稲わらバイオガス産業化の発展に関する調査と考察

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　稲わらバイオガス産業化の発展に関する調査と考察　　一、なぜ稲わらバイオガスを発展させるのか？　　1、豊富な原材料資源。全国には18億ムー以上の耕地面積があり、1ムーあたり0.5トンの茎が収穫されれば、合計で9億トンになる。全国の農村部で家の前後から得られる稲わらを含めれば、その総量は間違いなく10億トンを超えるだろう。これはなんと莫大なリソースだろう。農業投資の半分は果実の生産に、もう半分は茎の生産に使われており、茎の本質を研究することは、「残りの半分の農業を取り戻す」という問題を研究することに他ならない。これは三農問題の解決にとって、非常に重要な意味を持っています。　　2、緊急な現実的必要性。**総理は2016年の**工作報告**において、「天然ガスの供給を増やし、風力、太陽光、バイオマスエネルギーなどの発展支援政策を充実させ、クリーンエネルギーの割合を高める」と指摘した。稲わらの資源化利用を奨励し、直接焼却を減らす。稲わらバイオガスの開発は、バイオ天然ガスの供給を増やし、クリーンエネルギーの割合を高めるとともに、直接焼却を大幅に削減することができる。これは一石三鳥で、緊急の現実的な課題を解決できる実行可能な対策である。　　3、稲わらを利用したバイオガスは、エネルギー効率と物質効率が高い。現代の技術条件下では、稲わらのバイオガス化またはメタン化により、高品質なバイオ天然ガスを得ると同時に、植物に必要な栄養素を最大限に保持して土壌に戻すことができる。バイオガス化プロセスは、農地生態系における物質循環と利用の中心的な工程であり、作物の稲わらを資源として利用する主要な手段である。これは潜在的な資源の深層開発でもあり、優れた経済性と環境効果を持つ唯一の負炭素型バイオマスエネルギーなのである。　　二、稲わらバイオガスの発展の歴史　長年にわたり、我が国においてはバイオガスの原料としての稲わらが課題であった。国内の大学や研究機関において、多くの専門家や学者たちが様々な方法を考案し、茎葉の前処理に関する多数の研究試験を行ってきました。化学的予処理を主張するもの、スプレー爆砕による予処理を主張するもの、サイレージ化による予処理を主張するもの、発酵による予処理を主張するものがあり、まさに百花繚乱、百家争鳴といった状況だ。　　今年64歳の青県の農民、ヤオ・シューハワは、稲わらバイオガスの研究に40年以上の時間を費やしました。2006年、彼の科学研究は大きな突破を遂げました。彼は純粋なトウモロコシの茎を簡単に切り刻んでメタン発酵槽に入れるだけで、スムーズにガスを生産することに成功したのです。当時の県委員会書記であった趙超英は現場で対応し、稲わらバイオガスを「中国の第5の発明」と評し、県の財政から20万元を拠出するよう指示した。さらに、この新しい技術を支援するため、村に土地の割り当ても調整した。2007年7月15日から8月31日まで、農業部のバイオガス研究所は青県で新たに建設された稲わらバイオガスプラントの運用状況を現地で監視し、9月3日には顔丽研究員をチームリーダー、李景明課長を副リーダーとし、梅自力研究員、符征鸽研究員、趙跃新副研究員をメンバーとする専門家グループを編成し、「同プラントの運用データは詳細かつ信頼性が高く、タンク容量あたりのガス生成量は1.1 m3/m3・dに達しており、稲わら1キログラムを投入するごとに約0.5 m3のバイオガスが生産される。この技術は実際の運用レベルに達しており、普及させることができる」という評価意見を出した。　　2009年、農業省は全国に16か所の稲わらバイオガス試験実証プロジェクトを設置した。2010年、農業省は全国に31か所の稲わらバイオガス試験・実証プロジェクトを設置した。　　青県の茎秆バイオガスは、国内の大学や研究機関、企業の注目を集めており、ここ数年で訪れる研究者の数は計り知れないほどである。これにより全国での茎秆バイオガスの発展が促進され、青県では技術開発を行うために専門のバイオマス会社も設立された。