米国のバイオ燃料

アメリカ合衆国は主にトウモロコシを主原料とするバイオディーゼルとエタノール燃料を生産している。アメリカ合衆国は世界最大のエタノール生産国であり、2017年だけで約160億ガロンを生産した。[ 1 ]アメリカ合衆国はブラジルと合わせて世界のエタノール生産量の85%を占め、総生産量は270億5000万ガロンに達した。バイオディーゼルはほとんどの油糧種子生産州で市販されている。2005年時点では化石ディーゼルよりもやや高価であったが、石油製品やエタノール燃料と比較すると、現在でも比較的少量で生産されている。

バイオ燃料は主に化石燃料と混合して使用される。また、添加剤としても使用される。バイオディーゼルの最大の消費者は米国陸軍である。現在米国で走行しているほとんどの軽自動車は、最大10％のエタノール混合燃料で走行可能であり、自動車メーカーはすでに、はるかに高いエタノール混合率で走行するように設計された車両を生産している。米国におけるバイオエタノール燃料の需要は、ガソリンの酸化添加剤であるメチルターシャリーブチルエーテル（MTBE）が地下水を汚染していることが1990年代後半に発見されたことで刺激された。[ 2 ] [ 3 ]セルロース系バイオ燃料は、食料価格の上昇圧力や、食料バイオ燃料の使用量の大幅な増加から生じると予想される土地利用の変化を回避するために開発されている。 [ 2 ]

バイオ燃料は液体燃料だけに限りません。米国において見落とされがちなバイオマスの用途の一つが、バイオマスのガス化です。アメリカ全土で、木質ガスを自動車やトラックの燃料として利用する人が、少数ながら増加傾向にあります。[ 4 ]

課題は、これまでバイオ燃料が最も普及していた農業州以外にもバイオ燃料市場を拡大することです。[ 5 ]フレックス燃料車は、ドライバーが価格と入手可能性に基づいて異なる燃料を選択できるため、この移行を支援しています。

成長を続けるエタノールおよびバイオディーゼル産業は、主に農村地域において、工場建設、運営、保守の分野で雇用を生み出しています。再生可能燃料協会によると、エタノール産業は2005年だけで米国で約15万4000人の雇用を創出し、家計所得を57億ドル増加させました。また、地方、州、連邦レベルで約35億ドルの税収に貢献しました。 [ 6 ]一方、2010年には、州および地方自治体の支援を除いて、エタノール産業は連邦政府から66億4600万ドルの支援を受けました。[ 7 ]

2007年から2012年までの米国のトウモロコシの平均収穫量に基づくと、[ 8 ]米国のトウモロコシ作物全体をエタノールに転換すると344億ガロンのエタノールが得られ、これは2012年の完成自動車燃料需要の約25％に相当します。[ 9 ]

歴史

アメリカは20世紀初頭にバイオ燃料を使用していました。例えば、フォードTのモデルはエタノール燃料で走行していました。その後、バイオ燃料への関心は1973年と第2次石油危機（1979年）まで低下しました。

米国エネルギー省は1974年に国立再生可能エネルギー研究所（NREL）を設立し、1977年に業務を開始しました。NRELはバイオ燃料に関する論文を発表しています。また、議会は再生可能燃料の促進を目的として、1994年にエネルギー政策法、2005年にはさらに新しい法律を可決しました。

議会は、2005年エネルギー政策法に基づき、再生可能燃料を我が国の自動車燃料供給に混合することを奨励するための規則を制定しました。議会は、2007年エネルギー独立安全保障法に基づく再生可能燃料プログラムを支持し、完全な再生可能燃料だけでなく、バ​​イオマス由来のディーゼル燃料、バイオ燃料、先進バイオ燃料といった固定再生可能燃料グループについても、特定の年間生産量基準を定めました。再評価された法定要件には、再生可能燃料とその生産に使用される原料の両方に対する新たな基準（ライフサイクル温室効果ガス排出量の閾値を含む）も組み込まれています。

