第８章福岡県築上町における米エタノール化への取組実績と技術的課題（要旨）福岡県築上町では、平成 18 年度からバイオエタノール製造を目指した取組を開始し、平成 19 年度には地域資源を活用した年間 3 万 kℓのバイオエタノールプラントの設計をした。また、多収米の作付けも継続しており、毎年生産量を拡大している。築上町の取組実績と見えてきた課題は、以下のとおりである。１）築上町における多収米（ミズホチカラ）の生産費は、10a 当たり約 6 万 3 千円で、全国および福岡県の平均よりも 3 万円ほど低コストとなっている。これは、屎尿由来の液肥や鶏糞の使用による物材費の低減、単位面積当たり労働時間の短縮が顕著な効果を表している。また、平成 22 年度の平均収量は 758kg/10a であった。２）水稲の低コスト栽培には、自給肥料の製造と利用普及が重要であり、自治体を跨いだ地域間での連携を推進するための政策的支援が必要である。３）地域振興を目的としたバイオエタノールプラントは、当該地域およびその周辺から調達可能な資源量（エネルギー供給可能量）を基準にして生産規模が決定されるべきである。４）バイオエタノール製造の個別プロセスでは、小型高効率の純国産技術が開発されており、これらを製造プロセスへ組み込み、一連の技術として開発するための支援が必要である。５）バイオマス関連施設は、環境負荷が低く公益性が高いため、短期的な成果だけではなく、長期的な視野に基づいた支援が必須であり、同時に既設施設の設計変更や改善にも柔軟に対応した開発支援策の創出も重要である。第1節米エタノール事業の概要１．築上町の取組概要築上町は、平成 18 年度からバイオエタノール製造を目指した取組を開始している。平成 18 年度には、NEDO 地域新エネルギービジョン策定等事業（重点テーマ）「バイオガスプラントを活用した有機系廃棄物および液肥利用調査」（築上町）と経済産業省バイオマス等未活用エネルギー事業調査事業「築上町米エタノール化地域モデル−水田を油田にするための事業構想 −」（築上町）の二つの調査事業を実施し、平成 19 年度に公募された農林水産省バイオ燃料地域利用モデル実証事業へ応募し、不採択となった。築上町におけるバイオエタノール生産事業の特徴としては、地域に存在するバイオマス資源を活用しエタノール生産に関連する事業を連携させながら、化石燃料の消費を極力減らそうとした点が挙げられる。また、平成 18 年度から始まった多収米の栽培には、当地において培われてきた低コスト稲作のノウハウが導入されており、今後の技術開発の指針として期待される。２．調査事業の概要（１）築上町（平成 18 年度）NEDO 地域新エネルギービジョン策定等事業（重点テーマ）「バイオガスプラントを活用した有機系廃棄物および液肥利用調査」 44 築上町ではし尿液肥が普及しており、現状は年間を通して農家からの需要に対応するには生産量が不足するようになっている。そこで、液肥の生産量を増やすために、町内における未利用資源として家庭や事業所から発生する生ごみや家畜糞尿、築城地区のし尿と浄化槽汚泥、将来的にはエタノールプラントからの廃液を材料としてメタン発酵を行い、エネルギーを供給すると同時に消化液を液肥として利用するための重点的調査を実施した。また、本調査の中で築上町バイオマスタウン構想も検討した。バイオエタノールの生産に着手することを想定すると、プラント内外では様々なエネルギーや資源のやり取りが発生する。これらをできるだけ地域資源を活用することで相補的に補うことも目的としている。（２）築上町（平成 18 年度）経済産業省バイオマス等未活用エネルギー事業調査事業「築上町米エタノール化地域モデル−水田を油田にするための事業構想−」この調査事業は、米を材料としたバイオエタノール生産の事業化に関する FS 調査を行った。基本計画は、転作田を用いて多収米を栽培し、最終的には材料となる玄米 8 万トン/年を生産する体制を作り上げ、これを基に 3 万 kℓ/年のバイオエタノールを生産する。バイオエタノールプラントを中心として、エタノール蒸留廃液・し尿・汚泥・生ごみを基質としたバイオガスプラント、廃食用油のバイオディーゼル燃料化事業も配置する。また、付随する事業として残さの飼料化を行い、地域おこし事業として養豚業や観光体験農場を運営、プラントの余熱の地域供給などに取組む計画を立案した。当時の事業スキームは上記調査報告書に譲るが、実際に年間 3 万 kℓのエタノール生産を実現するためには、資本の準備、材料米生産農家の所得確保、エタノールの流通販売など、重要な課題が明らかとなっている。第2節多収米の栽培と今後の課題１．