; Rhodes and Keith, 2008; Azar et al., 2010; Edenhofer et al., 2010; van Vuuren et al., 2010）。アメリカにおけるトウモロコシ原料のエタノール製造で、炭酸飲料、瞬間冷凍肉、枯渇した油田での EOR（石油(原油)増進回収）のために二酸化炭素を供給しているが、二酸化炭素市場の商業的価値が低く、地域的に近接する必

要性があるため、エタノールプラントの大多数は二酸化炭素を大気中に放出している。このため、糖類発酵からエ

タノールを生産する際の二酸化炭素回収は可能であり（Möllersten et al., 2003）、現在は炭素隔離に使用される場合

がある。そして、これらの技術の実証は進んでいる79。この技術の影響は、化石燃料エタノール代替と比べ、天然

ガス使用のエタノールプラントのライフサイクル温室効果ガス排出を 39～70%削減すると予想されていた一方、エ

ネルギー収支は 3.5%しか低下していない（様々な機能単位の性能については、表 2.13 参照）（（S&T）2 Consultants, 2009）。同様に、van Vliet et al.（2009）は、バイオマスガス化と二酸化炭素回収・貯留が産業規模で機能し、原材料が気候

中立的に取得される場合、バイオマス液化油を 50%、石炭液化油を 50%の割合で使用し、二酸化炭素回収・貯留を

併用すれば、気候変動の影響は純粋に中立化出来ると推定した（図 2.10）。おそらく、Larson et al.（2009）が示す

ように、（荒廃地などで）土壌の炭素含有量を増加させる作物を使用すれば、さらに除去が出来るだろう。

78 たとえば www.jgi.doe.gov/sequencing/why/99203.html.参照。 79 sequestration.org/report.htm 及び www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/database/index.html.参照。アメリカでは、Midwest Geological Sequestration Consortium を通じ、石炭を動力とする湿式粉砕のエタノールプラントが 3 年にわたり計画中である。実証段階の試験プロジェクトで、中央イリノイのマウントサイモンにある砂岩含塩層の地下約 2km に二酸化炭素 1Mt を注入する。監視、検証、計算が含まれ、特性評価の段階でもある（June 2010）。


SRREN 95/154 第 2 章

2.6.3.4 バイオリファイナリーバイオリファイナリーの概念は、液体燃料、化学物質、その他の製品（Kamm et al., 2006）などの幅広い製品を生

産出来る石油精製と類似している。現在の第一世代のバイオリファイナリーでさえ、多様な製品を製造しており（表

2.7 参照）、これらは食料や飼料の生産と関連している。たとえば、サトウキビエタノールのバイオリファイナリ

ーでは、複数のエネルギー製品を生産している（EPE, 2008, 2010）。持続可能なリグノセルロース系バイオリファ

イナリーも、エネルギー・フローと原料のフローの統合を強化出来る（Cherubini and Strohman 2010 など）。これ

らのバイオリファイナリーは、バイオマスと資源（水と栄養物を含む）の使用を一般に適化しつつ、温室効果ガ

ス排出を緩和する（Ragauskas et al., 2006）。世界経済フォーラム（King et al., 2010）では、バイオリファイナリー

の収益ポテンシャルは、バリューチェーン全体に沿った既存の政策を伴えば大きくなるだろうとし、2020 年まで

に 2,950 億 US ドル（2005 年）に達し得ると予測している80。 2.6.3.5 バイオベースの製品バイオベースの製品は、バイオマス由来の非食料の製品と定義される。この用語は一般に、バイオベースのプラス

チック、潤滑油、界面活性剤、溶媒、化学的成分などの新たな非食料の製品と原料に使用される。プラスチックは

石油化学製品の組み合わせ全体の 73%を占め、合成繊維、溶媒、洗浄剤、合成ゴムがそれに次ぐ（2007 年のデー

タ; Gielen et al., 2008）。このため、バイオベースの製品は、これらの製品カテゴリ、とりわけプラスチックや繊維

のカテゴリで極めて重要な役割を果たすと予測出来る。バイオマスからポリマーや他の有機化学原料を生産する方法は、主に 4 つある。（1）自然発生した複数のポリマ

ーを直接使用する。通常、いくらかの熱処理、化学変換または混合で改質する。（2）熱化学的転換（熱分解やガ

ス化など）し、その後合成したり、さらに加工したりする。（3）バイオマス由来の糖類や他の中間品の発酵（大

半の大量生産品）または酵素転換（主に特殊ケミカルやファインケミカル）。（4）遺伝子組み換えの農作物（ポ

テトやススキなど）におけるポリマーや先駆体のバイオ生産。近年拡大するバイオベースのプラスチックの生産は世界的に成長し、2007 年には 0.4Mt 以下だったが、2020 年に

は 3.45Mt に成長すると推測される（Shen et al., 2009）。コスト効率の良いバイオベースの製品は、単に再生可能と

いうには留まらない従来の原料に比べ優れた性質があり、市場に浸透すると予測されている（King et al., 2010）。

合成有機原料生産の場合、シナリオ研究では、0.15ha/t の生産性で世界規模の面積が 7,500 万ヘクタールであれば、

付加価値製品の 15～30EJ に相当する供給を行えるだろうとしている（Patel et al., 2006）。開発が初期段階である点を踏まえると、温室効果ガス軽減コストは大幅に異なる。現在の軽減コストは、ポリ乳酸

の場合、100～200US ドル（2005 年）/t の二酸化炭素軽減と推定される。バイオベースのポリエチレンの場合や、

サトウキビ系エタノールから生産される場合、現在の軽減コストは 100US ドル（2005 年）/CO2の規模かそれ以下

だろう。すべてのプロセスについて言えることだが、化学的、バイオケミカル的転換とバイオエネルギーの複合生

産で技術的な進歩があれば、軽減コストは中期的に 50～100US ドル（2005 年）/CO2低下する可能性が高い（Patel et al., 2006）。

2.6.4 統合リグノセルロース系原材料は、以下の理由から非常に有望である。その理由は、1）食料生産とは直接競合しない。

2）エネルギー（またはエネルギー専用商品）を目的とした品質改質が可能であり、土地面積当たりの生産を向上

出来る。また、非常に大きな製品市場が見込まれる。3）作物生産や他のシステムから残渣として収穫出来るため、

土地利用の効率性が高まる。4）様々なその他の産業で廃棄物管理運用を統合出来るため、地域レベルで産業の共

生関係が見込める。バイオマスを燃料、電力、熱、多様な製品に転換していくうえで、その駆動要因と課題は、経済成長と経済開発、

環境意識、社会的ニーズ、エネルギー安全保障と気候安全保障である。現在の政策のもとでは、バリューチェーン

全体に沿った収益ポテンシャルの推定値は2020年に2,950億USドル（2005年）規模になるだろう（King et al., 2010）。作物収穫の残渣や植林の残渣は、2007～2009 年と比較した場合、2030～2050 年までに平均で約 20%増加すると予

測される。多年生植物または短期輪作の雑木林に由来するバイオエネルギーの生産コストは、現在の 3～16US ド

ル（2005 年）/GJ に対し、2020 年までに 2.5US ドル（2005 年）/GJ 以下（WWI, 2006）に低下すると推測される。

80 バリューチェーンの様々な部分の事業ポテンシャルについて、その近似値（2020 年までに 10 億 US ドル（2005 年））は以下のとおり推定されている。農業投入（15）、バイオマス生産（89）、バイオマス取引（30）、バイオリファイニング投入（10）、バイオリファイニング燃料（80）、バイオリファイニング化学薬品及び製品（6）、バイオマスの発電と熱（65）。


SRREN 96/154 第 2 章

特定の場所で利用可能なコストと量の予測した供給曲線が必要になる。また、この供給曲線は、図 2.5 の例に示し

たように、競合使用も考慮するべきである。たとえば、EU とアメリカのリグノセルロース供給曲線では、2025～2030 年までに合理的な配送コストで 20EJ 以上となることが示されている。新世代の藻類原材料は、ディーゼル、ジェット燃料あるいは太陽光と二酸化炭素や水からの高付加価値製品となる、

藻類の脂質を生産する。藻類は汽水、栽培に適さない土地、及び産業排水でもで成長出来るため、土地利用の影響

を緩和する戦略が展開可能である。現在の生産コストの推定は非常に不確かで、オープンポンドと光リアクタで

30～140US ドル（2005 年）/GJ である。微生物の多くは、ミクロサイズの工場として、特定の製品、燃料、または原料を生産し、化石燃料源に対する社会

の依存を低下出来るだろう。技術的進歩は目覚しいものがあるが、リグノセルロース系バイオマスにはより複雑なプロセスが必要であり、新た

な段階を多数統合することから、実証プラント、初期のプラント、初期の商用段階において、「Valley of Death」における開発をもたらす時間や支援が必要となる。幅広い原料とプロセスの変動性によるコスト予測は、非常に原

材料コストの影響を受けやすく、10～30US ドル（2005 年）/GJ の間で変動している。アメリカ国立アカデミーは、

2035 年までにバイオケミカル経路の運営コストは 40%削減され、12～15US ドル（2005 年）/GJ まで下がると予測

している。多くの国で展開されるガス化複合発電のパイロットプラントについては、コストが 13～19US ドル（2005 年）/GJ（4.6～6.9US セント（2005 年）/kWh、原材料コストは 3US ドル（2005 年）/GJ）である。電力供給に加え、合成

ガスも幅広い範囲の燃料（メタノール、エタノール、ブタノール、及び合成ディーゼル）供給に使用出来る。ある

いは、電力と燃料の複合的な方法にも使用することが出来る。メタノール、エタノール、ブタノール、合成ディー

ゼルの推定コストは、12～25US ドル（2005 年）/GJ である。様々な廃棄物に由来するバイオガスの生産と、バイ

オメタンガスへの改質は、既に様々な用途の小規模な市場に浸透しており、スウェーデンの輸送、北ヨーロッパ諸

国やヨーロッパ諸国の熱や電力などが事例として挙げられる。鍵となる要因は、廃棄物と農業残渣の組み合わせで

あり、改質の向上とさらなるコスト削減が今も必要である。熱分解や水熱油は低コストで輸送可能な油であり、熱または熱電供給用途に使用される。これは、単独の施設また

は石油化学リファイナリーと併用して改質する原材料になるだろう。熱分解油の推定生産コストは約 7US ドル

（2005 年）/GJ と低く、発電、熱、化学製品生産に選択肢を提供する。熱分解油の安定化とその後の改質には、コ

スト削減の余地があり、活発な研究が行われている。多くのバイオエネルギーとバイオ燃料変換経路は、二酸化炭素回収・貯留を用いれば、排出量削減・吸収の大きな

可能性がある。二酸化炭素回収・貯留技術がさらに開発が進み検証されているなか、発酵による濃縮二酸化炭素流

や、電力用のガス化複合発電、フィッシャー・トロプシュ・プロセスを通じたバイオマス液化油や石炭液化油を二

酸化炭素回収･貯留と併用することにより、向こう 35 年以内に、炭素中立的な燃料、一部のケースでは炭素排出が

マイナスの燃料を達成する機会が生ずる。この目標の達成は、バイオマス選択の幅を適切に設計したシステム、原

材料の供給システム、二次エネルギーキャリアへの転換技術、既存及び将来のエネルギーシステムへのこのキャリ

アの統合により、円滑に進められる。

2.7 コストの傾向81

2.7.1 決定要因バイオマスからエネルギー（または原料）を生産するコストの決定は複雑である。それは、原材料の生産・供給コ

ストの地域差だけでなく、バイオマス転換技術の組み合わせの展開や可能性も幅広い差があるためである。バイオ

エネルギー生産のコストに影響を与える主要な要因は以下のとおりである。

・作物生産の場合: 土地と労働力のコスト、作物の収量、多様な投入（肥料など）の価格、水供給、管理シ

ステム（たとえば、収穫の機械化または人力による収穫）（2.3.1 及び 2.6.1 節; 地域特有の例として Wiskerke et al., 2010 参照）。

・転換施設へのバイオマス配送の場合: バイオマス資源の空間分布、輸送距離、輸送モード、サプライチェ

ーンにおける前処理技術の導入（及びタイミング）。サプライチェーンの範囲は、幅広いオンサイト利用

（薪または製糖業におけるバガス使用、または他の転換施設におけるバイオマス残渣など）からペレット

81 本節のコストに関連する議論は、二次エネルギーキャリアを生産する民間投資家の見方に大きく限定される。第 1 章、第 8～11 章で、コスト上の課題に関する補足的な見方を提示し、その対象は統合コスト、外部コストと便益、経済全体のコスト及び政策コストなどである。


SRREN 97/154 第 2 章

やエタノールなど液体燃料の出荷に伴う国際的なサプライチェーン（2.3.2 及び 2.6.2 節）に及ぶ。電力の

地域配電についてはDornburg and Faaij（2001）、国際的なサプライチェーンについてはHamelinck et al.（2005b）を参照。

・エネルギーキャリア（またはバイオ原材料）への終転換の場合: 転換の規模、財政的メカニズム、負荷

率、副産物の生産と価値、（生産施設における）終的な転換コスト。これらの主要な要因は技術と場所

で異なる。転換プロセスで使用するエネルギーキャリアの種類は、気候変動緩和のポテンシャルに影響す

る（Wang et al., 2011）。 Hoogwijk et al.（2009）の分析では、様々な IPCC SRES シナリオ（IPCC, 2000）の（多年生の作付けシステムに注

目して）バイオマス生産の潜在的コストについて世界規模の長期的見解を示している。これらのシナリオについて

は 2.8.4 及び 2.8.5 節で取り上げている（表 2.16 及び図 2.17 参照）。地代は、世界の大半の地域ではコスト要因と

しては小さいが、基礎となるシナリオにおける土地利用の集約度に依存する。資本コストは、機械化の度合いが様々

なため異なる。これらの分析に基づくと、多年生植物の作付けシステムに基づく長期の技術ポテンシャルのかなり

の部分（100～300EJ）で、そのコストは約 2.3US ドル（2005 年）/GJ になるだろう。このコスト範囲はシナリオの

想定条件に左右され、図 10.23（Hoogwijk et al., 2009; 短期的な生産に関しては、図 2.5 に示すコストの供給曲線と

ポテンシャルも参照）に示されている。一年生と多年生双方のエネルギー作物生産のコストについては、2.3.1 及

び 2.6.1 節で詳述する。バイオマス供給は、あらゆる商品と同様、複雑な価格メカニズムの対象になる。バイオマス供給は化石燃料価格

（OECD-FAO, 2008; Schmidhuber, 2008; Tyner and Taheripour, 2008）、農産品と林産品の市場の影響を強く受ける。

