トピックス

2　バイオマスの産業用熱利用の推進

1. ドイツにおけるバイオマス産業用熱利用の現状と課題

ドイツバイオマスリサーチセンターは、総合的、自由競争、需要指向のエネルギー供給、バイオベース燃料の複合的な生産、高効率でクリーンな技術開発、包括的な持続可能性モニタリング、最適なバリューチェーンといった、バイオエネルギーに関わるあらゆる問題を研究する、世界最大規模の300名のリサーチャーを抱えるバイオマスに特化した研究機関である。

さて、気候変動問題は待ったなしの状況であり、1.5℃目標を達成するために残された炭素予算は、もうわずかしかない。ドイツでは、2021年に気候保護に関する決定事項により、政治家が1.5～2℃目標を達成すべきと規定された。その対策を行わないと、人々の自由や人権が阻害される状況になりうる。産業プロセス熱供給を含め、エネルギー転換を加速しなければならないが、バイオマスエネルギーの持続可能性は量のバランスだけでなく生物多様性の問題も残っている。

ドイツの最終エネルギー総需要の19％（2020年）が産業プロセス熱に使用されたが、再生可能エネルギーや再エネ電力はほんの一部に過ぎない。

図5：産業用熱の世界的な分類

出所：レンツ博士資料

図5の右端のグラフは、温度帯ごとの世界の産業用熱を示したものである。産業用プロセス熱をどう脱炭素するか。まず、効率を高める。太陽熱、ヒートポンプの利用。そしてバイオマス。500℃以上の高温ではバイオマス由来のガス、あるいは水素や再エネ電力を使う。

一方、ドイツにおける木材利用では、素材とエネルギー利用がほぼ同量である。ドイツで伐採される木材の半分が直接エネルギーに、特に暖房など低温機器や発電設備に向けで使用されている。ドイツでは近年、木材伐採量が成長量を超えている。森林を気候変動に強い混交林に転換し、森林に炭素を備蓄してマイナス排出とすることが必要になり、そのためには木材伐採量を2、3割減らさなければならない。

この限られた木質バイオマスをどこに使うべきか。それは熱部門である。水素とバイオマスは、脱化石化のための重要なエネルギーキャリアである。ドイツで利用可能なバイオマスは1,000PJ程度で、エネルギー一次需要の7～8％に相当する。ゆえにバイオエネルギーは、エネルギー供給を変える上で重要な役割を果たせるが、それは一部にしか過ぎないし、適切な使い方をすることが必須である。

ドイツでは高額の助成をしてバイオマス発電を推進してきたが、政治家たちはバイオマスの資源量が限られることに気づき、ドイツを含む欧州レベルで、木質バイオマス発電から脱却する変化が見られる。将来は発電部門の木質バイオマスが大幅に減り、産業部門と中小企業部門での利用が増えると見込まれている（図6）。

図6：ドイツにおける将来のバイオマス利用のシナリオ比較

出所：レンツ博士資料

図7は、ドイツにおける経済的観点から分析した将来のプロセス熱シナリオにおけるバイオマス利用の用途である。産業用プロセスに使った排熱を暖房に回し、調整電源としてのバイオマス発電がある。

結論として、バイオマスは貯蔵可能でフレキシブルに利用でき、入手可能だが、量に限りがありコストがかかる。ゆえに、付加価値のある特定の用途、特に高い熱に使用すべきである。木材はまずマテリアルとして使い、廃棄物をエネルギーとして使うことが重要である【＊6】。

図7：プロセス熱シナリオドイツKSG45　バイオマス利用用途

出所：レンツ博士資料

2. 省エネルギー政策について

日本の省エネルギー政策は、省エネから需要サイドにおけるエネルギー転換を後押しする方向に転換しつつある。第六次エネルギー基本計画では、2030年度の最終エネルギー需要を2013年度より6,200万kl程度の削減を見込んでいる。産業部門は約1,350万klである。2050年カーボンニュートラルに向けては、徹底した省エネを進めるとともに、非化石電気や水素等の非化石エネルギーの導入拡大に向けた対策を強化していくことが必要である。

