代替エネルギーとしての植物油

植物油は化石燃料の代替品としてますます使用されています。植物油はバイオディーゼルのベースであり、従来のディーゼルと同じように使用できます。一部の植物油ブレンドは改造されていない車両で使用されますが、純粋な植物油は、油を加熱して粘度と表面張力を下げる方法を備えた特別に準備された車両を必要とすることが多く、場合によっては特別に作られたインジェクターノズル、増加した噴射圧力、より強力なグロープラグ、さらに燃料の予熱が使用されます。^[2]別の選択肢は植物油の精製です。

従来の化石燃料源に比べるとまだわずかではあるものの、世界中でバイオディーゼルの入手可能性は増加しています。藻類からバイオ燃料を作る藻類養殖法に関する研究が盛んに行われています。

食用ではなく燃料用として作物を栽培すること、および燃料用植物油の生産拡大に必要な大規模農業と土地開墾が環境に与える影響について懸念が表明されています。これらの効果/影響は、経済的および生態学的に具体的に調査および評価する必要があり、他の燃料源の使用と比較して植物油燃料の提案された利点とのバランスを考慮する必要があります。

地球内部の化石燃料の量は限られています。現在の世界のエネルギー資源と消費は主に化石燃料であるため、社会は輸送と発電の両方で化石燃料に大きく依存しています。ハバートピーク理論は、石油の枯渇により、そう遠くない将来に石油生産が減少すると予測しています。時が経つにつれて、私たちの経済は何らかの代替燃料に移行する必要があります。化石燃料は、将来的には個別に解決できる可能性のある2つの問題を解決しました。それは、一次エネルギー源の問題とエネルギー貯蔵の問題です。純粋な植物油とバイオディーゼルとともに、将来重要な役割を果たす可能性のあるエネルギー技術には次のものがあります。

植物は太陽光と光合成を利用して、地球の大気から二酸化炭素（CO ₂ ）を吸収し、植物油を作ります 。同じCO _{2 はエンジンで燃焼した後、再び大気中に放出されます。したがって、植物油は大気中のCO 2 を}増加させず、温室効果ガスの問題に直接寄与しません。これは実際には太陽エネルギーを捕らえて蓄える方法であり、再生可能エネルギーです。

ただし、他の「再生可能」エネルギー源と同様に、植物油の生産や流通には（比較的小さな）炭素排出量が伴う可能性があります。

植物油は、ガソリン、石油系ディーゼル、エタノール、メタノールなどの他の燃料に比べて毒性がはるかに低く、引火点もはるかに高い（約275～290℃）。^{[3]引火点が高いため、偶発的な}発火 の危険性が減ります。植物油の中には食用になるものもあります。

水素経済、電池、圧縮空気エネルギー貯蔵、フライホイールエネルギー貯蔵の技術は 、エネルギー貯蔵の問題には対処しますが、一次エネルギー源の問題には対処しません。核分裂発電、核融合発電、太陽光発電などの他の技術は、一次エネルギー源の問題には対処しますが、エネルギー貯蔵の問題には対処しません。植物油は、一次エネルギー源とエネルギー貯蔵の両方に対処します。植物油として一定量のエネルギーを貯蔵するためのコストと重量は、化石燃料の代替品となる可能性のある多くのものと比較して低いです。

植物油のリストの記事では、燃料として使用される植物油の種類と、さまざまな種類がどこで栽培されているかについて説明します。

植物油は、次の 4 つの方法で輸送に使用されます。

• 植物油ブレンド- 植物油をディーゼルに混ぜると、植物油を燃焼させることの利点の一部が得られ、多くの場合、車両を改造せずに行われます。^[4]
• バイオディーゼル- バイオディーゼルは、エステル交換プロセスを通じて植物油から生成できます。バイオディーゼルは通常のディーゼルと同じように燃焼し、どのディーゼル エンジンでも問題なく動作します。名前は、燃料が植物油から作られたものであることを示しているだけです。
• 純粋な植物油- 純粋な植物油は、最初に加熱すればディーゼルエンジンで機能します。^[5]一部のディーゼルエンジンはすでに燃料を加熱しますが、他のディーゼルエンジンでは燃料ラインに小さな電気ヒーターが必要です。それがどれだけうまく機能するかは、加熱システム、エンジン、植物油の種類（薄い方が簡単）、気候（暖かい方が簡単）によって異なります。ユーザーが目にしている結果に関するいくつかのデータが利用可能です。^[6] 植物油が燃料として人気が高まっているため、エンジンは植物油をよりうまく処理できるように設計されています。Elsbett エンジンは、純粋な植物油で作動するように設計されています。^{[7]ただし、2007 年初頭の時点では、純粋}な 植物油を燃焼することを保証されている量産車はないようですが、Deutz はトラクターを提供しており、John Deereはどちらもエンジン開発の後期段階にあることが知られています。ドイツのグレープシードオイル燃料規格DIN 51605があります。この時点では、純粋な植物油はニッチ市場に過ぎませんが、ドイツの市場セグメントは、主に経済的な理由から、大規模な輸送車両群がこの燃料を採用するにつれて急速に成長しています。分散型石油工場の数は増加しており、この燃料の大部分を供給している。^[8]
• 植物油精製- 植物油は石油精製所の原料として使用できます。そこでは、水素化分解（水素を使用して大きな分子を小さな分子に分解する）または水素化（分子に水素を追加する）によって燃料に変換できます。これらの方法では、ガソリン、ディーゼル、またはプロパンを生成できます。植物油精製の商業的な例としては、 NExBTL、H-Bio、およびConocoPhilipsプロセスがあります。^[9]

