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サトウキビは、砂糖の生産に使われる背の高い多年生イネ科植物（サトウキビ属、アンドロポゴネア族）の一種です。植物の高さは2～7メートル（6～20フィート）で、茎は太く節があり繊維質で、茎の節間にショ糖が蓄積されます[ 1 ] 。サトウキビは、トウモロコシ、小麦、米、ソルガム、多くの飼料作物を含む経済的に重要な顕花植物の科であるイネ科（Poaceae）に属します。ニューギニア原産です[ 2 ]。
サトウキビはオーストロネシア人とパプア人の古代の作物でした。現在入手可能な最良の証拠は、ニューギニア地域がサトウキビ（Saccharum officinarum）の最初の栽培地であることを示しています。[ 3 ]先史時代にオーストロネシア人の船乗りによってポリネシア、メラネシア諸島、マダガスカルにもたらされました。また、オーストロネシア人の船乗りによってインドにもたらされ、紀元前500年までに貿易を通じて中国南部にももたらされました。紀元前6世紀から4世紀の間に、ペルシャ人とギリシャ人はストラボンが述べたように「インドの葦は蜂がいなくても蜂蜜を産む」ことを発見しました。 [ 4 ]彼らはサトウキビ栽培を採用し、その後広めました。[ 5 ] 8世紀までに、砂糖はインド産の贅沢で高価な香辛料とみなされ、商人の貿易によって地中海と北アフリカ全域にその使用が広がりました。18世紀には、カリブ海、南米、インド洋、太平洋の島嶼国でサトウキビ農園が始まりました。サトウキビ栽培労働者の必要性が大規模な移住の大きな要因となり、一部の人々は自発的に年季奉公を受け入れ[ 6 ] 、他の人々は強制的に奴隷として連れてこられた[ 7 ]。
熱帯および亜熱帯地域で栽培されるサトウキビは、生産量で世界最大の作物であり、2020年には合計19億トンに達し、ブラジルが世界全体の40%を占めています。サトウキビは、世界の砂糖生産量の79%を占めています（残りのほとんどはテンサイから作られています）。生産される砂糖の約70%は、サトウキビ（Saccharum officinarum ）とその交雑種から作られています。[ 8 ]すべてのサトウキビ種は交配可能であり、主要な商業栽培品種は複雑な交雑種です。[ 9 ]
白砂糖は、専門の製糖工場でサトウキビから生産されます。サトウキビの茎は、ペン、マット、スクリーン、茅葺き屋根を作るのに使われます。サトウキビ（デュルカ）の若くて開花していない花穂は、生で食べたり、蒸したり、焼いたりして、東南アジア、例えばインドネシアの島嶼部やフィジーなどのオセアニア諸国でさまざまな方法で調理されます。[ 10 ]
サトウキビという言葉は、「砂糖」と「サトウキビ」という2つの単語の組み合わせです。前者は最終的にサンスクリット語のशर्करा ( śárkarā )に由来します。砂糖が西へ貿易され広まるにつれて、アラビア語ではسُكَّر ( sukkar ) 、ラテン語ではsaccharumまたはsuccarum、イタリア語ではzucchero、そして最終的には中期フランス語と中期英語ではsucreとなりました。2番目の用語である「cane」は、カリブ海のプランテーションでこの作物が栽培されるようになると、それと並んで使われるようになりました。
サトウキビは多年生の熱帯草で、[ 12 ]基部から側枝が生え、複数の茎が発達するという独特の成長パターンを示します。これらの茎は通常、高さが 3 ～ 4 メートル (約 10 ～ 13 フィート) に達し、直径は約 5 センチメートル (約 2 インチ) になります。これらの茎が成熟すると、サトウキビの茎に発達し、植物全体のかなりの部分を構成し、その構成の約 75% を占めます。
完全に成熟したサトウキビの茎は、一般的に繊維質が約11～16%、可溶性糖が12～16%、非糖質が2～3%、水分が63～73%含まれています。サトウキビ栽培の成功は、気候条件、土壌特性、品種選定、収穫時期など、いくつかの要因が繊細に相互作用することによって左右されます。
収量に関して言えば、サトウキビの茎の平均生産量は年間1ヘクタールあたり60～70トン（1エーカーあたり24～28ロングトン、または27～31ショートトンに相当）です。しかし、この収量は一定ではなく、1ヘクタールあたり30～180トンと大きく変動する可能性があります。この変動は、サトウキビ栽培において適用される知識レベルと採用される作物管理方法によって左右されます。最終的に、この貴重な作物の栽培を成功させるには、その成長と生産性を最適化するために、さまざまな要素を慎重に統合する必要があります。