2022年5月に省エネ法が改正され、2023年4月に施行される。省エネ法の「エネルギー」の定義を拡大し、非化石エネルギーを含む全てのエネルギーの使用の合理化を求め、エネルギー使用量が石油換算1,500kl/年以上の特定事業者等に対し、非化石エネルギーへの転換の目標に関する中長期計画及び非化石エネルギー使用状況等の定期の報告を求めることとなった。その非化石エネルギーへの転換の目標は、2030年度を目標年度とし、2030年度における数値目標を定めるとしている。非化石燃料の目標の目安として、例えばセメント業では2030年度における焼成工程における燃料の非化石比率を28％とする、製紙業における石炭使用量を30％削減するといったことが挙げられている。製紙業においては、所有森林の活用等によりバイオマス燃料の調達を増やすこと、ホワイトペレット及びブラックペレット等の製造や混焼に関する技術開発及び実証実験を進めること、黒液を最大限に利用することといった定性目標も掲げられている。

省エネ支援策としては、省エネ補助金の抜本強化や省エネ診断の拡充がある。省エネ補助金では、非化石エネルギーへの転換に資する設備も含め、省エネ性能の高い設備・機器への更新を支援する。図8にあるように4類型に分かれていて、Aの先進事業やBのオーダーメード事業のところでよくバイオマスを活用いただいている。変更点としては、要件を省エネ率＋非化石割合増加率としたこと、上限額を20億円に引き上げたことが挙げられる。また、複数年の投資計画に切れ目なく対応できる新たな仕組みを創設し、今後3年間で5,000億円規模の支援となる。

図8：省エネ支援策パッケージ 省エネ補助金の抜本強化（図をクリックで拡大）

出所：中嶋氏資料

省エネ診断の拡充では、中小企業等がメニューを選択し、ESCO・エネルギーマネジメント事業者等を含む省エネ診断実施団体・企業等に申し込みをする仕組みを整備する。省エネ診断・アドバイスを行える専門人材の育成も実施する（図9）。

図9：省エネ診断の拡充

出所：中嶋氏資料

3. 2050カーボンゼロに向けたバイオマス産業用熱利用の課題と今後の方向性を探る

一般的に、バイオマス利用と言えば発電、というイメージが強いが、今後の状況を考えれば熱利用を中心に据えるべきである。

バイオマス発電は経済性を確保することがFIT等の支援がないと厳しく、希少性の面でも太陽光・風力の発電コストが世界的に低下している。温暖化対策効果で見ると、発電効率は30％程度以下で、効果は限定的である。一方、バイオマスの熱利用では、導入費が化石燃料ボイラーより高価であることがネックになっているが木質チップ価格は化石燃料より安い。150℃以上の中高温の産業用熱利用ができる再生可能エネルギーは、現状ではほぼバイオマスに限られる（図10）。温暖化対策効果の面でも、他の再エネに匹敵する効果がある。

図10：熱の主な供給方法と熱の利用温度帯

出所：経済産業省資料

日本の最終エネルギー需要の半分が熱で、その55％が産業用であり、カーボンゼロに向けて取り組む優先度は高いと考えられる。400℃程度までの中温であれば、現在のバイオマスボイラーでも供給可能である。食品加工、繊維、パルプ、化学、非鉄金属などがある。

レンツ博士が言及されているように、持続可能なバイオマス資源量には限りがあり、2050年カーボンゼロに向けて、他の再生可能エネルギーで供給できる発電や100℃以下の低温度帯の熱利用ではなく、バイオマスでなければ供給が困難な中高温の産業用熱利用などにシフトしていくべきだと考えられる。

