はじめに

　米国のバイオエタノール生産については、トウモロコシの主産地である中西部での生産が主であり、これらの地域に関する情報は多い。一方、消費については、国内最大のガソリンの消費地であるカリフォルニア州での取り組みが大きく影響することになる。

　また、都市と農地が共存するカリフォルニア州での状況および政策は、日本のバイオ燃料の推進にあたっての参考になる。

　このような中、米国、ブラジルなどのバイオ燃料関係者も参加する第24回国際甘味料シンポジウム（米国砂糖連盟主催、2007年8月4〜8日、於カリフォルニア州）に参加する機会を得たので、シンポジウムでの関連する報告の概要とカリフォルニア州で実施した砂糖関連の調査機会を利用した現地調査（トウモロコシ生産者、酪農家、バイオエタノール工場など）の結果を報告する。

1．補助金や税制措置に頼らないバイオ燃料政策

　カリフォルニア州は全米で最大のガソリン消費州であり、年間約160億ガロンを消費している。また、環境に対する規制が非常に厳しく、代替燃料に関しても、連邦政府が化石燃料の使用量の削減を目指しているのに対して、州政府は大気汚染防止などの環境面での取り組みとして普及を推進している。

　エタノールについては、2004年にガソリン添加剤（含酸素剤）であるMTBE（メチル・ターシャリー・ブチルエーテル）の使用がいち早く禁止されたため、代替としてエタノールが使用されたことを受けて、ガソリン同様、最大の消費州となっており、2005年には全米での生産量の25％に当たる9億ガロン以上を消費している［1］［2］。

　バイオ燃料の普及に向けて、同州では特段の補助金や税制措置は採っておらず、「規制と目標」によって推進している。具体的には同州の州知事が先頭を切って「2025年までにエネルギーの25％を再生燃料で賄う」との目標を掲げており、全米25の州知事が同意し、ハワイ州では「2020年までに20％」、モンタナ州では「2015年までに15％」などと目標を定めてともに推進されている。この目標を達成するために、州の大気資源局ではLow Carbon Standardを作成中で2010年までの施行を予定している。また、RPS（Renewable Portfolio Standard）として「2010年までに全エネルギーの20％を再生可能エネルギーで賄う」との目標を掲げて、電力会社に酪農家で発生するメタンガスから作った電力の購入を義務付けるなどの取組を行っている［3］。

　カリフォルニア州で使用されるガソリンへのエタノール混合率は義務化されていないが、ほぼ全域で5.7％を上限（窒素酸化物の規制がない北部の一部地域では7.7％を上限）とされている。現在販売されているガソリンは、全て添加剤としてエタノールが6%程度に混合されている。2009年12月31日以降には、この上限を10％に引き上げる予定になっており、ガソリン販売会社は10％まで任意の割合で混合することが可能になる。CDFA（California Department of Food and Agriculture）では、エタノール供給が十分であることと、オクタン価引き上げの観点から、多くのガソリン販売会社は現行の5.7％を超えた、6%以上の混合を実施すると見ている。

2．代替燃料への取組事例

　同州でのFFV車は約30万台にまで普及が進んでいるが、E85（ガソリンにエタノールを85％混合した燃料）対応の給油所は州内に6か所と少なく、一般の消費者が利用できるものは1か所のみであり、残りは利用が関係者のみに限られている［4］。

　その利用者が限定されている5カ所のうち一つは、サクラメントにある非営利の電力会社SMUD（Sacramento Municipal Utility Districts）が所有している。SMUDでは、州政府の掲げる大気汚染規制の目標を達成するために、1991年から代替燃料の利用に取り組んでいる。各家庭など顧客の電力使用量の確認や電線などのメンテナンスに使う車として、電気自動車、ハイブリッド車、プロパン・ガソリン車、FFV車、B20（石油系ディーゼル燃料にバイオディーゼルを20％混合した燃料）大型トラック、水素燃料車など様々な代替燃料車を所有している。