2012年6月26日、農業部計画設計研究院およびエネルギー環境保護研究所の所長である趙立欣を委員長とし、中国沼気学会の事務局長である李景明を副委員長とする評価委員会が、青県で行われている「稲わらを用いた中温高濃度発酵による沼気製造技術および関連機器の開発研究」というプロジェクトを評価した。その結果、「国内で初めてのものであり、国内の空白を埋め、国内最高水準に達している」との評価が下された。　　2015年、中央政府は20億元の資金を投入し、全国の25の大規模なバイオガスプロジェクトのパイロット事業と、386の大規模なバイオガスプロジェクトを支援した。**発展改革委員会事務局および農業部事務局は、「2015年の農村メタンガスプロジェクトの転換・昇格に関する実施計画」も発表した。同年、**エネルギー局は内モンゴルで年産2億立方メートルのバイオ天然ガス試験区の事業を開始した。**バイオメタンガスの主な生産原料は、稲わらです。　　**関係部門による全国でのヤオ・シューハワー式稲わらバイオガス技術の普及は既に10年が経過しているが、依然として初期段階にあり、あるいは産業化における大きな突破口を迎える前夜にある。市場規模が4,000億から5,000億元にも上る戦略的な新興産業である。茎秆バイオガスの産業化が、さらにバイオ天然ガスの産業化へと発展するのは時間の問題に過ぎない。　　三、稲わらバイオガスの発展における主な問題　　1、投資の経済性が悪い。主に、投資が多く、規模が小さく、生産量が低く、収入も少ないという特徴がある。大まかな統計によると、2003年以降、我が国は**毎年数十億元を投じて、農家向けのバイオガスやいわゆるバイオガスプロジェクトに補助金を出している。今年の200億元を含めると、4000億元以上に達している。これほど長年の努力にもかかわらず、我が国においてバイオガスは依然として成長力のある産業にはなっていない。何がこのような状況を引き起こしたのでしょうか？権威ある専門家によれば、主に指導思想の問題だという。人々はしばしばバイオガスを公益性や福祉性の高い産業だと考え、補助金に頼って生き延びようとするが、そうなると技術革新や発展の原動力が失われてしまうことを知らない。ここ数年、稲わらバイオガスの投資収益性に関する専門的な研究はあまり行われていない。2015年から2016年の中央政府の補助金基準によると、大規模なバイオガスプロジェクトの場合は1m3あたり1500元の補助金が支給され、年間1m3のバイオガスを生産する場合は1m3あたり4.11元の補助金が支給される。この基準に従えば、年間1m3のバイオガスを生産するための固定資産投資額は11.74元となる；バイオメタン事業のパイロットプロジェクトに対しては、2,500元/m³の補助が行われ、年間1m³のバイオメタン生産に対して6.85元の補助が与えられる。この条件に基づくと、年間1m³のバイオメタンを生産するためには、17.12元の固定資産投資が必要となる。このように支援を続けても、どれほどの経済的効果が生まれるかは疑問である。　　2、稲わらバイオガスプロジェクトの発生効率が低い。現在、国内の多くの稲わらバイオガスプロジェクトにおいては発生ガス量が非常に少なく、数千万円から数億円もの投資が行われるようなプロジェクトであっても、トウモロコシの乾燥稲わらを使用した場合の発生ガス量は1トンあたり約300立方メートル程度にしかなりません。トウモロコシの茎からのメタン生産ポテンシャルには、まだかなりの差があり、これは主に不合理な工程が原因である。メタン菌の成長と増殖は遅いが、人間の心は性急で、自分たちの思い通りに稲わらをさまざまなタイプの嫌気性消化槽に適応させようとするため、多種多様な建設方法が生まれてきた。どれも茎を早く入れて早く出し、より多くのガスを得たいと願っているが、実際には労力に見合わない結果になっている。私の見解はこうです。セル型であれ、プッシュ型であれ、完全混合型であれ、設計や建設を指導したのが誰であれ、メタンガスの生産効率が低ければそれは時代遅れであり、生命力もなく、普及する価値はないのです。さまざまなモデルの先進性と後進性を測る基準は一つだけで、それがガス生成率の高低です。稲わらバイオガスプロジェクトの発酵効率が低い本質とは何か？