バイオマスの近代型利用に向け動き始めた世界の状況

はじめに

 われわれ人類の遠い祖先が火を使い始めたのは何百万年も前のことだが、それ以来つい最近に至るまで、木質の燃料は身近にある不可欠なエネルギー源であった。人びとは、粗朶(そだ)や薪、木炭を燃やして暖をとり、調理を行ってきたのである。この木質燃料も安価な石炭や石油が大量に出回るに及んで、完全に駆逐されたかに見えたのだが、この十数年来状況が大きく変化し、復権の兆しを見せ始めている。その背景には、化石燃料価格の根強い上昇傾向に加えて、持続可能な社会の構築を目指す国際的・国内的・地域的な取り組みがある。
 わが国でも昨年から再生可能電力の固定価格買取り制度が始まった。バイオマス発電への関心が急速に高まっている。今や5000kW、10,000kWの発電プラントの設立計画が全国各地で目白押しの状況だ。しかしこの出力規模では木材の持つエネルギーの20~30%しか電気に変えられない。天然ガスを使った最新鋭の火力発電所であれば60%の効率が得られるという。バイオマスがいくら頑張っても、電気だけではとても勝負にならない。
 バイオマス発電がビジネスとして成り立つためには、発電の排熱を上手に利用して総合効率を70~80%まで高めることと、比較的安い木質燃料が安定的に確保できるような仕組みを作り上げることが絶対の条件である。実のところ、これは大変な難題だ。このシリーズでは、10年か20年日本に先行する欧州での成功例を参考にしながら、木質エネルギービジネスの今後のあり方にについて考えてみることにしたい。

転換期の木質バイオマス利用

 国際エネルギー機関(IEA)は各国のエネルギーバランスを公表しているが、2010年の統計によると世界の一次エネルギー総供給(TPES)は石油換算で127億トン、このうちの10%が「廃棄物を含むバイオマス」となっている。バイオマスというのは動植物に由来する有機物でエネルギーとして利用できるものを指すのだが、廃棄物を含むバイオマスの約9割は木質系とみてよい。全エネルギー供給の10%を占めるとすれば、相当なシェアである。同じ再生可能なエネルギー源とされる水力も世界的には2.3%に過ぎず、風力、地熱、太陽光等は全部合わせても1%に満たない。
 現在のところ、再生可能エネルギーの中核はバイオマス、わけても木質バイオマスなのである。ただ、ここで注意しておきたいのは、先進国(OECD加盟国)と途上国(非加盟国)に分けてみると、木質バイオマスの約8割を後者が担っていることだ。途上国の多くの地域では、一昔前の日本と同様に、伝統的なかまどで木が燃やされている。これでは熱効率がきわめて悪く、木の持っているエネルギーの10~20%くらいしか有効な熱に換えられない。そのうえ、不完全燃焼のために大量の煙やススが出て、人びとの健康をも損なってきた。また周辺の樹林地で無秩序な燃材採取が繰り返された地域では、森林消失や土地の荒廃が進んでいる。
 こうした状況を考えれば、在来型の「伝統バイオマス」は今日的意味での再生可能なエネルギーではないとする意見が出てくるのも当然だろう。他方、先進国では「近代型」のバイオマス利用が進んでいる。典型的には、木質バイオマスを薪、チップ、ペレットの形でストーブやボイラに投入して熱や電気を生産する方式だが、ここで使われる燃焼機器の性能がこの10年か20年の間に目立って改善された。早く言えば、木材のクリーンな完全燃焼が可能になり、効率性、利便性、経済性のいずれをとっても、石油やガスを使う機器と比べてほとんど遜色がなくなっている。これが先進国における木質燃料の復権を支えてきた。
 世界的に見れば、木質バイオマスのエネルギー利用は、「在来型」から「近代型」に向けて大きく変わりつつあると言えるであろう。まさに「転換期」という表現がふさわしい。一つの先進国の中でも在来型と近代型が混在し、転換の速度や方向は国によってまちまちである。そうした実態を統計で確かめたいのだが、IEAのバランス表からはごく大雑把なことにしか分からない。しかも残念なことに、木質バイオマスのエネルギー利用に関する統計は概してお粗末で、信頼度の高いデータを提供できるのはごく一部の国に限られる。

