上接 如何實施光明富足的零排放社會？（一）從去碳開始的日本活性化
如何實施光明富足的零排放社會？（二）個人能爲去碳做的貢獻
岩崎 博
低碳社會戰略中心 特任研究員
河原崎 裏子
低碳社會戰略中心 研究員
【導讀】本文爲《如何實施光明富足的零排放社會？》的第三回，以虛構的商社青年員工皆川豐爲主人公解讀低碳社會戰略中心（LCS）公佈的提案。上一回，皆川在與LCS客座研究員磐田朋子「個人能爲去碳做的貢獻」的對話中，得到有關生質的啓示。此次，皆川採訪了在LCS從事生質廢棄物甲烷發酵最適化研究的特任研究員岩崎博，以及研究如何降低木質生質生產成本的研究員河原崎裏子，向他們諮詢了有關利用生質實施去碳的相關實務。
發酵源於生物的資源
轉換成具備高資源價值的甲烷
皆川：我今天是來請教關於生質問題的。與太陽能發電、風力發電和水力發電等再生能源相比，人們對生質能源相對比較陌生。生質能源到底指的是什麼呢？
岩崎：Bio=生物，mass=質量，指的是所有源於生物的物質。從這個意義上來說，我們的身體也是生質，從「資源」這個角度來看，它包括稻草、棕櫚油渣、糧食加工排放的殘渣、家庭和商店產生的生鮮廢棄物、人和牲畜的排泄物，以及木材等。順便提一下，煤碳和石油也是源自幾千萬或幾億年前地球上生存過的生物資源，但生質能源不包含這些化石燃料。
皆川：我覺得化石燃料和生質在燃燒時都會排放二氧化碳（CO2），但爲什麼只有生質被列入了再生能源？
河原崎：生質的能量追溯下來，都是植物透過光合作用固定下來的太陽能。光合作用吸收的二氧化碳在燃燒程序中排放出來，一吸一放剛好零排放。另一方面，化石燃料是植物在數億年的時間跨距中固定的二氧化碳，所以在人類生活的時間跨距中，燃燒的越多，大氣中二氧化碳就增加得越多。
皆川：岩崎特任研究員，您就是在這些生質當中研究甲烷發酵的吧。
岩崎：是的，主要研究的是透過微生物的作用，從下水道中的污泥和家畜排泄物中提取出有用的氣體資源，這種有用氣體被稱作生物沼氣。其中，我們正在研究的是特別容易處理且有很高的資源價值的甲烷。你見過溼地或沼澤地裏冒氣泡的情景吧？那些就是水底存積的有機物質經過微生物分解而產生的氣體。我們的研究題目就是如何在人工環境中進行控制，高效率地收集甲烷。
讓野生厭氧菌起作用
探索經濟划算的方法
皆川：說到微生物的作用，是否用到了一些特殊的細菌？
岩崎：作爲原料的污泥中，本身就含有包括碳水化合物和有機酸在内的多種有機物質。 對於每一種物質，都有擅長分解它的微生物菌種，一種細菌分解後的物質還會被另一種細菌進一步分解，在污泥中形成了一個物質和微生物的複雜生態系統。 而最終生成甲烷的是甲烷生成菌作用的結果。
皆川：這些細菌的作用有什麼共同的特點嗎？
岩崎：它們的特點是厭氧菌，都可以在無氧環境下生存。它們都是原本存在於污泥中的野生菌，與釀酒等製作發酵食品不同，並沒有添加培養菌。
皆川：甲烷是我們平常使用的天然氣的主要成分吧？就成本而言，哪個更便宜些呢？
岩崎：很遺憾，目前天然氣的價格要便宜得多。因此，爲了實施更有效率的甲烷發酵，我們正在透過控制污泥的濃度、溫度和pH值來尋找最經濟的發酵方法。 順便說一下，當pH值偏鹼性時會產生更多的甲烷，而偏酸性時則會產生更多的氫氣（圖1）。
圖1 甲烷發酵與氫氣發酵的基本反應程序
圖片出處：《利用生質廢棄物進行甲烷發酵》（Vol.4）-兩級發酵槽的裝置合理化以及氫氣發酵（fy2019-pp-10圖1）
皆川：是否也有把氫作爲主要目標的計劃呢？
岩崎：雖說氫在燃料電池和工業領域非常有用，但就現狀而言，由於甲烷更容易儲存和運輸，便於操作，所以，我們目前的研究還是專注於甲烷的生成。
木質原料的成本是北歐的6倍
