再生可能燃料

再生可能燃料とは、再生可能資源から生産される燃料です。例としては、バイオ燃料（燃料として使用される植物油、エタノール、クリーンエネルギーと二酸化炭素[ 1 ]またはバイオマスからのメタノール、バイオディーゼルなど）、水素燃料（再生可能プロセスで生産される場合）、大気中の二酸化炭素と水から生産される完全合成燃料（エレクトロフューエルとも呼ばれる）などがあります。これは、天然ガス、LPG（プロパン）、石油、その他の化石燃料、原子力エネルギーなどの再生不可能な燃料とは対照的です。再生可能燃料には、風力や太陽光などの再生可能エネルギー源から合成される燃料が含まれます。再生可能燃料は、持続可能性、炭素循環への寄与の低さ、そして場合によっては温室効果ガスの排出量が少ないことから人気が高まっています。これらの燃料の地政学的影響も、特に中東の石油 からの独立を望む先進国にとって関心事です

再生可能燃料の根拠

国際エネルギー機関（IEA）の2006年世界エネルギー展望は、石油需要の増加を放置すれば、消費国は深刻な供給途絶とそれに伴う価格ショックに対する脆弱性が高まると結論付けている。輸送用の再生可能バイオ燃料は、石油製品からの多様化の重要な源泉となる。温帯地域の穀物やビートを原料とするバイオ燃料は重要な役割を担っているが、比較的高価であり、エネルギー効率やCO2削減効果も不安定である。サトウキビなどの生産性の高い熱帯作物を原料とするバイオ燃料は、はるかに競争力があり有益である。しかし、すべての第一世代バイオ燃料は、最終的には土地、水、その他の資源をめぐって食料生産と競合する。バイオリファイナリーやリグノセルロースなどの第二世代バイオ燃料技術の開発と商業化には、非食用植物材料からバイオ燃料やその他の製品を柔軟に生産することを可能にする、より大きな努力が必要である。[ 2 ]

ハバートのピークオイル理論は、石油が急速に枯渇している有限資源であることを示唆している。世界の残存石油埋蔵量は約1,277,702,000,000バレル（203.1384 km 3）（元々の処女埋蔵量の約半分）で、世界での年間消費量は25,000,000,000バレル（4.0 km 3 ）であるが、現在の枯渇速度では約50年分の石油しか残らないと予測されている。石油は、燃料（家庭用暖房、ジェット燃料、ガソリン、ディーゼルなど） 、輸送、農業、製薬、プラスチック/樹脂、人造繊維、合成ゴム、爆薬などの産業に不可欠である。現代世界がエネルギー源として石油に依存し続ける場合、原油価格が大幅に上昇し、世界中の経済を不安定化させる可能性がある。その結果、再生可能燃料を推進する要因としては、原油価格の高騰、貿易の不均衡、世界の石油輸出地域の不安定さ、2005年のエネルギー政策法、アメリカの農家と産業の思わぬ利益の可能性、経済不況の回避、2021年という早い時期に始まると予想される不安定な「ピークオイル」シナリオによる製品不足の回避、 [ 3 ] （ピークオイルは新しい考えではないが）、そして前例のない気候変動をもたらす可能性のある地球温暖化の鈍化などが挙げられます。

さらに、人為的な温室効果ガス排出が気候変動を引き起こしているという結論と、地域的な地政学的不安定性により、各国は代替エネルギー源とカーボンニュートラルなエネルギー源の開発に向けて行動を起こす必要に迫られています。そのため、持続可能なエネルギー自給自足を貴重な資産と捉え始めている多くの政府にとって、再生可能燃料は魅力的な選択肢となりつつあります。

2007年12月19日、ブッシュ大統領はエネルギー独立安全保障法に署名し、2022年までに少なくとも360億米ガロン（1億4000万立方メートル）の再生可能燃料を市場で使用することを義務付けた。[ 4 ]

国際エネルギー機関（IEA）によると、セルロースエタノールの商業化により、エタノール燃料は将来、これまで考えられていたよりもはるかに大きな役割を果たすようになる可能性がある。 [ 5 ]セルロースエタノールは、ほとんどの植物の茎や枝を構成する非食用セルロース繊維を主成分とする植物質から製造できる。スイッチグラスなどのエネルギー専用作物も、米国の多くの地域で生産可能な有望なセルロース源である。[ 6 ]