立法

再生可能燃料基準（RFS1）

現在の国家再生可能燃料基準プログラム（RFS1）は、 2005年エネルギー政策法に基づいて設立されました。この法律は、大気浄化法を改正し、初の国家再生可能燃料基準を制定しました。米国議会は、米国環境保護庁（EPA）に、米国エネルギー省、米国農務省、および関係者と連携してこの新しいプログラムを設計・実施する責任を与えました。[ 10 ]

再生可能燃料基準では、2012年までに年間75億米ガロン（28 × 10 6  m 3）のバイオ燃料を使用することが求められ、バイオ燃料市場が拡大しました。[ 11 ]^

EPA（環境保護庁）は、2009年再生可能燃料基準に基づき、ガソリンの精製業者、輸入業者、および非酸素化ガソリン混合業者のほとんどに対し、ガソリンの10.21%をエタノールなどの再生可能燃料に置き換えることを義務付けると発表しました。この要件は、2007年エネルギー独立安全保障法（EISA）で定められた目標に沿って、2009年に少なくとも111億米ガロン（42 × 10 6  m 3 ）の再生可能燃料が販売されることを目指しています。 RFS要件は2008年の90億米ガロン（34 × 10 6  m 3）から2009年には111億米ガロン（42 × 10 6  m 3）へと約23％増加していますが、パーセンテージ要件は2008年の7.76％から2009年には10.21％へとほぼ3分の1増加しています。[ 12 ]^^^

EPA は、燃料混合業者が同庁に提出する 再生可能識別番号を検査することにより、燃料混合業者が再生可能燃料の要件を満たしているかどうかを判断します。

2009年燃料価格規制（RFS）は、「ブレンドウォール」と呼ばれる問題にも直面しています。このブレンドウォール問題に対処するため、エネルギー省（DOE）をはじめとする関係機関は、標準的なガソリン車において、E15やE20といった中間ブレンドの使用を検討しています。すべてのガソリンブレンドに最大20%のエタノールを含有させることが認められれば、エタノールの潜在市場は倍増するでしょう。[ 12 ]

再生可能燃料基準（RFS2）

2009年5月、EPAは再生可能燃料基準（RFS）プログラムの改訂案を発表しました。これらの改訂案は、EISA（環境保護庁）の要求に基づき、再生可能燃料基準プログラムの変更に対応するものです。改訂された法定要件は、セルロース系バイオ燃料、バイオマス系ディーゼル、先進バイオ燃料、そして毎年輸送燃料として使用が義務付けられる再生可能燃料全体について、新たな特定容積基準を定めています。改訂された法定要件には、再生可能燃料とその製造に使用される原料の両方に関する新たな定義と基準が含まれており、再生可能燃料に対する新たな温室効果ガス（GHG）排出量の閾値も含まれています。RFSに関する規制要件は、国内外の再生可能燃料の生産者および輸入者に適用されます。

これらの変更点のうち、特に注目すべき点がいくつかあります。まず、RFS2に基づく基準容量は、2008年から54億米ガロン（20,000,000 m 3 から34,000,000 m 3）に引き上げられました。その後もRFS2に基づく基準容量は増加し続け、最終的には2022年までに360億米ガロン（140 × 10 6  m 3）に達する予定です。 [ 10 ]^

ボリューム基準

RFS2の再生可能燃料量要件[ 13 ]
年 バイオマスベースのディーゼル セルロース系バイオ燃料 先進バイオ燃料合計 再生可能燃料総量
10億米ガロン 百万立方メートル 10億米ガロン 百万立方メートル 10億米ガロン 百万立方メートル 10億米ガロン 百万立方メートル
2009 0.5 1.9 — — 0.6 2.3 11.1 42
2010 0.65 2.5 0.1 0.38 0.95 3.6 12.95 49.0
2011 0.8 3.0 0.25 0.95 1.35 5.1 13.95 52.8
2012 1.0 3.8 0.5 1.9 2.0 7.6 15.2 58
2013 1.0 3.8 1.0 3.8 2.75 10.4 16.55 62.6
2014 1.0 3.8 1.75 6.6 3.75 14.2 18.15 68.7
2015 1.0 3.8 3.0 11 5.5 21 20.5 78
2016 1.0 3.8 4.25 16.1 7.25 27.4 22.25 84.2
2017 1.0 3.8 5.5 21 9.0 34 24.0 91
2018 1.0 3.8 5.5 21 9.0 34 24.0 91
2019 1.0 3.8 8.5 32 13.0 49 28.0 106
2020 1.0 3.8 10.5 40 15.0 57 30.0 114
2021 1.0 3.8 13.5 51 18.0 68 33.0 125
2022 1.0 3.8 16.0 61 21.0 79 36.0 136