理想的な状況では、需給は均衡し、価格レベルは実際の生産コストと供給コストを示す優れた評価基準になる（土

地利用変化に関する議論を示した 2.5.3 節参照）。現在は、トウモロコシ、菜種、パームオイル、サトウキビとい

ったも重要なバイオ燃料原材料のコストを決定しているのは、市場のダイナミクスである。木材ペレットは、近

代的なバイオエネルギー生産に関して国際的に取引される別の重要な原材料であるが、価格は石油価格の影響を強

く受ける。これは、木材ペレットは部分的には暖房用の灯油を代替していること、混焼を対象とした固定価格買取

制度などのグリーン発電を刺激する支援策が、その理由として挙げられる（2.4 節; Junginger et al., 2008）。それに

加え、固体バイオ燃料と液体バイオ燃料の価格は、国の設定で決定され、特定の政策と代替的な用途があるだろう

バイオマス残渣の市場価値は、国の政策に影響を受けるその他の市場の価格メカニズムで決まることも多い（タイ

の特殊な例については Junginger et al., 2001 を参照）。

図 2.17: 地域メッシュ方式によるエネルギー作物の生産コスト内訳。コストは、2050年のSRES A1シナリオ（IPCC, 2000）の各地域内の低生産コストを用いた（US ドル（2005 年）ではなく US ドル（2000 年）を使用）（Hoogwijk et al., 2009; Elsevier B.V.の許可を得て複製）。

労働

資本

地代

輸送

エネ

ルギ

ー作

物生

産コ

スト

[U

Sド

ル（

200

0年

）/G

J]

カナ

ダ

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リカ

中央

アメ

リカ

南ア

メリ

カ

北ア

フリ

カ

西ア

フリ

カ

東ア

フリ

カ

南ア

フリ

カ

OE

CDヨ

ーロ

ッパ

東ヨ

ーロ

ッパ

旧U

SS

R

中東

南ア

ジア

東ア

ジア

東南

アジ

ア

オセ

アニ

ア

日本


SRREN 98/154 第 2 章

表 2.16: SRES で極端な土地利用を示した 2 シナリオ（A1 及び A2）を対象に、2050 年、放棄農地とその他の土地

におけるエネルギー作物の技術ポテンシャルを様々な削減コストで地域別に推定（US ドル（2005 年）/GJ 収穫

されたバイオマス。地域の輸送を含む）（Hoogwijk et al., 2009; Elsevier B.V.の許可を得て複製）。

地域 A1: 作付け密度が高く、国際取引も大の場合

（2050 年） A2: 作付け密度が低く、国際取引が低で、技

術開発も低調な場合（2050 年）削減コスト <1.15

US ドル/GJ <2.3 US ドル/GJ

<4.6 US ドル/GJ

<1.15 US ドル/GJ

<2.3 US ドル/GJ

<4.6 US ドル/GJ

カナダ 0 11.4 14.3 0.0 7.9 9.4 アメリカ 0 17.8 34.0 0.0 6.9 18.7 中央アメリカ 0 7.0 13.0 0.0 2.0 2.9 南アメリカ 0 11.7 73.5 0.0 5.3 14.8 北アフリカ 0 0.9 2.0 0.0 0.7 1.3 西アフリカ 6.6 26.4 28.5 7.9 14.6 15.5 東アフリカ 8.1 23.8 24.4 3.6 6.2 6.4 南アフリカ 0 12.5 16.6 0.1 0.3 0.7 西ヨーロッパ 0 3.0 11.5 0.0 5.6 12.5 東ヨーロッパ 0 6.8 8.9 0.0 6.2 6.3 旧 USSR 0 78.6 84.9 0.8 41.9 46.6 中東 0 0.1 3.0 0.0 0.0 1.3 南アジア 0.1 12.1 15.3 0.6 8.2 9.8 東アジア 0 16.3 63.6 0.0 0.0 5.8 東南アジア 0 8.8 9.7 0.0 6.9 7.0 オセアニア 0.7 33.4 35.2 1.6 16.6 18.0 日本 0 0.0 0.1 0.0 0.0 0.0 世界 15.5 271 438 14.6 129 177 2.7.1.1 特定の商用システムに関する電力、熱、燃料の近の均等化原価先述の要因により、世界規模で有効なバイオエネルギーの一般的なコスト情報を作成するのは明らかに難しい。そ

れにもかかわらず、本節では、特定の商用バイオエネルギー・システムの典型的な近の均等化発電原価（LCOE）、熱の均等化原価（LCOH）、燃料の均等化原価（LCOF）の推定値を提示している。これらのシステムの一部につ

いては、2.3.4 節で技術的な詳細を取り上げている82。均等化原価を計算する方法論は Annex II で説明し、これらの

数字を算出する際に用いたデータと前提は Annex III で提示する。これらの前提は、以前にまとめられた文献から

部分的に引用されている。商用可能なバイオエネルギーの特定の選択肢に関する均等化発電原価、熱の均等化原価、燃料の均等化原価の結果

は、近のコストに基づいており、図 2.18 にまとめられ、以下で論じられる。均等化発電原価を計算する際、原材料コストの標準的な範囲は（高位発熱量（HHV）に基づき）1.25～5US ドル（2005年）/GJ と想定された。発電と熱の双方が行われるコジェネレーションプラントの均等化発電原価の計算の際、熱

は副産物として計算され、収益は熱の想定品質と用途に左右された。大規模なコジェネレーションプラントでは、

プロセス熱のために蒸気が生産され、この副産物の収益は 5US ドル（2005 年）/GJ に設定された。他方、小規模なコジェネレーションプラントでは、収益は温水のコストに従い効率的に設定され、13US ドル（2005年）/GJ に設定された（たとえば北ヨーロッパ諸国やヨーロッパに適用可能）。

82 均等化発電原価は耐用年数内でのエネルギー生産システムのコストを指す。収支を耐用年数内で考えたとき、特定のエネルギー源を用いて発電を行う必要がある場合の単位あたり価格で計算される。バリューチェーンの上流で発生するすべての民間コストを含むが、終消費者への配送、統合コスト、環境その他の外部コストを含まない。補助金や税控除なども含まない。


SRREN 99/154 第 2 章

[US ドル 2005/GJ]]

図 2.18: 割引率 7%の商業化されているバイオエネルギー・システムからのエネルギーのサービスの典型的な近

の均等化コスト。原材料コストは技術間で異なる。その他の割引率（3%及び 10%）が適用される場合の均等化コ

ストについては、Annex III と 10.5 節を参照。バイオ燃料の場合、均等化発電原価及び熱の均等化原価はデータが

利用可能な技術の主要ユーザ市場にのみ与えられるが、燃料の均等化原価の幅は様々な国における生産を表してい

る。そして、計算に用いられる基礎となるコストと性能の想定は、Annex III に概要を示す。計算は高位発熱量に基

づいている。注: BFB: バブリング流動層、ORC: 有機ランキンサイクル、ICE: 内燃機関

暖房システムの熱の均等化原価は図 2.18 の水色の棒で示されているが、利用可能な文献がより限定的なため、確

かさには欠ける。暖房用途の場合、投資コストの想定は基本的に、主に暖房を使用するヨーロッパと北ヨーロッパ

の諸国の文献を引用している（図 2.8 参照）。原材料コストの範囲も同一の文献から引用したため、世界の他地域

を代表しない場合がある。原材料コストは、一般廃棄物と低コストの残渣の場合 0～3.0US ドル（2005 年）/GJ、嫌

気性消化の場合 2.5～3.7US ドル（2005 年）/GJ、蒸気タービンの場合 3.7～6.2US ドル（2005 年）/GJ、ペレットの

場合が 10～20US ドル（2005 年）/GJ である。このため、熱の均等化原価の数字はヨーロッパのシステムをほぼ代

表していると言える。燃料の均等化原価の推定値は、複数の国々におけるバイオ燃料生産の技術経済評価から引用した（Bain, 2007）83。

基礎となる原材料コストの想定は、各地域の近の小値と大値を示し、Annex III に掲載されている。バイオ燃

料生産のすべての生産経路は、様々な副産物の収益を時として考慮している。この収益は、燃料の均等化原価を計

算するため、支出から差し引かれた。サトウキビ由来のエタノールの場合、たとえば糖類の収益を 4.3US ドル（2005年）/GJfeedとすると、糖類の市場価格によってこの数値は異なるが、大で 5.6US ドル（2005 年）/GJfeedに上昇す

83 この研究は、南北アメリカ、中国、インドの原材料供給曲線の経済的な事前特性評価（preliminary economic characterization）に沿って行われた（Kline et al., 2007）。この曲線については 2.2.3 節で説明されている。これらの計算に関連するバイオマス市場のポテンシャル（Alfstad, 2008）は図 2.5(c）に示される（これらの国々の事例で、高成長が 45EJ、ベースラインが 25EJ、低成長が 8EJ である）。

電力（直接燃焼、BFB&ストーカー）25～100MW

電力（混焼）25～100MW

熱電供給（ストーカー）25～100MW

熱電供給（ORC）0.65～1.6 MW

熱電供給（蒸気タービン）2.5～10 MW

熱電供給（ガス化 ICE）2.2～13 MW

熱電供給（一般廃棄物）1～10MW

熱電供給（蒸気タービン）12～14 MW

熱電供給（嫌気性消化）0.5～5 MW

熱（家庭ペレット暖房）5～100 MW

中間燃料（熱分解燃料油）

サトウキビからの輸送燃料（エタノール、糖、電力）

トウモロコシからの輸送燃料（エタノール、飼料（乾式粉砕））

ムギからの輸送燃料（エタノール、飼料）

大豆油からの輸送燃料（バイオディーゼル）

アブラヤシからの輸送燃料（バイオディーゼル）

1 熱電供給オプションの均等化発電原価は、副

産物収益として出熱を占めている。 2

熱電供給オプションの均等化発電原価は、熱

関連コストの割合のみを占めている。

均等化発電原価 1

熱の均等化原価 2

中間燃料の均等化原価

輸送燃料の均等化原価


SRREN 100/154 第 2 章

る可能性がある。しかしながら、燃料の均等化原価を計算する場合、平均的な副産物の収入が想定された。エタノ

ールや糖類と同様（及び将来のその他のバイオマテリアルも潜在的に）、第三の副産物は電力であり、収益も燃料

の均等化原価計算の際に差し引かれると想定された。同様の方法は、他のバイオ燃料の生産経路にも使用された

（Annex III 参照）。ただし、この単純な例は、バイオ燃料生産のコスト評価の複雑性を物語っている。

終的に、高密度のエネルギーキャリアである熱分解油の均等化原価も、中間燃料として評価された。熱分解油は

既に暖房やコジェネレーションの用途に使用され、定置電力や輸送用途にも投資されているためである（2.3.3.2, 2.6.2 及び 2.6.3.1 節参照）。図 2.18 は、原材料コストだけでなく、投資コスト、効率性、プラント耐用年数その他の要因のばらつきにより決

定された、幅広い数値を示している。ただし、原材料コストは、地域で大きく異なる上、多くのバイオエネルギー

用途を対象にした均等化原価全体のかなりの部分を占める。本報告書で検討された様々な原材料コストのレベルが

発電技術の均等化原価に与える影響は、図 2.19 により明確に示されている。図では、投資コストと設備利用率も

示されており84、同様の影響は図 2.20 のバイオ燃料の均等化原価（燃料の均等化原価）にも現れている（暖房シス

テムの数字は示されていないが、同様の関係が存在する）。コストデータ作成に使用した参照は、図の脚注に示し

た。

図 2.19: 様々な投資コストとプラントの設備利用率（CF）の原材料コストに対する均等化発電原価の感度。均等

化発電原価は割引率 7%、中程度の運転保守（O&M）、耐用年数の範囲も中程度である（Annex III 参照）。計算は

高位発熱量に基づく。参照: DeMeo and Galdo（1997）; Bain et al.（2003）; EIA（2009）; Obernberger and Thek（2004）; Sims（2007）; McGowin（2008）; Obernberger et al.（2008）; EIA（2010b）; Rauch（2010）; Skjoldborg（2010）; Bain（2011）; OANDA（2011）。

84 大規模な電力のみとコジェネレーション技術は図 2.18 にまとめられているが、図 2.19 にも個別表示されている。

原材料コスト [US ドル（2005 年）/t]

エネ

ルギ

ーの

均等

化原

価 [

USセ

ント

（20

05年

）/k

Wh]

原材料コスト [US ドル（2005 年）/GJfeed]

バイオパワー（直接・専用ストーカーCHP, 25) - 100MW 2,600USD2005 AW, CF80%



バイオパワー（混焼、20-100MW）430USD2005 AW, CF80%



バイオパワー（CHP, ORC, <1-1.60MW）6,500USD2005 AW, CF68%



バイオパワー（CHP, 蒸気タービン, <2.5-10MW）4,100USD2005 AW, CF68%



バイオパワー（CHP, ガス化+IKE, 2-14MW）1,800USD2005 AW, CF68%




SRREN 101/154 第 2 章

図 2.20: 複数の国家における様々な割引率とその他の中程度のコスト要素の原材料コストに対する燃料の均等化

原価の感度（Annex III 参照）。計算は高位発熱量に基づく。参照: Delta-T Corporation（1997）; Sheehan et al.（1998b）; McAloon et al.（2000）; Rosillo-Calle et al.（2000）; McDonald and Schrattenholzer（2001）; Ibsen et al.（2005）; Jechura（2005）; Bohlmann（2006）; CBOT（2006）; Haas et al. (2006）; Oliverio（2006）; Oliverio and Ribeiro（2006）; Ringer et al.（2006）; Shapouri and Salassi（2006）; USDA（2006）; Bain（2007）; Kline et al.（2007）; USDA（2007）; Alfstad（2008）; RFA（2011）; University of Illinois（2011）。

2.7.2 バイオエネルギー・システムの技術的学習バイオエネルギー・システムのコスト傾向と技術的学習は、太陽エネルギーや風力エネルギーの技術に比べ、詳し

く説明されているわけではない。しかしながら、近の文献では、様々なバイオエネルギー・システムの学習曲線

により詳しい洞察が示されている。表 2.17 及び図 2.21 では、学習を定量化した多数の分析についてまとめている。

これらは、3 つの商用バイオマスシステムを対象に、学習率（LR）と学習（または経験）曲線で表わされる。

1. サトウキビ系エタノールの生産（van den Wall Bake et al., 2009） 2. トウモロコシ系エタノールの生産（Hettinga et al., 2009） 3. 北ヨーロッパ諸国における木質燃料チップ及びコジェネレーション（Junginger et al., 2005 及びその他の多数

