渡邉信教授（生命環境系）
藻類バイオマスから燃料や化学製品の原料を取り出す研究は、筑波大学を代表する先進的な研究プロジェクトのひとつです。今年３月には、大規模実証施設が完成し、藻類が創出するオイルは実用化に向けて大きな一歩を踏み出しました。生命環境系の渡邉信教授はこのプロジェクトの代表者、また、藻類バイオマス研究のパイオニアとして、研究の推進と産学連携の枠組み作りに取り組み、さらにその成果を世界へ還元しようと、精力的に活動しています。
藻類が地球をつくる
藻類。陸上植物と同じように光合成をする植物です。ただし、根や茎ははっきりしておらず、きれいな花も咲きません。けれども、生命の進化の過程で最も原始的なものである藍藻類から私たちにも身近な海藻類まで、きわめて広範な系統の植物を含みます。
分類的には下等な植物の藻類ですが、現在の地球を形作る上で重要な役割を果たしてきました。おおよそ３０億年前、地球がまだ原始の海に覆われ、大気のほとんどが二酸化炭素だったころに、最初の藻類（藍藻）が出現して光合成を始めました。精製した酸素が、海中の金属を酸化して鉄鉱石などの鉱物を作り、大気を酸素豊富な組成に変えました。中東で算出する石油も藻類が由来です。１億年ほど前に大繁殖した藻類が海底に沈み、高温高圧の環境下で石油になりました。人類の文明は藻類のおかげで成立したとも言えるのです。
このような大仕事をやってのけてきた藻類の潜在的なオイル生産能力を、資源として利用する研究に注目が集まっています。石油の代替として、一時期、陸上植物を使ったバイオ燃料が脚光を浴びました。しかしその多くは大豆やとうもろこしなど、本来は食料となる作物を原料とするため、普及は進みませんでした。一方、藻類は食糧問題と相反せず、水と養分と光さえあれば栽培できるので農地も不要です。さらに陸上植物の数十～数百倍ものオイル生産能力があるのですから、これを使わない手はありません。
燃料から化粧品まで
未知の種も含めると１０００万種を超えるといわれる藻類の中から、選んだのは２つ、ボトリオコッカスとオーランチオキトリウムです。両種とも石油の主成分である炭化水素オイルを産出しますので、そのオイルは運輸燃料として最適な原料であり、さらに化学製品や化粧品などの原料にもなります。まさしく、石油代替バイオオイルといえるでしょう。
ボトリオコッカスは、１９６０年代から基礎研究が続けられてきましたが、増殖が遅くオイル生産効率が低いという問題がありました。遺伝子操作で品種改良をしようにも、細胞の殻が硬く、従来の遺伝子導入技術が使えなかったのです。さまざまな手探りの末、ごく最近、ようやく新しい遺伝子導入技術が完成し、これから飛躍的に品種改良が進むと期待されています。
オーランチオキトリウムは、光合成をしない藻類で、DHA（ドコサヘキサエン酸）を作ります。DHAは魚に含まれる健康成分として知られていますが、それは餌である藻が作り出し、魚の体内に蓄積されたものです。さらに本学では、高級炭化水素であるスクアレンを蓄積するものを見つけ、大量培養に成功しています。スクアレンは保湿やアンチエイジングに効果があるとされ、付加価値の高い化粧品やサプリメントなどへの応用を検討中です。
藻類バイオマス研究の数奇な道のり
藻類バイオマスの研究は、国際情勢に翻弄され、中断・再開を繰り返してきました。最初にオイル利用の研究が始まったのは１９７０年代のアメリカでした。第一次オイルショックに見舞われ、石油に代わる燃料開発が急務となったためです。この研究は１９９０年代半ばまで続けられましたが、皮肉にもその頃、原油価格は安値で安定し、研究の必要性は失われていきました。
これと入れ替わるようにして、日本での研究がスタートしました。地球温暖化がクローズアップされたためです。藻類に二酸化炭素を吸収させようと、１０年間にわたる大規模な国家プロジェクトが実施されました。しかし事業化のめどが立たないまま計画は終わり、以来、藻類研究に対する国の支援はほとんどなくなってしまいました。
次の波がやってきたのは２００７年です。このときも石油高騰がきっかけでしたが、一過性の経済状況ではなく新興国の急激な発展が原因であり、恒常的な対策として、再び藻類に世界的な関心が集まりました。筑波大学ではこの波が来る数年前に藻類研究に着手していました。初めは風当たりが強かったものの、有望な研究成果と２００７年の波を契機に、国からの研究支援が再開されました。藻類は筑波大学でよみがえったのです。
社会還元へのステップ
多くの困難を乗り越えて復活を遂げた藻類研究。目指すは実用化です。これまでに培った生産技術を最適化し、市場競争力のある生産コストを達成しようとしています。大規模な実証設備は筑波大学にしかない重要な研究拠点。生物学を中心とした基礎研究から、スケールアップや用途開発に向けて、エンジニアリングや化学・医学なども含めた全学的な研究体制を整えつつあります。
エネルギーの多様化や地球温暖化は世界共通の課題です。経済原理とは別の次元で、欧米では航空機や軍事に使用する燃料の一定割合をバイオ燃料に置き換えていくという方向性を明確にしています。日本もこの流れと無関係でいることはできず、既存の制度や行政の枠組みの改革の面からも、藻類バイオマスの実用化が急がれます。
燃料だけでなく、石油化学製品、化粧品やサプリメントなど、無限の可能性を秘めた藻類バイオマス。産業化を視野に、民間企業８０社が参加するコンソーシアムを立ち上げ、情報交換や市場開拓も積極的に行っています。技術的な裏づけをしっかりと確立し、それを糧に社会還元へのステップを着実にクリアする。その先では藻類の花が咲き乱れているに違いありません。