温室効果ガス削減の閾値

EISAは、様々な燃料のカテゴリーに初めて義務的な温室効果ガス削減閾値を設定するなど、新たな再生可能燃料のカテゴリーと適格性要件を確立しました。再生可能燃料経路ごとに、原料の生産と輸送、土地利用の変更、再生可能燃料の生産、流通、混合、再生可能燃料の最終使用など、ライフサイクル全体にわたって温室効果ガス排出量が評価されます。その後、GHG排出量は、ガソリンやディーゼルなどの再生可能燃料に置き換えられた2005年の石油ベースライン燃料（基準年はEISAにより2005年と設定）のライフサイクル排出量と比較されます。EISAが確立したライフサイクルGHG排出量削減パフォーマンス閾値は、再生可能燃料のカテゴリーに応じて20～60パーセント削減です。

EISAで規定されたライフサイクルGHG閾値（2005年基準からの削減率）[ 10 ]
RINコードタイプ％ 削減
D6 従来のバイオ燃料 20%
D5 先進バイオ燃料 50%
D4 バイオマス由来ディーゼル 50%
D3 セルロース系バイオ燃料 60%
D7 セルロースディーゼル 60%

2022年の研究では、RFS2による土地利用変化による排出量は、トウモロコシエタノールがEISAの下で「従来のバイオ燃料」に要求される20％の温室効果ガス削減を満たすことを妨げるほど大きい可能性が高いことが判明しました。[ 14 ]

再生可能燃料

エタノール燃料

米国におけるエタノール燃料の需要は、1990年代後半にガソリンの酸化添加剤であるメチルターシャリーブチルエーテル（MTBE）が地下水を汚染していることが発見されたことで刺激された。 [ 2 ] [ 3 ]広範囲で費用のかかる訴訟のリスクと、2006年までにガソリンへのMTBEの使用が約20州で禁止されたため、MTBEの代替によってエタノール燃料の新しい市場が開かれた。[ 2 ]酸化添加剤としてのエタノールの需要シフトは、石油価格がすでに大幅に上昇していた時期に起こった。[ 1 ] [ 15 ]このシフトは、ガソホールE10の使用の拡大と、 2002年以降のE85フレックス車の生産と販売の急増にも貢献した。 [ 16 ]

 アメリカ合衆国（1） E10ブレンドの使用を義務付けている州[ 17 ]
アイオワ
E10
ミズーリ州
E10
ハワイ
E10
モンタナ
E10
カンザス州
E10
オレゴン
E10
ルイジアナ州
E10
ワシントン
E10
ミネソタ州
E10

低エタノールブレンド

現在、米国で走行しているほとんどの車は、最大10%のエタノール混合燃料（E10）で走行可能であり、自動車メーカーは既に、より高濃度のエタノール混合燃料で走行できるように設計された車両を製造しています。E10は10州でのみ義務付けられていますが、米国では他の州でもエタノール混合燃料が任意で、あるいはMTBE（ガソリンの酸化剤として使用される）の代替として、ラベル表示なしで低濃度で添加されています。そのため、米国のガソリン供給量の3分の2はE10混合燃料となっています。[ 18 ]