の出典）。学習率とは、累積生産量の各倍増に関連する単位コストの率である（より詳細な議論については 10.2.5 節参照）。

たとえば、累積生産量の倍増が 1 回見られた後の学習率 20%は、単位コストはもとのコストに比べ 20%低下すると

示唆される。「単位」の定義は研究によって異なる。

バイ

オ燃

料の

均等

化原

価 [

USド

ル（

200

5年

）/G

J]

原材料コスト [US ドル（2005 年）/GJ]

サトウキビエタノール投資コスト（低） 3%DR

サトウキビエタノール投資コスト（中） 7%DR

サトウキビエタノール投資コスト（高） 10%DR

トウモロコシエタノール投資コスト（低） 3%DR

トウモロコシエタノール投資コスト（中） 7%DR

トウモロコシエタノール投資コスト（高） 10%DR

小麦エタノール投資コスト（低） 3%DR

小麦エタノール投資コスト（中） 7%DR

小麦エタノール投資コスト（高） 10%DR

大豆バイオディーゼル投資コスト（低） 3%DR

大豆バイオディーゼル投資コスト（中） 7%DR

大豆バイオディーゼル投資コスト（高） 10%DR

パームオイル・バイオディーゼル投資コスト（低） 3%DR

パームオイル・バイオディーゼル投資コスト（中） 7%DR

パームオイル・バイオディーゼル投資コスト（高） 10%DR

熱分解燃料油投資コスト（低） 3%DR

熱分解燃料油投資コスト（中） 7%DR

熱分解燃料油投資コスト（高） 10%DR


SRREN 102/154 第 2 章

表 2.17: 累積生産量の倍増当たりのコスト（または価格）の削減（%）として表したバイオエネルギー・システム

及び終エネルギーキャリアの主要な要素の経験曲線。

学習システム LR（%）期間地域 N R2

原材料生産サトウキビ（トンごとのサ

トウキビ）1 32±1 1975～2005 ブラジル 2.9 0.81

トウモロコシ（トンごとの

トウモロコシ）2 45±1.5 1975～2005 アメリカ 1.6 0.87

物流チェーン森林木材チップ（スウェーデン）3

12～15 1975～2003 スウェーデ

ン・フィンラン

ド 9 0.87～0.93

投資及び運用・保守コスト熱電供給工場 3 19～25 1983～2002 スウェーデン 2.3 0.17～0.18 バイオガス工場 4 12 1984～1998 6 0.69 サトウキビからのエタノ

ール生産 1 19±0.5 1975～2003 ブラジル 4.6 0.80

トウモロコシからのエタ

ノール生産（運用・保守コ

ストのみ）2 13±0.15 1983～2005 アメリカ 6.4 0.88

終エネルギーキャリアサトウキビからのエタノ

ール 5 7 1970～1985 ブラジル

29 1985～2002 ～6.1 該当なしサトウキビからのエタノ

ール 1 20±0.5 1975～2003 ブラジル 4.6 0.84

トウモロコシからのエタ

ノール 2 18±0.2 1983～2005 アメリカ 7.2 0.96

バイオマスからのエタノ

ール CHP 4 8-9 1990～2002 スウェーデン～9 0.85～0.88

バイオマスからの電力 6 15 不明 OECD 該当なし該当なしバイオガス 4 0-15 1984～2001 デンマーク～10 0.97 注: 省略形: LR: 学習率, N: 累積生産量の倍増の回数, R2.: 統計データの相関係数参照: 1van den Wall Bake et al.（2009）; 2Hettinga et al.（2009）; 3Junginger et al.（2005）; 4Junginger et al.（2006）; 5Goldemberg et al.（2004）; 6IEA（2000）。

学習曲線の研究には精度の制約がある（Junginger et al., 2008; 10.5.3 節も参照）。しかし、コスト削減を牽引する一

般的な要因の多数は特定可能である。糖類作物（サトウキビ）やでんぷん作物（トウモロコシ）など、エタノール

生産用のバイオマス原材料の場合、収穫量の増加がコスト削減の原動力になっている。

・サトウキビの場合、コスト削減はスクロース含有量の高い変種を開発しエタノール増量に結びつける研究

開発の取り組みの結果である。再作付けの前に（新芽を用いた）再生作による収穫回数を増加させ、人力

による収穫の効率性や輸送用の大型トラックの使用度を高めている。より近では、サトウキビは人力に

よる収穫の機械化が進み、発電用の残渣量は増加している（van den Wall Bake et al., 2009; Seabra et al., 2010）。・トウモロコシ生産の場合、2005 年まで資本、土地、肥料のコストで大の削減が見られた。コスト削減の

追加的な駆動要因として、組合を通じた栽培規模の拡大により、生産量の増加、効率的な原材料収集、政

府の融資を通じた投資リスクの低下、効率的な天然ガス火力のエタノールプラントが実現できたことが挙

げられる。この種類のプラントは、アメリカではエタノール生産のほぼ 90%を賄っている（Hettinga et al., 2009）。トウモロコシのハイブリッド遺伝子組み換えにより、病害虫への抵抗性が向上し、無耕農業の慣

行の適用が拡大したことから、水質が改善し、高い収量が実現した（NRC, 2010）。これらの要因の影響を

定量化するのは難しいが、（植物の変種改良の実現に向けた）研究開発の取り組み、技術向上、実践によ

る学習（より効率的な収穫など）が重要な役割を果たしたことは明確と思われる。


SRREN 103/154 第 2 章

図 2.21: ブラジルにおけるサトウキビ及びエタノールの生産コスト学習曲線。1975～2005 年の間と 2020 年（推

定）を US ドル（2005 年）で示した。進捗率（PR=1-学習率）はデータへの良適合により取得している（van den Wall Bake et al., 2009; Elsevier B.V.の許可を得て複製）。エタノール生産に関しては、エタノールプラントの規模拡大を受け、サトウキビ、トウモロコシ双方の製造コスト

が主に減少した。

・サトウキビ生産プロセスのコスト内訳からは、1975～2005 年にかけてすべてのサブプロセスで約 60%のコ

ストが削減されたことが示されている。エタノールの生産コスト（原材料コストを除く）は 1975～2005 年

の間に 3 分の 1 減少した（実質で。つまりインフレ加味）。投資及び運転保守コストは、主に規模の経済

を受け、減少した。管理費や税などの他の固定コストは大幅に減少していないが、コスト削減は自動的な

管理システムで説明がつく。減少したコストは主に、規模の拡大と負荷率の増加によって説明出来る（van den Wall Bake et al., 2009）。

・トウモロコシ由来のエタノールの場合、転換コスト（トウモロコシのコストは除く）は、1980 年代前半の

240US ドル（2005 年）/m3 から 2005 年には 130US ドル（2005 年）/m3と、45%減少した。エネルギー、労

働力、酵素のコストが特にコストの全体的な削減に貢献した。これらの減少の追加的な駆動要因としては、

エタノール収量の増加、自動制御技術の導入による必要なエネルギーと労働力の減少、平均的な乾燥粉砕

工場の規模拡大が挙げられる（Hettinga et al., 2009）。

2.7.3 コスト削減ポテンシャルの将来的なシナリオ 2.7.3.1 商用バイオエネルギー・システムの将来的なコスト傾向サトウキビやトウモロコシからのエタノール生産の場合、経験曲線の直接分析に基づく将来の生産コストのシナリ

オが文献で示されている。ブラジルのサトウキビ由来エタノールの場合（van den Wall Bake et al., 2009）、2005 年の生産コスト総額は 340USドル（2005 年）/m3（16US ドル（2005 年）/GJ）だった。図 2.21 のコスト要素（原材料及びエタノール。原材料コ

ストは除く）に対する経験曲線に基づくと、エタノール生産コスト総額は 2020 年は 200～260US ドル（2005 年）

/m3（9.2～12.2US ドル（2005 年）/GJ）だった。ブラジルの場合、これらのコストは表 2.7 で、現在の生産コスト

推定値（14.8US ドル（2005 年）/GJ）、2020 年の予測（9～10US ドル（2005 年）/GJ と分かりやすく比較されてい

る。エタノールの生産コスト（原材料除く）は 2005 年に 139～183US ドル（2005 年）/m3（6.5～8.6US ドル（2005年）/GJ）で、サトウキビ 1 トン当たりの含水エタノールの定数を 82m3と想定した場合、2020 年までに 113US ド

エタ

ノー

ル [

USド

ル（

20

05年

）/m

2] と

サト

ウキ

ビの

平均

生産

コス

ト [

USド

ル（

20

05年

）/t

] ブラジルにおけるエタノール累積生産量 [106m3]

サトウキビ

エタノール生産コスト（原材料除く）

サトウキビ生産コストの予測範囲（2020 年）

エタノール生産コストの予測範囲（2020 年）

ブラジルにおけるサトウキビ累積生産量 [サトウキビ 106t]


SRREN 104/154 第 2 章

ル（2005 年）/m3（6.6US ドル（2005 年）/GJ）に達するだろう。アメリカのトウモロコシ由来エタノールの場合（Hettinga et al., 2009）、2020 年までのトウモロコシ生産とエタノ

ール加工のコストはそれぞれ、75US ドル（2005 年）/t、60～77US ドル（2005 年）/m3と推測される。エタノール

の生産コスト総額は 2020 年までに、現在の 310US ドル（2005 年）/m3から 248US ドル（2005 年）/m3（14.7～11.7USドル（2005 年）/GJ）に減少するだろう。この推定値は、投資コストと将来のトウモロコシ価格の影響が除かれて

いる。EPA（2010）Regulatory Impact Analysis of the Renewable Fuel Standard 2 では、現在のトウモロコシエタノール

産業を詳細にモデル化し、表 2.7 に示した原材料とプロセスの改善、副産物収入の予想を考慮して、生産コスト総

額が 2022 年までに 17.5～16US ドル（2005 年）/GJ 減少すると予測した。傾向を確認し、2020 年に向けた予測を支持しつつ、表 2.13 で環境的な性能を対象に重要な指標を示した。バイオ

マス原材料（代替要因）の炭素含有量当たりの温室効果ガス排出、生産地域における比較対象となる化石燃料に対

する排出削減（温室効果ガス削減）、土地利用の効率性（単位面積当たりの生産量）の観点から、北アメリカのト

ウモロコシ乾燥粉砕式天然ガス火力工場、ブラジルのベンチマークとなるサトウキビ工場 44 箇所について示した。

北アメリカの商用システムのパフォーマンスは時の経過とともに向上した。たとえば、相対的な温室効果ガス削減

の場合、1995 年は 26%で 2005 年は 39%だった。また、商用コジェネレーションシステム適用を通じた効率性向上

は 2015 年までに、コジェネレーション単独の場合が 55%、二酸化炭素回収・貯留を併用する場合が 72%の排出削

減につながると予測されている。同様に、ブラジルのサトウキビエタノール・電力・砂糖工場でも、相対的な温室

効果ガス削減は 2005～2006 年のベースラインの場合 79～120%、コジェネレーションと二酸化炭素回収・貯留のシ

ナリオでは 160%と見込まれている。 Renewable Fuels for Europe プロジェクトでは、ヨーロッパにおけるバイオ燃料普及に重点を置いていたが（de Wit et al., 2010; Londo et al., 2010）、なかでも、リグノセルロース系バイオマス技術の学習が将来のコスト予測に与える

影響に対して関心が向けられていた。分析では、以下の 2 つの重要なポイントが示された。

・リグノセルロース系バイオマスは、作物生産、供給システム、転換技術の分野で改善のポテンシャルがか

なりある。特に転換の場合、明確な資本コストが削減可能であることから（転換効率の向上も部分的には

ある）、規模の経済が将来のコスト削減ポテンシャルの非常に重要な要素である。バイオマス資源は、長

期的には（コストの安い）残渣の割合が減るため、いくらか割高になるだろう。リグノセルロース系バイ

オマスの生産コストは、2030 年までに 60～70US ドル（2005 年）/バレル（0.38～0.44US ドル（2005 年）/ℓ）で石油系のガソリンやディーゼルと競合出来るだろう（Hamelinck and Faaij, 2006）。

・リグノセルロース系バイオマスの選択肢の浸透は、学習率にかなり左右される。この学習率は、市場への

浸透が高まると独立的になってくる（大規模な生産施設での生産が可能になる）ため、市場への浸透の初

期段階では、学習率は市場の支持や義務化から部分的に独立的になる。 IEA Energy Technology Perspectives の報告（IEA, 2008a）及び WEO（IEA, 2009b）では、2020 年以降にすべてのバ

イオマスが漸進的に増加することから、特に 2020～2030 年の間、リグノセルロース系バイオ燃料の急激な生産拡

大を予測している。バイオ燃料の分析では、2030 年以降、穀物系とトウモロコシ系のエタノールの生産や、食用

菜種系のバイオディーゼルがほぼ完全に撤廃されると予測している。リグノセルロース系バイオ燃料生産に特化し

た現在の実証プロジェクトから将来の商用規模の施設に移行する際の潜在的なコスト削減は、図 2.22 に示されて

いる。こうした潜在的なコスト削減については、Hamelinck and Faaij（2006）と van Vliet et al.（2009）も定量化し

ている。


SRREN 105/154 第 2 章

図 2.22: リグノセルロース系エタノールと BTL ディーゼルのコスト予測（Energy Technology Perspectives 2008, © OECD/IEA, 図 9.11, IEA（2008a）の 335 ページ; さらに将来のコストを検討する場合、Sims et al.（2008）、

IEA Renewable Energy Division（2010）及び IEA（2011）を参照）。 2.7.3.2 商用前のバイオエネルギー・システムの将来のコスト傾向バイオエネルギー・システムの多数は、図 2.2 と 2.6 節で示したとおり、発展している。近代的バイオマスからバ