サトウキビは換金作物ですが、家畜の飼料としても利用されています。[ 13 ]サトウキビのゲノムは、種間交雑と倍数体化が主な原因で、既知の植物ゲノムの中で最も複雑なものの1つです。[ 14 ] [ 15 ]
サトウキビの栽培化の中心地は2つあり、1つはニューギニアのパプア人によるSaccharum officinarum 、もう1つは台湾と中国南部のオーストロネシア人によるSaccharum sinenseである。パプア人とオーストロネシア人はもともとサトウキビを主に家畜の豚の餌として利用していた。S . officinarumとS. sinenseの拡散は、オーストロネシア人の移住と密接に関連している。Saccharum barberiは、 S. officinarumが導入された後にインドで栽培されるようになった。[ 16 ] [ 17 ]
S. officinarum は、ニューギニアとウォレス線以東の島々でパプア人によって最初に栽培化され、現在では多様性の中心地となっている。約 6,000年前から、在来種のSaccharum robustumからいくつかの系統が選択的に交配された。ニューギニアから、オーストロネシア人との接触後、西へ広がり、海洋東南アジアに伝わり、そこでSaccharum spontaneumと交雑した。[ 17 ]
2番目の栽培化中心地は中国南部と台湾で、そこではS. sinenseがオーストロネシア人の主要な栽培作物でした。サトウキビを表す言葉は、原オーストロネシア語で*təbuSまたは*CebuSと再構築され、原マレーポリネシア語で*tebuhになりました。少なくとも5,500年前からオーストロネシア人の主要な作物の1つでした。より甘いS. officinarumの導入により、海洋東南アジアの栽培範囲全体で徐々に置き換えられた可能性があります。[ 19 ] [ 20 ] [ 18 ] [ 21 ] [ 22 ]
島嶼東南アジアから、S. officinarum は紀元前 3,500 年頃までにオーストロネシア人の航海者によってカヌーの植物として東方にポリネシアとミクロネシアに広まった。また紀元前 3,000 年頃までにオーストロネシア人の商人によって西方と北方に中国とインドに広まり、そこでS. sinenseとS. barberiとさらに交雑した。そこから西ユーラシアと地中海にさらに広がった。[ 17 ] [ 18 ]
結晶砂糖の最も古い生産は北インドで始まったことが知られています。砂糖生産の最古の証拠は古代サンスクリット語とパーリ語の文献にあります。[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] 8世紀頃、イスラム教徒とアラブ人の商人が中世インドから地中海のアッバース朝カリフ国の他の地域、メソポタミア、エジプト、北アフリカ、アンダルシアに砂糖を持ち込みました。10世紀までに、メソポタミアのすべての村でサトウキビが栽培されていたという資料があります。[ 23 ]これは、主にアンダルシア出身のスペイン人がカナリア諸島の畑から、ポルトガル人がマデイラ諸島の畑からアメリカ大陸に持ち込んだ初期の作物の1つでした。スペインでのサトウキビ栽培に関する記事は、12世紀のイブン・アル＝アッワームの『農業の書』に含まれています。[ 28 ]
化学的に精製された砂糖が初めて登場したのは、約2500年前のインドだった。そこから技術は東は中国へ、西はペルシャや初期イスラム世界へと広がり、13世紀には地中海地域にまで到達した。キプロス島とシチリア島は、砂糖生産の重要な中心地となった。
植民地時代には、砂糖はヨーロッパの工業製品やアフリカの奴隷とともに、新世界の原材料の三角貿易の一辺を形成していた。クリストファー・コロンブスがアメリカ大陸への2回目の航海で初めてカリブ海（そして新世界）にサトウキビを持ち込んだのは、イスパニョーラ島（現在のハイチとドミニカ共和国）であった。イスパニョーラ島での最初の砂糖の収穫は1501年に行われ、1520年代までにキューバとジャマイカに多くの製糖工場が建設された。 [ 29 ]ポルトガル人はブラジルにサトウキビを導入した。1540年までに、サンタカタリーナ島には800のサトウキビ製糖工場があり、ブラジルの北海岸、デメララ、スリナムにはさらに2,000の工場があった。