フレックス燃料車

フォード、ダイムラークライスラー、GMは、純粋ガソリンから85％エタノール（ E85 ）までのガソリンとエタノールの混合物を使用できる「フレックス燃料」の車、トラック、ミニバンを販売している自動車会社です。2008年半ばまでに、米国の道路には約700万台のE85対応車両がありました。[ 16 ]しかし、2005年の調査では、米国のフレックス燃料車の所有者の68％が、E85フレックスを所有していることに気づいていませんでした。[ 2 ]これは、フレックス車と非フレックス車の外観がまったく同じに見えること、それらの販売価格に差がないこと、消費者がE85を認識していないこと、および米国の自動車メーカーが、購入者がE85車を入手したことがわかるように、外装ラベルを一切貼らないことに起因しています。[ 2 ] [ 19 ] 2006年以降、米国の多くの新型FFVモデルには、E85の性能をドライバーに思い出させるために明るい黄色のガソリンキャップが装備されており、[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] GMはまた、「Flexfuel/E85 Ethanol」という文字が入ったバッジを使用して、車がE85 FFVであることを明確に示した。[ 24 ] [ 25 ]

プロモーションE85フレックス燃料シボレー タホ。

E85フレックス車の販売やE85での燃料補給を妨げている主な制約は、E85を一般に販売するための利用可能なインフラが限られていることです。2008年10月までに、米国全体でE85を一般に販売しているガソリンスタンドは1,802か所しかありませんでした。[ 26 ] E85スタンドはコーンベルト州に大きく集中しており、ミネソタ州の357か所が他のどの州よりも多く、イリノイ州の189か所、ウィスコンシン州の118か所、ミズーリ州の112か所がそれに続きます。 [ 26 ] [ 27 ] E85を一般に販売していない州は、アラスカ州、ハワイ州、メイン州、ニューハンプシャー州、ニュージャージー州、ロードアイランド州、バーモント州の7州だけです。[ 26 ] E85の供給拡大を早める主な制約は、ガソリンスタンドに専用の貯蔵タンクが必要となることであり、[ 2 ]専用のエタノールタンク1つあたりの推定コストは6万ドルである。 [ 28 ]

クライスラー、ゼネラルモーターズ、フォードは、十分な燃料供給インフラが整備されれば、2012年モデルで全車種の50％をフレキシブル燃料で製造することをそれぞれ約束している。[ 20 ] [ 29 ] [ 30 ]エネルギー政策に関しては、バラク・オバマ次期大統領は 選挙運動中に石油消費量を大幅に削減すると公約し、2013年末までにすべての新車にフレキシブル燃料車（FFV）対応を義務付けるなどの対策を講じた。[ 31 ]

バイオディーゼル

グリーンハンター・エナジー社は、テキサス州ヒューストンにあるバイオディーゼル精製所の商業運転を開始しました。同精製所は年間1億500万米ガロン（400 × 10 3  m 3 /a）のバイオディーゼルを生産できます。この生産能力は米国最大のバイオディーゼル精製所となり、ワシントンD.C.に建設されたインペリウム・リニューアブルズ社の年間1億米ガロン（380 × 10 3  m 3 /a）のバイオディーゼル精製所を僅差で上回ります。 ^^

比較のために、全米バイオディーゼル委員会（NBB）によると、2007年の米国のバイオディーゼル生産能力は年間22億4000万米ガロン（8.5 × 10 6  m 3 /a）に達したが、市場環境の悪化により2007年の生産量は約4億5000万米ガロン（1.7 × 10 6  m 3 ）にとどまった。[ 32 ]^^

2006年、Fuel Bioはニュージャージー州エリザベスに米国東海岸最大のバイオディーゼル製造工場を開設しました。Fuel Bioの生産能力は、年間5,000万米ガロン（190 × 10 3  m 3）です。 [ 33 ]^

メタノール燃料

1996 年型フォード トーラスは、ガソリンに混合したエタノール (E85)またはメタノール (M85)のいずれかで走行できるバージョンが製造された初のフレックス燃料車でした。

メタノールは最初、木材の熱分解によって生成されたため、英語ではwood alcoholという一般的な名前が付けられました。現在、メタノールは通常、天然ガスの主成分であるメタンを原料として生成されます。また、多くの有機物の熱分解や、合成ガスからのフィッシャー・トロプシュ反応によって生成される場合があり、この場合はバイオメタノールと呼ばれます。Biomass -To-Liquidを使用した合成ガスからのメタノール製造では、バイオマスから最大 75% の効率でメタノールを製造できます。このルートによる生産が普及すれば、低コストで環境に有益なメタノール燃料を提供できる可能性があると想定されています (上記 Olah の参考文献を参照)。ただし、これらの製造方法は小規模生産には適していません。