イオエネルギーを生産出来る重要な中間製品として、合成ガス、糖類、植物油と脂質、バイオマス由来の熱化学油

（熱分解または他の熱処理）、バイオガスが挙げられる。これらの中間製品は、2.6 節で説明した開発中のバイオ

リファイナリーで、発電と熱、幅広い液体炭化水素燃料、アルコール（より高密度なものも含む）、エーテル、化

学製品、及びポリマー（バイオ系の原料）の生産をより効率よく行える。炭化水素燃料生産に関する初期の研究開

発が糖作物とでんぷん作物で開始され、ガソリン、ディーゼル、ジェット燃料などの高エネルギー量の輸送燃料、

化学物質がその対象になっている。第一世代の作物の改良、多年生のサトウキビ由来製品、特に第二世代のプラン

トは、従来は石油化学産業が行っていた特定の地理的地域に適した様々な製品、大容量の化学製品と原料を提供し、

原材料単位の終製品の生産高を大化させるポテンシャルを有している。表 2.18 は、効率良い発電やガス化（合成ガス）由来の燃料生産を行うための開発中の技術を対象に、その生産コ

ストの範囲を予測した。この例として、ガス化複合発電、ディーゼル、ジェット燃料、水素、メタン、ジメチルエ

ーテル、及び合成ガスの触媒改質を通じたその他の含酸素燃料などがある。糖類の中間製品（リグノセルロースな

ど）は、バイオケミカル的な変換経路を通じ、石油系燃料の性質を持つ様々な燃料に転換出来る。同様に、熱分解

油系の炭化水素燃料も開発中である。油糧作物や樹木種子の油の開発も、炭化水素に容易に改良出来ることから、

石油系燃料の性質を持つ燃料製品の拡大につながるだろう。終的に、バイオマス生産用の藻類は光合成を行い、

二酸化炭素、水、太陽光を用いて生物学的に様々な炭水化物、脂質、プラスチック、化学物質や水素などの燃料を

酸素とともに生産する。それに加え、ある種の藻類など、従属栄養微生物は遺伝子操作により、暗闇でも糖類の代

謝や脂質の分泌が出来る。微生物やそのコンソーシアは、様々な加工段階を統合出来る。遺伝子組み換えの酵母や

バクテリアは、合成生物学のツールか代謝工学を通じて開発され、炭化水素や脂質などの特定の燃料製品を生産出

来る（IEA ,2011 も参照）。

USド

ル（

20

05年

）/ℓ

ガソ

リン

相当

BtL ディーゼル悲観的

LC エタノール悲観的

BtL ディーゼル楽観的

LC エタノール楽観的

Note: BtL=バイオマス液化油; LC=リグノセルロース


SRREN 106/154 第 2 章

表 2.18: 開発中の技術の予測生産コスト幅（2.6.3 節参照）。

選択されたバイオエネルギー技術エネルギー分野

（電力、熱、輸送）※ 2020～2030 年の予測生産コスト

（US ドル/GJ（2005 年））統合ガス化コンバインドサイクル発

電 1 電力や輸送 12.8～19.1 (4.6～6.9 セント/kWh)

油脂植物ベース再生可能ディーゼ

ル・ジェット燃料輸送及び電療 15～30

リグノセルロース系糖ベース・バイオ

燃料 2

輸送

6～30

リグノセルロース系合成ガス・ベー

ス・バイオ燃料 3 12～25

リグノセルロース系熱分解ベース・バ

イオ燃料 4 14～24（燃料混合成分）

気体バイオ燃料 5 熱及び輸送 6～12 水生植物由来燃料・化学物質輸送 30～140

注: 1

供給コストは 3.1US ドル/GJ（2005 年）、統合ガス化コンバインドサイクル発電（将来）は 30～300MW、耐用年数は 20 年、割

引率は 10%。2 糖料・でんぷん作物及びリグノセルロース糖からのエタノール、ブタノール、及び微生物炭化水素。3 合成ディーゼル、

メタノール、ガソリンなど（エタノールへの合成ガス発酵変換経路）。4 ガソリン・ディーゼル混合成分またはジェット燃料へのバイ

オマス熱分解・触媒アップグレード。5 合成天然ガスになる合成燃料、メタン、ジメチルエーテル、バイオマス熱化学的・嫌気性消化

からの水素（大規模）。 ※いくつかの用途において二酸化炭素回収・貯留との併用は、その技術（二酸化炭素回収・貯留を含む）が成熟している場合には可能

であり、それによって大気から温室効果ガスを除去することが出来る。

2.7.4 統合バイオエネルギー・システムは、その経済的パフォーマンスと地域的な特性を特定するには複雑性が伴うが、利用

可能な経験と文献からは、重要な結論がいくつか導き出せる。

・いくつかの重要なバイオエネルギー・システムは現在、競争力を持って展開出来る。中でも注目すべきは、

サトウキビ系エタノール、残渣と廃棄物による熱と発電である。・本章で論じられるすべてのバイオエネルギーの選択肢が、技術的学習に関して詳細に調査されているわけ

ではないが、いくつかの重要なバイオエネルギー・システムでは時間の経過とともに、コストが低下し環

境的なパフォーマンスも改善した。これらのシステムは今も、経済発展、貧困緩和、安定的かつ多様なエ

ネルギー供給、その他の理由で実施される政府の補助金を必要としている。・発電技術のさらなる向上、多年生の作付けシステムの生産、供給システムの発展により、多くの地域でバ

イオマスによる発電（及び熱）のコストが低下し、魅力的なコストレベルに出来るという明確な証拠があ

る。バイオマスは多くの場合、高で 50US ドル（2005 年）/t の炭素税導入で、石炭発電と競合出来る。

それにもかかわらず、競争力のあるバイオ発電は、風力エネルギーや太陽エネルギー、石炭と併用する二

酸化炭素回収・貯留、原子力といった代替物のパフォーマンスにも左右される（10.2.2.4 節及び第 8 章）。・エタノール用のバイオエネルギー・システムとバイオマス発電生産の場合、その他の再生可能エネルギー

技術の技術的学習と学習率に関連するコスト削減と比較可能であることが分かっている。これは作付けシ

ステム（一年生作物の農業管理の進歩に続く）、供給システムと物流（北ヨーロッパ諸国、国際物流で明

確に観察される）、転換（エタノール生産、発電、及びバイオガス）に当てはまる。・リグノセルロース系バイオ燃料に関しては、近の分析から、改善ポテンシャルは 60～70US ドル（2005

年）/バレル（0.38～0.44US ドル/ℓ）の石油価格で競合出来るほど大きい。現在利用可能なシナリオ分析で

は、短期の研究開発と市場の支援が強力であれば、（石油価格の発展と炭素価格のレベルにもよるが）技

術的進歩で 2020 年頃の商用化が出来るだろうとしている。競争力のある生産で政策目標（義務）の導入が

切り離され、バイオマス需要が食糧作物からバイオマス残渣、森林バイオマス、及び多年生の栽培システ

ムに変わることから、一部のシナリオでも、これはエネルギー用のバイオマス普及で大きなシフトとなる

ことが示されている。こうした（急速な）シフトから示唆されることについては、研究されていない。・バイオ材料の生産に関するデータとバイオマス由来の化学製品のコスト推定値は、ピア・レビューされた

文献では稀にしか提示されていない。将来の予測と学習率については、成功したバイオベースの製品が市

場に投入されつつある段階のため、さらに稀である。2 つの例は、化石由来ではない製品（糖類発酵由来


SRREN 107/154 第 2 章

のプロパンジオールをベースにしたポリ（1,3）-プロピレンテレフタル酸エステル類など）の一部の構成要

素として、または糖類発酵由来の乳酸をベースにしたポリラクチドなどの完全に新しい合成ポリマーとし

て、挙げられる。これも二酸化炭素回収・貯留（2.6.3.3 節参照）のコンセプトと併用したバイオマス転換

の例であり、現時点で開発されておらず、コスト傾向も文献では利用出来ない。エタノール発酵由来の二

酸化炭素は、炭酸飲料、急速冷凍肉、石油増進回収用に商用販売されている。二酸化炭素回収・貯留の実

証は継続中である（2.6.3.3 節参照）。それにもかかわらず、近のシナリオ分析では、新型のバイオマテ

リアル（及びバイオマスの連鎖的な使用）、二酸化炭素回収・貯留と併用するその他のバイオマス転換が、

中期的な緩和の選択肢として魅力的になるだろう。このため、これらの選択肢を今後より詳細に分析出来

るように、経験を得ることが重要である。

2.8 潜在的な普及段階85

2.8.1 バイオエネルギーの現在の普及近代的バイオマスの使用（電力部門の発電及びコジェネレーション。近代的な住居、商用建築物、公的建築物の暖

房。または輸送燃料）は既に、50.3EJ のバイオマス由来の一次エネルギー総供給量（2008 年）から、約 11.3EJ（表

2.1 参照; IEA, 2010a,b）という大きな貢献を果たしている。バイオマス供給全体の 60～70%は地方で使用され、調

理、照明、空間暖房用途の木炭、木質、農業残渣、家畜ふん尿に関連し、一般に開発途上国の貧困層によって使

用される。1990～2008 年にかけて、バイオエネルギー用の固体バイオマス使用の年間平均成長率は 1.5%で、近代

的な液体バイオ燃料とガス化燃料の場合は同時期にそれぞれ 12.1%、15.4%だった（IEA, 2010c）。この結果、石油

需要が 1980 年以来初めて減少するなか、世界の自動車燃料需要に占めるバイオ燃料の割合は 2008 年に約 2%に、

2009 年にはおよそ 3%になった（IEA, 2010b）。様々な国々における政府の政策により、2000～2008 年にかけて世

界のバイオ燃料の生産が 5 倍になり、バイオマスと再生可能廃棄物の発電は、2007 年に 259TWh（0.93EJ）、2008年に 267TWh（0.96EJ）だった。これは世界の電力の 1%に相当し、1990 年（131TWh、0.47EJ）から倍増している

（2.4.1 節）。そして、近代的バイオエネルギーの暖房用途（地域暖房用の空間暖房システムや温水暖房システム

など）は、3.4EJ だった（表 2.1 及び 2.4.1 節参照）。近年、バイオマス及びバイオ燃料の国際貿易もかなり重要になってきている。バイオ燃料（エタノールとバイオデ

ィーゼルのみ）の約 6%（2008 年には大 9%水準まで到達）が国際的に取引されており、2009 年には全ペレット

生産のうち 3 分の 1 がエネルギー目的で使用されている（図 2.8 及び 2.9; Junginger et al., 2010; Lamers et al., 2010; Sikkema et al., 2011）。後者については、供給が限定的な地域におけるバイオマスの利用の増加と、需要が乏しい地

域からの資源の移動の増加の促進において、重要な推進要因として証明されている。 2000 年代半ばから、多くの国で、バイオエネルギー及びバイオ燃料（特に後者）の政策上の状況は急速かつ大幅

に変化してきている。食料対燃料競合におけるバイオマスをめぐる議論及びその他の対立に関する懸念の高まりに

よって、持続可能性基準や枠組みの開発・施行に加え、バイオエネルギーやバイオ燃料の目標レベル及びスケジュ

ールの変更への要求が強くなってきている。加えて、バイオリファイナリー及び次世代バイオ燃料オプションの支

援によって、バイオエネルギーの持続性向上が促進されている。ブラジル、スウェーデン、フィンランド、及びアメリカなどの国々では、継続的で安定的な政策支援がバイオマス

生産能力と有効な市場の構築において重要な要因であること、競争力のあるインフラと転換能力が必要となること

（2.4 節も参照）、かなりの経済活動が結果としてもたらされることが示されている。

2.8.2 短期的な予想さらなるバイオエネルギー開発における優先度、アプローチ、技術選択、及び支援体制は、国によって異なってい

る。一方で、市場の複雑性はあるものの、バイオエネルギー普及に悪影響を与える側面が多数あることの現れとも

言える。この側面として、たとえば、農業と土地利用、森林開発と産業の発展、エネルギー政策とエネルギー安全

保障、環境政策などがある。優先度、技術開発段階、資源への地理的アクセス、資源の利用可能性、資源のコスト

は、国や様々な設定によって大きく異なる。短期的な予想は、表 2.11 に示した実施中の政策が現在の予想を牽引している点を反映している。たとえば、WEO（IEA, 2010b）プロジェクトは、（旧参照シナリオを代替する）現行の政策シナリオで、バイオエネルギー産業は

過去 5 年で見られた成長を継続し、二酸化炭素 2020 年までに約 60EJ に達すると予測している。これは、より意欲

的な新規政策シナリオと二酸化炭素 450-ppm のシナリオで提示された大 63EJ をわずかに上回るレベルである

（2.4.1 節）。2008 年の 50EJ/年を起算点と見なす場合、これは、10 年間でバイオエネルギー消費の 10～13EJ 増加

85 エネルギーシステムのモデル化をベースにした莫大な数のシナリオの包括的評価に基づく潜在的な普及について、補足的な見方が本報告書の 10.2 及び 10.3 節に提示されている。


SRREN 108/154 第 2 章

に相当する。提示された 3 つのシナリオによれば、この増加分の大半は輸送部門で生じ、バイオ燃料の消費量は

2009 年の 2.1EJ から、2020 年には 4.5～5.1EJ に増加する。このため、この成長の大半は既に、既存の政策による

ものと推測され、新規政策に依存する追加的な成長は、さらに 10%の増加のみが見込まれる。このバイオ燃料の量

を実現するために必要な世界の一次バイオマス供給（第一世代バイオ燃料の約 65%の効率性）は、7.4～8.4EJ であ

る。世界規模での増加に伴い、バイオ燃料適用がさらに地域で多様化する。ブラジル、アメリカ、EU で現在優位

なバイオ燃料市場は、2020 年までに消費がおよそ 2 倍になると推測される一方、現在バイオ燃料の消費がごくわ

ずかか、あるいは皆無であるその他の多くの地域では、バイオ燃料政策の適用により大幅な成長が推測される。な

かでも注目すべきは、アジアである。現行の政策シナリオでは、発電は 2008 年の 265TWh/年（0.96EJ/年）から 85%増加し、493TWh/年（1.8EJ/年）になる。再度言及するが、より意欲的な政策シナリオでは、中程度の追加的な成

長（20%）（大 594TWh/年または 2.1EJ/年）となる（表 2.10）。

2.8.3 炭素緩和における長期的な普及 AR4（IPCC, 2007d）では、輸送燃料生産用の一次バイオマスの需要予測を示しているが、これは主にWEO（IEA, 2006）の世界規模の予測に基づいており、2030 年における一次バイオマスは約 14～40EJ、バイオ燃料は 8～25EJ と比較