　同社は自社が持つ54台のFFV車への供給用としてE85の給油所も所有している。以前はE85燃料が販売されていなかったため、100％エタノールを購入し自社でE75相当にブレンドしていたが、現在では月500ガロン程度のE85を購入している。E85の使用量が増加してきているため、現在の1,000ガロン規模のタンクを5,000ガロンにまで拡張したい意向を持っている。

　価格面では、E85には連邦政府から51セント／ガロンのガソリン税の控除があるため、ガソリンと同程度の価格になっており、FFV車の価格も現在のところ補助金を考慮すると普通車と同程度であるとのことであった。

SMUD敷地内にあるE85給油所	E85対応車
電気自動車	水素燃料車

3．カリフォルニア州でのバイオマス研究活動

　カリフォルニア州では、エネルギー委員会からの資金を元に、PIER（Public Interest Energy Research）の一部としてバイオマスの研究が行われている。具体的には消費者から電気代の一部として年6千万ドルを徴収し、エネルギー委員会を通じて、エネルギーの節約や再生可能燃料などの研究を行うPIERに使っている［5］。

　研究体制は、図1のように知事が指名し、州議会で承認されたメンバーによるCBC（California Biomass Collaborative）を中心として、その下に州政府をはじめ、業界、環境団体、カリフォルニア大学（UC）などの研究機関が位置することで構成されている［6］。具体的な研究事例としては、民間企業（Chevron社）からの支援を受けて、UC Davis校がエタノール発酵過程、リグニンの抽出、関連政策の分析、環境・土壌保全などに関する研究を行っている。

　UC Davis校の研究者によると、エタノール原料としてはそれぞれの地域における条件に合った原料の開発を行うことが商業ベースでの普及のためには重要である。カリフォルニア州の場合には、都市部が近く、土地や水、労働力にかかるコストが高いため、増産や新規の作付を必要とせず、現状では廃棄されているアーモンドの殻、果樹園での木くず、稲わらなどの農業廃棄物や、工業用のてん菜をUC Davis校では候補として考えているとのことである。これらの原料を用いるためには、技術面での開発に加え、集荷のための労働力とコストの問題を解決することが必要となる。

　セルロース系原料に関して、CDFAではバイオエタノール原料は将来的にはトウモロコシからセルロース系原料に置き換わるだろうと楽観的に見ている。一方、UC Davis校では、現状においてはセルロース系原料が将来、技術的に利用可能になっても、トウモロコシと比べてコストが見合わないとの意見であった。

　サンホアキン郡の普及員によれば、カリフォルニア州は土地や水の値段が高いため、痩せ地で水利用が限定的な所でも生産できる作物（バイオディーゼルであれば、菜種、紅花）の利用が望ましいとしていた。特に、全米で注目されているスイッチグラスはエネルギー収支が低いことに加え、同州ではトウモロコシなどのほかの作物と競合するので、現時点でその利用可能性は低いとのことであった。

　米国のバイオエタノールは中西部のトウモロコシを原料として製造することが主流であり、また、新たな原料としては食料と競合しない点などでセルロース系原料が期待されている。しかし、カリフォルニア州のように、トウモロコシの主産地ではない地域では、トウモロコシに限定せず、その地域での生産が可能なものを原料とすることや、後述のDG（蒸留穀物、Distillers Grains）を乾燥しないWDG（Wet DG）のように副産物生産でのコスト削減などの工夫が求められる。
　

図1　カリフォルニア州でのバイオマス研究体制

4．カリフォルニア州でのエタノール生産

　現時点において同州内で操業しているエタノール工場は5か所で、トウモロコシを原料とする工場が3か所、ホエイおよび飲料残さを使用する工場がそれぞれ1か所ずつとなっており、1億2,000万ガロンの生産能力を持っている［7］。

　エタノールの最大消費州であることに加え、酪農が盛んな同州ではエタノール生産の副産物であり飼料として供給されるDGも消費している。中西部の畜産農家では、DGを乾燥させたDDG（Dry DG）を多く利用している。カリフォルニア州でも中西部からDDGを購入している農家もあるが、高い乾燥コストに、さらに高い輸送費が加算され割高となる。