バイオ燃料

カリフォルニア州におけるエタノール燃料混合率10%までのポンプに関する情報
バイオディーゼル燃料のバス

バイオ燃料は、生物学的炭素固定からエネルギーを得る燃料の一種です。バイオ燃料には、 バイオマス変換から得られる燃料、固体バイオマス、液体燃料、様々なバイオガスが含まれます。[ 7 ]化石燃料は古代の炭素固定に起源を持ちます が、非常に長い間炭素循環から「外れていた」炭素を含むため、一般的に受け入れられている定義ではバイオ燃料とはみなされません。バイオ燃料は、原油価格の高騰、エネルギー安全保障の強化の必要性、化石燃料からの温室効果ガス排出への懸念、政府補助金による支援などの要因により、一般市民や科学者の注目を集めています。

バイオエタノールは、主にトウモロコシやサトウキビなどの糖類やデンプン質作物から生産される炭水化物を原料として発酵によって作られるアルコールです。 樹木や草などの非食用資源由来のセルロース系バイオマスも、エタノール生産の原料として開発されています。エタノールは純粋な形で自動車燃料として使用できますが、通常はガソリン添加剤として使用され、オクタン価を高め、自動車の排出ガスを改善するために使用されます。バイオエタノールは米国とブラジルで広く使用されています。現在のプラント設計では、植物原料の リグニン部分を発酵によって燃料成分に変換することは考慮されていません。

バイオディーゼルは植物油と動物性脂肪から作られます。バイオディーゼルは純粋な形で自動車燃料として使用できますが、通常はディーゼル車の粒子状物質、一酸化炭素、炭化水素のレベルを低減するためのディーゼル添加剤として使用されます。バイオディーゼルは、エステル交換反応を用いて油脂から製造され、ヨーロッパで最も一般的なバイオ燃料です。

2010年の世界のバイオ燃料生産量は1050億リットル（280億米ガロン）に達し、2009年から17％増加し、世界の道路輸送用燃料の2.7％をバイオ燃料が占め、その大部分はエタノールとバイオディーゼルであった。[ 8 ] 2010年の世界のエタノール燃料生産量は860億リットル（230億米ガロン）に達し、米国とブラジルが世界最大の生産国であり、2国で世界の生産量の90％を占めている。世界最大のバイオディーゼル生産国は欧州連合で、2010年の全バイオディーゼル生産量の53％を占めた。[ 8 ] 2011年現在、31カ国で国家レベル、29の州/省でバイオ燃料の混合が義務付けられている。[ 9 ]国際エネルギー機関 によると、バイオ燃料は2050年までに世界の輸送燃料需要の4分の1以上を満たす可能性がある。[ 10 ]

熱分解油は、バイオマスのリグノセルロース部分から得られる別の種類の燃料です。酸素のない状態でバイオマスを急速に加熱（熱分解）することで、液体の原油が生成され、これをさらに加工して利用可能なバイオオイルにすることができます。他のバイオ燃料とは異なり、熱分解油はバイオマスの非可食部分を利用し、数ミリ秒単位で生成することができ、大型の発酵リアクターを必要としません。[ 11 ]

水素燃料

水素燃料には、処理、輸送、貯蔵のための特定のインフラの開発が必要です

水素燃料とは、水素ガス（H 2）をエネルギーキャリアとして利用することを指します。再生可能水素燃料の生産は、大まかに言って、生物由来の生産と化学生産の2つのカテゴリーに分けられます。[ 12 ]これは現在も研究が進められている分野であり、新たな開発と技術によってこの分野は急速に発展しています。

水素燃料の生物学的生産は、少なくとも 1970 年代から研究対象となっている。水素ガスは、農業残渣や森林残渣、消費者廃棄物、その他の特定の農作物などのバイオマス源から生産することができる。[ 12 ]具体的には、水素燃料は、バイオマスを可燃性ガスに加工してから燃焼させるガス化と呼ばれるプロセス、または燃料電池用途に適した水素ガスを生成できる関連プロセスである熱分解によって生成される。継続的な研究対象の一つは、これら 2 つのプロセスにおける望ましくない副産物の生成に関するものである。他の汚染ガスの存在はバイオマス源の特定の組成に依存することが多く、これを制御するのが難しい場合がある。[ 12 ]水素燃料の生物学的生産のもう一つの源は藻類である。1990 年代後半、藻類から硫黄が奪われると、通常の光合成における酸素の生成から水素の生成に切り替わることが発見された。[ 13 ]実験的な藻類農場では、藻類を経済的に実現可能なエネルギー源にしようと試みている。[ 14 ]