的幅広い。しかしながら、2030 年には発電用の一次バイオマス需要が 45～48EJ（およそ 30～50EJ のバイオ燃料に

相当）という、高い推定値も含まれていた。熱と電力に対するバイオマス需要は、二酸化炭素回収・貯留、原子力、

非バイオマスの再生可能エネルギーといった競合技術（利用可能性と導入）に強く影響されることが示された。2030年におけるバイオマスの需要は、AR4 では約 28～43EJ と推定された。これらの推定は発電を重視している。（AR4が基礎にしている）WEO では、熱は明確にはモデル化も推定もされていない。このため、バイオマスの需要全体

を低く推定している。また、産業における将来の潜在的な需要（特にバイオケミカルなどの新たな使用や、鉄鋼生

産における木炭使用の拡大）や建物環境（暖房や建築材としてのバイオマス使用の拡大）が重要な項目として取り

上げられたが、中長期的な潜在的な需要では、定量的な推定はまったく含まれていなかった。様々な温室効果ガス安定化シナリオに基づき、世界規模のエネルギーのニーズに対応する再生可能エネルギー供給

の将来の潜在的な貢献をまとめた文献があり、その要約が第 10 章に示されている。図 2.23 は特にバイオエネルギ

ーに焦点を置き、（a）バイオマスによる世界の一次エネルギー供給と（b）二次エネルギーの観点における世界的

なバイオ燃料生産のモデリング結果を示している。図 2.23（10.2 節）の基礎をなしているのが約 100～140 の異な

る長期的シナリオである。これらのシナリオ結果は、多様なモデリング・チームから出され、変数のなかでもとり

わけ、エネルギー需要の成長、競合する低炭素技術のコストと利用可能性、及び再生可能エネルギー技術（バイオ

エネルギー含む）のコストと利用可能性といった幅広い範囲の想定を対象にしている。シナリオが対象とした文献

についての説明（10.2.2 節）、これらの変数が再生可能エネルギー普及に与える影響の一部がどのように変化する

かについて、図 10.9 に示した。図 2.23 では、2020 年、2030 年、2050 年のシナリオに基づくエネルギーにおけるバイオマス普及の結果について、

AR4 に基づく 3 つの温室効果ガス安定化範囲を対象に示している。この範囲は、カテゴリ I 及び II（二酸化炭素

440ppm 未満）、カテゴリ III 及び IV（二酸化炭素 440～600ppm）、ベースライン（二酸化炭素 600ppm 超）で、す

べて 2100 年までである。結果は、中央値のシナリオ、シナリオ全体の 25～75 パーセンタイルの範囲、シナリオ結

果の小値と大値として表示されている。図 2.23（a）では、ベースラインシナリオで時間の経過とともにバイ

オマスによる世界の一次エネルギー供給が明確に増加しており、中央値の場合で 2020 年に約 55EJ/年、2030 年に

約 62EJ/年、2050 年に約 77EJ/年に達することが示されている。同時に、固体バイオマスの伝統的使用は大半のシ

ナリオで減少すると予測されている。これはつまり、バイオマスから生産される液体バイオ燃料、バイオガス、電

力、水素といったバイオマスの近代的使用が、先述の一次エネルギーの数値で提示された以上にさらに強い伸びを

示す傾向があるということである。この傾向は、図 2.23（b）の右側にある液体燃料の生産の例でも示されている。

温室効果ガス濃度安定化レベルが意欲的になるほど、バイオエネルギー供給は増加することから、バイオエネルギ

ーは世界規模の温室効果ガス排出削減に大きな長期的役割を果たし得ると示唆される。も厳格な緩和カテゴリ

である I 及び II（2100 年までの大気中の二酸化炭素濃度が 440ppm 未満）では、エネルギー用のバイオマス普及の

中央値のレベルはベースラインに比べ大幅に高まり、2020 年には 63EJ/年、2030 年には 85EJ/年、2050 年には 155EJ/年になる。


SRREN 109/154 第 2 章

図 2.23: （a）一次エネルギーとして扱われている電力、熱、及びバイオ燃料の長期的シナリオにおけるバイオマ

スからの世界の一次エネルギー供給、（b）配送された製品の二次エネルギーの観点から報告された長期的シナリ

オにおける世界のバイオ燃料生産（シナリオ結果の中央値、25～75 パーセンタイルの範囲、全範囲。色別の分類

は 2100 年の大気中の二酸化炭素濃度レベルのカテゴリを示す。上部右に数字の基礎となるシナリオ数を示す）

（Krey and Clarke, 2011 より適用）。比較のため、2008 年における過去の水準を左の軸上に小さい黒矢印で示し

ている。これらの堅調な傾向にもかかわらず、シナリオ全体でバイオエネルギーの正確な将来の役割について合意はまった

く見られず、様々な温室効果ガス安定カテゴリで普及の範囲がかなり幅広くなっている。2030 年の場合、バイオ

マスの一次バイオマス供給の推定値を得られた結果の全範囲で示すと、30～200EJ（四捨五入）とばらついている。

25～75 パーセンタイルでは 45～120EJ の範囲で、ベースラインの範囲は 44～67EJ/年とかなり狭くなっている。ま

た、440～600ppm の安定化カテゴリでは 47～98EJ、440ppm 未満のカテゴリでは 73～120EJ/年とかなり広くなって

いる。2 つの温室効果ガス安定化カテゴリで、2050 年までの一次エネルギー供給に対するバイオマスの貢献は、25パーセンタイルで 70～120EJ/年であり、70 パーセンタイルで約 150～190EJ/年、も高い範囲で約 265～300EJ/年である。様々な選択肢が温室効果ガスを削減し、削減は土地利用の管理方法に左右されることから、バイオエネル

ギー普及のプラスの温室効果ガス緩和効果は直接的ではない点を留意するべきである。なお、これらは安定化シナ

リオで範囲が幅広くなる主な理由である。

世界

のバ

イオ

マス

一次

エネ

ルギ

ー供

給 [

EJ/

yr]

ベースライン

カテゴリ III＋IV（440～600ppm）

カテゴリ I＋II（440ppm 未満）

二酸化炭素濃度レベル

世界

の液

体バ

イオ

燃料

生産

[E

J/yr

]

ベースライン

カテゴリ III＋IV（440～600ppm）

カテゴリ I＋II（440ppm 未満）

二酸化炭素濃度レベル


SRREN 110/154 第 2 章

図 2.24: （a）バイオ燃料を含む輸送部門における燃料消費の展開（World Energy Outlook 2010, © OECD/IEA, 図14.12, IEA（2010b）の 429 ページ）及び（b）様々な技術による炭素緩和の割合。現行の政策のベースライン（上

部の赤線）から、緩和シナリオの 450ppm の基本線に到るまでの、陸上輸送と航空輸送用のバイオ燃料を含む（World Energy Outlook 2010, © OECD/IEA, 図 14.14, IEA（2010b）の 432 ページ）バイオエネルギーの部門レベルでの浸透は、従来型・近代的バイオマス利用もモデル化し、第二世代のバイオ燃料

の進展も盛り込んだ WEO（IEA, 2010b）など、詳細な運輸部門の説明がある単一モデルを使用することで、も的

確に説明される。このモデルでは、近代的バイオエネルギーの大きな増加及び伝統的バイオマスの使用の減少が予

測されている。これらの予測は、第 10 章の結果と量的には整合している。IEA は、WEO の 450ppm 緩和シナリオ

の場合、2030 年には世界の輸送燃料の 11%が第二世代バイオ燃料を使用したバイオ燃料によって供給され、予測

されている 12EJ の 60%を占めるとされており、この半分は現行の政策の継続によって供給されると予測されてい

る（表 2.9 参照）。バイオマス及び再生可能廃棄物は、世界の発電量の 5%または 1,380TWh/年（5EJ/年）（この内

555TWh/年（2EJ/年）は 2030 年までの 450ppm 戦略の結果）を供給するだろう（表 2.10 参照）。プロセス蒸気及び

空間向けのバイオマスの産業暖房利用、及び建築物の温水暖房は、それぞれ絶対的には 2008 年の水準から倍増す

るだろう。しかし、想定される従来型バイオマスの減少によって、総暖房需要は減少すると予測されている。暖房

は、継続的な近代的バイオエネルギーの発展にとって重要な分野であると見られている。輸送部門におけるバイオ燃料の展開は図 2.24a に示されている。バイオ燃料は、世界的な道路輸送と航空輸送の双

方で大幅に浸透すると予測されている。450ppm のシナリオでは、第二世代の技術は 2035 年までに、バイオ燃料の

66%と世界の輸送エネルギー需要の 14%を供給すると予測される（図 2.24a 及び表 2.9 参照）。図 2.24b は、現行の

政策から 450ppm のシナリオに到るまでの、道路輸送と航空輸送の用途の見込みに関連し、バイオ燃料の温室効果

ガス排出緩和の予測を示している。たとえば、450ppm 安定化シナリオでは、2030 年までに、道路輸送による排出

の 17%と航空輸送による排出の 3%が緩和できる。バイオ燃料技術のロードマップは近策定された（IEA, 2011）。原料用のバイオマスの潜在的な需要は、シナリオの多くでは明確に対応されていないが、拡大し、合計で数十 EJになるだろう（2.6.3.5 節; Hoogwijk et al., 2003）。

輸送

部門

にお

ける

燃料

消費

[E

J]

ガス

電力

バイオ燃料

石油

輸送

部門

にお

ける

緩和

の選

択肢

[G

t CO

2]

現行の政策シナリオ

道路

450 シナリオ

軽減

効率性向上

ガスへの切り替え

電力への切り替え

バイオ燃料への切り替え

航空効率性向上

バイオ燃料への切り替え

海運

その他輸送

合計 [Gt CO2]


SRREN 111/154 第 2 章

2020～2050 年間のエネルギー用のバイオマス普及の推測は、研究によってかなり異なる。これは、関連するモデ

ルでバイオエネルギー・システムの描写の詳細がばらついていることも一因である。利用可能な洞察のレビューか

ら、重要な示唆として、大規模なバイオマス普及は資源基盤の持続可能な開発、土地利用のガバナンス、インフラ

の開発、重要な技術のコスト削減に強く影響を受けることが示されている。たとえば、も有望な第一世代の原材

料や第二世代のリグノセルロース系バイオマスによるエネルギー用の一次バイオマスを、効率良く完全に使用する

ことなどがある。先述の結果は、Energy Technology Perspectives の報告（IEA, 2008a）と合致している。この報告

は、2010 年以降に第二世代のバイオ燃料が急速に浸透し、穀物系やトウモロコシ系のエタノール、油糧系のバイ

オディーゼルの生産は 2030 年以降ほぼ完全になくなると予測している86。

2.8.4 条件及び政策: バイオエネルギーの資源ポテンシャル、技術と経済、環境上の影響と社会的影響の統合 2.8.4.1 資源ポテンシャルバイオマス資源固有の複雑性により、その複合的な技術的ポテンシャルの評価は意見が分かれる問題であり、特性

化が難しい。文献の研究では、地球規模のモデリングによると、技術的ポテンシャルなし（エネルギー生産に利用

可能なバイオマスなし）から、大理論技術的ポテンシャル約 1,500EJ までの幅がある。モデリング研究にも基づ

く陸生バイオマスの理論的ポテンシャルは、有利な条件のも幅広いポテンシャルの範囲を調査している（Smeets et al., 2007）。図 TS.2.25 は、世界的な一次エネルギー総供給量（予測）と比較した第 10 章のシナリオ分析からの潜在的な普及に

関するデータを含め、主要な研究で見出された技術的ポテンシャルの概要を示している。技術的ポテンシャルを視

野に入れると、現在、エネルギーに使用されている世界のバイオマスは約 50EJ/年に達しており、食料、飼料、繊

維、及び林産品に使用したバイオマス収穫分すべてには、カロリーに直すと合計 219EJ/年（2000 データ）が含ま

れている（2000 年のデータ、Krausmann et al., 2008）。このことから、2050 年までにバイオエネルギーで 200EJ/年の普及レベルを達成するには現在の世界のバイオマス収穫のほぼすべてが必要になる（2.2.1 節）。詳細な評価からは、残渣であっても他の使用に対して大幅な競争力を有していた場合、バイオマスの技術的ポテン

シャルの上限は約 500EJ で、下限は約 50EJ である。Dornburg et al.（2008, 2010）が各貢献カテゴリに対して行った

この評価は、長で 2007 年までの文献に基づいており（図 2.25 の積み重ね棒）、おおまかには IPCC SRES の A1と B1 ストーリーラインでスケッチされた条件に沿っている（IPCC, 2000）。また、土地利用の優良なガバナンス

及び農業管理の大幅な改善を確実にする持続可能性と政策の枠組みを前提としている（図 2.26 の概要）。使用さ

れる資源は以下のとおりである。

・林業、農業、及び有機性廃棄物から発生する残渣（一般廃棄物、家畜ふん尿、プロセス残渣などを含む）

は、約 100EJ/年と推定された。技術的ポテンシャルのこの部分は比較的確実なものであるが、利用方法の

競合によってエネルギー利用の総合的な可能性が範囲の低値に近づいてしまう可能性がある。・林業廃棄物以外から発生した余剰林産物には、約 60～100EJ/年の追加的技術的ポテンシャルがある。・作付けシステムで生産されたバイオマスの場合、潜在的な質の高い余剰農地及び牧草地におけるエネルギ

ー作物生産の低い推定値は 120EJ/年である。水が乏しい耕作限界の荒廃地の潜在的な寄与によって、大

で 70EJ/年追加出来る可能性がある。ここでは、水不足による制限があり、土壌の劣化がかなり厳しい、広

い地域を含んでいる。農業・家畜類管理の改善のために農業技術が十分に研究されると考えれば、140EJ/年追加される可能性がある。

これらのカテゴリを同時に加算すると、技術ポテンシャルは 2050 年に大で約 500EJ になる。バイオマスのポテ

ンシャル開発の一時的データでは、2020 年の 290～320EJ/年から 2030 年に 330～400EJ/年に急拡大している

（Hoogwijk et al., 2005, 2009; Dornburg et al., 2008, 2010）。本章における利用可能な科学文献に基づく専門家による検討からは、2050 年までのエネルギー用バイオマスの潜

在的な普及レベルは、100～300EJ の範囲に収まる（2.2.1, 2.2.2,及び 2.2.5 節）。この範囲の数値については van Vuuren et al.（2009）で説明されている。ここでは、SRES シナリオ群の中間的な開