具体的には、栃木県那賀川で、トーセンがALC（軽量気泡コンクリート）製造工場に木質チップを燃料とする蒸気を熱売りしている事例などがある。地域活性化の点から見ても、トーセンでは2.5億円の導入時の補助金だけで、同等の規模のFITによるバイオマス発電への86億円と比較して、はるかに少ない社会的負担で効果がある。食品加工、製紙業、化学工場などで建築廃材や樹皮を燃料としたバイオマスボイラーが使われている。ヨーロッパでも、同じく食品加工や塗装、蒸留所などでバイオマス熱利用が行われている。

将来的には、工業団地等にバイオマスボイラーが設置され、高温～中温～低温の熱のカスケード利用が行われることが望ましい。エネルギー基本計画などにおいて、脱炭素化に向けて中高温の産業用熱はバイオマス、合成燃料や水素、CCSなどによって対処するとあるが、これらのうち現状で利用可能なのはバイオマスに限られる。バイオマスの熱利用には様々な課題があるが、官庁、産業界、関係者らがこれを一つずつ克服し、移行を実現させる必要があるだろう。

4. ベストプラクティス研究会蒸気ボイラー分科会の活動

NPO法人農都会議バイオマスアカデミーベストプラクティス研究会蒸気ボイラー分科会は、バイオマス熱利用のベストプラクティスを追求するなかで、産業用蒸気ボイラーの普及促進、産業育成を図るため情報収集や提言等の活動を行っている【＊7】。バイオマス熱事業体、コンサル、学術、NPO等の10数人のメンバーが定期的に会合し、官公庁との意見交換・協議、政策提言、支援策の提案やシンポジウムの開催、制度化に向けた協議などを行っている。バイオマス熱利用事業支援として、企業等へのバイオマス熱利用導入可能性調査、導入計画作成、そして特に人材育成、事業のコーディネーションを担うプレーヤー育成に力を入れている。

表4：蒸気ボイラー分科会の政策および各支援項目の考え方（部分）

政策の類型	政策目標	支援の要旨	支援内容
バイオマス熱事業支援	従来の化石燃料からバイオマス熱利用による脱炭素化を促進する為に、 ・需要が見込まれる産業分野と導入ポテンシャルの把握 ・持続可能な資源生産、サプライチェーンの構築 ・化石燃料型設備との差異を克服する、設備・事業収支の考え方の普及 ・人材の育成を旨とする。	自治体または企業へのバイオマス熱利用導入可能性調査	・域内の農業、製造業でのバイオマス熱利用導入ポテンシャル調査 ・導入可能なバイオマス熱源設備導入検討 ・熱のカスケード利用検討
		バイオマス熱利用導入計画作成	・熱供給設備導入計画作成 ・熱供給事業計画作成 ・熱カスケード供給・利用設備導入計画作成
		バイオマス熱利用の人材育成支援	自治体及び地域事業者へのバイオマス専門人材派遣支援 1.熱供給サービス会社（地域エネルギーサービス会社）の設立支援 2.バイオマス利用促進のためのOJT教育 3.バイオマス熱利用導入計画作成の支援
バイオマス設備導入支援	・欧州の最新技術を移転し、国内のバイオマス関連産業を育成発展させ、低コスト化と、新たな産業分野の創造を目指す。 ・既存のバイオマス発電所、またはごみ焼却場等、バイオマス資源を燃焼させ熱を生成する施設からの熱を有効活用するヒートマネジメント、熱供給ネットワーク技術を発展することを旨とする。
利用促進に対する支援	バイオマス資源の適正な利用を促す。

出所：谷渕氏資料

5. 辻製油の産業用木質バイオマス熱利用の事例

辻製油は、1947年に三重県松阪市において国産なたね油搾油専門工場から始まり、業務用のサラダ油等を製造してきた。現在は、搾油・抽出・酵素技術を生かし、大豆レシチンの製品開発や天然香料製造なども行っている。2003年のイラク戦争で石油価格高騰し、重油価格が23円/lから100円に上昇した。そこから地域産業の活性化に取り組み、2007年、松阪木質バイオマス熱利用協同組合を設立した。