擴大專案規模以及集約化、高效化是當前的課題
皆川：接下來，我想向河原崎研究員請教一些關於木質生質的問題。我聽說您與岩崎特任研究員一樣，也在從事降低生質資源成本的研究，雖然同樣是生質，木質生質與甲烷發酵有很大的不同吧？
河原崎：是的，木質生質與所有其他能源資源相比，在性質上有很大的不同。它不僅可作爲能源，作爲材料也有很高的價值。
皆川：除了用於傳統的木材和造紙，最近木質生質還被用作塑膠和氫的原料。然而，就日本林業而言，經常能聽到很多有關林業從業人員老齡化以及山林荒廢的負面報導。
河原崎：在戰爭期間日本的森林曾被大量砍伐，戰後爲了擴大森林面積而種植的樹木，也迎來了伐採期。然而，這些資源並不能說得到了充分的利用。本質問題在於成本。從植樹到除草、間伐管理，再到伐採和運輸，各個環節的成本都很高，相對於進口木材沒有價格競爭力。這使得它作爲一個產業降低了魅力，呈現了無法彙集勞動力和資金的趨勢。
皆川：相反，在林業方面具有強大競爭力的國家情況又是怎樣呢？
河原崎：這是個好問題。我們比較了世界主要林業國家之一的瑞典和北海道原木單位生產量的成本（圖2）。
圖2 原木生產各環節的成本比較（主伐採量150m3/ha）。
資料來源：《降低木質生質燃料的成本--推進機械化降低林業素材生產成本的效果》（fy2015-pp-06圖1）。
皆川：北海道的費用大約是瑞典的6倍! 難怪無法競爭呢！說到北歐給人的印象是勞動力成本很高啊，爲什麼會出現這麼大的差距呢？
河原崎：差距體現在專案規模上，以及徹底的集約化和高效化上。在瑞典，以大規模資本爲中心，民間林業承包商使用巨大且高性能的林業機械，24小時輪班高效工作。林業機械的操作室很舒適，勞動生產力很高，員工的工資也很高。承包商從森林所有人那裏拿到訂單後，承擔了從森林維護到木材砍伐、運輸、銷售等供應鏈中的大部分工作。
皆川：爲什麼它能吸引這麼多的資本？
河原崎：吸引投資的一個主要因素是我剛才提到的高收益性，另一個因素是容易做出長期的前景預測。尤其是後者，基於長期規畫進行植樹造林，才能促進林業的永續發展。近年來，瑞典實施了即時把握群體大小，且有計劃地隊形變換林業的作法已經模製，群體大小能保持平穩水平。
皆川：可持續性正成爲商務上的一個巨大魅力啊。
克服社會制約
建立可持續系統
皆川：日本也有充足的資源，難道日本不能同樣做嗎？
河原崎：日本的山林存在陡峭斜坡較多等自然方面的制約，但最大的瓶頸是社會方面的制約。日本的人工林大約一半爲私有林，其中70%爲小於50公頃的小規模森林。既沒有開展大規模密集型林業的資金，也沒有與之配對分組的森林資源。
皆川：那樣的話，爲什麼不以某種方式籌集資金，建立一個大規模的實體，將所有權分散的森林作爲一個整體來管理呢？
河原崎：這正是我們正在考慮的問題。 我們正在思考如何建造出一個最適化了森林成長、資源分佈和地形等條件，能夠集約化永續發展的林業系統。
岩崎：社會制約作爲一個瓶頸，在生物沼氣專案也一樣存在。不擴大規模就很難獲得價格競爭力，（而擴大規模就）需要獲得政府和民間的支援。此外，透過甲烷發酵很難獲得與城市氣體相當的甲烷濃度，而且它不能直接使用現有的氣體設備。如果具備了可以直接使用生物沼氣的設備環境，推進普及的可能性就會大爲提高。
皆川：我覺得其他再生能源也是如此，不僅是科學技術，圍繞科學技術的社會環境和經濟環境也十分重要。爲了保存「環境」，構築相應的「環境」非常重要，這與我們公司的業務也似乎能聯繫起來。
今天非常感謝二位！
——以上對話根據採訪内容虛構而成。（TEXT·PHOTO：福井智一）
原文：JSTnews 9月號
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
