2006年、米国は1日あたり平均約2,060万バレルの石油を消費しました。これは、8億6,500万ガロン以上の石油に相当します[出典：エネルギー情報局]。食料品店への旅行では、オイルが車に動力を供給します。それは、産業が科学と医学の技術的進歩を発展させ、促進するのを助けます。また、莫大な富を生み出します。世界経済は、主に石油の掘削、精製、輸送、流通に基づいています。
しかし、石油は古代の海洋動植物の化石化した残骸から生産される有限の資源です。化石化した残骸が原油になるまでには少なくとも1000万年かかり、人々はそれが作られるよりもはるかに速く石油を使用します。やがて石油生産はピークに達し、枯渇し始めます。このピークはすでに発生しているとの推定もあります。他の人はそれが近い将来に起こるのを見ます。いずれにせよ、ほとんどの人は私たちが差し迫ったエネルギー危機の真っ只中にいると信じています。結局のところ、石油は日常の人間活動において非常に大きな役割を果たしています。石油がなくなるとどうなりますか？
エネルギー部門は、ガソリンの代替品の探求に数十億ドルを費やしています。しかし、次のエネルギー源は、世界に電力を供給するだけではありません。地球温暖化につながる化石燃料からの温室効果ガス（GHG）に対する懸念が高まる中、次の燃料もクリーンでなければなりません。手頃な価格である必要があり、経済を維持するのに役立つ必要があります。
人々が石油から移行するのを助けるために、次世代の燃料はすぐに到着する必要があります。結局のところ、次の燃料が開発され、実装されている間、世界は10年か2年の間停止することはできません。
これらすべてをまとめると、あらゆる燃料源に対する要求の不可能な洗濯物リストのように聞こえます。だからこそ、ほんの数年の研究の結果、これらの義務をすべて果たしているように見えるエネルギー源が出現しているのは驚くべきことです。
エタノール （エチルアルコール）は、植物の複雑な炭水化物に由来する燃料の一種です。何十年もの間、研究者は燃料としての可能性を認識してきました。しかし、エタノールを安価かつ効率的に生産するプロセスは、とらえどころのないものでした。これまで、一部の科学者は言います。
スイッチグラスとして知られる急成長中の草 米国、カナダ、中南米、およびアフリカの一部で見つけることができます。そして、それが今のような約束を示し続ければ、それはあなたが次の20年であなたの車に燃料を供給するために使うものかもしれません。では、どうすれば草が燃料になるのでしょうか。次のページを読んで、差し迫ったエネルギー危機への答えとしてのスイッチグラスの晴れた予報について調べてください。
コンテンツ
生物学的燃料の供給源に関する研究-バイオ燃料 -鶏脂から木材チップまですべてが含まれています。しかし、それらのほとんどを処理すると、正味エネルギー比が低くなります。 -各ユニットが出すエネルギーの量は、その生産に投入されるエネルギーよりもはるかに多くはありません。コストも問題になっています。植物や動物の資源から燃料を抽出する技術は現在高価であり、それは燃料ポンプに反映されます。しかし、スイッチグラスの数値を計算する研究者が増えるほど、代替燃料源の良い候補のように見えます。
スイッチグラスは、南北アメリカに自生する多年生植物です。それは平野で速くそして容易に成長します。それは丈夫で丈夫な種です-場合によっては、侵入種と見なされます。 2005年に発表されたノースダコタ州での3年間の研究では、放っておくと、草のいくつかの品種が7トン以上のバイオマスの平均収量を生み出すことができることが示されました。 -収穫された植物材料-降水量と土壌の種類に応じて、エーカーあたり[出典：米国農務省]。
草は干ばつにも耐性があり、肥料はほとんど必要ありません。これは、生産に費やされる化石燃料が少なくて済むことを意味します。肥料を散布し、畑を灌漑するポンプに燃料を供給するために使用されるトラクターは、化石燃料を必要とします。したがって、灌漑と肥料が少なくなるということは、エネルギー投入量が減ることを意味します。つまり、コストと温室効果ガスの排出量が減ることになります。さらに、スイッチグラスの支持者は、植物から生産された燃料は、他の国から輸入されるのではなく、アメリカで栽培される可能性があるため、米国をより安全で独立させるだろうと述べています。
スイッチグラスの原料から生成された燃料 -蒸留燃料の製造に使用される原材料-はセルロース系エタノールです。 。このアルコール燃料は、セルロースを分解する化学プロセスによって生成されます -植物の細胞壁を構成する構造。セルロースが基本成分に分解されたら、酵母を加え、発酵させてアルコールにします。精製後、生成されたエタノールは燃料として使用できます。
植物からの抽出に利用できるセルロースが多ければ多いほど、エタノール源としての価値が高まります。そして、スイッチグラスにはたくさんのセルロースが含まれています。植物の約70％はこれらの複雑な炭水化物で構成されています[出典：BioCycle]。さらに良いことに、リグニン -セルロースから水が除去されたときに生成される副産物-は、エタノール生産プラントに電力を供給するための燃料としての使用が期待されています。リグニンを利用できれば、エタノール処理を自立させることができます。
