バイオ炭とは？基礎知識から注目されている理由・活用メリットを解説

日本では古くからもみ殻などを炭にしたものを土壌改良剤として農業に利用してきました。現在、炭が持つ炭素の隔離効果が気候変動の緩和を促すと評価されるようになり、「バイオ炭（英：Biochar）」として世界中で注目されています。

本記事では、バイオ炭が注目されている理由、活用方法やメリットも紹介していますので、是非ご参考ください。

バイオ炭とは

バイオ炭の定義や特徴について、紹介します。

バイオ炭の定義と特徴

バイオ炭とは、植物やもみ殻などの農業残渣のようなバイオマスを無酸素/低酸素の状態で不完全燃焼させることで得られる炭化物を指します。

バイオ炭は多孔質のため表面積が広く、保水性や保肥性が高いという特徴を持っています。この特性が微生物の生育に適した環境を提供することから、古くから土壌改良剤として農業に利用されてきました。

その他にも、水質浄化剤や脱臭剤、建材としての利用など、バイオ炭の用途は多岐に渡ります。

木炭との違い

木炭はバーベキューや炭火調理などで用いられるため、馴染みがあるかと思います。木炭とバイオ炭はどちらも炭であるという点で、化学特性や物理特性は似ていますが、以下のように区別して考えることができます。

用途：木炭は主に食材調理のための燃料として利用されることが多いのに対し、バイオ炭は農地への施用や建材としての利用など、燃料以外の用途で活用されます。

原料：木炭は木材を原料とした炭を指しますが、バイオ炭は農業残渣などの様々な未利用のバイオマスを原料として活用します。

炭化温度：木炭は品質を高めるために高温（400℃～1000℃）で炭化されることが多いですが、バイオ炭は350℃以上で炭化されたものを指します。

バイオ炭が注目されている理由

バイオ炭が注目されている点について、詳細を見ていきましょう。

炭素隔離効果

バイオ炭の原料となる植物などのバイオマスは、光合成の過程で大気中から二酸化炭素を吸収し、炭素を蓄積しています。

また、家畜や私たち人間の糞尿や汚泥にも炭素が含まれています。これらのバイオマスは、廃棄・処理される過程で徐々に分解され、蓄積されていた炭素は二酸化炭素として大気中に放出されます。

一方、バイオマスを炭化した場合は、熱分解の過程で炭素が固体として安定化するため、二酸化炭素として大気中へ放出されにくくなります。このように、二酸化炭素の大気中への排出を抑制し、貯留する技術を炭素隔離技術と呼びます。

その他の炭素隔離技術としては、工場や大気中から二酸化炭素を回収し、地中や海中に貯留する技術もありますが、バイオ炭は、それらと比較してより低コストで炭素隔離を実現できます。

土壌改良効果

水や風による浸食、繰り返し大量の肥料や農薬を投入する農業などは、土中の微生物の損失、土地痩せ、表面の固化等の土壌の劣化を招きます。バイオ炭はこうした状態の悪い農地に施用することで、物理的、化学的、生物学的な変化をもたらします。

バイオ炭の持つ多孔質構造は、土壌のかさ密度を減少させます。また、それにより土中の空隙率が増加し、土壌の保水性が向上します。土壌の状態が改善されると、植物は土壌から栄養を吸収しやすくなるので、これまで使用してきた化学肥料の使用量を削減できるかもしれません。化学肥料の生産過程にも温室効果ガスが排出されるため、その抑制にも繋がります。

また、バイオ炭は酸性土壌のpHを上昇させ、土中炭素量を増加させます。土中炭素量の増加は土壌を肥沃にすることから、カーボンファーミング（炭素貯留農業）と呼ばれて実践されています。

さらに、バイオ炭の施用は微生物にとって好ましい条件を整える役割があり、微生物の活性化を促します。

このように、自然本来の力を活かし、土壌を再生・回復させる農法はリジェネラティブ農業（環境再生型農業）と呼ばれ、世界的に見直され始めています。

多岐にわたる用途

農業利用以外にも、バイオ炭は活用されています。バイオ炭の質に応じて、家畜のえさや、製品の材料や建設材料としても活用されています。

バイオ炭活用のメリット

バイオ炭の原料として未利用資源を用いることで、廃棄物の適正処理にも貢献します。また、バイオ炭により削減された温室効果ガスはクレジットとしても活用できます。具体的に見ていきましょう。

未利用資源の有効利用

バイオ炭は原料として未利用のバイオマスが使用されます。例えば、木材を切り出した後の木質チップや剪定枝、農作物を収穫した後に発生する農業残渣（もみ殻、木の実）、食品残渣などの有機廃棄物、家畜糞尿や下水汚泥などが挙げられます。

