バガス

バガス（/ b ə ˈ ɡ æ s / bə- GAS）は、サトウキビやモロコシの茎を搾汁のために粉砕した後に残る乾燥したパルプ状の繊維質の物質です。^{[1]熱、エネルギー、電気の生産のための}バイオ燃料として、またパルプや建築材料の製造に使用されます。アガベバガスはこれに似ていますが、ブルーアガベの樹液を 抽出した後に残る物質です。

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この言葉は、廃棄物やゴミを意味するフランス語のバガスとスペイン語のバガゾに由来しています。もともとはオリーブ、ヤシの実、ブドウを圧搾した後に残る物質を指していました。この言葉はやがてサトウキビやテンサイなどの植物の加工の文脈で使われるようになりました。今日では、サトウキビ工場の副産物を指すことが多いです。^[1]

バガスは、植物から液体成分を抽出したときにできる固体の副産物です。これらの植物の芯の多くは、異質の「髄」繊維です。この繊維は主に実質組織で、靭皮、外皮、または厚壁組織の茎繊維も含まれています。

以下は洗浄・乾燥したバガスの化学分析例です: ^[2]

• セルロース:45～55%
• ヘミセルロース：20～25%
• リグニン: 18～24%
• 灰分: 1～4%
• ワックス: <1%

製糖工場では、サトウキビ10トンを粉砕するごとに、約 3 トンの湿ったバガスが生成されます。この副産物は水分含有量が高く (通常 40 ～ 50 パーセント)、燃料として直接使用するのは困難です。そのため、バガスは通常、さらに加工されるまで保管されます。

発電のため、バガスは湿潤状態で保管されます。この状態では、残留糖分がわずかに分解されるため、 バガスは軽度の発熱反応を起こします。

紙やパルプの生産では、バガスは通常、残った糖分や短い髄繊維を後で除去しやすくするために湿った状態で保管されます。これらの繊維は製紙工程の妨げになります。

多くの研究により、バガスをバイオベース材料の生産や再生可能発電におけるバイオ燃料として使用することが検討されてきた。^[3]

サトウキビバガスバイオマス（SB）は、エネルギー、材料、ファインケミカルに変換される可能性があります。^[4]

広範囲にわたる研究により、農業残渣を固形物であるバイオ炭に変換することでエネルギー回収を強化する有望な方法が明らかになりました。この変換は、バイオマスの脱揮プロセスに続いて熱化学および生化学技術を使用することで実現されます。これらの革新的な方法は、農業残渣からより大きなエネルギーポテンシャルを引き出す魅力的な機会を提供し、持続可能で効率的な資源利用への道を開きます。^{[4] [5]}

バイオチャールは、高い表面積と多孔性、低い嵩密度、高い陽イオン交換容量（CEC）、中性から高pH、高い炭素含有量など、いくつかの重要な物理化学的特性を持っています。このような特性は、吸着、建設資材、自動車、輸送、家具製造、家庭用品、セメント、プラスチック産業など、さまざまな分野で効果的に活用できます。^{[4] [6]}

製糖工場では、バガスを主な燃料源としてよく使用します。大量に燃やすと、バガスは一般的な製糖工場の電力をまかなうのに十分な熱エネルギーを生み出し、さらにいくらかのエネルギーが余ります。この余剰エネルギーを消費者の電力網に販売するコジェネレーションが一般的です。歴史的には、バガスは、刈り取ったサトウキビを製糖工場に運ぶ蒸気機関車の燃料としても使用されていました。 ^{[引用が必要]}

サトウキビ工場でバガスを燃焼させることで発生する二酸化炭素_排出量は、サトウキビが成長する過程で大気から吸収される二酸化炭素量よりも少ないため、このプロセスはカーボンニュートラルかそれ以上のものである可能性がある。_[ ^{7]対照的に、}国際地球温暖化ジャーナルの研究では、バガスによる発電は完全にカーボンフリーにはならないが、ディーゼルの使用と比較すると炭素排出量の大幅な削減となると警告している。^[8]オーストラリアなどの国では、製糖工場がこの「グリーン」電力を電力網に供給している。 ハワイアン・エレクトリック・インダストリーズもコジェネレーションのためにバガスを燃焼させている。^[要出典]

