シロアリがエタノール生産の救世主に? 代替燃料技術の現在

 ブッシュ大統領は先日、一般教書演説で米国は石油依存症の状態にあると指摘した(日本語版記事)が、この悪弊を断ち切る鍵を、シロアリの腸に棲む微生物やジャングルに住み布地を食い荒らす細菌が握っている可能性がある。遺伝子操作によって、こうした生物が廃棄物を燃料に変える酵素を出すよう改良する試みが続いている。

 従来、こうした微生物は物を破壊するだけの厄介者と考えられてきたため、実は人の役に立つ可能性があると言われても、にわかには信じられないかもしれない。しかし、複数の企業や科学者たちが、これらの生物を使って木くずやトウモロコシの茎といった植物性廃棄物を糖に変える研究に取り組んでいる。糖からはエタノールを簡単に製造できる。そして、純度99.5%近いアルコールは自動車の動力源として利用可能だ。

 トウモロコシを原料とする代替エネルギー生産には、過去数十年にわたって政府の膨大な補助金が注ぎ込まれてきたが、はかばかしい成果はあがっていない。しかし、近年のバイオテクノロジーの飛躍的な進歩により、エネルギー会社が容易にエタノールを安価に生産できるようになるかもしれないと、代替エネルギー源を支持する人たちは期待をかけている。

 非営利の環境団体『天然資源保護評議会』(NRDC)のアナリスト、ナサニエル・グリーン氏は次のように話している。「製造工程そのものは通常のエタノール生成やビールの醸造に似ているが、規模はずっと大きくなる。これを実現する技術そのものは既に存在するが、これが現実的なプロジェクトで、単なる科学研究ではないことを一般の人々にわかってもらう必要がある」

 微生物を利用することにより、現行のエタノール製造プロセスで拡大しつつあるジレンマを解消できる可能性もある。現在はほとんどの場合、トウモロコシの粒の部分しか原料に使っておらず、昨年の米国におけるエタノール生産量は約1500万キロリットルに留まっている(これに対して昨年のガソリン消費量は約5億3000万キロリットルだ)。現在、米国に95ヵ所あるエタノール工場が、食用や家畜の飼料用に生産されたトウモロコシにまで手を広げてくるのではないかとの懸念が、米国中西部のコーンベルト地帯の至るところで広がっている。

 ブッシュ大統領も一般教書演説で触れた、「セルロースを原料とするエタノール」製造なら、この問題は回避できる。麦わらやトウモロコシの茎など、食用にならない農業廃棄物から燃料を作るからだ。セルロースは植物の細胞壁の主成分の有機物で、枝や茎の強度を生むもとになっている。

 セルロースを糖に分解し、麦わらからエタノールを作り出す方法の研究は、少なくとも50年前から続けられている。しかし、技術的な障害やコスト高といった問題から、ほとんどの燃料用エタノール製造業者は政府から支給される多額の助成金に依存し、トウモロコシの粒の部分を原料としてきた。

 そして今、研究者たちは、微生物――生物の食物連鎖の第1段階を担う単細胞生物――を利用するさまざまな方法を探っている。ある企業では微生物自体にエタノールを作らせている。また、廃棄物を燃料に変える酵素を作り出す遺伝子を取り出し、一般的な細菌に組み込む方法をとる企業もある。さらに、「合成生物学」という新しい分野の研究者たちは、DNAからまったく新しい生物形態を作り出すことによって必要な酵素を作る試みに取り組んでいる。

 ブッシュ大統領が廃棄物をエネルギーに変える技術への支持を表明したことにより、こうした燃料が、これまで主要なエネルギー源の座を占めてきた化石燃料に取って代わるという、夢物語として長い間退けられてきた目標への関心が再び高まっている。

 カナダのエタノールメーカー、アイオジェン社(本社:オタワ)のジェフ・パスモア副社長は、「われわれはこの研究を25年間続けており、今ごろまでには商用生産に入りたいと思っていた。大統領の発言は、たぶん、少しは追い風になるだろう」と語っている。

 アイオジェン社では、糸状菌『トリコデルマ・リーセイ』(Trichoderma reesei)が持つセルロース分解能力を利用して、すでにエタノールを生産している。この細菌は、第二次世界大戦中に太平洋地域の戦地でテントや戦闘服がぼろぼろになるジャングル・ロット(腐食)の原因となったものだ。

 アイオジェン社は「方向性を持つ進化」(directed evolution)と呼ばれる遺伝子操作技術を利用してトリコデルマ・リーセイの分解能力を強化し、麦わらを糖に分解するのに十分な量の酵素が作られるように改良した。糖さえできれば、発酵工程――醸造業者が何百年も行なってきた方法――を経て簡単にアルコールを生産できる。

 アイオジェン社は、セルロースを原料とするエタノールを商業的に利用可能な規模で生産できることを示すために、2004年に4000万ドルをかけて小さな工場を開設した。この2年間で、この工場は約250キロリットル弱のエタノールを生産し、これにガソリンを85%混ぜたものが企業やカナダ政府の車両数十台の燃料として使われている。イギリスとオランダに本拠を置く石油大手のロイヤル・ダッチ/シェルグループ社は、4000万ドルを投資してアイオジェン社の株式の30%を取得している。加ペトロカナダ社やカナダ政府も同社に投資している。

 そして、アイオジェン社は来年、カナダか米国アイダホ州のアイダホフォールズに3億5000万ドルで商業規模の工場を建設する準備を進めている。ただしこれも、資金が調達できれば、との条件つきだ――資金調達は、セルロースを原料とするエタノールをガソリンの代替燃料として実用化するうえで、長らく最大の障壁の1つとなっている。

 一般の投資家は新技術への投資に慎重なため、アイオジェン社は米エネルギー省からの融資に希望を託している。すべてが同社の望み通りにうまく事が運んだとしても、商業規模の生産が可能になるには2009年までかかるはずだ、とパスモア副社長は言う。

 他の大きな障害としては、エタノール燃料を大規模に流通させる方法、代替燃料が使えるエンジンを自動車メーカーに製造してもらうこと、ガソリンスタンドにエタノール用補給装置を設置してもらうことなどがある。ただし、大量のエタノールの出荷方法など残された技術的課題や資金不足といった問題は、今後数年のうちに解決される望みがある。

 難題は山積しているが、ブッシュ大統領の支持表明とこの分野における技術革新によって、さまざまな代替エネルギーに関する研究も再び活発化してきている。

 商業化への期待が現実になりつつある点で、アイオジェン社にかなうものはないが、他のバイオ企業各社でも細菌の遺伝子操作を行ない、糖を生み出す同様の酵素の作成に取り組んでいるほか、大学などの研究者はさらに斬新な材料を求めている。

 カリフォルニア工科大学のジェレド・リードベター助教授は、シロアリの腸を調べ木材をエタノールに変えるのに利用できるものがないか探している。家屋を食い荒らすシロアリの腸内には200種類ほどの微生物が棲みついていて、木材をエネルギーに変えるはたらきをしている、とリードベター助教授は言う。

 これらの微生物やその遺伝子材料は、エタノールを作る酵素の生成に利用可能だ。そこで、カリフォルニア州ウォルナットクリークにある米エネルギー省『共同ゲノム研究所』の科学者たちは、微生物の遺伝子配列を分析し、エタノール生産の鍵となる部分を見つけようとしている。

 シロアリの腸の研究を15年間続けてきたリードベター助教授は、「われわれは微生物が有害だと思ってきた。しかし、ほとんどの微生物は有益だ」と語った。

| 日記

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