砂糖は、糖蜜の形でカリブ海からヨーロッパやニューイングランドに輸送され、そこでラム酒の製造に使われた。砂糖の販売で得た利益は、工業製品の購入に充てられ、それらの製品は西アフリカに輸送されて奴隷と交換された。奴隷はカリブ海に連れ戻され、砂糖農園主に売却された。奴隷の売却益は、さらに砂糖を購入するために使われ、その砂糖はヨーロッパに輸送された。砂糖農園での労働は、大西洋奴隷貿易の主要な基盤となり、残忍な強制労働に従事する人々を供給した。
1833年の奴隷制度廃止法の成立により、大英帝国の大部分で奴隷制度が終焉を迎え、解放された奴隷の多くは、選択肢があればサトウキビ農園で働くことを選ばなかった。そのため、西インド諸島の農園主は新たな労働者を必要とし、中国やインドで安価な労働力を見つけた。[ 30 ] [ 31 ]労働者は、長年確立された契約形態である年季奉公契約に縛られ、一定期間、不自由な労働に従事させられた。年季奉公人の労働条件は、農園主の配慮の欠如により、しばしば劣悪であった。 [ 32 ]インドから年季奉公人を乗せた最初の船は1836年に出航した。[ 33 ]サトウキビ農園で働くための移住により、インド人、東南アジア人、中国人の相当数が世界のさまざまな地域に定住することになった。[ 34 ]一部の島や国では、南アジアからの移民が人口の 10 ～ 50% を占めています。サトウキビ農園とアジア系民族は、フィジー、南アフリカ、ミャンマー、スリランカ、マレーシア、インドネシア、フィリピン、ガイアナ、ジャマイカ、トリニダード、マルティニーク、フランス領ギアナ、グアドループ、グレナダ、セントルシア、セントビンセント、セントキッツ、セントクロイ、スリナム、ネビス、モーリシャスなどの国々で繁栄し続けています。[ 33 ] [ 35 ]
1863年から1900年の間に、クイーンズランド州とニューサウスウェールズ州（現在のオーストラリア連邦の一部）の商人やプランテーション所有者は、サトウキビ農園で働くために南太平洋の島々から5万5000人から6万2500人を連れてきた。これらの労働者の約3分の1は強制または誘拐されて奴隷にされ（ブラックバーディングとして知られる）、その他多くの人々は非常に低い賃金で働かされた。1904年から1908年の間に、残りの1万人の労働者のほとんどが、オーストラリアの人種的均質性を維持し、白人労働者を安価な外国人労働から守るために国外追放された。[ 36 ]
キューバ産のサトウキビ由来の砂糖はソ連に輸出され、価格支持を受け、安定した市場が確保されていた。しかし、1991年のソ連崩壊により、キューバの砂糖産業の大部分が閉鎖に追い込まれた。
サトウキビは、キューバ、ガイアナ、ベリーズ、バルバドス、ハイチに加え、ドミニカ共和国、グアドループ、ジャマイカ、その他の島々の経済において依然として重要な位置を占めている。
世界の砂糖生産量の約70%は、S. officinarumとその種を用いた交配種から得られています。[ 8 ]
砂糖は世界中で26,942,686ヘクタールの土地で栽培されており、世界で3番目に価値の高い作物である。
サトウキビの栽培には、年間最低60cm （24インチ）の水分を必要とする熱帯または亜熱帯気候が必要です。サトウキビは植物界で最も効率的な光合成植物の1つです。C4植物であり、入射する太陽エネルギーの最大1%をバイオマスに変換することができます。[ 37 ]熱帯および亜熱帯の主要栽培地域では、サトウキビ作物は1平方メートルあたり15kg以上のサトウキビを生産することができます。
2000年から2021年の期間において、サトウキビは世界の作物生産量の約21%を占めた。サトウキビ生産において、南北アメリカ大陸が最大の地域であった（世界全体の52%）。[ 38 ]
かつてはアメリカ合衆国南東部の主要作物であったサトウキビの栽培は、20世紀後半に衰退し、21世紀には主にフロリダ州、ルイジアナ州、テキサス州南東部の小規模農園に限られている。ハワイ州では、2016年に州内で最後に稼働していた砂糖農園が閉鎖されたことで、サトウキビの栽培は終了した。[ 39 ]