EUでは総エネルギー供給の約5%が木質燃料で賄われている

 こうした情報の不備を是正すべく、国連欧州経済委員会(UNECE)と食料農業機関(FAO)は、数年前から木質エネルギーに関する合同作業部会を設け、改善の努力を続けている。欧州、旧ソ連圏、北米の53カ国を対象に実施された2011年の調査によると、きちんとしたデータが揃っているのは、全体の半数にも満たない。合同作業部会は頼りになる一部のデータだけで分析を進めているが、これでは正確な全体像をつかんだことにはならないだろう。

 とはいえ欧米における木質エネルギー状況を見るには、上記の調査に頼るしかない。まず比較的データの整っている13カ国にしぼって、各国の一次エネルギー総供給(TPES)に占める木質エネルギーの比率を見ると(図1)、最高はフィンランドの21.9%、最低はイギリスの1.1%。なぜこれほどの開きが出てくるのか。やはり大きく効いてくるのは森林資源の豊かさである。エネルギー生産に向けられた木質原料を人口1人当たりにしてみると、フィンランドは6.5m3/年になる。日本の人口当たりの木材消費量は建築用、紙パルプ用などすべてを合わせても、せいぜい0.8m3/年くらいのものだろう。フィンランドはこの8倍もの量をエネルギーだけに向けている。森林資源によほど恵まれていないと、こんな使い方はとてもできない。

 図1の縦軸には、各国の森林に蓄えられた林木のストック量が人口当たりで示されている。当然のことながら、森林資源に恵まれ国で木質エネルギーのTPES比が高くなる傾向がある。しかし、林木蓄積の多いグループの中でも、カナダ、アメリカ、ノルウェーなどは木質エネルギーの比率がそれほど高くない。これらの国は化石燃料や水力資源に恵まれていて、比較的安価なエネルギーが手に入る。そのために木質燃料を使うインセンティブがいま一つということかもしれない。
 その一方で、森林の少ない国でも、国外から木質燃料を大量に輸入することでTPES比を高めている国がいくつかある。デンマーク、オランダ、イギリスがそれだ。木質燃料供給に占める輸入の比率を見ると、この三者はそれぞれ70%、58%、28%になる。これらの国で目立つのは、海外から木質ペレットを輸入して石炭火力発電所で混焼するケースである。電力供給の20%を再生可能なエネルギーで賄うという欧州連合(EU)の要請がかなり効いていると思う。
 欧州の中央部に位置するドイツ、スイス、フランスは、木質エネルギーのTPES比が3.6~4.3%、林木の蓄積水準も42~57m3/人の範囲におさまっている。資源的には国内で必要とされる建築用の木材などを、十分ではないにせよ、何とか賄えるにレベルにあると言ってよいであろう。木材のマテリアル利用を続けながら、いわばその副産物として、TPESの4%前後に相当するエネルギーを生み出している。
 実は日本の林木蓄積量も47m3/人で資源的にはこのグループに入るのだが、IEAのエネルギー統計で、「一次固形生物燃料」のTPES比を求めると、1%くらいにしかならない。独仏に比べると、木質バイオマスのエネルギー利用がはなはだ低調で、森林に乏しいイギリスにも及ばないのである。ただし日本の木質燃料の統計には、後述のような重大な「漏れ」があり、その分を補正すればTPES 比はもう少し高くなろう。

木質燃料の三つの供給源と国による違い

木質バイオマスの主要な出所は次の三つである。

(1)森林や樹林地からの直接供給

 かつて広く出回っていた広葉樹の薪は、クヌギやコナラの専用の薪炭林から伐り出されていたが、最近では燃料を得るためだけに伐採する例は少なくなっている。まず建築用材などを伐り出したあと、残った小丸太や枝葉をエネルギー用として引き出してくるのが一般的である。

(2)林産業を通しての間接供給

 製材、合板、紙・パルプなどの木材加工では、おが屑、背板、端材、樹皮、黒液などの残廃材が相当量発生するが、それらが木質エネルギーの重要な給源となっている。

(3)使用された木材のリサイクル利用

 建築物や家具、梱包材料などとして一度使われた木材は、多くの場合、最後は燃料になる。

 木質バイオマスの給源構成も国による差が大きく、欧米の主要13カ国についてみると図2のようになる。森林から出てくるバイオマスの典型は、広葉樹林からの薪の伐り出しで、中欧や南欧ではこれがまだ根強く残っている。建築用材などの伐採で発生する小丸太や林地残材は、チップ化されてボイラ燃料になるのが普通だが、地元の人たちがこれらの材料を買い受けて薪をつくっているケースも少なくない。

