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航空機から発生するCO2を減らすにはどうすればいいか

ジェット機の燃料はもちろんジェット燃料です。でもジェット燃料は(いまのところですが)石油から作られているので、これを燃やせば当然、大気中のCO2を増加させます。CO2は地球温暖化の原因となりますから、これは減らしていかなければいけません。

世界中に何機のジェット機があるのかは知りませんが、そのジェット機から排出されるCO2の総量は、人間が排出している全世界のCO2の量のわずかに2%しかありません。ですからそんなに目くじら立てなくてもいいじゃないかという意見もあります。

しかし、今後のグローバル化の進展を考えると、ジェット機から排出されるCO2の量は、放っておくとどんどん増えていくと予想されています。

では、ジェット機から発生するCO2を減らすにはどうすればいいのでしょうか。

自動車なら、太陽光や風力のような再生可能エネルギーで作った電気や水素を使うと言う方法があります。

でも、電気でジェット機を飛ばすのは無理でしょう。電気を貯めておくためには蓄電池が必要ですが、これがとっても重い。これは空を飛ぶ飛行機にとっては致命的な欠点です。それに、電気を使うと必然的にプロペラ機になってしまいますが、これでは高速で飛行することができません。

水素の方はまだ可能性があります。将来、超音速ジェット旅客機の燃料には水素が使われるかもしれません。ただ、この場合は、エンジンそのものを新たに開発する必要があります。ということで、水素は将来有望だけれども、急の役には立ちません。

一番有望視されているのが、バイオ燃料を使う方法です。バイオマスを原料にして作られたジェット燃料を「バイオジェット」と言います。なんか、そのまんまのネーミングですね。

現在、バイオジェットとして一番実用化に近いのは、ナタネ油やパーム油のような植物油を原料として使う方法で、すでに試験飛行が始まっています。そのほかにも、微細藻類から抽出した油を使う方法や、バイオエタノールからジェット燃料を作る方法などが研究されています。

バイオジェットの原料は生き物(主に植物)から得られます。生き物は、それが生きているときにCO2を吸収して、その体を作っているわけですから、その生き物から得られた物質、つまりバイオマスを原料として作られた燃料を燃やしても、排出されるCO2は、その生き物が成長過程で大気中から吸収したものと同じ量になるので、結果的に大気中のCO2を増やしません。例のカーボンニュートラルという考えが適用されます。

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うんこや廃棄物でバイオジェットを作る

さて、これからが本題。うんこを使ってジェット機を飛ばそうと言う話です。

うんこも元をただせば生き物からできた物質なのですから、これを燃やしても大気中のCO2を増やさない。うんこも立派なバイオマスなのです。もちろん、うんこそのままではジェット機は飛びませんから、うんこを使ってバイオジェットを作ろうと言う話です。

一般にバイオ燃料の原料は基本的に農作物です。例えば、バイオエタノールの原料はトウモロコシやサトウキビ、バイオディーゼルの原料はナタネや大豆やパームヤシから作られます。

これらのバイオ燃料の原料を作るには、いずれも広い農地が必要となります。例えば、カナダのナタネやアメリカのトウモロコシ、ブラジルのサトウキビ、マレーシアやインドネシアのパームヤシなどは見渡す限り続く平坦で広大な農地で作られています。一方、残念ながら日本は山がちな国土ですから、このような広大な農地がありません。

当然ながら、日本は諸外国と比べて、バイオ燃料の原料となる作物については、その量もコストも大きく見劣りします。

しかし、そんな日本にもいいところがあります。それは人口が多く、人口密度も高いということです。例えば日本の面積はアメリカの26分の1しかありませんが、その面積にアメリカの人口の4割近い人々が住んでいるのです。

人口が多いということは、人々から排出されるうんこの量が多いし、その密度も高い。しかもそれが、人口の多い大消費地で発生するのです。こんなバイオマス資源を有効利用しない手はありません。日本はまさにうんこ大国なのです(笑)。

というのが、うんこでジェット機を飛ばす利点のひとつです。



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どうやってうんこでバイオジェットを作るのか

では、どうやってうんこを使ってバイオジェットを作ろうというのでしょうか。

まず、細菌を使ってうんこを発酵させてバイオガスを作ります。これを嫌気性発酵(メタン発酵)と言います。このバイオガスはそのままでも燃料として使えますが、ジェット機で使うなら、これを液体にする必要があります。

バイオガスの主成分はメタンで、その濃度は65%くらい。メタンのほかにCO2や硫化水素などが含まれますので、これらの不純物を取り除く必要があります。

ちなみにバイオガスに含まれるCO2もカーボンニュートラルなので、バイオガスから取り除いたCO2を空気中に捨てても大気中のCO2を増加させません。

不純物を取り除いて純度が高くなったメタンは化学反応によって合成ガスというものにします。合成ガスは水素と一酸化炭素の混合ガスです。

この合成ガスを使ってフィッシャー・トロプシュ(FT)合成反応を行わせると、液体の油が得られます。最後にこの液体を調整(グレードアップ)して、ジェット燃料としての規格に合った燃料とします。

こうやって、いくつかの工程を組み合わせてうんこからバイオジェットが作られるわけですが、これらの各工程については、すでに工業的に確立した方法ばかりですから、技術的な不確実性はほとんどありません。
これがうんこでジェット機を飛ばす、もう一つの利点です。

例えば、バイオガスからCO2を除去する方法はアミン吸着法やPSA法として知られていますし、メタンから合成ガスを作る方法は水蒸気改質法や部分酸化法と言われる技術で、水素を作る方法として一般に使われています。FT合成法は南アフリカやマレーシア、カタールなどで実際に天然ガスから液体燃料を作る方法(GTL)として実用化されています。

つまり、すでに確立した、おなじみの方法を組み合わせることによって、うんこからバイオジェットが作れるのです。

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どうやってバイオジェットの原料を手に入れるのか

最後に、どうやってうんこを手に入れるのかを考えてみたいと思います。

ひとつの方法は下水処理場から得る方法です。
私たちの身体から排出されるうんこやおしっこは下水に流れて行って、下水処理場に送られます。下水処理場では、汚れた水が浄化されて綺麗な水になって川や海に排出されます。しかしながら、下水のうちの固形分は浄化されずに処理場の水槽の底部に溜まって行きます。これを汚泥と呼んでいます。

この汚泥(実はうんこを食べて成長した微生物の死骸)をバイオジェットの原料とすることができます。これに食品廃棄物や家庭から出る生ごみを加えてもいいでしょう。

実は、すでに下水処理場の一部ではこの汚泥をメタン発酵させてバイオガスを作っているところがありますが、今のところ、このバイオガスはエンジンで燃やして発電に使われたり、施設内の加熱に使われていたりしています。さらに、まだ70%以上の汚泥がエネルギー源として使われていないようです。

もうひとつ、うんこを得る方法は畜産です。この場合、うんこは牛や豚などの家畜から出てくるものです。ただし、下水処理場に比べて規模が小さいので、バイオジェットの製造装置もコンパクトにする必要があるでしょう。

以上のように、うんこでジェット機を空に飛ばす方法を解説しました。ちょっと冗談のような表題ですが、いやいや本気です。しかもこれってとっても日本向きの技術なんです。

日本はバイオ燃料の分野では諸外国の後塵を拝してきましたが、うんこからバイオジェットを作る方法が確立すれば、一気に逆転できるチャンスじゃないでしょうか。あなたのうんこが大切な日本の資源になる日が来るかもしれません。

2020年8月20日

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