サトウキビは、熱帯および亜熱帯地域で、年間6～7か月以上、自然降雨または灌漑によって水が豊富に供給される地域で栽培されています。この作物は厳しい霜に耐えられません。そのため、世界のサトウキビのほとんどは北緯22度から南緯22度の間で栽培されており、一部は北緯33度から南緯33度まで栽培されています。[ 40 ]南アフリカのクワズール・ナタール州のように、この範囲外でサトウキビが栽培されている場合は、通常、海岸沿いを流れる暖かい海流など、その地域の異常な気候条件によるものです。標高に関しては、コロンビア、エクアドル、ペルーなどの赤道付近の国では、サトウキビは最大1,600メートルまたは5,200フィートまで栽培されています。[ 41 ]
サトウキビは、肥沃で排水性の良いモリソルから、重く割れやすいバーティソル、不毛な酸性オキシソルやウルティソル、泥炭質のヒストソル、岩の多いアンディソルまで、さまざまな土壌で栽培できます。日照量と水供給量が多いほど、サトウキビの生産量が増加します。このため、エジプトなどの灌漑設備が整った砂漠の国々は、最も収穫量の多いサトウキビ栽培地域の一つとなっています。サトウキビは、世界のカリ肥料生産量の9%を消費しています。[ 42 ]
サトウキビの中には種子をつけるものもあるが、現代の茎挿しが最も一般的な繁殖方法となっている。[ 43 ]挿し穂には少なくとも1つの芽が含まれている必要があり、挿し穂は手で植えられることもある。米国やオーストラリアなどの技術が進んだ国では、ビレット植えが一般的である。機械式収穫機で収穫されたビレット（茎または茎の一部）は、地面を開閉する機械によって植えられる。植えられた株は、複数回収穫することができ、収穫のたびに、サトウキビはラトゥーンと呼ばれる新しい茎を伸ばす。[ 44 ]連続して収穫すると収量が減少するため、最終的には植え替えが正当化される。栽培方法によって、通常は2回から10回の収穫が行われる。北米のように、大規模畑で高生産性を目指す機械農業の国では、収量の低下を避けるために、サトウキビは2回または3回の収穫後に植え替えられる。フランス領レユニオン島のように、より伝統的な農業形態で、小規模な畑で手作業による収穫を行う国では、サトウキビは植え替えの10年も前に収穫されることが多い。
サトウキビは手作業と機械で収穫されます。手作業による収穫は生産量の半分以上を占め、発展途上国では主流となっています。手作業による収穫では、まず畑に火をつけます。火は枯れ葉を燃やし、茎や根を傷つけることなく毒蛇を追い払ったり殺したりします。次に、収穫者はサトウキビナイフやマチェットを使って、地面のすぐ上でサトウキビを切ります。熟練した収穫者は1時間に500kg（1,100ポンド）のサトウキビを刈り取ることができます。 [ 45 ]
機械収穫には、コンバインまたはサトウキビ収穫機が使用されます。[ 46 ]現代の収穫機の元祖であるAustoft 7000シリーズは、現在ではCameco / John Deereなどの他の企業によって模倣されています。この機械は、茎の根元でサトウキビを切断し、葉を剥ぎ取り、サトウキビを一定の長さに切り刻み、横を走る運搬車に積み込みます。その後、収穫機は残骸を畑に吹き戻します。このような機械は1時間に100ロングトン（100 t）を収穫できますが、収穫されたサトウキビは迅速に処理する必要があります。切断されたサトウキビは糖分を失い始め、機械収穫中のサトウキビへの損傷はこの減少を加速させます。この減少は、現代のチョッパー収穫機が手作業による切断と積み込みよりも速く効率的に収穫を完了できるため相殺されます。Austoftはまた、収穫機と連携して作業する一連の油圧式高揚力インフィールド運搬車を開発し、たとえば最寄りの鉄道側線へのサトウキビのより迅速な輸送を可能にしました。この機械収穫では、畑に火をつける必要はありません。機械が畑に残す残渣は、サトウキビの穂先と枯れ葉で構成されており、これらは次の植え付けのためのマルチとして利用されます。