　そこで、中西部からトウモロコシを輸送して、州内の工場でエタノールを生産し、その副産物であるDGを乾燥しない状態（WDG、水分は70％程度）で酪農家に配布している事例も見られる。訪問したバイオエタノール工場によれば、工場での乾燥工程を省略すると約30％のエネルギーを節約できる。

　したがって、州政府では州内のエタノール生産量は、酪農家によるWDGの使用量に左右されるとしており、副産物の利用限度量から試算すると4〜5億ガロンが上限としている。

5．バイオエタノール工場の概要

　訪問したバイオエタノール工場の概況は表1の通りであり、米国の平均的な工場に比べると規模はやや小さいが、中西部から鉄道で輸送したトウモロコシを原料に、ドライミル方式で製造している。カリフォルニア州で生産する理由としては、(1)大消費地に近い、(2)全米で最もクリーンガス規制が厳しく今後の需要を見込める、(3)州内の酪農家に副産物をWDGの状態で出荷できる点を挙げており、同州はこれまでトウモロコシ（トウモロコシの大部分はサイレージ用）の産地ではなかったが、今後はトウモロコシ（グレイン用）の生産が増加すると見ている。

　製造工程は図2に示しているが、蒸留によって得たエタノールは、省エネ無水化技術の一つであるMolecular Sieve方式によってアルコール含量99.8％にまで無水化し、非飲料用として区分するためにガソリンを2〜5％添加して各社のガソリンターミナルへ出荷している。特に、この工場では環境に配慮して、水蒸気、シロップ、WDGに含まれる水分以外には廃水を出さない構造をとっており、各工程で回収した水は再利用施設で浄化し、発酵過程に加えることで再利用している。

　工場では、最終製品であるエタノールの販売による収入に加え、副産物による収入も大きく、総収入の約25％を占めている。副産物には、WDG、シロップ、ケイ酸、炭酸ガスがあるが、そのうちWDGとシロップが主な収入源となっており、USトン当たりそれぞれ40〜45ドル、40ドル程度で主に酪農家に販売している。その他、地下水の精製工程で得られるケイ酸はシロップに添加しており、炭酸ガスについても将来的には圧縮して飲料メーカーに販売するなどの利用法を検討している。
　

図2　エタノール製造工程


　

表1　カリフォルニア州のバイオエタノール工場の概要


　

バイオエタノール工場

6．原料トウモロコシ生産

　カリフォルニア州は全米でも有数の農業生産州である一方、都市と農地とが近接しており、州内総生産に占める農業の比率も1％程度と小さく、農家人口も2%程度しかない。そのため、都市住民の生活環境に配慮した農業が求められており、農業用水の利用制限や砂埃防止のためのあぜ道への散水義務などが課させている。同州では土地、水、労働力にかかるコストが高いため、条件不利地であっても低コストで生育できる作物、コストをかけても付加価値の高い農産品が栽培されている。主要産品としては、乳製品が最も多く、次いで、ワイン向けを含めたブドウ、苗木類、アーモンドと続き、特にアーモンドは最大の輸出農産品である［8］。

　同州のトウモロコシの生産量は、サイレージ用が1,002万トンに対して、グレイン用が48万トンと少なく、大規模な酪農家での飼料穀物需要を賄いきれないため、多くを中西部などの他州から「輸入（import）」している［8］。

　サンホアキン郡の普及員によると、トウモロコシ価格がトン当たり150ドルと高値であることから、同郡の2007年のトウモロコシ作付面積は2006年の3万3,000ヘクタール（グレイン用が1万7,300ヘクタール、サイレージ用が1万5,600ヘクタール）に比べて30％増加しているとのことである［9］。トウモロコシは土壌からの栄養分の略奪や病気も少なく、栽培が容易であり、小麦やトマト、乾燥豆から転作されて面積が拡大している。夏作にトウモロコシを栽培し、冬作として飼料用のオーツや大麦、小麦を挟んだ輪作としている。

　訪問したLodi近郊のデルタ地帯のトウモロコシ農家の話によると、作付時のうね幅は90センチメートルで、栽培密度は従来の6,920本／10アールから8,400本／10アールへと密植して増収を図ってきた。単収はこの農家では乾燥重量で1,010〜1,120キログラム／10アールであるが、サクラメントの北部など肥沃な地域では水や肥料への投資が必要ではあるが1,570〜1,680キログラム／10アールも可能であるとのことであった。