ヨーロッパと米国、主にカリフォルニアで、メタノールフレックス燃料車（ M85フレックス燃料車として知られる）のテストプログラムが成功しました。 [ 34 ] [ 35 ]フォードは1982年にフレックス燃料車の開発を開始し、1985年から1992年の間に、1.6Lのフォード エスコート、3.0Lのトーラス、5.0L LTDのクラウン ビクトリアなど705台の実験用FFVが製造され、カリフォルニアとカナダに納入されました。これらの車両は、 1つの燃料システムのみで、ガソリンとメタノールのどちらでも作動しました。米国の自動車産業が生産を開始することを奨励する法律が可決され、1993年にフォードでM85 FFVの生産が開始されました。[ 34 ] [ 36

1996年、新しいFFVフォードトーラスが開発され、メタノールまたはガソリンに混合したエタノールのいずれかで完全に走行可能なモデルが開発されました。[ 34 ] [ 37 ]このエタノールバージョンのトーラスは、E85 FFVの最初の市販車となりました。[ 38 ]アメリカの自動車会社のFFV生産プログラムの勢いは続きましたが、1990年代末までに、重点は今日のようにE85バージョンに移りました。[ 34 ]農業コミュニティからの大きな支援があり、政府のインセンティブプログラムとトウモロコシベースのエタノール補助金があったため、エタノールはメタノールよりも好まれました。[ 39 ]

2005年、カリフォルニア州知事アーノルド・シュワルツェネッガーは、25年間、2億マイルの実績を積んだメタノールの使用を中止し、トウモロコシ生産者主導のエタノール利用拡大の流れに加わりました。しかしながら、シュワルツェネッガーはメタノール供給プログラムの将来について楽観的な見方を示し、「必ず復活する」と主張しました。2009年、エタノールの価格は1ガロンあたり2～3ドルでしたが、天然ガス由来のメタノールは1ガロンあたり47セントのままです。現在、カリフォルニア州では60以上のガソリンスタンドがメタノールを供給しています。

ブタノール燃料

アーカンソー大学の化学技術者チームは、一般的な藻類をブタノールに変換する方法を開発しました。このブタノールは、既存のガソリン内燃機関の燃料として使用できます。藻類は「レースウェイ」トラフで培養され、中空糸膜を通して高濃度の二酸化炭素を供給することで藻類の成長が促進されます。[ 40 ]

燃料用エタノールの生産に必要なエネルギー量と、燃焼時に放出されるエネルギー量の比較について疑問が提起されている。トウモロコシ由来のエタノールが消費するエネルギーよりも多くのエネルギーを生み出すかどうかについては、誰に尋ねるかによって異なる答えが返ってくるかもしれない。[ 41 ]

そのため、BPやデュポンなどの企業は次世代バイオ燃料に注目しており、特にブタノールを研究しています。[ 42 ]

エタノールと比較してブタノールを使用する具体的な利点としては、1kgあたりのエネルギー含有量が高いこと、車両の改造なしで高濃度で混合できること、既存の貯蔵/輸送インフラを利用できる可能性があることなどが挙げられます。[ 43 ]

トウモロコシを原料としてエタノールやブタノールを生産することは、収量に関する大幅な技術改善なしには実現不可能と思われます。現在、トウモロコシ1ブッシェル（373 l/t）あたり約2.5米ガロン（9.5 L）のブタノールを生産できます。[ 44 ] 一方、トウモロコシ1ブッシェル（410 l/t）あたり約2.75米ガロン（10.4 L）のエタノールを生産できます。[ 45 ] 現在のエタノール生産量は年間約50億米ガロン（19 × 10 6  m 3 /a）ですが、米国のトウモロコシ収穫量の20％を必要とし、石油使用量の1％を置き換えるだけです。[ 41 ] 2022年までに 360億米ガロン（140 × 10 6  m 3）のバイオ燃料義務を達成することは、トウモロコシ穀物原料のみを使用する場合は困難な作業でしょう。[ 46 ]^^