サトウキビハムシ（サトウキビの幼虫とも呼ばれる）は、根を食害することで作物の収量を大幅に減少させる可能性があります。イミダクロプリド（コンフィドール）またはクロルピリホス（ロースバン）で防除できます。その他の重要な害虫には、カブガ、サトウキビ穿孔虫（ Diatraea saccharalis）、アフリカサトウキビ穿孔虫（Eldana saccharina）、メキシココメツキクイムシ（Eoreuma loftini）、アフリカヨトウガ（Spodoptera exempta）、ハキリアリ、シロアリ、アワフキムシ（特にMahanarva fimbriolataとDeois flavopicta）、およびMigdolus fryanus（甲虫）などのチョウやガの幼虫があります。ウンカのEumetopina flavipesは、サトウキビの病気であるラムスタントを引き起こすウイルスの媒介者として機能します。[ 47 ] [ 48 ] Sesamia grisescensはパプアニューギニアの主要な害虫であり、オーストラリアに侵入した場合、オーストラリアの産業にとって深刻な懸念事項となる。 [ 49 ]このような問題を未然に防ぐため、連邦政府は必要に応じて対応費用の 80% を負担すると事前に発表している。[ 49 ]
サトウキビには、Candidatus Phytoplasma sacchariによって引き起こされるサトウキビ草芽病[ 50 ] 、鞭状病またはサトウキビ黒穂病、Fusarium moniliformeによって引き起こされるポッカボエン病、Xanthomonas axonopodis細菌によるガミング病、Colletotrichum falcatumによって引き起こされる赤腐病など、多数の病原体が感染します。サトウキビに影響を与えるウイルス病には、サトウキビモザイクウイルス、トウモロコシストリークウイルス、サトウキビ黄葉ウイルスなどがあります。 [ 51 ]
Yang et al. , 2017 は、USDA ARSが運営するサトウキビ褐さび病の育種プログラム用に開発された遺伝子マップを提供している。[ 52 ]
サトウキビの品種の中には、細菌 Gluconacetobacter diazotrophicus と共生して大気中の窒素を固定できるものがある。[53] 土壌中で細菌と共生して根粒を形成するマメ科植物やその他の窒素固定植物とは異なり、G . diazotrophicusはサトウキビの茎の細胞間隙に生息している。[ 54 ] [ 55 ] 2006 年に、作物が窒素を固定して利用できるようにすることを目的として、種子をこの細菌でコーティングする実験が行われた。[ 56 ]
過去 20 年間で中央アメリカでは少なくとも 2 万人が慢性腎臓病で死亡したと推定されており、そのほとんどは太平洋沿岸のサトウキビ農園労働者である。この病態はメソアメリカ腎症と呼ばれている。[ 57 ]これは、十分な水分摂取なしに暑い中で長時間労働をすることが原因である可能性がある。[ 58 ] さらに、一部の労働者は高温、有害な農薬、毒を持つ動物などの危険にさらされている。これは、サトウキビを手作業で刈り取る過程で発生し、毎日何時間も絶え間なく繰り返される動作によって身体的な病気を引き起こす。[ 59 ]
インド、特にマハラシュトラ州では、サトウキビ生産は強制労働と結びついており、労働者に対する搾取的な前払い制度によって深刻な借金を抱えさせられ、毎年同じ場所で働き続けざるを得ず、1日5ドルにも満たない賃金しか得られない。労働条件は概して非常に悪く、労働者は収穫期に畑を移動し、トイレも電気も水道もない仮設テントで生活している。児童労働は一般的であり、サトウキビ収穫者間の児童婚も頻繁に行われているが、どちらも違法である。インドのサトウキビ生産は、異常に高い子宮摘出率（サトウキビ収穫に従事する女性の約5人に1人）とも関連しており、これはサトウキビ生産者から女性に強要されている。また、衛生設備、家族計画の選択肢、病気休暇も不足している。インドは世界第2位の砂糖生産国であり、マハラシュトラ州は国内の砂糖の3分の1を生産し、それが世界のサプライチェーンに流れ込むため、その原産地を追跡することは困難である。コカ・コーラ社とペプシコ社は、少なくとも2010年代からマハラシュトラ州から大量の砂糖を購入しており、そのほとんどはインドの清涼飲料水に使用されているが、労働虐待に加担していることは否定している。[ 60 ]
従来、サトウキビの加工には2段階が必要でした。製糖工場では、収穫したばかりのサトウキビから粗糖を抽出し、製糖工場では、最初の段階の直後に地元消費向けに「ミルホワイト」と呼ばれる砂糖が生産されることがあります。砂糖の結晶は、結晶化の過程で自然に白色になります。二酸化硫黄は、着色分子の形成を抑制し、蒸発中の糖液を安定させるために添加されます。[ 61 ] [ 62 ]北米、ヨーロッパ、日本などでは、消費者に近い場所に位置することが多い精製工場では、99%がショ糖である精製白砂糖が生産されます。これら2つの段階は徐々に融合しつつあります。サトウキビ生産地である熱帯地域での豊かさが増すと、精製糖製品の需要が高まり、製糖と精製を組み合わせたプロセスへの傾向が強まります。[ 63 ]