発シナリオに重点が置かれた。Smeets et al.（2007）及び Hoogwijk et al.（2005, 2009）の低い推定値はこれらの数値

にそっており、こうした範囲は Beringer et al.（2011）でさらに裏付けられている。Beringer et al.（2011）は 2050

86 2007 年と 2008 年の WEO の研究（IEA, 2007b, 2008b）とこれらの予測を対比。これらの研究では、第二世代のバイオ燃料はシナリオ分析の対象外であったため、バイオ燃料全体が 2030 年の予測で低限の役割しか果たしていない。


SRREN 112/154 第 2 章

年に灌漑を行わない場合のエネルギー作物だけで 26～116EJ の範囲を報告している（灌漑を行う場合は 52～174EJ）。Haberl et al.（2010）は、すべてのバイオマスカテゴリ全体で 2050 年に 160～270EJ/年とした。Seidenberger et al.（2008）に続く Krewitt et al.（2009）も、強い持続可能性の基準を用いて、2050 年に技術的ポテンシャルが 184EJ/年になる

と推定した。このなかには残渣による 88EJ/年が含まれている。技術的ポテンシャルは、2020 年の約 100EJ/年から

2030 の約 130EJ/年に急上昇すると予測されている。利用可能な科学文献に基づく専門家による検討の結論は以下のとおりである（2.2.2～2.2.5 節）。

・重要な不確実性として以下が挙げられる。

O 人口、経済的・技術的発展、食料・飼料・繊維需要（食事を含む）、及び農業と林業における開発 O 適応能力を含めた将来的な土地利用に対する気候変動の影響（IPCC, 2007a; Lobell et al., 2008; Fischer et

al., 2009） O 土壌劣化、水不足、及び生物多様性・自然保護要求の程度（Molden, 2007; Bai et al., 2008; Berndes, 2008a,b;

WBGU, 2009; Dornburg et al., 2010; Beringer et al., 2011）。

・農業と林業における残渣の流れ、及び使用されていない（または大々的な利用により耕作限界になってい

る・劣化している）耕地は、短期的にも長期的にもエネルギー用バイオマス生産拡大の重要な源である。

生物多様性による制限、及び良好な生態系と土壌の劣化の回避を確実にする必要性によって、農業及び林

業における残渣収穫に制限がかかっている（Lal, 2008; Blanco-Canqui and Lal, 2009; WBGU, 2009）。

・適切な（特に多年生の）作物と草本の作付けによって、より高い技術的ポテンシャルを実現することが出

来る。これらの作物により、従来型の食用作物には適さない土地におけるバイオエネルギーの生産が可能

になるが、そのような土地における従来型の作物の栽培が多年生の作物と草木の栽培に比べ高い土壌炭素

排出につながる。農業・林業システムに、バイオエネルギー生産を統合した多機能的な土地利用システム

は、生物多様性の保護に貢献し、土壌の生産性や良好な生態系の回復及び維持を助ける（Hoogwijk et al., 2005; Berndes et al., 2008; Folke et al., 2009; IAASTD, 2009; Malézieux et al., 2009; Dornburg et al., 2010）。

・水不足を経験した地域では、生産が限定的になる場合がある。バイオマス植林地への土地の転換によって、

下流の水利用が減少する可能性を考慮する必要がある。乾燥耐性のある適切なエネルギー作物の利用によ

って、水不足に適応出来る。バイオマス資源ポテンシャルの評価においては、より注意深く、水利用可能

性や競合する利用法についての制約や機会を、検討する必要がある（Jackson et al., 2005; Zomer et al., 2006; Berndes et al., 2008; de Fraiture and Berndes, 2009）。


SRREN 113/154 第 2 章

図 2.25: 左側の線は、バイオマスによる世界の総一次エネルギー供給（2008 年）、一次エネルギー供給、食料、

飼料、繊維用の世界の総バイオマス収穫量の等価エネルギー（2000 年）を示す。バイオマスによる一次エネルギ

ー供給に関する主要な 2050 年予測の概要は、左から右に示されている。（1）世界的な AR4（IPCC, 2007d）では、一次エネルギー供給とエネルギー用の一次バイオマスの技術的ポテンシ

ャルを推定している。（2）5 つの資源カテゴリを用いた世界的な総合評価の研究に基づき、エネルギー用の一次バイオマスの理論的ポ

テンシャルとバイオマスの技術的ポテンシャルの上限。生物多様性の保護、水の制限、土壌劣化に関する制限と基

準が、積み重ね棒で示された。土地利用の優良なガバナンス及び農業管理の大幅な改善を確実にする持続可能性と

政策の枠組みを前提としている（Dornburg et al., 2010, Royal Society of Chemistry の許可を得て複製）。（3）利用可能な科学文献に基づく専門家による検討からは、2050 年までのエネルギー用陸生バイオマスの潜在的

な普及レベルは、100～300EJ の範囲に収まる。（4）気候緩和レベルの 2 つのケースにおいて、10 章で評価された長期的シナリオによるエネルギー用のバイオマ

スの普及レベル（2100 年までの二酸化炭素濃度 440～600ppm（オレンジ）または 440ppm 未満（青）の棒か線。図

2.23（a）参照）。（4）で説明されたモデル研究によるエネルギー用のバイオマス開発レベルは、（3）で描写され

たエネルギー用の潜在的なバイオマス普及レベルの専門家による検討と一致している。も可能性が高い範囲は

80～190EJ/年で、上限は 265～300EJ/年である。

2008 年の世界の TPES

2000 年の食料・飼料・繊維用

に収穫されたバイオマスの総

カロリー値

世界

の一

次エ

ネル

ギー

供給

[E

J/年

]

2008 年の世界のバイオマ

スからの TPES

技術的ポテンシャル

2050 年の世界のTPES

第 4 次評価報告

書、2007 年

2050 年の世界の

エネルギー用バイオマス第 4 次評価

報告書、2007 年

2008 年のモデル及び文

献の評価に基づく技術的

ポテンシャル

文献の技術的ポテンシ

ャルの幅: 0～1500EJ （理論値）

土地利用

300 万 km2

土地利用

500 万 km2

小

普及レベル第 10 章シナリオ評価

潜在的な普及レベル

2050 年の予測

耕作限界の劣化

した土地

植物生産の改善

林業・農業残渣・有機性廃棄物

余剰の森林地

余剰の優良な

土地第 2 章検討

中央値

大

265

150

80

20

300

190

118

25

75th

25th

440-600

ppm 440 ppm


SRREN 114/154 第 2 章

図 2.26:本報告書に適応させた 2050 年の描写の基礎となるバイオマスとバイオエネルギーのモデル、及び図 2.25におけるバイオマスの技術的ポテンシャル IPCC SRES（IPCC, 2000）を示す積み重ね棒グラフの導出に使用され

る、主な SRES シナリオ変数のストーリーライン。Hoogwijk et al.による（2005, Elsevier B.V.の許可を得て複製）。図 2.25 で示した専門家の検討による 300EJ/年の普及レベルの範囲で高い水準を達成するには、特に農業部門や優

良な土地の利用・管理（区画化など）の改善及び効率性向上を目的とした大規模な政策的取り組みが必要となるだ

ろう。レビューシナリオの研究では（Dornburg et al., 2008 にあるとおり）、エネルギー需要が様々な炭素税の枠組みに対

してコスト効率よく供給される場合のバイオマス使用量を計算しており、それによると、2050 年には約 50～250EJ/年のバイオマスが使用されると推定される（図 2.25 参照）。これは第 10 章で検討されたシナリオにおおよそ沿っ

たものである（図 2.23 参照。ここでは、需要の大値が 300EJ、中央値が約 155EJ である。も高い範囲はカテゴ

リ I+II（二酸化炭素 440ppm 未満）のも厳しいシナリオのみに基づいた場合に限り達成されることに留意）。 2.8.4.2 バイオエネルギー技術、サプライチェーン、及び経済性幅広い技術とバイオエネルギー・システムが存在し、商用段階または開発段階で熱、発電、輸送用の燃料生産を行

っている。さらに、バイオマスのエネルギー転換は、投入原材料と土地利用当たりの終製品の生産量を大化す

るスキームを連結し、バイオ材料やバイオケミカルの生産と統合出来る。現在の重要な商用技術は、家庭の調理から地域暖房の規模での熱、バイオマスと化石燃料の燃焼、コジェネレーシ

ョン、混焼による発電、油糧作物（バイオディーゼル）とでんぷん作物（エタノール）による第一世代の液体燃料

である。近代的なバイオマスシステムには、専用作物や専用樹木、農業残渣と森林残渣、様々な有機廃棄物など、幅広い範

囲の原材料が関係する。既存のバイオエネルギー・システムは、熱と発電用の木質、残渣と廃棄物、及び液体燃料

の農作物にほぼ依存している。原材料の経済的側面及び生産力は、世界の地域及び原材料の種類によって大きく異

なる。単位面積当たりのエネルギー収量は、作物と油糧種子（バイオ燃料の原材料）が 16～200GJ/ha（1.6～20.0TJ/km2）、リグノセルロース系バイオマスが 80～415GJ/ha（8.0～41.5TJ/km2）、残渣が 2～155GJ/ha（0.2～15.5TJ/km2）であり、コストで言えば 0.9～16US ドル（2005 年）/GJ の幅がある（2005～2007 年のデータ）である。

原材料生産は、林業・食料部門と競合するが、アグロフォレストリーや混作などの統合的生産システムによって、

追加的な環境サービスの追加に加えて相乗効果が得られる可能性がある。生産地から変換施設へのバイオマスの出荷及び輸送は、バイオエネルギー生産の総コストの 20～50%を占める可能

性がある。規模拡大、イノベーション、及び競争激化などの要素によって、サプライチェーンの経済的及びエネル

ギーコストを 50%以上削減させることが出来る。輸送距離が 50km を超える場合、ペレット化またはブリケッティ

世界人口が今世紀半ばに

ピークを迎えた後減少し、

急速に新しくより効率の

高い技術が導入された、経

済成長が非常に高い将来

の世界

IPCC SRES シナリオ

サービス・情報経済、低物

質集約度、及びクリーンか

つ資源効率の高い技術に

向けた経済構造の変化と

ともに世界人口に収束す

る将来の世界

食品貿易: も高い

肉の消費: 高い

技術開発: 高い

食用作物施肥: かなり高い

作物強度の増加: 高い

2050 年の人口（10 億）: 8.7

2100 年の人口（10 億）: 7.1

相対的な 2100 年の GDP: 100%

食品貿易: 高い

肉の消費: 低い

技術開発: 高い

食用作物施肥: 低い

作物強度の増加: 高い

2050 年の人口（10 億）: 8.7

2100 年の人口（10 億）: 7.1

相対的な 2100 年の GDP: 61%

低い

高い

低い

高い

低い

11.3

15.1

46%

かなり低い

低い

低い

低い

低い

9.4

10.4

44%

グローバル指向地域指向

環境・社会

物質・経済

経済的・社会的・環境的持

続可能性へ向けた地域的

解決が強調される世界。

より緩やかかつ多様な技

術的変化。

自主性及び地域の独自性

の保存を特徴とする非常

に不均質で多様な将来の

世界。細分化され、より緩やかな

技術的変化。


SRREN 115/154 第 2 章

ングを通した高密度化が必要となる。高効率キルンの採用によって便益を得ることが出来るはずである。様々な終使用用途は、原材料の物理的性質と化学組成によって、様々な転換ステップを通じたバイオマス加工を

必要とする。コストは、地域、原材料の種類、原材料の供給コスト、バイオエネルギー生産の規模、及び年間にお

ける生産時期（主に季節の問題）によって異なる。推定される商業バイオエネルギーの均等化コスト幅としては、

液体・気体バイオ燃料では約 2～48/US ドル/GJ（2005 年）、2MW 以上の電力またはコジェネレーションシステム

では（原材料コストが高位発熱量に基づき 3US ドル/GJ（2005 年）、蒸気の発熱量では 5US ドル/GJ（2005 年）/GJ、温水では 12US ドル/GJ（2005 年）の場合）約 3.5～25US セント/kWh（2005 年）（10～50US ドル/GJ（2005 年））、

家庭・地域暖房システムでは原材料コストの幅が（固形廃棄物から木材ペレットまで）0～20US ドル/GJ（2005 年）、

約 2～77US ドル/GJ（2005 年）となっている。これらの計算値は 2005～2008 年のデータを参照しており、7%の割

引率の US ドル（2005 年）で表示している。今日の重要なバイオエネルギー・システムのいくつかは、特にサトウ

キビエタノール及び廃棄物と残渣からの熱・発電は、競合的に展開される可能性がある。その他のバイオ燃料でも

コスト削減と環境的な影響の低減が実現しているが、まだ補助金を必要としている。中期的には、既存のバイオエネルギー技術の成果にはまだ大幅な改善の余地があり、新たな技術によってエネルギ

ー（及び材料向け）のバイオマスのより効率的かつ競争力の高い展開の可能性が生まれている。バイオエネルギー・

システム、具体的にはエタノール及びバイオ発電向けのものは、学習率で他の再生可能エネルギー技術に匹敵する、

学習率の技術的学習曲線及び関連コスト削減を示している。これは、表 TS.2.2 で示すように、作付けシステム（サ

トウキビ及びトウモトコシの農業管理の進歩に続く）、供給システム・物流（北ヨーロッパ諸国及び国際物流で見

られる）、及び変換（エタノール生産、発電、及びバイオガス）に対して当てはまる。技術的学習曲線に関して本

章で触れたバイオエネルギー・オプションがすべて調査されたわけではないが、いくつかの重要なバイオエネルギ

ー・システムはコストを削減してきており、環境的成果も改善してきている（2.3.4.2 節及び 2.7.2 節; 表 2.13）。

しかし、通常の場合、まだこれらは、経済開発（貧困削減、安全なエネルギー供給など）及びその他の国ごとの理

由のために政府支援を必要としている。発電技術（バイオマス IGCC 技術を経由するなど）、バイオマス供給システム、多年生の作付けシステムがさらに

向上すれば、バイオマスによる発電（及び、熱または燃料生産）のコストは多くの地域で魅力的なコストレベルに

低下させることが出来る。それにもかかわらず、バイオ電力の（メタンまたはバイオ燃料を通した）競争力のある

生産は、終用途システム（8.2 及び 8.3 節）、風力・太陽エネルギーなどの代替エネルギーの成果、石炭変換と

連携した開発中の二酸化炭素回収・貯留技術、及び原子力との統合に依存している（10.2.2.4, 10.2.2.6, 9.3,及び 9.4節）。バイオマス変換と組み合わせて二酸化炭素回収・貯留を上手く導入することで、大気からの温室効果ガスの