砂糖から生産されるエタノールはブラジルで人気の燃料です。^[要出典]セルロースを多く含むバガスは、商業的な量のセルロースエタノールを生産する可能性についても研究されています。たとえば、BP は2015 年 5 月まで、ルイジアナ州ジェニングスでセルロースエタノールの実証プラントを運営していました。^[要出典]

サトウキビ生産からのバガスは、食糧安全保障に影響を与えないため、バイオ燃料や付加価値製品の生産のための魅力的な原料を提供します。生化学的経路による第2世代のバイオ水素、バイオメタン、バイオメタノール、またはバイオエタノールは、環境に優しいだけでなく、経済的にも実現可能な選択肢であると考えられています。^{[9] [10] [11]}バガスの水熱液化、熱分解、ガス化などの熱化学生産経路は、ライフサイクルへの影響が低い高度な2Gバイオ燃料（ジェット燃料やディーゼルなど）や化学物質（プラスチック用など）を生産するための有望な代替手段です。^{[12] [13]}

インド、中国、コロンビア、イラン、タイ、アルゼンチンなどの多くの熱帯および亜熱帯諸国では、パルプ、紙、板紙の生産に木材の代わりにバガスが一般的に使用されています。この代替品により、印刷用紙、ノート用紙、ティッシュ製品、箱、新聞に適した物理的特性を持つパルプが生産されます。^[2]また、バガスボードやザニタボードと呼ばれる、合板やパーティクルボードに似たボードの製造にも使用できます。これらは、パーティションや家具の製造に広く使用されています。^[要出典]

バガスを紙に加工する工業的プロセスは、1937年にWRグレース社がペルー海岸沿いに所有する製糖工場、アシエンダ・パラモンガの小さな研究所で開発された。クラレンス・バーズアイが発明した有望な方法^{[14] [15]}を用いて、同社はニュージャージー州ウィッパニーの古い製紙工場を購入し、ペルーからバガスを輸送して、工業規模でのプロセスの実現可能性をテストした。最初のバガス製紙機械はドイツで設計され、1938年にカルタビオのサトウキビ工場に設置された^[16]。

1950年1月26日〜27日、ノーブル・アンド・ウッド・マシン社、キンズレー・ケミカル社、ケミカル・ペーパー社は、ケミカル・ペーパー社のホリヨーク工場で、バガスから生産された新聞用紙の商業生産に初めて成功したことを共同で実証した。このプロセスが初めて使用されたのは、ホリヨーク・トランスクリプト・テレグラムの特別版の印刷だった。この実証は、木材繊維に容易にアクセスできない国々での製品の経済的重要性のため、プエルトリコ政府とアルゼンチン政府と共同で行われた。この研究は、15か国の100の業界関係者と政府関係者の前で発表された。^{[17] [18] [19]}

より高付加価値の製品であるナノセルロースは、バガス^[20]から様々な従来型および新規なプロセスを通じて生産することができる^{[21] 。}

バガスは食器の包装材として人気が高まっています。この素材は冷温両用途に適しています (最高 120 °C)。さらに、冷凍庫や電子レンジにも問題なく入れることができます。また、耐水性と耐油性もかなり優れており、化学改質によってさらに強化することができます。

歴史的に、PFOAおよび関連するフッ素化物質は、耐熱性、耐水性、耐油性を高めるためによく使用されていました。しかし、現在ではこれらの使用は禁止されています。バガスの材料特性を高める他の方法としては、ゼラチン、デンプン、寒天と混ぜる方法があります。

バガスの加工から生じる粉塵に職場で曝露すると、慢性肺疾患である肺線維症の一種であるバガス症を引き起こす可能性がある。^[22]

サトウキビ繊維は加工されたバガスの一種で、人間の食べ物に添加されることがあります。^[23]これは水溶性繊維で、腸の調子を整えるのに役立ちます。^[23]ある動物実験では、サトウキビ繊維を高脂肪食と組み合わせると、2型糖尿病の抑制に役立つ可能性があることが示唆されています。^{[24]これは}リグノセリン酸とセロチン酸の優れた供給源です。^[25]

中国の広西チワン族自治区では、バガスがベーコンやソーセージの燻製に使われることがあります。

• バイオ燃料
• バイオエネルギー
• トウモロコシの茎
• 搾りかす

• 米国におけるバガスベースのコジェネレーションの可能性、ケビン・ホー、コロンビア大学、2006 年。

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