サトウキビ加工では、サトウキビから砂糖（ショ糖）が生産されます。加工過程では、バガス、糖蜜、濾過ケーキなどの副産物も得られます。
サトウキビジュースを抽出した後に残る乾燥繊維であるバガスは、いくつかの目的に使用されます。[ 64 ]
バガスおよびバガス残渣の主な用途は、製糖工場におけるプロセス蒸気発生用のボイラー燃料源としての利用である。乾燥させた濾過ケーキは、動物飼料添加物、肥料、およびサトウキビワックスの原料として利用される。
糖蜜は、独特の強い風味を持つブラックストラップ糖蜜と、より純度の高い糖蜜シロップの2種類で生産されます。ブラックストラップ糖蜜は食品や栄養補助食品として販売されています。また、動物飼料の一般的な原料であり、エタノール、ラム酒、クエン酸の製造にも使用されます。純度の高い糖蜜シロップは糖蜜として販売されるほか、メープルシロップ、転化糖、コーンシロップとブレンドされることもあります。どちらの形態の糖蜜も製菓・製パンに使用されます。
砂糖の精製は、粗糖をさらに精製する工程です。まず、粗糖を濃いシロップと混ぜ合わせ、次に「アフィネーション」と呼ばれる工程で遠心分離します。この工程の目的は、結晶内部よりも純度の低い砂糖結晶の外層を洗い流すことです。残った砂糖は溶解され、重量比で約60％の固形分を含むシロップになります。[ 65 ]
糖溶液はリン酸と水酸化カルシウムを添加することで清澄化され、これらが反応してリン酸カルシウムが沈殿する。リン酸カルシウム粒子は不純物の一部を捕捉し、他の不純物を吸収した後、タンクの上部に浮上するので、すくい取ることができる。この「リン酸塩処理」技術の代替法として「炭酸塩処理」があり、これは類似しているが、二酸化炭素と水酸化カルシウムを用いて炭酸カルシウムの沈殿物を生成する。
残った固形物を濾過した後、清澄化されたシロップは活性炭による濾過によって脱色される。この目的には、伝統的に骨炭または石炭由来の活性炭が使用される。[ 66 ]残った着色不純物の一部は活性炭に吸着される。精製されたシロップは過飽和まで濃縮され、真空中で繰り返し結晶化されて、精製された白砂糖が作られる。製糖工場と同様に、砂糖の結晶は遠心分離によって糖蜜から分離される。残りのシロップをアフィネーションの洗浄液と混合し、再び結晶化して黒砂糖を作ることで、さらに砂糖が回収される。これ以上砂糖を経済的に回収できなくなった時点で、最終的な糖蜜には依然として30～35％のショ糖と10～25％のグルコースとフルクトースが含まれている。[ 67 ]
粒が固まらないグラニュー糖を作るには、まず回転式乾燥機で加熱し、その後数日間冷風を吹き付けて乾燥させる必要がある。
リボンケーンは亜熱帯性の品種で、かつてはアメリカ南部、北はノースカロライナ州沿岸部まで広く栽培されていました。樹液は馬やラバが動力源の圧搾機で搾り出され、メープルシロップのように平鍋で煮詰めてシロップ状にし、食品の甘味料として使用されていました。[ 68 ]現在では商業作物ではありませんが、少数の栽培者は製品をすぐに販売しています。
2022年の世界のサトウキビ生産量は19億2000万トンで、ブラジルが世界全体の38％、インドが23％、中国が5％を生産した（表）。
2020年には世界中で2600万ヘクタールがサトウキビ栽培に充てられました。[ 69 ] 2022年のサトウキビ作物の世界平均収量は1ヘクタールあたり74トンで、ペルーが1ヘクタールあたり121トンでトップでした。[ 69 ]サトウキビの理論上の可能収量は年間1ヘクタールあたり約280トンで、ブラジルの小規模な試験区画では1ヘクタールあたり236～280トンのサトウキビの収量が実証されています。[ 70 ] [ 71 ]
2008年から2016年にかけて、規格に準拠したサトウキビの生産量は年平均約52%の成長率を記録したが、従来のサトウキビは1%未満の増加にとどまった。[ 72 ]