除去及び緩和コストの魅力的な水準を達成出来る可能性がある。しかし、これまでのところあまり注目を集めては

いない（2.6.3.3 節）。リグノセルロース系バイオ燃料に関しては、近の分析で、60～80US ドル（2005 年）/バレル（0.38～0.44US ドル

（2005 年）/ℓ）の石油との競合において十分な改善ポテンシャルがあると示された。現在利用可能なシナリオ分析

は、より短期的な研究開発・市場支援が強ければ、技術の進歩によって 2020 年ぐらいには商業化出来る可能性が

あることを示している（石油・炭素価格に依存）。また、これによってエネルギー用バイオマスの普及に大きな転

換が発生するとしているシナリオもある。その理由は、競争力のある生産によって政策目標（義務）から普及が切

り離され、バイオマスの需要が食用作物からバイオマス残渣、森林バイオマス、及び多年生の作付けシステムに移

動すると考えられることである。これまで、そのような（急激な）変化の影響は十分に研究されてこなかった。バイオマスガス化複合発電は、ガソリン、ディーゼル、ジェット燃料に相当する性質を持つ様々なバイオ燃料の開

発にとって主な手段である（炭化水素燃料の組成については表 2.15.C 参照）。文献で有望として強調された選択肢

は、合成ガスが触媒リアクタを一度しか経由しない形の燃料製品の生産である。この形態では、未反応のガスが触

媒リアクタ経由で循環するのではなく、発電システムに送り込まれる。バイオマス熱分解変換及び水熱変換コンセ

プトも期待されている（Laser et al., 2009）。石油産業と連動して発展しており、技術的にはガソリンまたはディー

ゼルの混合材料、さらにはジェット燃料品質の生成物への石油のアップグレードも可能であることが実証されてい

る（IATA, 2009）。リグノセルロース系エタノールの開発及び実証は、いくつかの国で継続されている。重要な開発ステップの 1 つと

して、木材・草類・農業残渣の細胞壁の抵抗性を抑える前処理が挙げられる。酵素の分野における進歩の検討では、

プロセス改善によって 2025 年までに 40%のコスト削減が見込まれており、それによって、パイロットプラントの

推定生産コストが 18～22US ドル（2005 年）/GJ から 12～15US ドル/GJ となり（Hamelinck et al., 2005a; Foust et al., 2009; NRC, 2009a）、競争力のある水準まで落ちるとされている。藻類などの光合成生物は、様々な炭水化物と脂質、化学製品、水素などの燃料、高い光合成効率と高いポテンシャ

ルの可能性を持つその他の分子や酸素を、二酸化炭素、水、及び太陽光を用いて生物学的に生産する（2.6.1, 3.3.5,及び 3.7.6 節）。水生植物による潜在的なバイオエネルギー供給の推定値は、その評価に使用するデータが不十分


SRREN 116/154 第 2 章

であることから、非常に不確かである（Kheshgi et al., 2000; Smeets et al., 2009）。それでも、これらの種の調査はさ

らに進める必要がある。その開発によって汽水及び塩分の高い土壌も利用で出来るため、その利用は土地利用変化

の影響を低下させる戦略の 1 つとなっている（Chisti, 2007; Weyer et al., 2009）。藻類系の燃料と化学製品の見通し

は現段階では不確かだが、文献では潜在的な生産コストの幅広い範囲が報告されている。バイオ材料の生産に関して言えばデータの利用可能性は限定的であり、バイオマスからの化学製品のコスト推定値

はピア・レビューされた文献の中では少なく、将来予測や学習率に至ってはさらに少なくなっている。この状況は

部分的には、成功しているバイオ由来の生産物が、本来化石燃料由来である生成物の成分の一部として、または糖

発酵由来の乳酸をベースにしたポリラクチドなどの全く新しい合成重合体として市場に入っているという事実と

も関係している。分析によると化石燃料を代替するバイオ燃料の生産に加えて、バイオ材料の連鎖的な使用及びそ

れに続くエネルギー向けの廃棄物の使用によって、使用されるバイオマスのヘクタール及びトン当たりのより効率

的かつ大きな緩和効果が実現出来るとされている（Dornburg and Faaij, 2005 など）。バイオマスガス化と二酸化炭素回収・貯留またはバイオマスガス化と二酸化炭素回収・貯留と石炭の併用による便

益は、大きい（図 2.10 及び 2.11 参照）。同様に、発酵プロセスから二酸化炭素を回収すれば、世界の多くの地域

で重要な選択肢になる。二酸化炭素回収・貯留との併用は中期的に魅力的な緩和の選択肢となるだろう。しかしな

がら、こうしたコンセプトは現時点では導入されておらず、コスト傾向も文献で利用出来ないため、バイオマス（ま

たは石炭）ガス化技術への投資にリスクが生ずる。また、地中隔離の信頼性と規制環境の不確実性が、さらなる障

壁となる。この分野におけるより詳細な分析が待ち望まれる。 2.8.4.3 社会的及び環境的影響バイオエネルギーが社会的・環境的問題に与える影響は、健康及び貧困から生物多様性及び水質に及ぶが、地域状

況、特定の原材料の生産システム、選択された技術的経路、基準と代替シナリオの定義方法、及び実際のプロジェ

クトの設計及び実行などの多くの要素に依存して、プラスであることもあればマイナスである場合もある（9.2～9.5 節）。おそらく、農業（及び家畜類）生産からの食料及びその他の需要を満たすことに加え、エネルギー目的

でバイオマスが生産される際に、土地利用の全体的管理・ガバナンスはも重要である。バイオマス生産による土

地利用の増加に農業管理の改善が伴う場合、望ましくない間接的土地利用変化の影響を避けることが出来る。しか

し、管理されない状態で放置された場合、これらに対立が発生する可能性がある。そのため、バイオエネルギー生

産システムの全体的な成果は、土地・水資源利用の管理と相互に関係している。これらの間にはトレードオフが存

在し、適切な戦略及び意思決定を通して管理する必要がある。これらの戦略は、バイオエネルギー生産の持続可能

性枠組み・認証制度の導入（2.4.5 節も参照）、温室効果ガスのパフォーマンス基準の設定（土地利用変化の影響

を含む）を目的とした多くの取り組みにより、拡大し、環境的問題に対応するとともに、多数の社会的側面を考慮

している。ほとんどのバイオエネルギー・システムは、それによって大量の温室効果ガス排出を招く化石燃料利用が置き換え

られる場合と、バイオエネルギー生産による排出量（土地利用変化、土地利用に関連する炭素ストックの正味の変

化の一時的不均衡によるものを含む）が低く抑えられる場合、気候変動緩和に寄与することが出来る（2.3 及び 2.6節の例）。バイオマス変換過程における原材料生産と炭素強度の高い化石燃料の使用からの高い N2O 排出量は、

温室効果ガス削減に大きく影響を与える可能性がある。善の肥料管理の慣行、損失を小化するプロセス統合、

余剰熱の利用、及びプロセス燃料としてのバイオマス使用により、温室効果ガス排出量を低下させることが出来る。

しかし、寒冷な気候では、バイオマスが原材料として、また転換プロセスで燃料で使用される場合の双方で、代替

効率（2.5.3 節参照）は低くなる可能性がある。バイオマス資源が様々な需要部門にどのように分配されるだろうかに関しては、研究が不足していることから、多

様な用途に対して様々なバイオマス供給を行うかを詳細な分配はまったく提示されていない。さらに、バイオマス

使用を対象にした二酸化炭素トン当たりの純排出回避のコストは、バイオマス資源と供給（物流）コスト、転換コ

スト（改良型または新型の技術の利用可能性に左右される）、化石燃料価格、とりわけ石油価格など、様々な要因

に左右される。様々な計算方法を用いて、主要な第一世代・第二世代バイオ燃料の温室効果ガス排出量を評価する方法が、利用可

能である（2.5.2, 2.5.3 及び 9.3.4 節; Hoefnagels et al., 2010）。近の洞察では、特に発電及び熱にリグノセルロース

系バイオマスが使用される場合、技術が商業化されると、適切な管理がなされたバイオエネルギー生産と活用チェ

ーンにより、化石燃料の代替物と比較して温室効果ガス排出量を大幅に（80～90%）減らすことが可能であり、農

業残渣及び有機性廃棄物（主として動物性残渣）をエネルギーに使用することで、こうした良好なパフォーマンス

を得ることが出来る。現在のバイオ燃料生産システムのほとんどは、温室効果ガスの収支はプラスであり、間接的

土地利用変化の大幅な影響を取り込んだとしても、これらの一部ではこの状況が持続する（後述参照）。土地利用変化はこれらのスコアに強い影響を与える可能性がある。また、炭素が大量に蓄積された土地をバイオ燃

料の生産を目的に転換すると、排出の便益は短期的にはマイナスのレベルに推移する可能性がある。これは、パー


SRREN 117/154 第 2 章

ムオイル系のバイオディーゼル生産でも顕著に見られる。泥炭地が干拓されパームオイルに転換された場合、極

端な炭素排出になる（Wicke et al., 2008）。このため、エネルギー（及び原料）用のバイオマス使用による温室効

果ガス緩和効果は、場所（特に、炭素量の多い土地を炭素量の少ない作付けシステムに転換させないこと）、原材

料の選択、間接的土地利用変化の回避に大きく左右される（後述参照）。対照的に、多年生の作付けシステムを使

用すると、大量の炭素の蓄積、耕作限界地や荒廃地での炭素隔離の強化が可能になり、バイオ燃料生産も化石燃料

使用を代替出来る。土地利用の適切なガバナンス（適切な区画化など）及びバイオマス生産システムの選択は、良

好な成果を達成するために非常に重要である。利用可能な間接的土地利用変化に関する文献の評価（図 2.13, 9.10、及び 9.11）では、初期モデルは、使用のため

のその他の土地（ブラジルの牧草地など）を設けていなかったことから、地理的分解能の不足によって、土地利用

の割り当ての大部分が森林減少とされている。Searchinger et al.（2008）の初期の論文は、間接的土地利用変化の要

素が 0.8（バイオエネルギーに利用される土地のヘクタールごとに森林地が 0.8ha 減少）と示しているが、マクロ経

済を生物物理学的モデルに結合した後の（2010 年の）研究の報告では 0.15～0.3 まで減少している（Al-Riffai et al., 2010 など参照）。間接的土地利用変化の推定に使用されたモデルは、土地置換（land displacement）の推定値が異

なっている。一部均衡モデルや一般均衡モデルは様々な想定に基づいており、様々な時間枠を反映しているために、

程度の差はあるが、調整がなされている。より詳細な評価（たとえば Al-Riffai et al., 2010; Lapola et al., 2010; 2.5.3節参照）では実際、重要な間接的土地利用変化を推定しているが、どのような間接的土地利用変化でも強く（完全

に）、農業管理や家畜管理の改善率や、バイオエネルギー生産率に依存することも示されている。開発におけるこ

の均衡は、ヨーロッパのバイオマス資源のポテンシャル分析で、その基礎となっている。農業における生産性漸増

の予測が、（Fischer et al.（2010）及び de Wit and Faaij（2010）; 図 2.5（a）参照）の報告のとおり、潜在的な土地

の利用可能性の基礎であり、食料（または自然）との競合の小化を起点としている。主なバイオ燃料生産国にお

ける、分析の複雑な種別に適用するモデルの高度化が増せば、土地分配の実際のダイナミクスに関する必要かつ改

善されたデータ、土地利用変化の全体的影響の低下（図 9.11）、全体的な土地利用管理が重要であるという結果を

生みつつある（Berndes et al., 2010）。バイオエネルギープロジェクトは、直接的土地利用変化と間接的土地利用変化の双方で、関連する増加にも減少に

もつながる。間接的土地利用変化は本質的に定量化が難しい。たとえそうであったとしても、土地利用変化は温室

効果ガスの収支に複数の方法で悪影響を与える可能性があり、気候変動の緩和に対するバイオエネルギーの貢献に

とって、条件と背景によっては有益な結果にも有害な結果にもなる。炭素量が多い土地（特に森林、中でも水はけの悪い泥炭土の森林）がバイオエネルギー生産に向けて改質された場

合、正味排出量削減を達成する前に先行する排出によって数十年～数世紀のタイムラグが発生する場合がある。逆

に、耕地限界の劣化土壌におけるバイオエネルギー植林地の構築は、土壌及び地上バイオマスへの二酸化炭素の蓄

積につながる可能性があり、エネルギー生産用に収穫されると、化石燃料の使用を置き換えることになる。森林の

炭素蓄積に関する長期的な正味の影響は、（昆虫の大発生や火事などの撹乱も含む）自然条件や森林管理の慣行に

よって、プラスにもマイナスにもなる。農業及び林業からの使用済み有機性廃棄物及び副生成物の使用は、これら

のバイオマス資源が代替目的に利用されなかった場合、土地利用変化を発生させない。バイオエネルギーの原材料

は食料や繊維と組み合わせて生産でき、土地利用の置換を回避し、土地の生産的使用を向上させる。バイオエネル

ギー用のリグノセルロース系原材料は、優良な栽培地への圧力を低減させることができる。土地利用のあらゆる形

式での生産性の向上を促進することでも、土地利用の変化は減少する。バイオエネルギーの空気汚染の影響は、バイオエネルギー技術（汚染管理技術を含む）と代替エネルギー技術の両

方に依存する（図 9.12）。伝統的なバイオマスを使用したためのバイオマス調理用ストーブの改善によって、健康

及び生活の質に関し、調理・暖房用に伝統的なバイオマスに依存している 27 億人に対して大きな相乗便益をもた

らし、大規模かつ費用対効果の高い温室効果ガス排出の緩和を実現することが出来る（2.5.4, 9.3.4, 9.3.4.2, 及び

9.3.4.3 節）。調理の効率性の良い技術は、健康における他の主要な介入（たばこ、栄養不良、結核などに対応する

もの）に比べ、さらにコスト効率が良い（図 2.14 及び 9.13）。他の重要な環境的影響は、水使用、生物多様性、及びその他の排出である（2.5.5 及び 9.3.4 節）。まさしく温室効

