人類は何万年も前から、快適な生活を送るために必要なあらゆるものを自然に頼ってきました。 ウールやコットン、シルクで布を織り、植物や動物から得た色で染める。 木は家、家具、建具を建てる材料になりました。 しかし、20世紀前半、有機化学の発展により、これらの製品の多くを石油から作り出す方法が開発されると、状況は一変しました。 人工染料で着色された石油由来の合成ポリマーは、やがて天然繊維に代わって衣服や布地に使われるようになった。 プラスチックは、多くの消費財、建築物、家具において、木材や金属に取って代わりました。 しかし、この石油を原料とする合成消費財に、生物学が復讐をしようとしているのかもしれない。 環境規制が強化され、非分解性合成物質が大量に埋蔵されていることから、生分解性製品の魅力が再認識されているのです。 特にアメリカでは、輸入石油への依存に対する懸念が高まっており、世界の石油供給は無限ではないという認識も、化学およびバイオテクノロジー業界に、石油ベースの合成品に代わる方法を求めて自然の豊かさを探求するよう促すさらなる要因となっています

「ホワイトバイオテクノロジー」として知られるバイオテクノロジー全体の一分野が、このことに専念しています。 酵母、カビ、バクテリア、植物などの生きた細胞や酵素を使って、分解しやすく、エネルギー消費量が少なく、生産時に廃棄物が少ない製品を合成するのです。 実際、バイオテクノロジーは以前から産業界のプロセスに貢献してきました。 何十年もの間、バクテリアの酵素は食品製造や、人工界面活性剤の量を減らすための粉末洗剤の有効成分として広く使用されてきました。 また、最初の合理的に設計された酵素は、脂肪を分解するために洗剤に使用され、1988年には早くも導入されました。 化石資源に頼らず、エネルギー効率が高く、基質や廃棄物が生物学的に分解されるため、環境への影響を軽減することができるのです。 代替基材やエネルギー源を利用したホワイトバイオテクノロジーは、すでに化学、繊維、食品、包装、ヘルスケア産業に多くのイノベーションをもたらしています。 8192>

ホワイト・バイオテクノロジーが最初に掲げた目標の 1 つは、生分解性プラスチックの生産でした。 過去20年間、こうした取り組みは主に3-ヒドロキシ酸のポリエステル（PHA）に集中してきました。PHAは、エネルギー貯蔵および炭素源として、さまざまな細菌によって自然に合成されます。 この化合物は、合成熱可塑性プラスチックや、プロピレンからゴムに至るエラストマーに類似した特性を持つが、土壌や水中のバクテリアによって完全かつ迅速に分解される。 グルコースを食べて成長する細菌Ralstonia eutrophaは、乾燥重量の85%までPHBを蓄積することができ、この微生物は小型のバイオプラスチック工場となるのである。

このようなバクテリア・プラスチックの商業化の主な制限は常にコストであり、石油ベースのポリマーに比べて5～10倍の生産コストがかかる。 しかし最近、より経済的で環境に優しい代替案として、植物を改変してPHAを合成する方法が登場した。 環境規制の強化や埋立地における非分解性合成物質の増加により、生分解性製品が再び注目されるようになった

最初、アセチルCoAからPHBへの変換に不可欠な2種類の酵素をコードするR. eutropha遺伝子を導入し、アラビドプシスハリアナで生産した（Poirier et al.） その後、Monsanto社（米国ミズーリ州セントルイス）が1999年にこのプロセスを改良した。 この新しい高分子の波には大きな可能性があるが、その進化のタイミングは不明である。 モンサント社とアストラゼネカ社（英国、ロンドン）は、当初は熱狂的な支持を得たものの、コストの問題からこれらのプロジェクトを断念した。 スイスのローザンヌ大学生態学研究所植物バイオテクノロジー研究所のイブ・ポワリエ氏は、「植物からバイオポリマーを生産することは、有望で魅力的な科学的挑戦だ」と語った。 というのも、このプロジェクトは長期的な投資が必要で、企業の資金や時間的なスケジュールには合わないからである。 「さらに、この植物を改良するためには、さらなる遺伝子組み換えが必要である。 このため、新しいインフラや処理システムに多額の投資を行い、相当な時間を要することになる」。 8年から10年というのが、植物から生産されるPHAが経済的に可能になるまでのおおよその時間である。

