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ライフサイクル全体でカーボンニュートラル達成を目指す

地球温暖化対策のキーワードであるカーボンニュートラル。
これは、二酸化炭素（CO₂）をはじめとする温室効果ガス（GHG）の排出量と、森林などによる吸収量をプラスマイナスゼロにする状態を指します。

しかし、この「プラスマイナスゼロ」をどこまでの範囲で計算するかによって、その評価は大きく変わります。ここでは、評価の基準となる2つの考え方と、具体的な例を整理してみましょう。

温室効果ガスの排出量を測るには、大きく分けて「LCA（ライフサイクル評価）」と「非LCA」という2つの評価方法があります。日本の地球温暖化対策計画では、「非LCA」の考え方が採用されており、この考え方ではバイオエタノールはカーボンニュートラルとされます。

一方、LCAの計算には非常に手間がかかり、また多くの前提条件の積み重ねで結果が変わってくることに注意が必要ですが、本質的な理解のためにはLCAの考え方もとても重要です。

例えば、木を植えて育て、その木を使って発電する過程を考えてみます。

1. 生産・成長期

【吸収】光合成により大気中のCO₂を吸収。
【排出】肥料の製造、農機や収穫機の燃料、農作業に伴うエネルギー消費によってCO₂を排出。

2. 加工・運搬

伐採や破砕、工場での加工、輸送時にCO₂を排出。

3. 使用：発電や走行時にCO₂を排出。

もし、この全過程で吸収したCO₂と排出したCO₂が同じ量であれば、真のカーボンニュートラルと言えます。

化石燃料の場合は、文字通り採掘から燃焼して排気ガスになるまでが燃料の一生となります。

採掘：油田や炭鉱からの燃料の採掘にはエネルギーが必要で、CO₂を排出。

運搬：タンカーやパイプラインで運ぶ際にもCO₂を排出。

精製：原油を使いやすいガソリンなどに変える過程でCO₂を排出。

使用：最終的に車などで燃やすときに大量のCO₂を排出。

走行時に排気ガスを出さない車両（電気自動車、燃料電池自動車など）も、LCAの視点では「製造・エネルギー供給」の負荷を無視できません。

電気自動車（EV）の場合：

走行時： CO₂の排出ゼロ。

発電時：電気を作る過程（例：石炭発電）でCO₂排出の可能性あり。

製造時：車体、バッテリー製造に多大なエネルギーを要し、CO₂を排出。

インフラ：充電するための電池の製造、充電設備の建設・運営でCO₂を排出。

燃料電池自動車（FCV）の場合：

走行時：排出されるのは水のみ。CO₂の排出ゼロ。

水素製造時：水素を作る過程（例：天然ガスの改質）でCO₂排出の可能性あり。

製造時：車体、特に燃料電池を製造する際にCO₂を排出。

インフラ：水素ステーションの建設・運営にCO₂を排出。

EV、FCVが本当にカーボンニュートラルかどうかは、単に走行時の排気ガスだけでなく、これらすべての要素を考慮して判断する必要があります。

真のカーボンニュートラルを達成するには、単に「燃やす時に出さない」だけでなく、「育てる段階から使う段階」まで、ライフサイクル全体を通じて排出と吸収のバランスを取る必要があります。これは容易なことではありませんが、地球温暖化対策として重要な概念です。

バイオエタノールにおけるライフサイクル

バイオエタノールのカーボンニュートラリティはどうでしょうか。植物を原料とするバイオエタノールは完全にカーボンニュートラルに見えますが、ライフサイクル全体で改めて細かく見てみましょう。

植物は成長過程でCO₂を吸収し、燃焼時にそのCO₂を放出するため、非LCAの考え方ではプラスマイナスゼロです。しかし、実際には以下のプロセスで化石燃料由来のエネルギーを消費し、CO₂を排出しています。

1. 栽培プロセス（農業段階）

耕作：トラクターなどの農機具の稼働。

肥料・農薬：生産プロセスでエネルギーを消費。肥料使用時にもガスが発生。

収穫・運搬：大型の収穫機や、加工工場への輸送に伴う排出。

2. 生産プロセス（工場段階）

前処理：原料（トウモロコシやサトウキビ等）を粉砕・処理するためのエネルギー。

発酵・蒸留：エタノールを精製・濃縮し、燃料として使えるレベルまで脱水する工程で熱源や電力が必要。

3. 流通プロセス（輸送段階）

物流：完成したバイオエタノールを鉄道やトラックで給油所まで運ぶ際の燃料消費。

4. 燃焼・使用プロセス（走行段階）

最終的に、自動車などのエンジン内で燃料として使われ、CO₂を排出。

これらすべての要因を考慮することによって、バイオエタノールのライフサイクルでのCO₂削減効果が明らかになります。

バイオエタノールのCO₂削減効果

ライフサイクルで見ると、バイオエタノールは実はCO₂排出量が多いのではないか、と思われた方もいるかもしれません。しかし、これらの排出をすべて差し引いても、バイオエタノールにはCO₂の高い削減効果があることが公的に証明されています。

日本では、経済産業省資源エネルギー庁がエネルギー供給構造高度化法（高度化法）に基づくバイオエタノールに関する告示を改定する際に、ライフサイクルでのCO₂の削減率を公表しています。

それによると、ガソリンベースラインと比較して、トウモロコシ原料バイオエタノールは58.5％のライフサイクルGHG（温室効果ガス）削減効果があるとされています。

このように、現時点でもガソリンを使用するより、温室効果ガスの排出を半分以下に抑えることが可能とされています。

将来はさらに削減率の向上が期待される

バイオエタノール産業で世界をリードするアメリカでは、さらなる技術革新によって削減率の向上が見込まれています。2019年の時点で、ガソリンと比べたGHG削減率は52％（アメリカのアルゴンヌ国立研究所が開発したライフサイクル評価ツール『GREET』を用いて算出）とされていますが、2030年までにこの割合は70％に改善される見通しです。

この進化を支える3つの柱は以下となります。

1. 農業技術の高度化

スマート農業や耕作放棄地の活用により、土壌の炭素吸収量を増やしつつ、農機の効率を改善。2030年までに削減率を70%まで引き上げる見通しです。

2. CCS（CO₂回収・貯蔵）技術の導入

エタノール工場の発酵工程で発生する高純度なCO₂を回収し、地下に貯蔵することで、排出を劇的に抑えます。

3. 10年以内の目標

これらの技術革新が組み合わさることで、最終的にはガソリン比で80〜90%のGHG削減が可能になると予測されています。

このような技術革新により、バイオエタノールは今後ますます環境に優しい燃料としての役割を果たすことが期待されています。バイオエタノールの製造過程で発生するGHGを削減する技術が進歩することで、将来的には持続可能なエネルギー源としての重要性がさらに高まるでしょう。

アメリカのバイオエタノールは、トウモロコシを使いながら、より環境に配慮したエネルギーとして進化を続けています。

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