ネブラスカ州は1.81億ブッシェルのトウモロコシを2019年に生産した。 エタノール生産には約790万ブッシェルが使用されている。 F.John Hayの写真提供

エタノール原料としてのトウモロコシ穀物

はじめに
トウモロコシ（Zea Mays）は、その豊富さとエチルアルコール（エタノール）への変換の比較的容易さのために、米国におけるエタノール生産のための人気のある原料である。 トウモロコシおよび他の高い澱粉の穀物はたくさんの年のためのエタノールに変えられました、けれども過去世紀にだけ燃料として使用が非常に拡大, 変換には、粉砕、酵素による調理、酵母による発酵、水を除去するための蒸留が含まれる。 燃料のエタノールのために二つのより多くのステップは含まれています;水の最後を取除く分子sieveおよびエタノールをundrinkable作るために変性します。

バイオ燃料としての使用のための現在の可能性

トウモロコシ穀物は、その澱粉content有量およびエタノールへの比較的容易な変換のために良好なバイオ インフラ工場では、収穫およびトウモロコシ、大量のトウモロコシエタノール産業です。, 搾った砂糖水を直接発酵させることができるサトウキビとは異なり、コーンスターチはαおよびグルコアミラーゼ酵素で調理されなければならず、デンプンを単糖に変換する。 セルロース原料はさらに反抗的であり、単純な糖に変換するために時間とエネルギーを必要とする。
2007年に議会によって設定された再生可能エタノール基準（RFS-2）の下では、穀物ベースのエタノールは年間15億ガロンの36億ガロンを占めることができる。 エタノールの生産能力は147億ガロンであり、2015年には年間106億ガロンから2009年に増加した（eia.gov
米国におけるトウモロコシ生産, 2014年には142億ブッシェル（National Ag Statistics Service）で過去最高を記録した。 トウモロコシのブッシェルからエタノールの2.8ガロンのエタノールへの変換を使用すると、トウモロコシの米国総生産量は約38億ガロンのエタノールを生産することができ、年間ガソリン消費量の約26％を137億ガロンに提供することができる（エネルギー情報局）。 全てのトウモロコシをエタノールは現実的な提案されています。 RFS-15の下で2億ガロンを作成するには、54億ブッシェルまたは約39％の2015トウモロコシ作物が必要になります。, エタノールバイオファイナリーに入るトウモロコシの三分の一は、牛、豚、および家禽の食事にトウモロコシを置き換えるために使用することができる蒸留 このトウモロコシを蒸留器の穀物に置き換えると、数字が変わります。 それは私たちの27％の2015トウモロコシ作物を必要とします。 着実な増収は、米国を増やトウモロコシエタノール生産プロジェクトを展開せずに新しいエーカー.
生物学と適応
トウモロコシ（ゼアメイズ）は中央アメリカで始まり、最初の家畜化はメキシコのテワカン渓谷であると主張されています。, 北米大陸に広がるトウモロコシは初期のアメリカ人にとって重要な作物となった。 1917年のピーク時には、111万エーカーのトウモロコシが米国に植えられました今日のトウモロコシは、ノースダコタ州南部からテキサス州、そして東からニューヨークまで、世界の多くの州で植えられています。 トウモロコシは、華氏50-86度の間の温度での成長によく適応している（Hoeft et. アル 2000). 穀物を作り出すためには、トウモロコシは生育期の間に降雨量または潅漑のおよそ22インチを要求する水の12から20インチを使用する。, アッパー中西部の多くの部分はトウモロコシの栽培に適しており、この地域はトウモロコシベルトと呼ばれることもある。
生産と農業情報
中西部のトウモロコシは、ほとんどの年で月と月の間に播種され、月と月の間に収穫されます。 今日植えられるトウモロコシの大半に除草剤への遺伝の抵抗があり、ある昆虫は雑草および昆虫の制御のこれらの特性の援助の生産者をあります。 種子抵抗性遺伝学では、遺伝子工学と植物育種の結果です。 トウモロコシベルトの多くは、大豆や小麦でトウモロコシの生産を回転させます。, これらの回転は雑草および昆虫サイクルを壊し、生産コストを削減する。 トウモロコシに対応し最高の肥沃な土壌との補足を肥料に応用です。 肥料は無機化学肥料または肥料であってもよい。 トウモロコシに必要な主な栄養素は、窒素、リン、およびカリウムです。 無機窒素肥料の生産は非常にエネルギー集約的であり、その結果、窒素肥料はトウモロコシ生産におけるエネルギー入力のほぼ30％を占める（BESS2009）。 他の主要な入力は潅漑および穀物の乾燥を含んでいる。, トウモロコシ生産へのより小さくしかしまだ重要なエネルギー入力はトラクター、交通機関、収穫および害虫管理の化学薬品および適用のためのディーゼ
潜在的な収量
全国の平均トウモロコシ収量は167.5ブッシェル/エーカーであった2015。 トウモロコシの収量は、約2ブッシェル/エーカー/年1940年以来増加している（NASS2009）。 この増加は、バイオテクノロジーと繁殖の進歩により、収量の傾向がより大きな速度で増加すると予測する人々もいるため、将来にわたって継続する エーカー当たりのエタノール収量は、トウモロコシの462ブッシェルか, サトウキビのエーカーは、およそ35トンの収量または約560ガロンのエタノールを生産することができる（Hofstrand、2009）。
生産の課題
トウモロコシの生産は、インフラの構築と研究のほぼ100年に恵まれています。 生産者がい知識と経験が増すね。 このインフラや生産者の知識がトウモロコシ自然農作物の拡大などを使用しエタノール. しかし、高い生産コストおよび高入力をトウモロコシは非常に集中的に伸びました。 その他のバイオエネルギー作物があることがある集中度が低い用の入力端子が付いています。, エーカー当たりの利益に対するコストは、経済学がどの作物が最良であるかを決定する主要な要因であるため、比較する必要があります。 増他の作物にエーカーがトウモロコシを栽培できるのはリスクと機会費用 リスクには、新しい作物システム、収穫、輸送、または貯蔵インフラストラクチャがなく、バイオ燃料市場が失敗した場合にフォールバックする商品市場
推定生産コスト
生産コストは、耕作、灌漑、収量の目標（土壌肥fertility度）、噴霧スケジュールまたは種子選択、および回転によって大きく異なります。, Rainfed、no-till、バイオテクノロジー種子、トウモロコシ大豆の回転、および125ブッシェル収量の目標を持つ例のトウモロコシの予算が含まれます：スプレー、植物、スプレー、スプレー、スプレー、収穫、カート、トラック、および乾燥穀物は、オーバーヘッド（作物保険、土地、税金など…）が含まれている場合、合計はエーカー当たり$211のコストのための操作として、合計はエーカー当たり$483です。 継続的なトウモロコシを含む灌漑畑では、生産コストが900ドル以上に増加します（Klein and Wilson、2015）。
環境と持続可能性の問題
トウモロコシ穀物からのエタノール生産のライフサイクル分析（LCA）は、1.2対1の正味エネルギー比をもたらしました。,45位(リスカ, アル 2009). これはトウモロコシからエタノールを作り出すときちょうど20から45%の肯定的なエネ ここ数の批判のトウモロコシエタノールのために大量の化石エネルギーをエタノール. 2016年に発表されたUSDAの研究では、エタノール施設での効率の向上により、全国的に2.0から1の化石エネルギー比率が、4.0から1の比率が高いいくつかの個々の施設で発生していると報告されています。, （トウモロコシエタノール産業のための2015エネルギーバランス）
トウモロコシの生産は、肥料や農薬を大量に使用するなど、非常に集中的な行の作物生産 長年にわたり、いくつかの水域は、農業分野からの土壌、栄養素、および農薬の流出で汚染されています。 無耕作および減らされた耕作の練習の増加は土壌浸食を減らし、続いて栄養および殺虫剤の流出およびこれらのエーカーのよりよい保存のための傾, 今日のトウモロコシの生産者は前の生成よりよい保存の技術を使用してより少ないエーカーのより多くの穀物を作