再生可能天然ガス（RNG）

多くのセルロース系バイオマス材料は天然にメタンを生成します。メタンは天然ガスの主成分です。天然に存在するメタンは、埋立地、酪農場、そして人間の排泄物からの汚染源としてしばしば考えられています。EPA（環境保護庁）は、埋立地[ 47 ]やその他の発生源からのメタン排出を削減するための規則を定期的に発行しています。

天然に存在するメタンガス（一般的に埋立地ガスまたはバイオガスと呼ばれる）は、米国天然ガスパイプラインシステムに直接導入できるほどクリーンではないが、そのための技術が開発されている。[ 48 ] パイプライン品質のガスは再生可能天然ガス（RNG）と呼ばれる。

2014年7月、EPAは、埋立地から生産されたRNGはRFS2の下でD3 RIN適格燃料として適格であるとの裁定を下しました。[ 49 ] 1か月間で、D3 RINの生成は7月の4,000から2014年8月の349万に急増しました。2014年7月に発行された4,000のD3 RINクレジットからわかるように、EPAが埋立地からのRNGがD3燃料として適格であると裁定するまで、業界では経済的に実行可能なD3燃料の開発がほとんど進んでいませんでした。

D3 RINの生成量は増加を続け、2年後の2016年8月には1,560万EGE（エタノール換算ガロン）に達しました。[ 50 ] 2015年には、発行されたD3 RINクレジットの98%以上がRNG向けに発行されました。

アメリカバイオガス協議会は、既存の米国の廃棄物から毎年179億ディーゼルガロン相当のRNGを生産できると考えています。[ 51 ]

州別

ルイジアナ州

ルイジアナ州立大学農業センターのルイジアナバイオ燃料・バイオプロセシング研究所の研究者たちは、既存の精製インフラを活用し、バイオマスを経済的に採算の取れる形でバイオ燃料やバイオエネルギーに変換するため、バイオマスの定期生産を研究している。LSU AgCenter Sustainable Bioproducts Initiativeと呼ばれるこのプロジェクト[ 52 ]には、大学と産業界のパートナーチームが参加し、エネルギー用サトウキビとスイートソルガムを活用してルイジアナ州の砂糖産業と化学産業を再活性化させる方法を研究している。このプロジェクトは、スイートソルガムとエネルギー用サトウキビを利用してブタノール、ガソリン、イソプレン、副産物化学物質を生産することで、米国南部地域の農業部門を拡大する。開発者たちは、このプロジェクトが最終的に米国南部地域の農村部の繁栄と雇用創出に大きく貢献すると考えている[ 53 ] 。

ミシガン州

ミシガン州立大学の研究者ブルース・デール氏は、2030年までに米国のエネルギーの30%をセルロースから生産できると述べています。温室効果ガス排出量は、トウモロコシの場合29%削減されるのに対し、セルロースの場合は86%削減されます。現在、ジョージア州に年間最大1億米ガロン（38万立方メートル）を生産できる工場が建設中です。 [ 54 ]

ミネソタ州

ミネソタ州知事ティム・ポーレンティは2008年5月に、 2015年5月1日までに州内で販売される内燃機関用ディーゼル燃料すべてに少なくとも20％のバイオディーゼルを含むことを義務付ける法案に署名した。[ 55 ]

オレゴン

オレゴン州知事テッド・クロンゴスキーは2007年7月に、州内で販売されるガソリンすべてにバイオエタノールを10%混合したもの（BE10）を、またディーゼル燃料すべてにバイオディーゼルを2%混合したもの（BD2）を義務付ける法案に署名した。[ 56 ]オレゴン州は現在、あらゆるタイプの車両で使用できる国内唯一のバイオ燃料ステーションを有している。