トウモロコシ糖からTシャツを製造する計画も、同じ行き詰まりを迎えている。 ナイロンを発明したデュポン社（米国デトロイト州ウィルミントン）は、1,3-プロパンジオール（PDO）をベースにしたポリマーを長年開発しており、性能、弾力性、柔らかさにおいて新しいレベルに達している。 米国イリノイ州ディケーターにあるデュポン社の重合工場では、再生可能資源であるトウモロコシの糖からPDOを製造することに成功し、環境に配慮した生産を行っている。 しかし、Sorona®と呼ばれるトウモロコシを原料とするポリマーは、より環境に優しく、特性も改善されていますが、これを成功させるかどうかは、またしても市場次第なのです。 「同社は、石油ベースの生産からバイオベースへの効果的な移行を計画しています」とデュポンのソロナ®ビジネスディレクターであるイアン・ハドソンは言います。 同社は革新的なバイオポリマー、ネイチャーワークス™を開発し、衣料、包装、オフィス家具などの製造に使用できるようになりました。 このポリマーは、コーンシュガーの発酵から得られる乳酸を原料としています。 このポリマーはすでに効果的に市場に投入されており、最近では有機食品の容器として米国の食料品店に並んでいます。

革新的なバイオテクノロジーから大きな恩恵を受ける可能性があるもうひとつの製品は紙です。 紙を作る過程でかかるコストとかなりの公害の多くは、木の基材からリグニンを除去する「クラフト法」によるものです。 リグニンは自然界でセルロースの次に多い高分子で、植物に構造的な安定性を与えている。 リグニンは、セルロースの次に多い高分子で、植物に構造的な安定性を与えている。経済的なメリットが大きいことから、木の成長や構造を維持しながら、リグニンの量を減らしたり、リグニンの構造を変えたりする研究が行われてきた。 このような特性を持つ遺伝子組み換え樹木はすでに存在しているが（Hu et al., 1999; Chabannes et al., 2001; Li et al., 2003）、おそらくすぐにお金になることはないだろう。 製紙業界は、生産コストを削減することでかなりの利益を上げることができますが、この方向での大規模なプロジェクトはまだ行われていないのです。 ポール・サバティエ大学植物バイオテクノロジーセンターのアラン・ブーデ教授は、遺伝子組み換え木材の商業化には2つの大きな障害があると指摘する。 「まず、リグニンを変化させた樹木が広く利用されるためには、実験室の外で実際のフィールドでの性能をもっとテストする必要があります」と彼は説明する。 「第二に、さらに困難なことですが、まだ新しいトランスジェニック生物とそこから派生した製品の流通に対して、一般大衆の受容を征服する必要があります」

ホワイト・バイオテクノロジーは、再生可能資源とバイオマスからのエネルギー生産にも集中しています。 トウモロコシ、ジャガイモ、サトウキビ、小麦のデンプンは、すでにガソリンに代わるエタノールの生産に使われており、ヘンリー・フォードの最初の自動車はエタノールで走りました。 現在、ブラジルでは、サトウキビ由来の純粋なエタノールと、20％程度のエタノールを混合した燃料が販売されている。 アメリカでは、販売されている燃料の10％がガソリン90％、エタノール10％の混合燃料である。 経済協力開発機構（OECD）のバイオテクノロジーと産業の持続可能性に関する2001年の報告書によると、米国には現在58の燃料プラントがあり、年間約60億リットルのエタノールを生産しています。 Novozymes社（デンマーク、Bagsvaerd）、Genencor社（米国カリフォルニア州パロアルト）、Maxygen社（米国カリフォルニア州レッドウッドシティ）などの企業は、木材や草、そしてより魅力的な農業廃棄物に含まれるセルロイド物質から、特にエタノールを製造する道を模索しています。 彼らの努力の多くは、農業廃棄物を単糖に分解し、より豊富で安価なエタノール生産のための原料基質を作り出す、より効果的なバクテリアセルラーゼの開発に集中している。