結局のところ、技術が未熟で基準を満たしていないという問題です。　　3、稲わらバイオガス産業の発展は遅い。このような現象が見られます。一つには、研究デザインの単位が多く、国内の有名な専門学校や科学研究機関が多数参加していることです；二つ目は、バイオガスの設備や資材、計測機器を販売する企業が多いことです；三つ目は、バイオガス工事の建設を行う企業が多いこと；四つ目は、**補助金によって建設される工事が多いこと；五つ目は、建設が完了しても正常に運転しないものが多い；六つ目は、自己資金による建設に頼り、バイオガス収入で運営している企業が少ないことです。これは私たちが真剣に考えるべきことです。　　四、稲わらバイオガスの革新的な実践　2013年7月、ヤオ・シューハワは新たな探求と実践を始めた。彼はまず自分自身を否定し、長年守り続けてきた「青県モデル」を捨て、地下や半地下の嫌気性消化槽へと進むつもりだ。この苦労が続いたのは3年間でしたが、努力する者を天は見捨てません。経済的にはしばしば窮地に陥りましたが、それでも成果は豊かなものでした。　　1、稲わらバイオガスの発展における新しいモデルを創出した。純粋な茎秆を完全に地中または半地中に埋設し、ガス生成と貯蔵を一体化する。この方式は、蓄熱保温にも役立つだけでなく、土地の節約や投資の削減にも寄与します。稲わらに複雑な前処理は不要、炭素窒素比の調整も不要、機械式撹拌機も不要。　　2、稲わらの嫌気性消化の新しい工程を開発した。稲わらの嫌気性消化が遅く、メタン生成菌の増殖も遅いという客観的な法則に従い、長い水力滞留時間、固体滞留時間、微生物滞留時間を実現し、稲わらからのバイオガス生産量は国内で最も高い水準に達しており、水分含有率12％の風乾稲わら1キログラムあたり0.5立方メートル以上のバイオガスが生産されている。　　3、茎葉の嫌気性消化過程は発熱する。この発見は、2013年にヤオ・シューハーが国内で初めて提唱したものです。茎葉の嫌気性消化過程で生じる発熱量を十分に活用することは、エネルギー消費を削減し、嫌気性消化反応の能力を向上させる上で非常に重要な意味を持つ。これは非常に重視すべき点です！農業部沼気科学研究所や四川大学の施国中、梅自力、龍恩深らの専門家も、実験過程でこの現象を発見したことに気づきました。　　4. 稲わらバイオガスの投入・排出、稲わらの浮上による殻形成などの難題を克服した。殻の形成に順応し、その特性を活用して機能を発揮させるため、給料・排渣の新しい工程および新しい装置が設計されました。　　5、市場のニーズに応じて、実用的なプロジェクトを複数創出する。例えば、青県の晟発食品工場、天津の双塘地区の住宅の暖房、河北省定州市での製鋼所での耕作用のプラウの製造、河南省禹州市の村人たちが1日3回の食事の調理に使うガスなど、これらにはすべて稲わらバイオガスが利用されている。これにより、稲わらバイオガスの大規模な利用のため、民生分野や産業分野での活用に向けた有益な探求が行われている。中央テレビ、人民網、新華網、人民日報社「民生週刊」などのメディアが何度も報道した。詳細はインターネットで「姚旭華沼気」と検索してください。　　五、稲わらバイオガス産業化の積極的な推進　　1、鄧小平および**によるバイオガスに関する指示の再確認　　1980年7月、鄧小平は四川省で農村のバイオガス事情を視察した際、「バイオガスの発展は素晴らしいことだ。これは一つの方向性であり、地域の状況に応じて農村のエネルギー問題を解決することができる」と指摘した。バイオガスの発展には計画が必要であり、明確な目標と方向性が求められる。研究開発を推進するには、バイオガスも標準化、シリーズ化、汎用化という「三化」を図らなければならない。そうしないと管理が難しく、品質も保証できない。“これはとても良いことですので、みんなで重視しましょう。　　****かつて次のように指摘されている。「農村のバイオガス事業を加速して発展させることは、グリーンエネルギー経済の発展や資源節約型社会の構築という要求に合致するだけでなく、社会主義新農村建設を強力に推進するものでもある。」現在、効果的な措置を積極的に講じ、直面している困難や問題を解決し、農村におけるバイオガス事業の発展水準を絶えず向上させていく必要がある」。　　