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花王のスマートガーデン、CO₂活用と植物抽出エキスの高機能化プロセスのイノベーション

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花王は、佐賀市に構築した植物工場「スマートガーデン」において同市清掃工場から排出されるCO₂を利活用しローマカミツレやローズマリーを栽培。それらを原料として高機能の植物エキスを生産するまでの独自加工技術を確立した。生産した植物エキスは花王製品への活用のほか、海外を中心に販売も想定しているという。現地を取材するとともに関係者にその全容を聞いた。

※<追記>2024年7月4日のリリースにて、花王は同9月6日に改良新発売するプレステージブランド「est」の最高峰 エイジングケアライン「G.P.」の2商品、「エスト G.P.セラムイン ローション」と「エストG.P.セラムイン エマルジョン」に、スマートガーデン産のローマカミツレエキスとローズマリーエキスを保湿成分として配合すると発表


サステナブルかつ高純度・高機能なエキス生産を可能とした花王のスマートガーデン

花王が佐賀市に構築した植物工場「スマートガーデン」は、CO₂や再生エネルギーを活用して効率的に高品質な植物を栽培する。また、収穫からエキスを抽出する工程でも不純物を低減し、植物エキスを高純度化することで高い効能を実現する工夫がある。つまり、サステナブルなだけでなく、高機能のエキス生産も同時にかなえる仕組みだ。

スマートガーデンは光量、CO₂濃度、温度、湿度などの環境をコントロールした植物工場ではあるが、米国で展開するOishii Farmなどで知られる完全閉鎖・完全人工光型の植物工場とは異なり、半閉鎖環境で日中は太陽光を利用しながら、所在する佐賀市の気候を生かし、各種センサーによる自動環境制御システムで栽培植物に常に最適な環境となるようにコントロールしている。

植物工場を含む施設園芸農業においては、従来から施設内の空気にCO₂を添加することで、植物の成長を促進する手法が知られており、農家では専用に販売されているCO₂ボンベを利用したり、灯油を燃やすことでCO₂を作り出したりしている。しかし、スマートガーデンではこのCO₂を、佐賀市公営の施設である佐賀市清掃工場でごみを焼却する際に発生するCO₂でまかなう。

佐賀市清掃工場からスマートガーデンのビニールハウスまでは、CO₂をパイプで引き、植物の株元に放出して、光合成を促進している。これにより、花王の試験条件下では、CO₂添加なしの場合より植物の生長速度が20%上昇したことも確認しているという。また、水耕栽培に使用する水は、繰り返し循環利用することで、露地栽培と比較して、使用量を約40%に抑えている。使用する電力は地熱・水力発電の電力だ。

出典:花王株式会社ニュースリリース

スマートガーデンは、2018年に現 花王マテリアルサイエンス研究所 上席主任研究員 土居陽彦氏が花王社内の新規ビジネスアイディアプロジェクトとして構想を始め、植物工場の運営・技術開発のキャリアをもつ野口雄理氏(現 花王マテリアルサイエンス研究所 主席研究員)が2021年に花王に入社したことで、具体的な準備が始まった。場所を選定するなかで、詳細は後述する佐賀市の取り組みを知ることになり、佐賀市を設置場所として定めるとともに、CO₂を活用した設備の設計が固まったという。準備が整った2022年7月から実際に栽培を開始。2024年5月現在はスマートガーデンの栽培を野口氏が、エキスの研究開発を土居氏が担当し、両輪で事業化を進めている。

スマートガーデンの設備は、基本的な仕様を野口氏が設計したうえで、栽培設備、環境制御設備、制御システムなどの分野ごとに専門事業者に詳細設計・製作を依頼し、さまざまな専門知を集めたものとなっている。

佐賀市清掃工場の周りには半径500メートルにわたり園芸施設が集積

スマートガーデンにCO₂を供給する佐賀市清掃工場のCCU(Carbon dioxide Capture and Utilization:二酸化炭素分離回収設備)は、2016年8月に日本で初めて稼働を開始している。

佐賀市清掃工場のCCU
画像提供:佐賀市

同施設では、ごみ焼却施設から1日10トンのCO₂を分離・回収。その純度は99.5%以上と食品添加物の基準をクリアするグレードだ。回収したCO₂は半径500メートルの範囲にパイプで供給(1キロ税込37.1円で販売)している。2024年5月現在、周辺には藻類培養を行うアルビータ、きゅうりを栽培するゆめファーム全農SAGA、イチゴを栽培する佐電工の3社があり、2025年にはトマトを栽培する施設園芸事業者1社も進出予定とする。花王はこのうちアルビータ社のハウスの一部を使って、スマートガーデンを運営している。