バイオ燃料エネルギーシステムシミュレータ(BESS),2008,ver.2008.3.1,ライフサイクルエネルギーのためのモデル&トウモロコシ-エタノールバイオ燃料生産システムの排出量分析,ネブラスカ大学-リンカーン
Bromberg L.とCohn D.R.,,2008,直接噴射アルコールエンジンの効果的なオクタン価と効率の利点,MIT Laboratory for Energy and Environment Report,LFEE2008-01RP
Environmental Protection Agency,http://www.EPA.gov
Hoeft R.G.,Nafziger E.D.,Johnson R.R.,2000,Aldrich S.R.Modern Corn and大豆Production,MCSP Publications Champaign IL
Hofstrand D.,2009,Brazil’S Ethanol Industry,Ag意思決定者,Iowa State University,http://www.extension.iastate.edu/agdm
クラインr.n.、およびウィルソンR.K.,,2010,Crop Budget Nebraska2010,University of Nebraska–Lincoln Extension,EC872,January
Liska A.J.,Yang H.S.,Bremer V.R.,Klopfenstein T.J.,Walters D.T.,Erickson G.E.,Cassman K.G.,2009,Improvements in Life Cycle Energy Efficiency and温室効果ガス排出量のトウモロコシ-エタノール,Journal of Industrial Ecology,13,58-74
National Agriculture Statistics Service(NASS),http://www.nass.usda.gov
Renewable fuel association,http://www.ethanolrfa.org
smith j.l.and Workman J.P.,2004,Alcohol For Motor Fuels,Farm And Ranch Series Equipment No.5.010,