希望に満ちた先見者たちはすでに、古い「炭化水素経済」に代わる「炭水化物経済」について語り始めている。 しかし、「バイオマスを効果的な原料にすることは、決して安いプロセスではありません」と、ノボザイムズのステークホルダーコミュニケーション部長であるKirstenStærは念を押しています。 バイオ燃料の生産を商業ベースで軌道に乗せるためには、新しい原料収集システムの開発や特別な生産工場の設立と並んで、バイオ燃料の価格設定を変える必要があると彼女は述べました。 「化石燃料の価格構造は、規制の枠組みによって市場で固定されています。 バイオ燃料の生産が成功するためには、例えば、バイオエタノール生産に補助金を導入したり、化石燃料の生産に税金をかけたりする政策を実施する必要があるでしょう」と、ステア氏は述べました。 IBEAは最近、米国エネルギー省から300万米ドルの助成金を受け、主に水素を生産する人工的な微生物を工学的に作り出すことに取り組んでいます。 通常、水素イオンを使用する砂糖形成の遺伝子を奪われたこの生物は、余分な水素の生産に全エネルギーを捧げ、理想的には合成エネルギー生産者となる可能性があります。 たとえば、ビタミンB2（リボフラビン）は、動物飼料、人間の食品、化粧品に広く使用されています

また、従来は6段階の化学プロセスで製造されていました。 BASF社（ドイツ、ルートヴィッヒスハーフェン）では、現在、1回の発酵で年間1000トン以上のビタミンB2が生産されています。 BASF社では、アシュビャ・ゴシピーの菌類を生体触媒として使用することにより、コストと環境負荷を40％削減することに成功した。 同様に、グラム陰性菌に有効な抗生物質であるセファレキシンは、通常、長い10段階の化学合成で生産されていますが、DSM Life Sciences Products社（オランダ、ヘールレン）では、より短い発酵ベースのプロセスで生産されるようになりました。 しかし、ビタミン B2 はひとつの成功例に過ぎない。他のビタミンや医薬品は、革新的なホワイトバイオテクノロジーよりも、古典的な有機化学で生産する方がまだ安価である。

とはいえ、バイオフィード原料やバイオプロセスへのシフトによる環境面での利点はかなり大きい、と応用生態研究所（ドイツ、フライブルク）の Wolfgang Jenseit は考えている。 「新しい生物生産プロセスは、複雑な化学反応に取って代わるものです。 もちろん、これはエネルギーと水の大幅な節約につながります」と彼は説明する。 バイオマスからバイオエタノールを作るために必要な炭素は、植物によって大気中から隔離されるため、エタノールの燃焼によって炭素が戻されても、地球温暖化には影響しないのだ、とJenseitは指摘する。 これは、京都条約を批准して温室効果ガスの排出を制限することを約束した国々にとって、確かに良いニュースです。

そして経済効果も期待されています。 世界的なコンサルタント会社であるマッキンゼー & カンパニーによると、ホワイトバイオテクノロジーが2010年には化学市場全体の10〜20％を占め、年間成長率は110〜220億ユーロに達するとのことです。 しかし、欧州と米国ではホワイトバイオテクノロジーの管理方法に大きな違いがあると、フランクフルトに拠点を置くマッキンゼー & カンパニーのプリンシパル・アソシエイト、イェンス・リーゼは述べている。 「まず、米国におけるホワイトバイオ事業への投資額は2億5千万ドルで、欧州の投資額をはるかに上回っています」と彼は述べています。 「化石燃料の輸入から自立しようという地政学的な意志が強いのか、米国はこのような技術開発により強い意欲を示している。 一方、ヨーロッパは文化的に慎重で、革新的な方法論を受け入れることにあまり冒険的ではありません」

しかし、ホワイト・バイオテクノロジーはヨーロッパで関心を集めている。 「この方向でのイノベーションの必要性を意識している」と、スペインのセビリアにあるInstitute for Prospective TechnologicalStudiesの科学オフィサーであるOliver Wolfは述べています。 「まだ具体的な法律は存在しませんが、ヨーロッパでホワイトバイオテクノロジーを推進するための重要なステップが踏まれています」と述べています。 ホワイトバイオテクノロジーは、経済的にも環境的にも大きな利益をもたらす可能性があり、幅広い用途に利用されています。 しかし、この技術はまだ比較的若い技術であり、1世紀近くその方法と生産プロセスを最適化してきた成熟した石油化学産業と競争しなければならないのです。 しかし、環境問題への関心の高まりや、将来的に石油が安くなる可能性を考えると、ホワイトバイオテクノロジーが有力な候補になると思われる

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