ミズホチカラの低コスト栽培実績平成 18 年から、築上町においては多収米の作付けが実施されている。当時は、西海 203 号（育成地 (独）農業・食品産業技術総合研究機構九州沖縄農業研究センター）とタカナリ（育成地：茨城県農業研究センター）の 2 品種が選ばれ、同町湊地区に拡がる椎田干拓に各 10a ずつを植え付けた。その後、西海 203 号の作付けを継続しており、平成 23 年度現在も作付面積を拡大しながら、出荷先として町内の養鶏農家と提携し、飼料用米として活用されている。当該品種は、平成 21 年に「ミズホチカラ」として正式に品種登録され、現在では、米粉用や飼料米などへの仕向けを前提とした多用途米として、各地で栽培面積が拡がりつつある。とりわけ、この数年間は毎年米粉の市場が拡大し、消費量が飛躍的に増加していることから、多収米は米粉としての作付け増加が期待される。平成 23 年度までの主要な作付け地域としては、福岡県および熊本県が多く、今後は西日本を中心として作付面積が増加することが期待される。ミズホチカラをはじめとする多収量品種は、基本的に籾数が多く強稈性であるため、これらの性質を生かした栽培方法として、食料米よりも肥料の投入量を増加させ、圃場での栽培期間を通常品種よりも長くして（30∼40 日程度）登熟を促す必要がある。一方では、生産調整田や耕作放棄地への作付けを前提として考えながら、食料米以上の低コスト栽培にとりくむことが望まれる（坂井他、2009）。 45 表 8-1 には平成 22 年度に築上町において作付けされた「ミズホチカラ」の生産費として、物財費と労働費の費用合計を示した。また、比較対象として平成 21 年度における九州および全国の米生産費を付記した（農業経営統計調査平成 21 年度米生産費、2010）。これより、ミズホチカラは食料米よりも低コストで生産されていることが確認された。なお、本調査を実施時の収量は、平均 758kg/10a（籾）であった。表 8-1 築上町におけるミズホチカラの生産費 10aあたり区分苗肥全国平成22 平成21 平成21 51,195 58,307 58,974 費円 4,418 3,265 3,547 費〃 8,715 9,294 10,310 農業薬剤費〃 4,356 8,008 7,216 光熱動力費〃 3,142 3,220 3,804 その他の諸材料費〃 1,851 1,697 2,002 土地改良及び水利費〃 1,668 2,451 5,126 農費〃 27,046 30,089 26,579 費生料九州単位物財費種築上町機産具〃 0 283 390 労働費管理〃 11,702 37,342 37,454 費用合計〃 62,897 95,649 96,428 生産費の内訳として物財費を見ると、九州の食料米平均値よりも約 7,000 円、全国値よりも約 7,800 円低くなることが示されている。これは、肥料費、農業薬剤費、土地改良および水利費が安価におさえられたことに起因する。一方で、種苗費は九州および全国平均よりも高額を示した。また、農機具費は九州の平均値よりも約 10％安価であるが、全国平均値よりも大きくなることが判明した。築上町におけるミズホチカラの栽培体系は、基本的には食料米と同様の移植栽培がとられている。したがって、これらの物財費を安価にするには、安い資材を調達し、農薬散布回収や農作業量を減らすことが重要となる。特に、肥料費が安価を示した理由としては、元肥に鶏糞が用いられたことに起因することが推測される。築上町では、町民のし尿を利用した液肥の製造と利用が普及しており、平成 21 年度までは多収米の栽培に液肥が利用されてきた。他方、作付けされた飼料米は、地元養鶏農家への飼料として循環利用されることとなっていることもあり、平成 22 年度からは多収米の元肥として養鶏所から生産された鶏糞と化成肥料を併せて用いることが試みられている。これらの取組によって肥料代を安価に押さえながら、同時に多肥栽培を達成することが可能となっている。 46 表 8-2 築上町におけるミズホチカラの生産概況築上町九州全国飼料米食料米食料米区分単位 1経営体当たり作付面積 a 146.6 95.6 132.9 時間 7.14 28.21 26.95 苗〃 0.86 2.92 3.21 地〃 1.74 4.56 3.65 労働時間主な作業別労働時間 10 a 当たり育耕田起整え〃 1.42 3.32 3.39 除植草〃 1.54 1.47 1.37 管理〃 0.56 6.70 6.48 刈り取り脱穀〃 1.16 4.65 3.67 そ〃 0.09 4.06 3.91 の他表 8-2 には生産概況を示した。