バイオディーゼル、植物油精製、植物油ブレンドから移行を開始できます。これらの技術では、エンジンを植物油で動くように変換するための資本支出が必要ないためです。植物油をバイオディーゼルに変換するにはコストがかかるため、植物油は常にバイオディーゼルよりも安価になると予想されます。純粋な植物油を使用できる量産車とガソリンスタンドで入手できる標準タイプが登場した後は、消費者はお金を節約するために純粋な植物油を選択する可能性があります。したがって、植物油への移行は徐々に行うことができます。

原子力、核融合、風力、太陽光発電などの他の方法では、より安価な電力を提供できる可能性があるため、ディーゼルが今日までに限定されているように、植物油はピーク時の発電所と小規模発電所でのみ使用される可能性があります。バイオディーゼルで稼働する5MWの発電所が少なくとも1つあります。^[10] MAN B&W Diesel、Wärtsiläなどの企業は、純粋な植物油を燃料とする発電に適したエンジンを製造しています。

ヨーロッパでは、ほとんどのスーパーマーケットで純粋な植物油（SVO）は1リットルあたり150ペンスで販売されており^[11]、製造元から直接まとめ買いするといくらか安くなります。一方、ディーゼルは少なくとも1リットルあたり130ペンス（英国^[12]）からそれ以上（年によって異なりますが、中央ヨーロッパの現在の市場価格は1.4ユーロ）かかります。^[13]米国では、ディーゼルは1リットルあたり約0.6ドルで^[14]、最も安いSVOの価格はほぼ同じですが、より高価なオイルはそれよりも高くなります（1ガロンあたり最大7ドル）。^[15]

世界中でバイオディーゼルの入手性は高まっています。2010年までにバイオディーゼル市場は米国で75億リットル（20億米ガロン）、ヨーロッパで95億リットル（25億米ガロン）に達すると予想されています。^[16] バイオディーゼルは現在、ドイツのディーゼル市場の3％を占めており、代替燃料の第1位です。^[17] ドイツ政府はバイオ燃料ロードマップを策定しており、2010年までに10％をバイオ燃料にすることを目標としており、ディーゼル燃料の10％は植物油から作られた燃料から作られています。^[18]

2005年から2007年にかけて、多くの種類の植物油の価格が2倍に上昇した。植物油価格の上昇は、主にバイオ燃料の需要によるものである。^[19]

ガソリンスタンドの燃料価格の大半は燃料税によるものです。食料品店で植物油を買えば、それほど高い税金はかかりません。そのため、安いからという理由で、店で車用に植物油を買う人もいます。ガロン単位での包装はコストを増大させ、燃料税が支払われていないため車で使用するのは違法であるという事実にもかかわらず、人々はそうしました。^[20]

植物油（バイオディーゼルであっても）は温室効果ガスを排出しないため、政府はエタノールの場合と同様にガソリンよりもはるかに低い税率で植物油に課税できる可能性がある。^{[21]これは}京都議定書の目標 達成に役立つだろう。

2008/09年の世界の植物油種子の生産量は4億1800万トンと予測されている。これを圧搾すると1億3100万トンの植物油が生産される。^[22]その多くはアブラヤシ由来で、パーム油の生産量は年間5%で増加している。約7.5ポンド/米ガロン（900 g/L）で、これは約380億米ガロン（1440億L）に相当します。現在、植物油は主に食品や一部の工業用途に使用されており、燃料として使用される割合はわずかです。燃料としての主な使用はバイオディーゼルへの変換によるもので、2009年には約30億米ガロン（11,000,000 m3）でした。^[ 23 ^]

2004年に米国は5300億リットル（1400億米ガロン）のガソリンと1500億リットル（400億米ガロン）のディーゼルを消費した。^[24]バイオディーゼルでは、アブラヤシは毎年1ヘクタールあたり5940リットル（635米ガロン/エーカー）のパーム油を生産するとされている。毎年1800億米ガロン（6億8000万m ³）の植物油を生産するには、1,150,000平方キロメートル（440,000平方マイル）、つまり一辺が1,070キロメートル（660マイル）の土地が必要となる。