草を育てるのに使われる肥料の生産から始まり、エタノールを分配するための輸送で終わる、アルゴンヌ国立研究所の研究者マイケル・ワンは、スイッチグラスのエネルギー比を計算しました。彼は、スイッチグラスからのセルロース系エタノール生産に投入されるエネルギーの1単位ごとに、10倍のエネルギー出力が生成されることを発見しました。これは、トウモロコシ由来のエタノールよりもはるかに高いです。対照的に、ガソリンのエネルギー比は1対0.81です。つまり、ガソリンは、生産するよりも多くのエネルギーを生産する必要があります。 Wangはまた、スイッチグラスエタノールは、ガソリンや E85エタノールよりも生産に必要な化石燃料が70％少ない可能性があることを発見しました。 -85パーセントのエタノールと15パーセントのガソリンの混合物-はガソリンより86パーセント少ないGHGを排出します。 [出典：王]。
代替燃料にはすべてがうまくいくので、スイッチグラスのように聞こえます。それで、ホールドアップは何ですか？精製プロセスは単純に見えますが、実際は比較的簡単です。しかし、スイッチグラスからエタノールを作ることはいくつかの課題に直面しています。スイッチグラスからエタノールを蒸留することの難しさについては、次のページをお読みください。
スイッチグラスの新しい研究が発表されるたびに、植物が将来のエネルギー削減に重要な役割を果たす可能性があることが明らかになりつつありますが、「未来」という言葉が重要です。現在、植物からセルロースを抽出するプロセスは困難で費用がかかることが証明されています。
植物材料に由来するセルロースは、さまざまな酵素のいずれかによって生成されます 、使用されている植物材料の種類によって異なります。これらの触媒は、砂糖などの複雑な炭水化物で食事をし、プロセスの廃棄物としてセルロースと二酸化炭素を排出します。これらの酵素は高価ですが、精製エタノール1ガロンあたり約20セントです[出典：連邦取引委員会]。さらに、セルロースと酵母の発酵プロセスには別の酵素が必要であり、さらにコストが高くなります。 2006年に、植物遺伝学者のアルバートカウシュは、現在の栽培および生産方法では、セルロース系エタノールのガロンあたりのコストは2.70ドルになると述べました。それでもガソリンよりは安いですが、カウシュはガロンあたり約1ドルまで下げることができると信じています[出典：Newswise]。この劇的なコスト削減を達成する方法の1つは、より安価な酵素を開発し、セルロースを分解してエタノールを発酵させることができる単一の酵素を見つけることです。
エタノールが直面している他の問題の1つは、エタノールを製油所から燃料ステーションに運ぶことです。エタノールは腐食性が高く、石油や石油のようにパイプラインで輸送することはできません。これは、トラックで輸送する必要があることを意味します。これは、大型タンカートラックが流通のためにエタノールを輸送するためにより多くの化石燃料を必要とするため、生産コストを増加させ、エネルギー比を低下させます。
アルゴンヌ国立研究所のMichaelWangは、HowStuffWorksに、エタノールを配布するという課題は、鉄道システムを使用して可能な限り運ぶことで、部分的に克服できると語っています。 「中西部でそれを精製して西部に輸送するとき、輸送は問題です」と彼は言います。 「鉄道を使用する必要があります。しかし、短距離で輸送する場合、[正味のエネルギー比に対して]大きな違いはありません。」
スイッチグラスエタノールが現在直面している他の問題は、その栽培に利用できる土地の量です。テネシー大学の分析によると、米国では合計1億5300万乾燥トンのスイッチグラスと作物残渣が生産される可能性があります。 -茎や種子など、農業の収穫と生産の後に残っているもの-毎年エタノール原料として。その数字は、これが米国の年間ガソリン消費量の5.3％の削減をもたらすことを示しています-予想よりはるかに少なく、ジョージW.ブッシュ大統領が2006年に2017年までに要求した350億ガロンの再生可能燃料よりはるかに少ない一般教書演説。
酵素研究のように、技術もこのハードルを克服することができます。 National Commission on Energy Policy（NCEP）のJason Grumetは、1エーカーあたりの収量を増やし、エタノール生産の効率を3分の1に高め、アメリカのすべての車両の燃料効率を2倍にすることができるスイッチグラスの系統を開発することを提案しています[出典：米国上院]。
お金は間違いなくこれらのハードルを克服するためにあります。エネルギー会社と作物研究コングロマリットの両方が、セルロース系エタノール施設に資金を注ぎ込んでいます。 BP Amoco PLCは、カリフォルニア大学バークレー校とイリノイ大学シャンペーン校に、研究施設に資金を提供するために合計5億ドルを提供しました。シェブロンコーポレーションはカリフォルニア大学デービス校に2500万ドル、ジョージア工科大学に1200万ドルを寄付しました。また、オークリッジ国立研究所は、セルロース系エタノールの研究のために米国エネルギー省から1億2500万ドルを受け取りました[出典：DeMonte]。それでも、多くの企業は、セルロース技術に賭ける金融業者に投資保証と減税を提供することにより、研究開発の促進を支援するために米国政府に期待しています。