当時、地域には手入れができていない人工林があり、切り捨て間伐されていた。ウッドピア木質バイオマス利用協同組合を設立し、山から間伐材を搬出しチップを3万トン生産する体制を整えた。松阪木質バイオマス熱利用協同組合には18t/hのバイオマスボイラーを導入し、発生した蒸気を辻製油の搾油工場に送っている。以前は9000kl/年の重油を使っていたが、今では工場で使う熱はほぼ100％がバイオマスによるものである。さらにその排熱の温水を使ってトマト栽培を行っている【＊8】。

導入は大きな決断だったが、重油に比べて木質チップの価格は低く、8億円の経済効果があった。設備費用の償却もできた。排熱を利用するトマト栽培を行う「うれし野アグリ」では、パートを含め地域に140名の雇用を生んでいる。最近は、燃焼前のヒノキチップからヒノキ精油を抽出し、除菌スプレー等を商品化した。

写真：辻製油本社工場・関連会社

出所：辻氏資料

6. バイオマス産業用熱利用の課題

どういった経緯から、欧州では木質バイオマス発電への補助を辞めたか。ドイツなどでは、木質バイオマスの量的な伸びしろがなく、また生物多様性の問題が批判された。植林される以上の伐採はあり得ない。カーボンマイナスにするためには、森林の炭素蓄積を増やさなくてはならない。皆伐ではなく間伐にし、様々な樹種を植えることで、気候変動に対しても強くなる。木材はまず素材としての活用し、エネルギー利用では熱が適しているという判断から転換した。太陽光や風力が伸長し、大規模なバイオマス発電の買取価格を引き下げ、コジェネを促した。コジェネにすることで、チップ価格が上昇しても熱売りが事業を支える。ドイツのFITは2000年に始まっており、20年間の買取期間が順次終わりつつある。

ドイツの課題としては、バイオマスの産業用熱利用が製紙業などに限られていることが挙げられる。政府が戦略を法制化し補助金を具現化し、バイオマスを高温の熱に振り向ける、各業界が安心して投資できるよう促すことが重要である。

日本国内でのバイオマスボイラー導入の課題としては、コストパフォーマンスがある。15年前、10万円/kWを切る温水ボイラーはなかったが、最近は6万円/kWぐらいに下がってきている。ただし、周辺設備についてはこの十数年、あまり変わっていない。常に、化石燃料ボイラーとの比較がついてまわる。ボイラー分科会での議論になるが、収支の考え方、エネルギーの価値も含めた教育、人材育成が重要になってくる。ヨーロッパと日本の最大の違いは、燃料の調達、特に規格。ヨーロッパなら木質ペレットでもチップでも品質規格が普及しており、規格を守っていれば現場で何かボイラーに不具合があっても機械メーカーの責任になる。それが日本にはない。チップも相対取引で、ボイラーを導入した後、別のチップ工場で調達を始める。そうすると、品質が違うものを使うことで不具合が生じる。燃料品質についての知識を普及していかないと、安心したバイオマスの利用形態がつくれない。

この問題は、ずっとあったが、ようやくそろそろ改善の兆しが見えてきたようにも思われる。

現場の立場からの最大の課題は、燃料の安定供給である。周辺のバイオマス発電所も燃料不足で苦労している。一部、海外からPKSなど輸入する向きもある。我々も7，8年前一時検討したが、当時1.2万円/tだったが今では3万円している。FITでは売電価格が決まっていて、発電所は経営が成り立たなくなる可能性がある。

兵庫県の朝来バイオマス発電所がチップ価格高騰のため停止した。FIPは、対応策の一つとなるだろう。ドイツでは熱電併給にすることで、チップ価格の上昇を熱売りでカバーしている。

日本ではボイラーやヒートマネンジメントメーカーが育っていないことが課題、という指摘もある。林野庁事業で海外の技術の国産化支援をしていると聞いているが、一社しかない。そういったところが市場の不安定さにつながっているのではないか。

