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ミドリムシが燃料を作る!? 石油由来の軽油を100%代替可能な次世代バイオディーゼル燃料が完成

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いすゞ自動車株式会社と株式会社ユーグレナは、石油由来の軽油を100%代替可能な次世代バイオディーゼル燃料が完成したことをお知らせします。今後の本格的な次世代バイオディーゼル燃料供給に先立ち、ユーグレナ社からいすゞへの次世代バイオディーゼル燃料の供給が2020年3月中に完了し、いすゞの藤沢工場シャトルバスにて本燃料の使用を2020年4月1日より開始します。  (引用:MoTA 4月2日)

株式会社ユーグレナは2005年に設立された企業で、その名の通りユーグレナ(和名:ミドリムシ、以下会社名をユーグレナ、微生物名をミドリムシと表記)に関する製品の開発と販売を行っています。2011年には、東京大学の学生が通うラーメン店「山手らーめん」などでミドリムシ粉末を使った新商品「みどりラーメン」を発売し話題になりました。そのユーグレナはバイオ燃料の製造に関するビジネスも行っていて、トラックやバスの製造・販売大手であるいすゞ自動車とは、2014年から共同研究契約を締結し次世代バイオディーゼル燃料の実用化に向けた検討を行ってきました。

そして、石油由来の軽油を100%代替可能な次世代バイオディーゼル燃料が完成し、2020年4月1日よりいすゞではこのバイオ燃料を100%使用して湘南台駅といすゞ藤沢工場を結ぶシャトルバスの運行を始めたそうです。共同研究を始めた当時からバイオ燃料を使ってシャトルバスを運行していましたが、1%だけバイオ燃料を通常の軽油に添加していました。いすゞではバイオ燃料を使ってもエンジンが問題ないことを確認する全負荷性能試験と、通常の運転を模した条件でエンジンを動かして排ガス量を測定するWHTC排出ガス試験を実施し、石油由来の軽油と同等の性能であることを確認したため100%のバイオ燃料を使ったバスの運行を始めたようです。

WHTC排出ガス試験(出典:公益財団法人日本自動車輸送技術協会

生物は嫌気状態においてミトコンドリアによるATP生産ができなくなるため、蓄えた糖類を分解してATPを作り出しますが、ミドリムシの場合パラミロン(β-1,3-グルカン)として糖を蓄え、嫌気状態ではパラミロンからATPを作り出します。

パラミロンの構造

さらに解糖によって発生したピルビン酸脂肪酸とアルコールに変換し、ワックスエステル発酵によってワックスエステルが合成されます。ワックスエステルは水に不溶であるため細胞に留まるため、ミドリムシを乾燥させて抽出することで油脂分を容易に取り出すことができ、このワックスエステルをメチルエステル化するとバイオ燃料として広く使われている脂肪酸メチルエステル(FAME:Fatty acid methyl ester)が合成されます。ユーグレナでは、このFAMEを分解、精製し軽油で薄めることなく燃料として使えるようにしました。

ピルビン酸からFAMEまでの構造変化、1段階目と2段階目は微生物の細胞内の酵素によって反応が進み、抽出操作の上、メタノールとのエステル交換交換反応によってFAMEを得られる。(参考:ユーグレナ由来ジェット燃料生産の可能性

そもそも微細藻類による燃料生産は、古くからミドリムシを含めていろいろな生物で研究されていましたが、生産効率などの問題から実用化には至ってきませんでした。ユーグレナでは健康食品向けの大量生産の技術をさらに発展させて、燃料として供給できるほどの規模でバイオ燃料を生産するスケールアップ研究を進めてきました。例えばワックスエステルを高収率で得るには、まずミドリムシをパラミロンの蓄積を促進する条件においた後、嫌気的な条件に移してワックスエステルを生産させる必要があることがわかっています。このような技術開発の結果、実証プラントでバイオ燃料を製造する段階まで成功しています。

またユーグレナでは、バイオ燃料に関して様々なアプローチを行っていて、バイオ燃料の生産に関して2019年2月20日に自動車部品大手のデンソー包括的な業務提携を結ぶことで基本合意しバイオ燃料や微細藻類の培養技術の開発、食品や化粧品などへの藻類の応用、微細藻類による物質生産に協力して取り組むことを決めました。デンソーでは、2008年からコッコミクサKJ藻という種類の藻の生産性向上や機能性成分の究明に取り組んできたそうです。ユーグレナではこのコッコミクサKJ藻もバイオ燃料製造実証プラントで使用することで、バイオ燃料の安定的な生産を行う狙いがあるようです。ユーグレナでは自動車だけでなく航空燃料への応用も計画しています。2020年1月30日には代替ジェット燃料の規格であるASTM D7566にユーグレナの製造方法が記載され、民間機に搭載できるようになりました。これにより掲げていた2020年の民間機フライト実現という目標に一歩近づき、すでにANAホールディングスがバイオ燃料の採用を表明しているため、今年中にはミドリムシ由来のジェット燃料で空の旅を楽しめるかもしれません。

モビリティから排出される二酸化炭素を減少させるべく様々なテクノロジーが開発されていて、バイオ燃料の利用については光合成によって二酸化炭素を燃料に変換しているため環境負荷が限定的になると主張されています。パームや菜種、大豆などの作物を多く生産している国では、それらを使ったバイオ燃料の製造が促進され、燃料への混合比率が法律に引き上げられていますが、日本では燃料にできるほどいずれの作物も作られていないため活発ではありません。そんな中、このユーグレナの取り組みは日本で燃料を生産して日本で使用できるわけであり、地球温暖化を抑えるかつ自国でのエネルギーの安定供給化にも貢献できる技術なのではないかと思います。

原油には様々な鎖長の分子が含まれているため、蒸留してそれぞれの製品に使われます。そのため一部が石油代替に置き換わっても、他の製品を作るために原油の使用量は変わらない状態が続くと考えられます。ミドリムシはバイオ燃料に適するワックスエステルを生成しますが、石油の代替技術がさらに発展すればより鎖長が長いワックスエステルも有用性が見いだされ、他の微生物を使った油脂の生産も必要になることも考えられます。このように一つ一つの技術の積み重ねで石油に依存する産業に大きな変革がもたらされえるかもしれません。

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企業の研究員です。最近、合成の仕事が無くてストレスが溜まっています。

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