米国エネルギー省のプロジェクト

米国エネルギー省は、大学主導の先進バイオ燃料プロジェクト6件を選定し、年間予算に基づき最大440万ドルの資金提供を行うと発表した[ 57 ] 。受賞大学は、ジョージア工科大学研究法人、ジョージア大学、メイン大学、モンタナ州立大学、ニュージャージー州のスティーブンス工科大学、オハイオ州のトレド大学で、非食用原料を先進バイオ燃料に変換するための費用対効果が高く環境に優しいバイオマス変換技術の研究開発を行うための資金を受け取る。大学の20%の費用負担と合わせて、これらのプロジェクトには570万ドル以上が投資される予定である。

プロジェクトのほとんどは微生物学に関連しており、ジョージア大学とモンタナ州立大学のプロジェクトもその一つで、どちらも藻類からの油生産に焦点を当てています。ジョージア大学は鶏ふんを利用して藻類の低コストの栄養分を生産する研究を行い、モンタナ州立大学はユタ州立大学と提携して、開放型池で培養した藻類の油含有量、成長、油生産を研究します。微生物学をバイオマス変換に応用し、メイン大学は海藻ヘドロや製紙工場の廃棄物など、地域で入手可能な原料からバクテリアを利用してバイオ燃料を製造する研究を行い、トレド大学は酵素を含むペレットを使用してセルロース系バイオマスを効率的にエタノールに変換する研究を行います。

対照的に、ジョージア工科大学リサーチコーポレーションとスティーブンス工科大学は、どちらもバイオマスのガス化に関する研究を行っています。ジョージア工科大学は、森林残渣を利用する2台の実験用ガス化装置を評価し、スティーブンス工科大学は、木片などのバイオマス源を酸素のない状態で高温にさらすことで生成される石油に似た油である熱分解油をガス化する、新型マイクロチャネルリアクターを試験します。ガス化されたバイオマスは、気体燃料として使用したり、触媒を通過させて様々な液体燃料や化学物質を製造したりすることができます。

バイオ燃料会社

残念ながら、木材チップなどのセルロース系原料からエタノールを生産する場合、トウモロコシ由来のエタノール生産に比べて、生産工程に余分な工程が必要なため、依然として約70%コストが高くなります。最近まで、農業廃棄物などの資源からエタノールを抽出するというアイデアは、生産上の問題や、専門家からなる大規模なチームを編成する必要性から、大学キャンパスや連邦政府の研究所の片隅でかろうじて実現にこぎつけていました。

考えてみてください。牛の腸管やゾウの糞からセルロースを分解する適切な酵素を持つ細菌を見つけ、遺伝学者を投入してその酵素を改変することで、この困難な偉業は未成熟な状態から脱却することができました。今、この状況は一変しつつあります。約30社の企業がこの錬金術的な偉業を成し遂げようと競い合い、環境団体、バイオテクノロジー企業、大手石油会社、巨大化学企業、自動車メーカー、防衛タカ派、ベンチャーキャピタリストなどと直接、あるいは連携しながら事業を展開しています。勝者は、1ガロンあたりのコストを可能な限り抑えて、セルロース系エタノールを大量に製造できる企業です。

こうしたバイオ燃料会社（Iogen Corporation、SunOptaのBioProcess Group、Genencor、Novozymes、[ 58 ] Dyadic International, Inc.（DYAI）、カンザスシティに本社を置くAlternative Energy Sources , Inc. [Nasdaq:AENS]、アラバマ州ハンツビルに本社を置くFlex Fuels USA（現在はAlternative Energy Sourcesが所有）、[ 59 ]またはBRI Energy , LLC、[ 60 ] Abengoa Bioenergy）[ 61 ]）の大部分が北米に所在しているため、米国は新しいエネルギー源の開発、生産、販売をリードする独自の立場にあります。