辻製油のようなよい事例が拡大していかないのはなぜか。熱需要、森林資源、未利用の農地の条件がそろってできた。

バイオマスボイラー導入の際には、熱需要先と供給先の両方を検討する。近くでチップがつくられていれば、どのようなチップか。それを確実に抑えた上で、需要先の機器を選定する。なければ、工場で最適なボイラーを選び、そのボイラーの燃料生産のため地域内でチップ工場を建設する。その両輪の検討が必要である。日本の既存のチップ工場で乾燥を行っているところはまずない。チップの含水率を確認するのはきわめて重要で、それができなくて失敗している事例は多々見られる。

また、国産ボイラーメーカーやヒートマネジメント関連メーカーの育成支援も課題だろう。

7. 今後の見通し

ドイツでももっと強力なドライブをかけた政策が必要で、そうすれば産業用利用が増えるだろう。

バイオマスは、重要でかつ複雑である。たくさん使えばいいというものではなく、炭素ストックの維持、人権問題、食料との競合、生物多様性などの持続可能性を考慮する必要がある。

近年、気候変動対策として廃材や残さなど廃棄物系バイオマスから、バイオ炭をつくり土壌改良剤として使うことが注目されている。バイオ炭を製造する際の熱を産業用に使う、そのための技術開発が重要だ。

地方では山や田畑が荒れていくのを日々、目にしている。地域資源を生かし、少子化対策と気候変動対策を、省庁の枠を取り払って組み合わせて考えていくことが必要だろう。

今後の対策としてエネルギーサービス会社の育成がある。エネルギーサービスの形態には三つある。①熱を販売するだけの形態　②熱需要先が施設を導入しているが、燃料の専門家がいないためエネルギーサービス会社に運営を委託するという形態　③エネルギーサービス会社が施設を持つが、運転人件費を節約するために、運用はユーザーが行うという形態である。

これらは事業の難しさによって選択ができるものと考えている。例えば②のケースは、バイオマスの消費量が数千トンレベル以上の場合が多く、燃料確保や品質の知識と判断が重要になるので、これをサービスとして提供することが求められる。もう一つは、バイオマスを導入した後の、安定稼働に至るまでの問題解決に対する支援といったものがこれから重要になる。

1979年にできた省エネ法を、バイオマスに適合させていかなくてはならない。バイオマスは複雑で、研究機関で言っても、森林総研、産総研、農研機構がある。ドイツのバイオマスリサーチセンターのように融合した機関が必要ではないか。日本の研究分野では、制度や政策が欠けている。

バイオマス利用を促進するには、3つのポイントがあって、一つめが税金。二つ目が補助金。三つめが技術開発。日本はそれなりにやっているがそれだけではうまくいかない。うまくいっているのは、本業があってそれを上手に利用していたり、山を自ら所有している、という人はうまくいく。

バイオマスは自然界の賜物で、システム、シナジーといった組み合わせのビジネスプランが必要だが、どの政策を見てもそこまでやってない。

また、東京と地域の差もある。こうしたシンポジウムを地方で開催することも重要だ。産業用の中高温の熱の排熱利用も重要で、低温熱を使う仲間をいかに集めるかも鍵である。

バイオマスもNPOをサポートする制度が必要だろう。もう一つ、バイオマスの賦存量データ整備も進めていく必要がある。

まだ気候危機の解決は、間に合うと考えている。よい実践例がある。政策では長期的視点に立つルールが必要である。今まで蓄積した知識を生かして、将来は化石燃料の利用をゼロにしていかなければならないが、廃棄物系バイオマスを中高温に使うことは、重要な解決法となる。世界的に実施していく必要がある。

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• ＊6　 さらに詳細は、下記等参照のこと
  Volker Lenz (2020) Status and Perspectives of Biomass Use for Industrial Process Heat
• ＊7　 バイオマスアカデミーの活動については、右記等参照のこと NPO農都会議 バイオマスWG／バイオマスアカデミー
• ＊8　 辻製油の取り組みについては、バイオマス産業社会ネットワーク第201回研究会資料等も参照のこと