バイオ炭の原料の例

• 廃棄木材
• 剪定枝
• もみ殻
• サトウキビ残渣（バガス）
• おがくず
• その他農業残渣
• 畜糞
• 食品廃棄物
• 集落排水汚泥、下水汚泥
• その他有機残渣　など

これらの未利用バイオマスは、多くが廃棄物として焼却処理されるか、残置による土壌へのすきこみによって処理されていますが、その処理過程においても温室効果ガスが発生します。

バイオ炭へ変換することにより、未利用資源を有効利用することができ、かつ温室効果ガスの削減にも貢献できます。

カーボンクレジットの取得

カーボンクレジットとは、温室効果ガスを削減、吸収・除去した量をクレジットとして認証したもので、温室効果ガスの取引として利用できる仕組みのことです。

バイオ炭のカーボンクレジットの登録を行う制度として、日本ではJ-クレジットという仕組みがあります。国際的には、米国の非営利法人であるVerraや、北欧で設立されたPuro.earthというクレジットのプロジェクト管理機関があります。

事業者は各機関が定めた方法に従いプロジェクトを実施します。バイオ炭の製造方法やバイオ炭の品質に応じてCO2の削減・除去量が算定され、各機関によってカーボンクレジットが認証されます。生成されたカーボンクレジットは、自社のオフセットとして利用することもできますが、市場で販売することもできます。J-クレジット制度では、カーボンクレジットの取引によって発生した売上は、バイオ炭を施用した農家に還元される仕組みとなっています。

カーボンクレジットとして認められているプロジェクトの中には、省エネルギーや再生可能エネルギーへの切り替えによって、温室効果ガスの削減量を換算するものもあります。これは、エネルギー起源の温室効果ガスの削減に貢献しています。

一方、バイオ炭等の自然由来の活動による温室効果ガスの削減・除去は、自然由来カーボンクレジットと呼ばれます。特にバイオ炭は、温室効果ガスの除去効果があることから、カーボンネガティブを実現する手法として注目されています。

バイオ炭活用時の留意事項

原料の入手時、製造時、施用時には、それぞれ留意事項があります。詳細について見ていきましょう。

バイオマス原料と利用方法

バイオ炭の原料となるバイオマスに有害物質が多く含まれる場合は、行政の定めにより土壌への施用やその他の用途への利用が認められないことがあります。

また、カーボンクレジットの認証を取得する場合、各認定機関によって利用可能な原料とバイオ炭の用途が定められています。

そのため、原料として用いるバイオマスと、利用可能な用途はあらかじめ確認が必要です。

製造時のGHG排出量

バイオマス原料を炭化する際の方法や炭化装置は様々です。Kontikiと呼ばれる開放型の炭化機や、キルンの様な炭化設備もあります。

炭化の際は、酸素の供給を塞ぎ、バイオマス原料を蒸し焼きにしますが、熱分解の過程で二酸化炭素やメタンが放出されてしまう場合があります。

化石燃料の使用が少ない装置を用いる等、温室効果ガスの排出抑制のための配慮が望ましいです。

土壌施用時のpH

バイオ炭は、一般的にアルカリ性を示すため、酸性土壌の改善に効果を発揮します。一方で、過剰な量を土壌へ施用すると、pHを過度に上昇させてしまう可能性があります。土壌へ施用する場合は、土壌特性とバイオ炭の相性を考慮しましょう。

バイオ炭利活用による社会課題の解決

多様な特性を持つバイオ炭は、地域社会への貢献や社会課題の解決方法としても取り入れられています。

自治体・民間企業での取り組み

地域の未利用資源や、自社工場から排出される残渣や汚泥をバイオ炭として利用することで、地域内で資源循環が可能となります。

また、温室効果ガスの削減へ貢献することができ、自治体・自社の温室効果ガスの削減目標の達成にも役立てられます。

海外での取り組み

海外の様々な国では、零細農家と言われる小規模な農家が多く存在し、貧しい中で生計を立てています。未利用の農業残渣をバイオ炭として利用することで、土壌の改善や、カーボンクレジットの販売による金銭的な還元が期待されます。

また、途上国では、廃棄物や汚泥の不適切処理が課題となっています。食品加工工場や下水処理施設から排出される汚泥の適切処理方法としてバイオ炭を取り入れることで、環境負荷低減及び温室効果ガスの削減へ寄与します。

日本工営のバイオ炭事業に係るご支援

日本工営では、バイオ炭の適正利用による社会課題解決型事業の創出、及びカーボンクレジットの創出支援を行っています。

温室効果ガスの削減目標の達成に向けて取り組みを促進したい方、未利用資源や残渣を有効活用したい方など、バイオ炭の利活用にご関心のある方は是非ご連絡ください。ニーズに応じた支援サービスをご提案致します。