バイオマスプラントとはどんな設備？

「バイオマスプラント」とはどのような設備なのでしょうか。プラントで利用されているバイオマスの種類と共に解説します。

バイオマスプラントとは

「バイオマス」とは、植物資源や生ごみ、動物のふん尿などの有機物資源を指して用いられる言葉です。そして「バイオマスプラント」では、そのバイオマスを収集して「木質ペレット」や「バイオガス」などの燃料に加工。そのままプラント内で、加工した燃料を使用して「発電」したり、「熱利用」したりできるような施設を指します。（プラントの種類によって対応できる行動は異なります。）

バイオマスプラントは環境に貢献できる

植物は成長の過程でCO2を吸収することから、木質ペレットなど植物由来のバイオマスは、CO2の削減に役立つとされる資源です。家畜のふん尿や生ゴミなどの「廃棄物」や、「利用されていない資源」をエネルギーとして有効活用することにもなります。

バイオマス燃料は、石油のように再生できないエネルギーではなく、植物を栽培して再生できる「再生可能エネルギー」であるという点も、環境問題に良い影響を与えるとされる要素です。

そのようなバイオマス燃料を製造するバイオマスプラントは、環境問題に貢献する施設として期待されています。

プラントで利用できるバイオマスの種類

バイオマスプラントで活用される資源は、以下の3つに分類されます。

家畜ふん尿などの「廃棄物系」

有機物のゴミは、「廃棄物系」のバイオマスに分類されます。例えば畜産業で発生する「家畜ふん尿」が、廃棄物系のバイオマスです。飲食店や、家庭などから発生する生ゴミなどの「食品廃棄物」も、廃棄物系に該当します。

スーパーやコンビニ、食品加工会社などで発生する使用済み揚げ油などの「廃油」も、バイオマスとして活用可能です。

廃棄物系のバイオマスを活用することは、本来は捨ててしまうものを有効利用することになり、エネルギー問題だけでなくゴミ問題への貢献にもなります。

間伐材などの「未利用系」

農業や林業などの過程で、利用されずに除外されている資源が「未利用系」です。例えば林業で、質の高い木を育てるために行われる間引きによって発生する「間伐材」が、未利用系のバイオマスに該当します。

林業では他にも、立木を丸太に加工する過程で発生する細かい枝などの「林地残材」や、材木に加工する過程に発生する「製材端材」「おが屑」などが、バイオマスとして活用可能です。他にも、パーム油を採取したあとに残る「やし殻」や、穀物を収穫した際に残る「わら」「もみ殻」などが未利用系のバイオマスに分類されています。

トウモロコシなどの「資源作物系」

廃棄物や残り物などではなく、バイオマス燃料にするための作物として栽培されるものもあります。このタイプは「資源作物系」と呼ばれるバイオマスです。例えば、デンプンを多く含む「トウモロコシ」は、食用に栽培されるだけでなく、バイオエタノールとして燃料にする目的で栽培されることがあります。

「サトウキビ」などの糖質を多く含む作物も、バイオエタノールの原料として活用可能です。

また、「なたね」や「大豆」など、油が取れる作物は、バイオディーゼルの材料としても活用されています。

バイオマスプラントでどんな燃料に変えられる？

バイオマスを回収し、プラントで加工することによって、エネルギーとして利用できる「燃料」になります。バイオマス燃料の種類は「固形」「液体」「ガス」の3つです。

木質ペレットなどの「固形燃料」

「固形」のバイオマス燃料として代表的なものは「木質ペレット」です。木質ペレットとは、「間伐材」や「おが屑」などの木質バイオマスを細かく粉砕し、小さな円柱状に圧縮したモノのこと。そのまま燃やしてストーブで利用したり、ボイラー内で燃焼させて火力発電に利用したりできます。

また木質ペレットをそのまま使用するのではなく、蒸し焼きにして「ガス化」させてから、ガスエンジンの燃料として利用することで発電することも可能です。他の木質バイオマス燃料としては、小さな薄い板状の「木質チップ」や、「薪」という形状もあります。

木質バイオマスだけでなく、家庭から出た可燃ごみなど廃棄物系のバイオマスをペレット状にした「RDF」（Refuse Derived Fuel）も、固形燃料の一種なのです。

バイオエタノールなどの「液体燃料」

「液体」のバイオマス燃料としては「バイオエタノール」が挙げられます。バイオエタノールは、ガソリンと混ぜることで自動車用の燃料として活用可能です。直接ガソリンと混ぜるだけでなく、「ETBE」という成分を抽出して、それをガソリンに混ぜて使用する場合もあります。

また、バイオエタノールの製造方法は、材料となるバイオマスの種類によってさまざまですが、基本的には「糖質を酵母で発酵させる」ことで生成します。

「サトウキビ」など糖質系のバイオマスは、すでに多くの糖質が含まれているので、そのまま発酵できますが、「トウモロコシ」などのデンプン系のバイオマスは、デンプンを糖質に変換する工程が必要です。「間伐材」や「わら」などセルロース系のバイオマスは、糖化させる前に、さらに前処理が必要になります。

また「バイオディーゼル」も、液体のバイオマス燃料です。ディーゼルエンジンの燃料として利用されています。バイオディーゼルの原料は、なたね油、大豆油、パーム油などの植物由来のオイルで、使用済み調理油などの廃油から作ることも可能です。

「バイオエタノール」「バイオディーゼル」の両者とも、エンジンを使った発電にも使用できるなど汎用性に優れています。

メタンガスなどの「気体燃料」

気体のバイオマス燃料は「バイオガス」と呼ばれます。食品廃棄物や、家畜ふん尿などを発酵させて発生する「メタンガス」などです。

バイオガスは、発電所の燃料として使ったり、都市ガスとして活用したりなど、さまざまな形で利用できます。

バイオマスプラントの課題

バイオマスプラントについては、できるだけ「資源作物系」ではなく、「未利用系」や「廃棄物系」のバイオマスを利用したプラントを稼働させることが求められています。

「資源作物系」のバイオマスを利用することは、「CO2排出の問題」については良い影響が期待できるとはいえ、「食糧問題」についてはマイナスの影響が懸念されているからです。

そのため、再生可能エネルギーの発展だけでなく、他の問題についても考えながら、害のないバイオマスプラントを稼働させることが大切だといえます。

このサイトでは、木質バイオマスプラントの見学レポート記事を掲載しているので、ぜひ参考にしてみてください。