 北欧や北米は、製材業、紙パルプ産業などの林産業が高度に発達した地域である。これらの諸国では、国内で伐採された木材のかなりの部分が林地残材も含めて木材加工工場に集められている。木材加工で発生する残廃材の多くはエネルギー生産に向けられるが、生み出された熱や電気の一部は工場での内部消費に回り、残りは燃料用チップやペレット、ブリケットに加工されて外部に販売される。

木質燃料の多様な仕向け先

 エネルギー用のバイオマスは、いずれ熱や電気に変換されることになるが、その仕向け先も大きく分けると三つある。

(1)発電・熱供給専用

 バイオマスを燃やす発電所や地域熱供給プラントに燃料として送られるケースである。

(2)林産業の自社消費

 大型の木材加工場では、通常、木屑焚きのボイラで蒸気や温水を発生させ、木材乾燥などを行っている。さらに発電施設を併設するケースもあり、余った電気や熱は外部に販売される。ただビジネスの中心が木材加工にある限り、上記の(1)とは区別される。

(3)住宅などの暖房・給湯

 住宅や事務所の冷暖房、給湯に向けられる部分で、薪や木質ペレット、チップがストーブやボイラで燃やされる。

 図3にもあるように、仕向け先の構成も国による違いが大きい。デンマーク、オランダは発電中心であり、アメリカ、カナダ、スウェーデン、フィンランドは産業向けが卓越する。またフランスやイタリアなどでは木質燃料の過半が住宅の暖房に使われている。欧州でも田舎の方に行くと、旧来型の薪の利用がまだ残っていて、効率の悪い燃焼機器を高効率のストーブやボイラに置き換えることが課題だという。

 上記以外の諸国の場合は、木質バイオマスの仕向け先に大きな偏りがなく、発電・熱供給、産業、住宅暖房の三者に分散していると見てよいであろう。日本も、森林資源ベースや林産業の状況からすると、この中間グループに入る可能性が大きいのだが、わが国の木質エネルギー統計は調査漏れが多く、欧米諸国との比較が難しい。
 図3の最下段に付加した日本のデータは、IEAの国別エネルギーバランスに出ている「一次固形生物燃料」の仕向け先である。この中には一部農産系のバイオマスも入っていて、全部木質というわけではないが、大まかな傾向は読み取れるだろう。驚くべきことに、発電・熱供給用と産業向けがそれぞれ45%と55%を占め、住宅用はわずか0.2%である。これは明らかにおかしい。近年、わが国でも薪や木質ペレット、チップを燃やすストーブや中・小型のボイラが相当数導入されているのだが、公式のエネルギー統計はこの事実をしっかりと把握していない。統計として出ているのは、建築廃材などを使う比較的大型の発電施設と、林産業、わけても紙パルプ工場における黒液のエネルギー変換など一部に限られているように思う。
 仮に日本でも木質燃料の30%前後(欧州の平均)が住宅等での暖房に振り向けられているとすれば、木質エネルギーのTPES比は、1%ではなく1.3%くらいにまで引き上げられる。

むすび

 わが国における木質バイオマスのエネルギー利用は欧州の先進国に比べると10年か20年後れていると言われる。これだけ豊かな森林資源を保有しながら、TPESの1%(あるいは1.3%?)のエネルギーしか賄えないというのは確かに残念なことだが、見方を変えれば、今後伸びていく余地が大きいということでもあろう。事実、スウェーデンやフィンランド、さらにはオーストリアやドイツなどは、この十数年の間に木材の生産量とともに木質エネルギーの供給量を大幅に増やしてきた。しかし資源的な制約から、増産の余地は非常に小さくなっている。
 しかるに日本は、年間2億m3とも推定される森林成長量のうち、実際に伐り出しているのは2割程度。残された大きなポテンシャルをどのように生かししていくかがこれからの課題である。

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動画:木質バイオマスエネルギー ~日本の森林を活かして 地球温暖化を救え!~