サトウキビの栽培は、収穫時の土壌の除去や不適切な灌漑方法によって土壌の流出を増加させ、浸食を引き起こす可能性があります。[ 73 ] [ 74 ]特に、サトウキビが斜面や丘陵地で栽培されている場合、水の流出速度が増加するため、浸食は深刻になります。[ 73 ] [ 74 ]一般的に、8%を超える傾斜地ではサトウキビを植えないことが推奨されています。[ 73 ]しかし、カリブ海や南アフリカの一部など、20%を超える傾斜地で栽培されている地域もあります。[ 73 ]浸食の増加は、有機物や栄養分が豊富な物質の除去につながり、将来の作物収量を減少させる可能性があります。また、堆積物やその他の汚染物質が水生生物の生息地に流れ込み、富栄養化や酸性化など、さまざまな環境問題を引き起こす可能性があります。[ 73 ] [ 74 ]
サトウキビ栽培では、重機を畑で使用することで土壌が圧縮されることもあります。[ 73 ]圧縮は土壌の上層部の無脊椎動物や動物相に影響を与えるだけでなく、孔隙率の低下にもつながります。[ 73 ] [ 74 ]これにより、表面流出が増加し、浸出や侵食がさらに進行します。[ 73 ]
大量の水を必要とするため、サトウキビ栽培は灌漑に大きく依存している。[ 64 ]さらに、収穫時に大量の土壌が作物とともに除去されるため、加工段階でかなりの洗浄が行われる。[ 64 ]インドやオーストラリアなどの多くの国では、この要件により利用可能な資源に負担がかかり、堰やその他のダムの建設が必要となっている。[ 73 ] [ 64 ]これにより、水生生物の生息地に到達する水の量が変化し、グレートバリアリーフやインダスデルタなどの生態系の劣化につながっている。[ 73 ] [ 64 ]
サトウキビ栽培は、土地の開墾を通じて生息地の破壊にも寄与している。 [ 73 ]世界中の7か国が、国土の50%以上をサトウキビ栽培に充てている。[ 73 ]サトウキビ畑は熱帯雨林や湿地を置き換えてきた。[ 73 ]この開墾の大部分は過去に行われたが、過去数十年の間に拡大しており、生息地の破壊にさらに寄与している。[ 74 ]
サトウキビ栽培の影響を軽減するために、さまざまな緩和策を実施できます。[ 73 ]これらの対策の中には、より水効率の良い点滴灌漑などの代替灌漑技術への切り替えがあります。[ 73 ]また、水の吸収と貯留を増加させることが示されている残渣マルチングなどの方法を採用することで、水効率を向上させることもできます。[ 73 ] [ 75 ]この方法は、全体的な水使用量を削減するだけでなく、土壌流出を減らし、汚染物質が環境に流入するのを防ぐこともできます。[ 73 ]傾斜が11%を超える地域では、土壌流出を防ぐために、不耕起栽培またはサトウキビ帯植えを実施することも推奨されます。[ 73 ]
サトウキビの加工では、重金属やバガスなど、さまざまな汚染物質が発生し、廃水排出によって環境中に放出される可能性があります。[ 73 ]これを防ぐために、高効率嫌気性消化などの代替処理方法を導入して、この廃水をより適切に処理することができます。[ 76 ]また、制御されていない流出水が水生生態系に到達するのを防ぐために、雨水排水路を設置することもできます。[ 73 ]
エタノールは一般的に砂糖生産の副産物として入手可能です。ガソリンの代替バイオ燃料として使用でき、ブラジルでは自動車に広く使用されています。ガソリンの代替燃料であり、砂糖ではなくサトウキビ加工の主要製品となる可能性もあります。
ブラジルでは、ガソリンには少なくとも22％のバイオエタノールが含まれていることが義務付けられています。[ 77 ]このバイオエタノールは、ブラジルの大規模なサトウキビ栽培から得られます。
サトウキビからエタノールを生産する方が、トウモロコシやテンサイ、パーム油や植物油から生産するよりもエネルギー効率が高く、特にサトウキビの搾りかすを製造工程の熱と電力の生産に利用すればその差は顕著です。さらに、バイオ燃料を作物の生産と輸送に利用すれば、エタノール1単位あたりの化石燃料投入量は非常に少なくて済みます。EIAは、サトウキビからエタノールへの統合技術を導入すれば、生産から輸送までのCO2排出量を従来のガソリンよりも90%削減できると推定しています。[ 77 ]再生可能エネルギーに関する教科書[ 78 ]では、エネルギー変換について説明しています。