セルロース系エタノールの研究に多額の資金が注ぎ込まれ、熱意と国民の支持は言うまでもなく、さらに多くのことが進行中である可能性があるため、わずか数十年以内にスイッチグラスベースのエタノールが満たされることは想像に難くありません。私たちの車。しかし、スイッチグラスにも懐疑的な見方があります。草が期待に応えているとは思わない人もいれば、そうなった場合の結果を恐れる人もいます。次のページでバイオ燃料懐疑論者について読んでください。
将来のエタノール生産の原料となるトウモロコシとスイッチグラスの間の競争は熾烈です。トウモロコシを栽培する地域の中にはスイッチグラスを栽培できない地域もあり、その逆もあるため、多くの地域では代替燃料の議論の結果に既得権があります。生産コスト、エネルギー比、GHG排出量の調査に基づくと、トウモロコシベースのエタノールは、スイッチグラスから作られたエタノールと単純に競合できないようです。
しかし、2つの作物から作られたエタノールは多くの点で類似していますが、スイッチグラスが燃料に変わるプロセスは、多くの研究者、政治家、活動家にとって優れた選択肢となっています。たとえば、トウモロコシのエタノール生産では、穀物（あなたが食べるもの）のみを使用してエタノールを生産します。皮肉なことに、作物残渣はセルロース系エタノールの生産に使用できますが、残りは捨てられます。
スイッチグラスがトウモロコシに勝るもう1つの利点は、必要な土地の量と種類です。アイオワ州（平均よりも土壌が良い州）では、2005年の平均収穫量は1エーカーあたり約4.8トンでした。前述の2005年のノースダコタ州の調査では、1エーカーあたり約7トンのスイッチグラスの収穫量が示されました。そして、スイッチグラスはよく育つために最高の土壌を必要としません。現在作物に使用されていない土地で栽培できます。
オークリッジ国立研究所が作成したレポートによると、今日の米国の道路上の車両の半分にエタノールを供給すると、スイッチグラスを栽培するために1億8000万エーカーの土地が必要になるとのことです。これは、アメリカですでに農業に使用されている土地の40％を占めています[出典：米国上院]。
しかし、NCEPのJason Grumetは、研究開発が「着実に、しかし目立たない進歩」を遂げることで、20〜30年でその量のエタノールを3000万エーカーまで生産するのに必要な土地を手に入れることができると信じています。 Grumetは、それが保全準備プログラムの作付面積についてであると述べています。 （CRP）、農業の環境への影響を減らすために農民に休耕地として土地を確保するために支払う連邦プログラム[出典：米国上院]。
スイッチグラスが限界地で栽培される可能性があることを示唆しているのは、Grumetだけではありません。結局のところ、それはそれが植えられた土壌を改善することが示されており、CRPの土地はエタノール生産のための原料が栽培されているのと同時に利益を得る可能性があります。しかし、産業用スイッチグラスの生産がCRP土地の最良の用途であると誰もが信じているわけではありません。懐疑論者は、土壌が高品質の作物を生産しないため、保全保護区プログラムに登録されているほとんどの土地が確保されていると主張しています。スイッチグラスが次の燃料源になり、大手企業がその生産に多額の資金を投入する場合、これらの批評家は、これらの同じ企業が可能な限り最高の収量を望んでいると主張します。これは、利用可能な最高の土地を使用することによって最もよく実現されます。これは、耕作可能な土地の一部が食料生産からエネルギー生産に移行することを意味します。
今日、私たちは食用作物のごく一部を燃料として使用しています。エネルギー源としてバイオ燃料に依存するようになると、エネルギーと食料が資源、特に土地をめぐって直接競争する可能性があります。
これは、食品開発政策研究所のエリック・ホルト・ギメネス博士を含む一部の人々に関係しています。燃料価格が上がると、生産と輸送のコストが上がるため、食料価格も上がります。 Holt-Gimenezは、食料とエネルギーが土地をめぐって競争する場合、食料価格がエネルギー価格に相互に影響を与える可能性があると主張しています。さらに、彼は、余剰食品がエタノールのバイオマスとして使用される可能性があるため、飢餓国向けの食料余剰プログラムが枯渇する可能性があると述べています[出典：Holt-Gimenez]。
セルロース系エタノールについても他にも懸念があります。セルロース系エタノールには他の研究が主張するエネルギー比がないことを実証する研究に基づいて、その可能性の主張はあまりにもバラ色であると考える人もいます。しかし、これらの研究は、スイッチグラスの可能性を実証する研究よりも数が少なく、注目もはるかに少ないです。そして、資金調達と世論が進歩の指標である場合、スイッチグラスエタノールは成功しているように見えます。
バイオ燃料、エネルギー、および関連トピックの詳細については、次のページをお読みください。