ミズホチカラの栽培では、食料米よりも労働時間が極めて短いことが確認された。築上町における 1 経営体当たりのミズホチカラ作付面積は、九州および全国の食料米作付面積の平均値よりも広いことが確認されている。つまり、食料米の作付面積までを考慮すると、1 経営体当たりの水稲作付面積は更に広いことになる。つまり、農機具を駆使して、一定の労働時間の中でより広い面積の圃場管理を実施することで作業時間を短縮し、労働時間を短く維持していることが示唆された。ミズホチカラの育成地である九州沖縄農業研究センターでは、品種特性（背丈が低く、茎が太く硬く、耐倒伏性は “極強”）を生かした低コスト栽培法の一つとして、直播栽培の有効性も報告されている（九州沖縄農業研究センター筑後拠点、2010）。他方、築上町では、１経営体の作付面積を広くとりながら、多肥で疎植をし、様々な栽培管理の手間を少しずつ省略することによって低コスト栽培を達成していることが確認された。また、鶏糞や液肥といった地域資源を循環利用することによって資材費を低減させる仕組みが確立されていることも重要なポイントである。２．多収米の生産における自給肥料の確保バイオ燃料の生産を行う際の課題として、原材料の栽培時に化石燃料を極力消費しないことが挙げられる。そのためには、農業機械や施設の稼働時間を極力減らし、脱化学肥料を実現することが有効である。つまり、築上町のように廃棄バイオマスから得られた自給肥料（築上町の場合は、屎尿由来の液肥を指す）を用いて資源作物たる多収米の栽培を実施する技術は、今後さらに重要になると考えられる。自給肥料の生産の為に必要となる資源は、厨芥、畜糞、屎尿、汚泥などが想定され、これらを収集運搬し資源化利用する為のソフト事業、経済的支援制度、政策支援などが今後はより一層重要となる。一方、廃棄バイオマスを用いた農業生産では、自給肥料の供給可能量によって栽培規模が制限されることになる。表 8-3 には平成 18 年度実施の地域新エネビジョンにおいて確認した築上町地域内のバイオマス賦存量および仕向け量を示した。廃棄バイオマスの仕向け量から試算をすると、築上町における液肥の生産ポテンシャルは 2 万 8 千トン程度になり、現状のし尿液肥生産量の約 3 倍に相当することが考えられる。出来上がり液肥の成分によって散布量に変動があると考えられるが、10a 当たり 10 トンの液肥を散布すると（基肥５トン、追肥 2.5 47 トン×2 回）仮定した場合は、280ha 分の肥料に相当する。築上町の農地面積の合計は 20．7km2 であることから、この量は、全体の農地の 13.5％の面積に相当する。仮に生産された液肥の全量を多収米へ仕向けたとすると、収穫量としては約 2,016 トンと試算され（720kg（15 俵）/10a として試算）、エタノール生産量は 837kℓ と試算される。このような試算からも明らかなように、町内から発生する廃棄バイオマスを循環利用して全量を農業生産へ仕向けたとしても、農地全体への肥料供給量としては全く不足していることがわかる。一方で、農地を持たない都市部においては大量の廃棄バイオマスが発生していることから、今後は都市部の廃棄バイオマスを資源として農村部で利用するための対策を速やかに検討することが重要であり、これらを可能とするためには自治体を跨いだ地域間での連携を推進するための政策的支援が必要不可欠であると考えられる。表 8-3 築上町におけるバイオマス賦存量および仕向け量仕向量（年）利用・販売ガス化、電化・熱変換液肥化 2,500 t 施設内利用農業利用 10,000kℓ 好気性発酵による液肥化 10,000 kℓ 農業利用（自家用、販売） 6,000kℓ（し尿） 2,000kℓ（浄化槽汚泥）ガス化、電化・熱変換液肥化 8,000 kℓ 施設内利用農業利用 1,000t（家畜尿）ガス化、電化・熱変換液肥化 1,000 t 施設内利用農業利用 4,000t（糞や固形物）堆肥化 4,000 t 農業利用バイオマス種類賦存量(年) 変換・利用方法家庭系・事業系生ゴミ 2,500t し尿・浄化槽汚泥（椎田地域）し尿・浄化槽汚泥（築城地域）家畜排せつ物第3節エタノール製造に関する技術的課題１．生産規模と設計方針についての基本的な考え方平成 19 年度の農水省バイオ燃料地域利用モデル実証事業の際には、年間３万トンの生産規模を想定したが、バイオエタノールの製造においては、まずエタノールを製造する際に消費されるエネルギー量を削減し、製造プロセス全体で必要とするエネルギーを確保しなければならない。当時は、システム全体のプロセスエネルギーとして、RDF（生ゴミの分別による RDF の RPF 化）、バイオガス、天然ガスから供給するフローを採用したが、3 万 kℓ の施設では燃料確保が事実上大きな課題であった。