現在、ブラジルでは1ヘクタールあたり年間75トンの生サトウキビが生産されています。加工工場に運ばれるサトウキビは焼却・収穫済み（b&c）と呼ばれ、生サトウキビの質量の77%を占めます。この減少の理由は、茎が葉（焼却され、その灰は肥料として畑に残される）と、次の作物のために発芽するために土中に残される根から分離されるためです。したがって、平均的なサトウキビ生産量は、1ヘクタールあたり年間58トンのb&cとなります。 …1トンのb&cからは、740kg のジュース（135kg のショ糖と605kg の水）と260kg の湿ったバガス（130kg の乾燥バガス）が得られます。ショ糖の低位発熱量は 16.5 MJ/kg、バガスの低位発熱量は 19.2 MJ/kg であるため、 1 トンの b&c の総発熱量は 4.7 GJ であり、そのうち 2.2 GJ はショ糖から、2.5 GJ はバガスから得られます。 ... 1 ヘクタールあたり年間で生産されるバイオマスは 0.27 TJ に相当します。これは 1 平方メートルあたり 0.86 W に相当します。1 平方メートルあたりの平均日射量を 225 W と仮定すると、サトウキビの光合成効率は 0.38% です。 ... 1 トンの b&c に含まれる 135 kg のショ糖は、1.7 GJ の燃焼エネルギーで 70 リットルのエタノールに変換されます。したがって、実際のショ糖-エタノール変換効率は 76% です (理論値 97%)。 1ヘクタールのサトウキビからは、年間4,000リットルのエタノールが生産されます（最終製品の蒸留に必要な量よりも多くのバガスが生産されるため、追加のエネルギー投入は不要です）。ただし、これには耕作や輸送などに使用されるエネルギーは含まれていません。したがって、太陽エネルギーからエタノールへの変換効率は0.13%です。
サトウキビは多くの国で主要な作物です。最も生物変換効率の高い植物の1つです。サトウキビは太陽エネルギーを効率的に固定することができ、1ヘクタールあたり年間約55トンの乾燥物質を生産します。収穫後、作物は糖液と繊維質の乾燥物質であるバガスを生成します。この乾燥物質は、エネルギー生産の燃料として可能性のあるバイオマスです。バガスは、製紙用のパルプの代替源としても使用できます。[ 79 ]
サトウキビの搾りかすは、ブラジル、インド、中国などのサトウキビ大生産国にとって、潜在的に豊富なエネルギー源である。ある報告書によると、最新技術を使用すれば、ブラジルで毎年生産される搾りかすは、2020年までにブラジルのエネルギー消費量の20％を満たす可能性があるという。[ 80 ]
特に化石燃料を持たない国々では、サトウキビ加工で消費されるエネルギーを最小限に抑え、余剰電力を電力網に送電するために、省エネルギーと効率化対策を実施している。バガスは通常、蒸気を発生させるために燃焼され、それが発電に利用される。モーリシャスなどで使用されている現在の技術では、バガス1トンあたり100kWh以上の電力が生産される。世界のサトウキビ収穫量は年間10億トンを超え、バガスからの世界的なエネルギーポテンシャルは10万GWhを超える。[ 81 ]モーリシャスを基準にすると、アフリカ全体で年間1万GWhの追加電力を生産できる可能性がある。[ 82 ]バガスからの発電は、特にサトウキビ生産国の農村部の人々にとって非常に重要になる可能性がある。
最近のコジェネレーション技術プラントは、バガス1トンあたり200～300kWh以上の電力を生産するように設計されている。[ 83 ] [ 84 ]サトウキビは季節作物であるため、収穫後すぐにバガスの供給量がピークに達し、発電所はバガスの貯蔵を戦略的に管理する必要がある。
電気生産のためにバガスを燃やすよりも環境に優しい代替手段として、バガスをバイオガスに変換する方法がある。酵素を使用してバガスを高度なバイオ燃料やバイオガスに変換する技術が開発されている。[ 80 ]
サトウキビが栽培されているほとんどの地域では、サトウキビから直接、多種多様な食品や飲料が生産されている。
以下の食品および飲料はサトウキビから作られています。
21世紀において、砂糖は現代の食生活における総カロリー摂取量の約20％を占めると推定されている。[ 89 ]
サトウキビの多くの部分は、栽培されている地域では家畜の飼料として一般的に利用されています。葉は反芻動物にとって良い飼料となります。[ 90 ]
この記事は、無料コンテンツ作品のテキストを組み込んでいます。CC BY-SA IGO 3.0ライセンス（ライセンスステートメント／許可）に基づき使用許諾されています。テキストはFAO発行の「世界食糧農業統計年鑑2023」から引用されています。