佐賀市清掃工場から半径約500メートル内の事業者にCO₂を供給
画像提供:佐賀市

佐賀市ではこのCCU以外にも、ごみ発電や下水汚泥からの肥料の製造販売など、バイオマスを活用した先進的な取り組みを行っている。こうした佐賀市と花王はともに循環型未来都市の実現を目指すとして、包括連携協定を2024年3月に締結した。スマートガーデンによる産業振興のほか、市民の健康、教育などの分野などで連携していくという

スマートガーデンで生産した植物から高純度の植物エキスを抽出

スマートガーデンでは、450平方メートルの敷地内にローマカミツレとローズマリーを季節に合わせて交互に植え付けて収穫しており、2024年5月現在はローマカミツレを栽培している。ローマカミツレの花が開花すると、スタッフが1つずつ手摘みで収穫する。「成分量が最も高まるタイミングの検証を行い、そのタイミングで収穫している」と野口氏は話す。

開花したローマカツミレ
花王株式会社 研究開発部門 マテリアルサイエンス研究所
主席研究員 野口雄理(のぐち・ゆうり)氏

プロフィール/前職で自ら植物工場を立ち上げ、商用生産に6年間携わった経験を活かし、2021年に花王株式会社に入社。持続可能な農業を実現するために、植物工場とICTを駆使した再現性の高い栽培技術を研究している。9-17時・土日祝休みで働ける生産技術を確立し、農業を若者に人気の職業にすることが目標
画像提供:花王株式会社

そのほかにも、スマートガーデンでは、半閉鎖環境では避けられない害虫の対策として、アザミウマの侵入抑制効果がある赤い網を施設側壁に使用したり、アブラムシに卵を産みつけて失活させる天敵のアブラバチを施設内で放し飼いにするなど、自然の摂理に従った害虫防除を行なっている。

植物エキスを高純度化する独自の加工技術で、高効能原料の販売も視野に

スマートガーデンで収穫された植物からは、高品質の植物エキスが取得できる。花王マテリアルサイエンス研究所の研究では、植物エキス中の活性成分を増量させるとともに、不純物を低減して高純度化する加工技術も確立している。

たとえばローマカミツレの花では、独自の温水処理をすることで酵素であるグルコシダーゼを活性化し、通常は糖と結合しているアピゲニン配糖体からポリフェノールの一種であるアピゲニンと糖を切り分け、従来の2.5倍の濃度でアピゲニンを抽出できることを確認。ローズマリーの葉は、高温加熱することで、酵素ポリフェノールオキシターゼを失活させ、同じくポリフェノールの一種であるロズマリン酸を2倍の濃度で抽出できることが発見されたという。

さらに、活性成分は残しつつ、最終製品の性状に悪影響を与えるさまざまな不純物を除去する独自プロセスも開発。この結果、ローマカミツレエキスで97%、ローズマリーエキスで99%、不純物であるフルクトースを低減できた。有効成分は高濃度に含有していながら、化粧品に配合する際に気になるエキス自体の着色性や菌の増殖も抑制できたという。

ローマカミツレのエキス。左が一般的な栽培・抽出品で、右が花王が開発したもの

花王では2024年4月、仏パリで開催された化粧品とパーソナルケア製品原料にフォーカスした国際見本市「in-cosmetics Global 2024」にこの高効能エキスを出展。また、このローマカミツレエキスと、ゲンノショウコエキス、チョウジエキスの植物エキス混合物を肌に塗布することにより、角層に存在する糖化生成物のひとつである角層蛍光性AGEs量が減少し、肌の黄みが低減することを突きとめるなど研究を進めている

スマートガーデン産の植物エキスは、2024年内には花王の化粧品原料として活用が予定されているほか、将来的には海外を中心に原料として販売される予定だ。排出されるCO₂利活用、水の循環利用や再生エネルギー活用などの環境面と、成分の機能性を最大限高める仕組みはグローバルでも注目を集めそうだ。

「佐賀市清掃工場のようにCCUを持つ施設が今後増えれば、そのそばにスマートガーデンのような植物工場を設置して、その土地の気候にあわせた作物をサステナブルに育てる取組みが広がっていくのではないかと期待している。露地栽培と比較して使用する水の量を約40%に抑えることができるため、海外の水資源がより乏しい地域において、需要はより高いかもしれない」(野口氏)

Text: 大塚愛(Megumi Otsuka)
Top Image & photo: 著者撮影

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