アーチャー・ダニエルズ・ミッドランド社（ADM）は、バイオ精製所として知られるトウモロコシエタノール生産工場約100か所の建設に多額の投資を行っており、国内のエタノール供給量の約5分の1を生産している。これは、エタノール生産に余剰が利用可能であったため、コーンシロップ工場の季節的な過剰生産能力によって発生した。ADMは、トウモロコシ作物の未使用部分を活用し、以前は廃棄されていた廃棄物を実用的な製品に変換できる独自の立場にある。[ 62 ]トウモロコシの殻には、イリノイ州ディケーターに本社を置く穀物加工大手のエタノール製造微生物が利用できない繊維が含まれている。この繊維をより多くの糖に変換する方法を見つけ出すことで、既存のトウモロコシエタノール工場の生産量を15％増やすことができる可能性がある。したがって、ADMは新しいバイオマス源を収集する方法を見つける必要はなく、トウモロコシを収集するための既存のインフラストラクチャを使用するだけでよい。 ADMの幹部は、5,000万ドルから1億ドルの費用がかかる可能性のある工場建設のため、政府の支援を求めている。ADMは、シェブロンの石油精製部門責任者であるパトリシア・A・ウォーツを雇用し、ADMをエタノール業界のエクソンモービルへと変貌させた。 [ 63 ]

一方、化学大手デュポンは、トウモロコシの茎葉（農家が作物を収穫した後に畑に残る茎や葉）を燃料とするバイオリファイナリーの建設方法を模索している。同社の目標は、2009年までにセルロースからトウモロコシの粒と同じくらい安価にエタノールを製造することだ。もしこれが成功すれば、この技術によってトウモロコシ畑1面から生産されるエタノールの量が2倍になる可能性がある。

セロ・エナジーは、木材チップやその他のバイオマスからバイオ燃料を生産することを提案しました。2010年、環境保護庁は1億70万ガロンのバイオ燃料を国の燃料供給に混合する計画を立て、そのうち70%はセロ・エナジーが供給するものでした。[ 64 ]しかし、同社は投資家を欺いたとして連邦訴訟に敗訴し、2010年に破産を宣告しました。[ 65 ] [ 66 ]

サンディエゴに拠点を置くバイオテクノロジー企業、ダイバーサ・コーポレーションは、自然環境でバイオマスがエネルギーに変換される仕組みを調査した。その結果、シロアリの消化管に生息する細菌や原生動物に固有の酵素が、セルロースの95%を効率的に発酵性糖に変換することがわかった。独自のDNA抽出およびクローニング技術を用いることで、セルロース分解酵素の単離に成功した。この自然プロセスを再現することで、同社は工業用エタノール生産を可能にする高性能酵素カクテルを開発した。この研究はまだ初期段階ではあるものの、初期の結果は有望だ。現在、これらの高価な酵素はエタノール1ガロンあたり約25セントだが、この価格は今後数年間で半減する可能性が高い。

米国初のセルロース系エタノール生産商業工場の建設が、2007 年 2 月にアイオワ州で始まります。POET , LLCが所有するエメットバーグの Voyager Ethanol 工場は、年間 5,000 万米ガロン (190 × 10 3  m 3 /a) の従来型トウモロコシ乾燥工場から、年間 1 億 2,500 万米ガロン (470 × 10 3  m 3 /a) の商業規模のバイオ精製所に転換され、トウモロコシだけでなく、トウモロコシの茎、葉、芯からもエタノールを生産します。 ^^

ほとんどのエタノール工場は、処理装置の動力源として天然ガスに依存しています。エメッツバーグ工場で採用されるプロセスにより、トウモロコシの重量当たりのエタノール生産量は11%、面積当たりのエタノール生産量は27%増加します。このプロセスにより、工場の副産物の一部を電力として利用することで、化石燃料による発電の必要性が83%削減されます。2億ドル規模のこの工場は2月に着工し、完成まで約30ヶ月かかる予定です。プロジェクトの完成は、米国エネルギー省（USDOE）からの助成金による部分的な資金提供を条件としていますが、米国政府はこの再生可能エネルギープロジェクトを本格的な国家安全保障問題と見なしているため、助成金の交付は期待できます。

グリーンプレーンズ・リニューアブル・エナジーは、北米で4番目に大きなエタノール燃料生産者であると主張している（2012年2月現在）。[ 67 ]

参照

米国の再生可能エネルギー：

一般的な：

国際的：

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