　トウモロコシの販売価格は、近年のバイオエタノールでの需要により3年前のトン当たり77ドルから今年の同168ドルへと2倍以上に上昇している。訪問した農家では、すでに2009年の生産分まで先物として、2007年は同124ドル、2008年は同138ドル、2009年は同145ドルで契約済みであるとのことであった。

Lodi近郊のデルタ地帯でのトウモロコシ生産
　

7．カリフォルニア州での酪農家の事例

（1）　酪農家の概要
　カリフォルニア農業において、第1位の生産高である酪農は、乳牛のタンパク質源として重要なトウモロコシがエタノール製造での需要と競合する一方で、副産物（DGなど）の需要先であるなど、バイオエタノール産業と密接な関係にある。

　今回、訪問した酪農家は3,000頭規模（うち経産牛が1,600頭）で、1頭当たり平均39キログラム/日の乳量で、年間乳量が11.8トンと、カリフォルニア州平均の年間乳量10トンと比べると高い。畜舎としては12ヘクタールを所有しており、その他に650ヘクタール（うち445ヘクタールは借地）でアルファルファ、サイレージ用トウモロコシ、ライグラスを飼料用に生産している。

　生乳は、毎日2台のミルクローリー車が集荷に訪れ、4万9,000リットルを全量チーズ工場に出荷している。訪問した、2007年8月時点での乳価は3.5％乳脂肪、8.5％固形分のもので100ポンド（45.4キログラム）当たり19.85ドルであったが、昨年同時期には10.25ドルと毎月1,000ドル近く損失の出る厳しい状況であったとのことである。なお、支払時には100ポンド当たり輸送費として40セント、諸経費として20セント程度を差し引かれた額が支払われている。

経産牛の牛舎
　

集荷に来ているミルクローリー

　

（2）　DDGの使用とトウモロコシ高騰への対応
　飼料は酪農栄養士が作成した飼養基準を基に、自家配合機を用いて農家で調合している。この酪農家の場合には、アルファルファ、サイレージ用トウモロコシ、ライグラスを自給し、小麦サイレージ、DDG、綿実、ウエットコーングルテン、アルファルファサイレージ、大豆ミールなどを購入しており、すでに2008年分までは購入契約済みであるとのことであった。

　バイオエタノール製造での副産物であるDDGは大豆ミール（タンパク質源）の代替として利用しており、DDG25％、大豆ミール75％の割合で混合し、給与している。また、DDGの最大使用量は1頭当たり2.7〜3.6キログラム/日が適当であると酪農栄養士から指導されているとのことであった。この農家が利用しているDDGはタンパク質含量が30％と一定に調製した特別規格品を、ブローカーを通さずにエタノール工場から直接購入している。この特別規格のDDGを157ドル/USトン（定価は175ドル/USトン）で購入しており、一般的なDDGの価格の約130ドル/USトンと比べると割高である［10］。DDGは公的な品質基準が未整備であり、生産される工場によって品質（乾燥度合など）が異なっているが、多少割高でも品質が安定しているものを購入することは、意識が高い酪農家だと言える［11］。

酪農家の倉庫内に保管される特別規格のDDG
　

　なお、訪問先の酪農家での購入飼料価格は、トウモロコシは2006年のUSトン当たり118ドルから2007年の同118ドル、2008年の同175ドルに、綿実は2007年の同2.15〜2.20ドルから2008年の同2.50ドルへと上昇しており、どうしても購入しなければならない飼料を除いては、できるだけ自給できる飼料は自給していく方針である。自ら配合飼料を生産するために移動式の自家配合機を所有しており、またUSDA（米国農務省）からの補助を受けてサイレージバーンを建設中でもあった。