鄧小平の指示を振り返ることで、かつて小平同志がバイオガスについて「腰肉を炒めることができるか」と意味深く尋ねられたことを思い出すだけでなく、鄧小平同志が提唱したバイオガスの「三化」の深遠な意義も感じ取ることができる。現在、標準化やシリーズ化は基本的に実現されているが、汎用化はまだ大きな問題だ！汎用化できなければ、どうやって工業化や産業化できるのでしょうか？　　****の指示を学び・実践するということは、大胆に革新し、現実と密接に結びつけ、積極的に有効な措置を講じて、直面している困難や問題を解決し、稲わらバイオガス事業に中国特有の特色を打ち出すことです。具体的には：第一に、有効な措置を積極的に講じて稲わらバイオガスへの投資の経済性を高め、その生産にかかる投資コストを引き下げることです。これも供給側改革の本来の意義です！私の見解では、1立方メートルあたりの茎わらバイオガスの年間生産にかかる固定資産投資を4元未満に抑える必要があります。　　二つ目は、稲わらバイオガスが直面する困難や問題を解決し、その生産効率を高めることであり、最先端の嫌気性消化技術を用いて、純粋な乾燥稲わら1キログラムあたり0.5立方メートル以上のバイオガスを生産できるようにすることです。　　三つ目は、不必要な消費を削減または低減し、稲わらバイオガスのエネルギー生産レベルを向上させて、稲わらバイオガスのエネルギー生産量を90％以上にし、自己消費エネルギーを10％未満にすることである。　　四つ目は、シンプルで使いやすい状態を維持することであり、年間200万m3未満のバイオガスを生産するような施設は、2人か3人で管理すればよい；年間1000万m3のストロー沼気プラントは、7、8人で保守している。　　五つ目は、稲わらバイオガスの経済的効果にさらに重点を置く必要があり、投資コストを削減し発酵効率を高めることで、大規模な稲わらバイオガスプロジェクトが7、8年以内に投資額を全額回収できるようにすることです。　　六つ目は、複製が可能で大規模に普及させることができ、鄧小平が構想した「三化」、特に汎用化を実現し、それによって**が提唱する農村のバイオガス事業の発展水準を絶えず向上させることができる点である。　　2、転換・昇格を加速し、稲わらバイオガス産業の急速な発展を推進する　昨年、**関連部門は「2015年農村バイオガスプロジェクトの転換・昇格に関する作業計画」を提案した。私は、この計画は非常に必要であり、また極めてタイムリーだと考えている。ここで、個人的な考察と提案をいくつか述べます。一つ目は、思想的に転換し、長期にわたって計画経済の考え方に基づいて発展してきた形態から脱却する必要があるということです；　　二つ目は、行動や措置を強化し、市場経済の発展ニーズに適応させるレベルまで引き上げなければならない。　　三つ目は、政策面で道を開く必要があるということです。改革開放から30年以上にわたる経験が教えてくれるのは、深センの対外開放であれ小岡村の農村改革であれ、最も基本的な教訓は、大きな改革の重要な時期には政策面で道を開き、様々な規制を打破することを許容しなければならないということです。　　四つ目は、バイオガスプロジェクトの建設投資に対する補助金をこれ以上出すべきではなく、このままではバイオガス産業の発展は育たない。　　五つ目は、最終製品に対する報奨制度の導入を提案し、30セントや50セントの政策を検討することができる。つまり、メートル立方あたりのバイオガスには0.3元、メートル立方あたりのバイオガス天然ガスには0.5元の報酬が与えられる。　　稲わらメタンガスの開発は非常に意義深いものであり、1日あたり11,000m3のガスを生産する超大規模なメタンガスプラントでは、年間400万m3のメタンガスを生産できる。これは標準石炭2,856トンに相当し、また240万m3の天然ガスや2,000トンの原油にも匹敵する。さらに、二酸化炭素の排出量は1,720トン削減できる。モジュール化の発展を加速させることで、このクリーンエネルギーの歴史的な地位は必ず変わり、「農村に建設される新しいエネルギー産業」となり、我が国の「三農」問題の解決に大きく貢献するでしょう。　　本文著者：張洪禹