また、生産量が増大すると化石燃料の導入が避けられない状況となり、バイオ燃料の製造過程で大量の化石燃料が消費される矛盾を引き起こしかねない。地産地消型のバイオエタノール事業を想定した場合、スケールメリットによるコスト削減を目指すのか、地域資源を活用して化石燃料の導入を前提としない生産規模とするのかでシステム設計の方向性が大きく異なると考えられるが、バイオエタノール事業が地域振興を基本理念として掲げるのであれば、当該地域およびその周辺から調達可能な資源量（エネルギー供給可能量）を基準にしてエタノール製造の規模は決定されるべきであり、これらの条件下でエタノール生産コストの低減を目指すべきであろう。築上町では森林の維持管理も重要な課題である。近年では、木質バイオマスの熱利用技術も成熟していることから、これらのバイオマスの利活用も視野に入れるべきである。特に、現状 48 で最も重要な作業は、木質バイオマスを山から降ろして一次加工を行い、利用先まで運搬するための仕組み作りとなっている。そこで、当面は森林環境税の適用範囲を拡充しながら、将来的には森林からのエネルギー供給を対象とした具体的な制度を確立することが強く望まれる。また、水田や畑から発生する未利用バイオマスの熱供給技術も木質バイオマスの利用技術と共通する方法が多いため、これらの利用を目指した収集運搬の制度作りや支援策も考慮されるべきである（佐賀県、2008）。平成 18∼19 年度に検討されたバイオエタノールの事業計画では、エタノール製造に関わるエネルギー利用率を向上させるために、米の押出処理および並行複発酵を組み合わせた方法が採用されている。この方法は、材料の蒸煮が不要で、生米の糊化を無菌状態のまま 20 秒程度で完了させることが可能であることから、デンプン糊化に必要とされるエネルギーを 70％程度削減できることが明らかとなっている。また、原料投入から 48 時間で 9.4%のエタノールを得ることが可能となっている（特願 2009-35937）。このように、エタノール製造の個別のプロセス（原料生産、糊化∼糖化∼アルコール発酵、エネルギー供給など）については、純国産の技術が開発されていることから、これらを製造プロセスへ組み込み、一連の技術として開発を進めるための支援が強く望まれる。２．バイオマス技術に対する開発支援の課題現状の政策では、補助金等を導入して設置されたプラントのシステム改修や変更が容易ではない。諸般の事情があると考えられるが、エタノールの製造技術のみならず、バイオマス関連施設では全体的にその傾向が顕著である。そのため、先導事例や実証試験において明らかになった課題やノウハウが、開発段階へとフィードバックされる機会が乏しく、技術の蓄積が進みづらい現状にある。同時に、国内独自の技術開発も全体的に立ち後れ気味であり、海外からの技術導入に頼らざる得ない状況が続いている。その結果、バイオマス利用施設では、イニシャルおよびランニングコストが高額になり事業の採算性や持続性の確保が困難となりがちである。しかし、バイオマス関連施設は、直接的な経済メリットが乏しい面もあるが、環境負荷が低く公益性が高い特徴を持つ（（社）地域環境資源センター）。これらの技術開発については、短期的な成果だけではなく、長期的な視野に基づいた支援が必須であり、同時に既設施設の設計変更や改善にも柔軟に対応した開発支援策の創出も重要である。参考文献坂井真、他（2009）「水稲の多収新品種「ミズホチカラ」を開発−米粉や飼料用米として多くの用途に利用可能−」農業・食品産業技術総合研究機構九州沖縄農業研究センター筑後拠点（http://ss.knaes.affrc.go.jp/press/20090428/index.html 2012 年 1 月 18 日アクセス）。農林水産省九州農政局統計部「農業経営統計調査平成 21 年度米生産費（九州）」平成 22 年 10 月 22 日公表。農業・食品産業技術総合研究機構九州沖縄農業研究センター筑後拠点「多収水稲新品種「ミズホチカラ」の飼料米の現地栽培圃場視察」2010 （http://konarc.naro.affrc.go.jp/koho/caravan/20101027/index.html 2012 年 1 月 18 日アクセス）。佐賀県（2008）「バイオマスのエネルギー利用計画」。社団法人地域環境資源センター「バイオマス利活用技術情報データベース ver2.1 」（http://www2.JArus.or.jp/biomassdb/ 2012 年 1 月 18 日アクセス）。 49