移動式の自家配合機
　

建設中のサイレージバーン
　

（3）　たい肥の利用
　排せつ物の問題は、都市が近く、水および土地が不足しているカリフォルニア州では大きな問題である。訪問した酪農家では、牛舎の排せつ物は水で流してラグーンに貯蔵しており、年に2回春と秋の畑作物の植え替え時にたい肥として畑に投入している。州の条例によりラグーンの底はポリエステル製のカバーで覆うことが義務付けられているが、条例の施行以前に建設されたものでは対策が取られておらず、訪問先のラグーンも特段の対策は取っていない状況である。

　フリースペースでの排せつ物は、夏の乾燥時にはサイロに集めてパイルの状態で天日乾燥させ、牛舎の敷料として利用している。獣医は牛舎の敷料には砂を薦めているが、通常はたい肥か砂が用いられており、この農家ではたい肥を主に使っており、降雨などで不足した場合にはアーモンドの殻やふすまを利用している。なお、排せつ物の除去が容易に行えるよう、牛舎の床はすのこ状で緩やかに傾斜している。

牛舎の排泄物除去の様子
　

たい肥を利用した牛舎の敷料
　

（4）　メタンガスの利用への見解
　訪問した酪農家によると、カリフォルニア州の2,000戸程の酪農家のうち、メタンガスを利用して自家発電を行っているのは20戸程度だろうとのことであり、同農家でも自家発電を導入することは考えていない。その理由としては、(1)技術が20年前から進歩していないこと、(2)メタンガスを燃やすと窒素酸化物を発生するため大気資源局が推進していないことを挙げている。また、飼料のエネルギーのほとんどは牛乳に移っており、排せつ物にはほとんど残らないため、排せつ物からエネルギーを回収するにはコストがかかり、補助金がない限りメタンガス利用を行う考えはないと述べていた。

おわりに

　カリフォルニア州では、ガソリンに対してエタノールの混合を義務付けたり補助金を出したりはしておらず、「規制と目標」によってのみ利用が推進されている。それにも関わらず、同州で販売されているガソリンにはすべて事実上6％程度のエタノールが混合されており、また、農業指導官によるとサンフランシスコ市の公共のバスやタクシーにはB20が導入されている。このように、環境に対する州政府と州民の双方の意識の高さから、混合率は低いながらも着実に、バイオ燃料の使用が促進されている。

　しかし、さらなる利用のためには、E85対応の給油所の整備などの課題も見受けられた。

　同州では2007年10月時点では2か所のエタノール工場が建設中であり、中西部には及ばないものの、生産体制は増強されつつある。これまでは中西部から原料とうもろこしを輸送してきていたが、訪問した工場においても、今年よりカリフォルニア州産のとうもろこしの調達を始めている。

　一方、エタノール向け需要によるトウモロコシ価格の上昇は、トウモロコシだけでなく綿実などほかの飼料作物の価格も高騰させており、酪農家にとっては大きな負担増となっているが、自給できる飼料は可能な限り自給することによってリスクを回避する動きがみられた。また、シカゴ相場などの把握に、毎日、多くの時間を費やしているとのことでもあり、飼料コストの引き下げに対して自ら相当の経営努力を行っている点が印象的であった。

（参考文献）
［1］ California Energy Commission, Ethanol as a Transportation Fuel in California, Home Page
［2］ California Energy Commission, Recommendations for a Bioenergy Plan for California, April, 2006, pp1-5, Home Page
［3］ California Public Utilities Commission, Renewable Energy, Home Page
［4］ USDE（AFDC）, E85 Fueling Station Locations, Home Page
［5］ California Energy Commission, PIER Program（Public Interest Energy Research）, Home Page
［6］ Agricultural Commissionerユs Office San Joaquin County, 2006 Agricultural Report San Joaquin County, 2007, pp4
［7］ RFA, Ethanol Biorefinery Locations, Home Page
［8］ CDFA, California Agricultural Resource Directory 2006, 2007, pp18-22, 43
［9］ California Energy Commission, Annual Report of California Biomass Collaborative, June 2004, 2004, pp2-4
［10］ USDA（NASS）, Ethanol Co-products Used for Livestock Feed, June 29, 2007, pp3-4
［11］ 唐澤哲也ほか、「米国における家畜飼料の利用状況とエタノール副産物の活用について」『畜産の情報　海外編』2007年7月号、2007年、pp52-65