「石油からの段階的な移行が始まっています。今後15年から20年で、バイオ燃料が世界のエネルギー需要の25％を供給するようになるかもしれません。この動きは温室効果ガスの排出削減には良いことですが、石油価格の高騰により、ほとんどの国がバイオ燃料の使用を増やすことで「グリーン化」するようになりました。」 - アレクサンダー・ミュラー、FAO持続可能な開発担当事務局長補佐^[25]

藻類養殖は、単位面積あたりはるかに多くの油を生産する可能性があります。^{[26]発電所の煙突から出る無菌CO2}_を 使用した藻類養殖パイロットプロジェクトの結果は有望です。

大豆の遺伝子組み換えはすでに行われている。遺伝子組み換えと品種改良により植物油の収穫量を増やすことができる。1979年から2005年にかけて、1エーカーあたりの大豆の収穫量は2倍以上に増えた。^{[27]ある企業は、標準品種よりも20％多くの油を生産する}カメリナサティバ の品種を開発した。^[28]

現在、植物油の需要が高まっているため、古い森林が油ヤシに置き換えられ、森林破壊を引き起こしているという懸念がある。^[29]土地が開拓されると、多くの場合焼却され、大量の温室効果ガスCO2_が排出される。ガソリンやディーゼル油を代替するには、植物油の生産量を大幅に増やす必要がある。現在の技術では、このような生産量の増加は環境に大きな影響を与えるだろう。^[30]

一部の貧しい国では、植物油の価格高騰が問題を引き起こしている。^{[31] [32]}食用作物を燃料に使うと、貧しい国の食糧と豊かな国の燃料との間に競争が生じると主張する人もいる。燃料はジャトロファ油のような非食用植物油からのみ作るべきだと提案する人もいる。問題はもっと根本的なものだと主張する人もいる。需要と供給の法則によれば、食料を生産する農家が減れば食料の価格が上昇する。農家が栽培する作物を変えるのには時間がかかるため、時間がかかるかもしれないが、バイオ燃料の需要増加は多くの種類の食料の価格上昇につながる可能性が高い。植物油価格の上昇により、貧しい農家や貧しい国がより多くのお金を稼いでいると指摘する人もいる。^[33]

Millettia Pinnata (旧称 Pongamia Pinnata) やMoringa oleiferaなどの木々から生産される非食用植物油を使用すると、どちらも耕作不可能な土地で育つため、食料か燃料かという議論は二者択一の問題ではなくなります。耕作不可能な土地や限界地で育ちやすいことに加え、これらの木々は、ピーナッツ、大豆、ヒマワリなどに比べて寿命が長く (最長 100 年)、手入れが非常に簡単 (集約的な農業は生育期間の最初の数年間に限られるため) で、インドの農村部などの農村地域に換金作物を提供できるという大きな利点があります。Millettia Pinnata やその他のいくつかの木々の場合、窒素固定マメ科植物であるという事実は、土壌を枯渇させないという点で、もう 1 つの非常に重要な要素です。これらの樹木の利点としては、根系が深くまで伸び、浅根性の草などの植物と競合しない（樹木が一定の成熟度に達すると）ことが挙げられます。つまり、土地を動物の放牧など、さまざまな目的に使用できます。バイオディーゼルの生産にミレッティア・ピナタを使用するもう1つの利点は、降雨量が少ない（年間わずか250ml）にも耐えられることです。これは、ほとんどの食用作物が必要とする量をはるかに下回るため、競合する可能性がさらに低くなります。^{[34] [35] [36] [37]}

藻類の中には、50% もの植物油を含む種もあります。藻類は、植物油の生産に通常使用される植物に比べて、非常に高い成長率を持っています。藻類は、現在の農法よりも、土地面積当たりの油の生産量がはるかに多い可能性があります。^[26]この方法で植物油を生産すると、森林伐採が減り、食料生産地の競争が減る可能性があります。マッシー大学工学部のユスフ・チスティ氏は、「ここで実証されているように、微細藻類バイオディーゼルは技術的に実現可能です。これは、石油由来の液体燃料を完全に置き換えることができる唯一の再生可能なバイオディーゼルです。微細藻類バイオディーゼルを石油ディーゼルと競争できるようにするには、生産の経済性を大幅に改善する必要がありますが、必要な改善レベルは達成可能であると思われます。」と述べています。^[38]

石炭火力発電所の外部コストに対処しようとしている政府は、煙突からの_CO2を利用するさらなる動機となる炭素税や炭素クレジットを導入する可能性がある。藻類の栽培には大量の無菌CO2が必要なので_、煙突を藻類養殖に利用できる。いくつかの商業パイロットプラントが建設中である。^{[39] [40] [41]}

この分野では相当な研究開発が行われていますが、2007年現在、藻類から生産されバイオ燃料として使用される商業用植物油はありません。エクソンモービルは6億ドルを投資しており、大量生産には5年から10年かかると見積もっていますが、最終的な開発と商業化には数十億ドルを投資する可能性があります。^[42] 商業化の課題が克服されれば、植物油の生産は急速に拡大する可能性があります。2012年、米国大統領バラク・オバマは藻類から油を得るという考えを支持しました。^[43]

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