果ガスの影響の場合、適切な管理が水、大気、土壌への排出レベルを決定する。枠組み及び基準の開発（と継続的

な改善プロセス）によって、バイオエネルギー生産の排出量を減少させ、現在のシステムよりも高い効率性を実現

する。水は、植生・土地利用管理の変化の完全な影響を理解するため、地域的レベルでより良く分析する必要がある重要

な問題である。近の研究（Berndes, 2002; Dornburg et al., 2008; Rost et al., 2009; Wu et al., 2009）では、保水性の改

善及び土壌からの直接的蒸発の低下によって、従来の農業、バイオエネルギー作物、及び場所・気候に依存する永

続的な作付けシステムにおける水利用の効率には大幅な改善の余地があることが示されている（図 9.14）。それに

もかかわらず、適切な管理が行われない場合、バイオマス生産の増加によって重要な地域における水の競合が増加

してしまう可能性があるが、これは非常に望ましくない事態である（Fingerman et al., 2010）。


SRREN 118/154 第 2 章

生物多様性への影響の評価に関する現在の議論によれば、科学的不確実性は大きいとは言え、生物多様性に関して

も同じことが言える。明らかに、自然地域を犠牲にした大規模な単一栽培の開発は、2007 年の生物多様性条約で

強調されるように、生物多様性に対して有害である。しかし、2.5 節で論じたように、バイオエネルギーはプラス

の影響にもつながる可能性がある。異なる多年生牧草及び木質作物の農地への統合は、土壌炭素及び生産性の増加、

表層崩壊及び地域的「鉄砲水」の減少、生態的回廊の供給、風食と水食の減少、及び河川系に輸送される堆積物と

栄養源の減少させることができる。森林バイオマス収穫によって、移植の条件の改善、生産性と残る群生の成長の

改善、及び野火のリスクの減少が可能になる。これらの全分野の影響評価は、政府や円卓会議での継続的な活動（脚注 74 参照）とパイロット研究87で裏付けられ

るように、さらに研究、データ収集、適切なモニタリングを行う価値がかなりある。バイオエネルギー生産の大規模な拡大と関連した社会的影響は、非常に複雑で定量化することが難しい。バイオ燃

料の原材料として栽培される作物は現在、世界の農地の 1%以下しか使用していないが、バイオ燃料の需要は、農

業・林業部門における需要上昇の 1 つのドライバーとなっているため、世界の食料価格の上昇に寄与する。食料と

飼料への需要上昇、石油価格の上昇、国際的な食料市場への投機、異常気象による偶発的な収穫不良が、世界規模

の食料価格に影響を与えてきた可能性の高い例として挙げられる。貧困な農家への価格上昇の便益を考慮しても、

食料価格の上昇は貧困水準、食料安全保障や子供の栄養不足に対して悪影響を与える。一方で、バイオ燃料によっ

て、開発途上国が農村開発の進展に加え、特にそれが経済的に持続可能である場合に農業成長を進展させる機会を

得ることが出来る。一般に、バイオエネルギーの選択肢は、他のエネルギー源に比べ、たとえば 50～2,200 雇用/PJ など、地方における

雇用創出に非常に大きなプラスの影響を持っている（2.5.7.3 節）。また、従来型農業の集約化でバイオエネルギー

に使用できそうな土地ができた場合、地方で創出された雇用への影響全体と付加価値は、バイオエネルギー生産が

拡大すると増加する。効率的な牧草や農業の土地利用管理は、天水栽培のポテンシャルを大幅に高めるだろう（表

2.3 参照; Wicke et al., 2009）。多くの開発途上国の場合、雇用を創出するバイオエネルギーのポテンシャル、地方

の経済活動、燃料供給の安全性が重要な駆動要因である。加えて、（輸入）化石燃料に対する経費も（大きく）減

少させることが出来る。しかし、そのような便益が農村の農家に届くかどうかは、生産チェーンの構成及び土地利

用の統治の方法に大きく依存している。開発されたバイオエネルギーの選択肢、その開発方法、どのような条件に基づくと、影響が主にプラスかマイナス

かに対して多大な影響を持つか（アルゼンチンのシナリオ; van Dam et al., 2009a,b）。基準の開発及び継続的な改善

プロセスで、現在のシステムに比べ、バイオエネルギー生産の影響を低くしたりプラスにしたり、効率性を高める

ことが出来る。バイオエネルギーは、先進国と開発途上国で同様に気候変動緩和、安全かつ多様なエネルギー供給

と経済成長に寄与する可能性がある。しかし、環境持続可能性に対するバイオエネルギーの効果は、他にもある多

くの要素の中でも特に、地域的な条件、基準の定義方法、及びプロジェクトの設計・実施方法に依存し、良くも悪

くもなり得る。

2.8.5 普及に関する結論: バイオエネルギーに関する重要な示唆バイオエネルギーは現在、大の再生可能エネルギー源であり、今世紀前半は引き続き大の再生可能エネルギー

源の 1 つである可能性が高い。成長ポテンシャルはかなりあるが、積極的な開発が必要である。

・近の文献における評価では、エネルギー用バイオマスの技術的ポテンシャルは 2050 年までに 500EJ/年の

水準になる可能性があると示している。しかし、このポテンシャルに影響する市場・政策条件などの重要

な要素に関して大きな不確実性が存在している。・本章における専門家の評価は、2005 年までの潜在的導入の水準としては 100～300EJ/年を示している。こ

のポテンシャルの実現は主な課題を表し、2050 年における世界の一次エネルギー需要に大きく寄与するだ

ろう。これは、農業及び林業における現在の世界規模のバイオマス産出相当の熱容量とほぼ同じである。・バイオエネルギーは、資源が持続的に開発され、効率的な技術が提供された場合に温室効果ガスを緩和す

る大きなポテンシャルを持っている。多年生作物、林産物、バイオマス残渣・廃棄物などの特定された現

行のシステムと主要な将来のオプション、及び先進変換技術によって、大きな温室効果ガス緩和パフォー

マンス（化石エネルギー・ベースラインから 80～90%削減）を実現することが出来る。しかし、炭素スト

ックの重大な損失及び間接的土地利用変化の効果につながる土地転換及び森林管理によって、正味の温室

効果ガス緩和影響が減少し、場合によっては相殺・逆転してしまう可能性がある。

87 www2.epfl.ch/energycenter-jahia4/page65660.htmlに掲載のパイロット研究Roundtable on Sustainable Biofuelsを参照。


SRREN 119/154 第 2 章

・エネルギー用のバイオマスの高い潜在的な導入水準を達成するには、競合する食料・繊維需要を抑えて土

地を適切に管理し、農業・林業収穫を大幅に増加させなければならない。土地利用の監視及び良好な管理

がなされていない場合のバイオエネルギーの拡大は、食料供給、水資源、生物多様性に関する重大な対立

のリスクに加え、温室効果ガスの便益が低くなるリスクが生じる。逆に、効果的な持続可能性の枠組み確

立後に実施することで、適応策を組み合わせる機会を含め農村開発、土地改良、及び気候変動緩和などに

おいて、そのような対立を緩和し、前向きな成果が実現出来る可能性がある。・バイオマス生産・使用の影響及びパフォーマンスは、地域・場所により異なる。そのため、土地利用及び

農村開発の良好なガバナンスの一環として、バイオエネルギー政策は農業（作物及び家畜類）・林業部門

と協調し、地域条件・優先度を考慮する必要がある。バイオマス資源ポテンシャルは、気候変動影響に影

響を受け、またそれと相互に作用するが、具体的な影響はまだほとんど解明されていない。この点につい

ては、地域差も大きいだろう。バイオエネルギー及び新しい（多年生）作物システムも、バイオマス資源

の生産と適応策（土壌保護、水貯留、農業の近代化など）を組み合わせる機会を実現する。・いくつかの重要なバイオエネルギー・オプション（ブラジルのサトウキビ・エタノール生産、優良な廃棄

物エネルギー利用システム、効率的なバイオマス調理レンジ、バイオマス・ベースの熱電供給）は、現在

すでに競争力があり、長期的オプションとの重要な相乗効果を発揮する可能性がある。ガソリン、ディー

ゼル、ジェット燃料の代替となるリグノセルロース系バイオ燃料、先進バイオ電力オプション、及びバイ

オリファイナリー概念によって、2020～2030 年の期間において競争力のあるバイオエネルギーの導入を実

現出来る可能性がある。二酸化炭素回収・貯留とバイオマス変換の組み合わせによって、長期的な大気か

らの温室効果ガス除去（大幅な温室効果ガス排出量削減に必要である）の実現の可能性が高まる。先進バ

イオ材料はバイオエネルギー生産の経済性及び緩和においても将来性があるが、そのポテンシャルは、非

常に不確かな水生バイオマス（藻類）の高い潜在的役割と同様にあまり解明されていない。・急速に変化している政策環境、近の市場に基づく活動、先進バイオリファイナリーとリグノセルロース

系バイオ燃料オプションへの支援の増加、そして特に持続可能性の基準と枠組みの発達はすべて、持続可

能性の実現へ向けてバイオエネルギー・システム及びその普及を促すポテンシャルを持っている。この目

標の達成には、主要技術のコスト削減のための投資、バイオマス生産・供給インフラの改善、及び公的・

政治的承認を得られる実施戦略が必要となるだろう。結論として、シナリオ変数（図 2.26 を参照）、バイオエネルギー生産能力が開発される主要な前提条件、及び生

じる可能性がある影響の相互関係の説明のため、図 2.27 に 2050 年までの世界規模でのエネルギー向けのバイオマ

スの普及の異なる 4 つのスケッチを示している。資源ポテンシャルの検討から導かれた 100～300EJ の幅は、普及

の下限及び上限を視覚的に示している。想定されるストーリーラインはおおよそ、IPCC Special Report on Emissions Scenarios（SRES）の定義に従ってバイオエネルギーに適用され、図 TS.2.9 でまとめられている。その定義は、図

2.25 の積み重ね棒グラフで示されている技術的ポテンシャルの導出にも使用されている（Dornburg et al., 2008, 2010）。


SRREN 120/154 第 2 章

図 2.27: エネルギー用バイオマス普及の想定しうる未来像（2050 年）。図 2.26 でまとめられた IPCC SRES スト

ーリーライン(IPCC, 2000)に、特定の世界の条件に基づく主要な前提条件及び影響を説明した 4 つの比較描写。バイオマス及びその複数のエネルギー生成物は、持続可能なやり方と持続不可能なやり方両方で、食料、飼料、繊

維、及び林産物と同時に開発が可能である。IPCC シナリオ・ストーリーライン及び描写を通してみると、持続可

能な開発及び気候変動緩和の方針を考慮するかどうかで達成出来る浸透水準の高低も変わってくる。これらのスト

ーリーラインから、バイオエネルギー技術開発及び統合システムに関する洞察を得ることが出来る。

（A1）~300EJ・貧弱なガバナンス

（B1）~300EJ・良好なガバナンス

（A2）~100EJ・貧弱なガバナンス

主要な前提条件・エネルギー需要の高まりがエネルギー価格を高め、バイオマス需要の拡大

につながる。・市場需要によって大きくバイオマス生産・使用の管理が限定される。・バイオエネルギーに加え農業全体における完全自由化市場が出現する。

・強力な技術開発が、バイオマスからの生化学物質及び先進輸送燃料の需要

の高まりにつながる。主要な影響・生産の重視によって、より質の高い土地、転換牧草地などが増加する。

・バイオマスが生産されて大規模な運用に使用され、それによって小規模農

家の便益を限定する。・主要な海港に大規模な世界的な貿易・変換能力が開発される。・より質の高い土地を巡る従来型の農業との競合、食料価格の上昇、及び森

林資源への圧力の増加が発生する。・温室効果ガスは全体的には便益をもたらすが、大幅な間接的土地利用変化

の効果によって次善的になる。

グローバル指向地域指向

環境・社会

物質・経済

2050 年のバイオエネ

ルギー・ストーリーラ

イン

主要な前提条件・うまく機能する持続可能性の枠組み及び強力な政策が実施される。・バイオエネルギー市場が非常に発達する。・バイオリファイナリー、次世代バイオ燃料、及び劣化した土地の有効な利用など、

革新的な技術開発が進む。・開発途上国が、より効率の高い技術への移行に成功し、利用可能な資源に応じた

規模でバイオリファイナリーを実用化する。・衛星処理の出現。主要な影響・バイオマスは、残渣及び廃棄物から 35%、耕作限界にあるか劣化した土地から

25%、及び耕地と牧草地（それぞれ、~300 万 km2 と～100 万 km2）から 40%が生産される

・バイオマスとバイオ燃料の供給の大幅な上昇によりエネルギー価格（特に石油）

が抑えられる。・農業・家畜類管理における効率性向上を伴う強力な土地利用計画及びバイオエネ

ルギー生産能力の調整によって、食料と燃料の競合が相当程度回避される。・多様かつ複合的な作付けシステムを使用して、土壌の質及び土壌炭素が改善され、

生物多様性に対する悪影響が緩和される。

主要な前提条件・需要の高まり及び革新の限定により化石燃料価格が上昇し、それによって

エネルギー安全保障の観点からバイオエネルギー使用の需要が押し上げ

られる。・バイオマス需要の増加は直接的に食料市場に影響する。主要な影響・バイオマス需要の増加は、一部は残渣及び廃棄物によって、一部は一年生

作物によって補われる。・作物需要の追加によって、大幅な間接的土地利用変化の効果及び生物多様

性への影響が発生する。・石油価格の高まりに伴い、食料価格が全体的に高まる。・総温室効果ガス便益が限定される。・次善の社会経済的便益が発生する。

主要な前提条件・より小規模な技術、残渣、廃棄物流、より小規模な作付け方式（ジャトロファ属

など）の利用、及び多くの具体的な作付け方式に集中する。・国際貿易が制限され、貿易障壁が残る。・効果的な国の政策枠組みによって、特定の地域条件に合わせてバイオエネルギー

普及が管理され、食料が優先され、バイオマスの生産及び使用が適化される。主要な影響・バイオマスが、残渣、有機性廃棄物、及び耕地限界の土地での栽培から収穫され

る。・より小規模なバイオエネルギー用途が特別に開発され、地域的に使用される。

・雇用面で農村部の経済に大きな便益が発生し、サービスを提供するエネルギー源

が多様化する。・食料、土地利用、及び自然保護の対立が相当程度回避される。・大幅な温室効果ガス緩和成果は、バイオエネルギー普及の限定によって制約を受

ける。・運輸部門における利用は、まだエネルギー需要を満たすために石油使用が高い割

合を占める。

（B1）~300EJ・良好なガバナンス


SRREN 121/154 第 2 章

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