水素を製造するための物理化学的方法はいくつかありますが、そのほとんどは水の電気分解を必要とします。このプロセスで風力タービンや太陽光発電セルなどの再生可能エネルギー源から電力を得る場合、再生不可能な資源の消費はほとんど必要ありません。風力や太陽光発電などの再生可能エネルギー源から製造された水素燃料は、グリーン水素として知られる再生可能燃料[ 12 ]です。

合成燃料（エレクトロフューエル）

エレクトロフューエルは、e-フューエルまたは合成燃料とも呼ばれ、代替燃料の一種です。回収された二酸化炭素または一酸化炭素と、風力、太陽光、原子力などの持続可能な電力源から得られた 水素を使用して製造されます

このプロセスでは製造時に二酸化炭素を使用し、燃料の燃焼時にもほぼ同量の二酸化炭素を大気中に放出するため、全体的な炭素フットプリントは低くなります。したがって、電気燃料は、特に長距離貨物輸送、海上輸送、航空輸送において、輸送に伴う温室効果ガス排出量を削減する選択肢となります。この分野では、オックスフォード近郊のビスター・ヘリテージに開発生産工場を建設中の 英国企業Zeroをはじめ、複数の新興企業が製品開発を進めています。

加工された人工燃料

加工燃料（PEF）は、適切な廃棄物（ポリエチレン、ポリプロピレン紙など）から選別・加工された可燃性原料（通常はペレット）であり、埋立地ゴミから得られることが多い。PEFは化石燃料の代替または部分的な代替として利用できる。PEFは高い発熱量を持つ場合があり、高燃焼施設において石炭やガスの代替燃料として使用できる可能性がある。[ 15 ] [ 16 ]

略語

参照

参考文献

  1. ^ 「テクノロジー」。Carbon Recycling International。2011年。2013年6月17日時点のオリジナルからアーカイブ。2012年7月11日閲覧
  2. ^再生可能エネルギーのエネルギー安全保障への貢献
  3. ^バイオ燃料用のバイオマスは価値がない
  4. ^ 「Issue Update: Renewable Fuels Retailer Liability」 2011年7月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年3月1日閲覧。
  5. ^国際エネルギー機関 (2006).世界エネルギー展望2006アーカイブ2007-09-28 at the Wayback Machine p. 8.
  6. ^ Biotechnology Industry Organization (2007).産業用バイオテクノロジーが輸送用エタノール燃料の生産に革命を起こすArchived 2006-02-12 at the Wayback Machine pp. 3-4.
  7. ^ Demirbas, A. . (2009). 「バイオ燃料の政治、経済、環境への影響：レビュー」. Applied Energy . 86 : S108– S117. Bibcode : 2009ApEn...86.S108D . doi : 10.1016/j.apenergy.2009.04.036 .
  8. ^ a b 「厳しい経済状況にもかかわらず、バイオ燃料が復活」ワールドウォッチ研究所2011年8月31日。2012年5月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年8月31日閲覧。
  9. ^ REN21 (2011). 「再生可能エネルギー2011：世界情勢報告書」（PDF） pp.  13– 14. 2011年9月5日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2012年1月2日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)
  10. ^ 「IEA、バイオ燃料は2050年までに輸送用燃料の27%を代替できると発表（ワシントン）」プラッツ、 2011年4月20日。
  11. ^ Huber, George (2007). 「リグノセルロース系バイオ燃料の化学的・工学的障壁を打ち破る：次世代炭化水素バイオ精製所」{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=（ヘルプ）が必要です
  12. ^ a b c d水素への新たな地平(PDF)、国立再生可能エネルギー研究所、2003年、2016年3月4日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ
  13. ^ Wired、「It Came from the Swamp: Reengineering Algae To Fuel The Hydrogen Economy」、 2007 年 9 月 17 日にアクセス。
  14. ^ The Register、「池の生命：エネルギーの未来」、 2007年9月17日にアクセス。
  15. ^廃棄物エネルギー研究技術評議会（WtERT® USA）報告書
  16. ^ Euractive スポンサーニュース記事
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