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バイオマスエネルギーの特性と
エネルギー変換・利用技術

地域特性にあった技術選定・最適プロセスの構築から事業採算性・市場展望まで
[コードNo.NT020481]


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■体裁/ B5版・448頁 上製函入
■発行/ 2002年 4月 30日
 (株)エヌ・ティー・エス
■定価/ 49,464円(税込価格)

※本書は、弊社主催による『バイオマスエネルギーの特性とエネルギー変換及び利用技術』
(開催日:2001年8月23日)、『バイオマスエネルギーの特性・市場性とエネルギー変換及び
 利用技術』(2001年12月17,18日)を講演録として編集したものです。

構成と内容
第1講 バイオマスエネルギーの特性評価と利用への展望
 山地 憲治   [東京大学 大学院 新領域創成科学研究科 先端エネルギー工学専攻 教授]  1.はじめに   1.1. 全体の流れ   1.2. バイオエネルギーはなぜ注目されないのか  2.バイオエネルギーの定義と基本的特徴   2.1. バイオエネルギーの定義   2.2. バイオエネルギーの特徴  3.バイオエネルギーの可能性   3.1. 残渣系バイオエネルギー   3.2. GLUEによる評価  4.太陽光入射からバイオマス利用まで  5.バイオマスストック  6.一次エネルギー消費量  7.発電プラントのCO2排出原単位  8.バイオマスバランス表の開発と分析   8.1. 木材系バイオマスフロー   8.2. 食料系バイオマスフロー   8.3. 木材のバイオマスバランス表   8.4. 食料のバイオマスバランス表   8.5. モデル解析  9.今後の課題と見通し  10.バイオエネルギーの利用技術  11.コストの問題  12.おわりに
第2講 バイオマスのエネルギー変換と最適プロセスの構築
 小木 知子   [独立行政法人 産業技術総合研究所 エネルギー利用部門    バイオマスグルーブ グループリーダー]  1.バイオマスの特性と種類   1.1. バイオマスの特徴   1.2. バイオマス資源の分類  2.バイオマスエネルギーのシナリオと展望   2.1. バイオマスエネルギー導入シナリオ  3.バイオマスのエネルギー変換プロセス   3.1. 変換プロセス体系とプロセス選択の要素    3.1.1. 変換プロセス体系    3.1.2. 原料バイオマスの含水率    3.1.2. 求められるエネルギー形態   3.2. 主要なバイオマス・エネルギー変換プロセス(一部実用化されているもの)    3.2.1. 燃焼発電    3.2.2. ガス化発電    3.2.3. エタノール発酵    3.2.4. メタン発酵   3.3. 主要なバイオマスエネルギーの変換技術変換プロセス     (小規模プラントレベルのもの)    3.3.1. 熱分解液化    3.3.2. ガス化―間接液化    3.3.3. 高圧プロセス   3.4. バイオマスエネルギー導入によるCO2削減効果  4.バイオマスの熱化学的変換反応 −直接液化と低温ガス化反応−   4.1. 加圧熱水反応における触媒の影響   4.2. 直接液化反応(油化反応)    4.2.1. 液化反応(油化反応)の概要    4.2.2. 木材の液化反応       1)木材の組成       2)最適反応条件の探索       3)オランダシェル社のHTUプロセス       4)得られたオイルの性状    4.2.3. 下水汚泥の油化反応 ―バッチ実験―    4.2.4. 下水汚泥の油化反応 ―実用化に向けて―    4.2.5. アルコール発酵残渣の液化    4.2.6. 藻類とその他のバイオマスの液化   4.3. バイオマスの低温ガス化反応    4.3.1. 反応条件の探索    4.3.2. 反応機構の考察   4.4. バイオマスの流動化  5.最適変換プロセスの選択
第3講 バイオマスからの燃料用エタノールの製造と利用
 湯川 英明   [(財)地球環境産業技術研究機構 微生物分子機能研究室 室長]  1.はじめに  2.バイオマスエネルギー   2.1. バイオマスの課題   2.2. バイオマス技術のポイント   2.3. バイオマスの開発推進  3.バイオマスの利用   3.1. バイオマス資源の成分   3.2. バイオマスの利用   3.3. エタノール計画   3.4. 世界におけるアルコールの状況    3.4.1. ブラジルでのエタノール燃料消費    3.4.2. アメリカでのエタノール燃料消費  4.バイオマスからのアルコール製造技術   4.1. 温故知新のテーマ   4.2. 技術課題の認識  5.将来技術   5.1. 糖化工程   5.2. バイオ変換   5.3. 遺伝子組み換え菌によるアルコール生産   5.4. エタノール生産コスト  6.アメリカの現況と今後の動き  7.Middletown市計画  8.「燃料エタノール」計画実現化  9.日本における今後の戦略  10.再生可能な資源  11.遺伝子組み換え微生物にかかわる特許  12.まとめ   12.1. バイオマスについての三つの迷信   12.2. DOE計画によるエタノール生産プロセス   12.3. 新規コンセプトによるエタノール製造プロセス  13.おわりに
第4講 バイオマスからのメタノール燃料の製造と利用
 坂井 正康   [長崎総合科学大学 人間環境学部 教授]  1.はじめに  2.エネルギー消費の現状  3.EUの自然エネルギー利用  4.バイオマスの燃料利用技術  5.バイオマスのガス化によるメタノールの製造方法   5.1. ガス化合成ガス製造工程   5.2. メタノールの合成工程   5.3. 合成ガス組成とメタノール収率  6.メタノール燃料の特徴と用途  7.おわりに
第5講 森林・木質系バイオマスによる発電・熱供給事業の採算性と     今後の市場展望
 渡邊 裕   [(株)東芝 電力システム社 事業開発推進室 参事]  1.はじめに  2.木質系バイオマス活用の背景とこれまでの流れ  3.国内外における木質系バイオマス利用の現状  4.木質系バイオマスによる発電・熱供給事業の採算性  5.再生可能エネルギー発電・熱供給システムとしての市場展望  6.おわりに
第6講 バイオマスエネルギーの導入促進策と今後の市場展望
 遠藤 真弘   [(株)UFJ総合研究所 経済・社会政策部 プロジェクトリーダー]  1.バイオマスエネルギーの分類   1.1. 産業分野別の分類   1.2. 消費ルート別の分類  2.バイオマスエネルギーの利用のメリット   2.1. 地球温暖化対策   2.2. ごみ問題  3.バイオマスエネルギーの利用方法と利用段階   3.1. 多様な利用方法  4.バイオマスエネルギーの賦存量   4.1. 世界の賦存量   4.2. 日本の賦存量  5.バイオマスエネルギー利用状況   5.1. バイオマスエネルギーの種類   5.2. 部門別利用状況  6.バイオマスエネルギーの導入例   6.1. ブラジルにおけるエタノール製造   6.2. インドにおけるメタン発酵   6.3. 日本における利用状況    6.3.1. 日本のバイオマスエネルギーの概要    6.3.2. 神戸市における生ごみバイオガス化燃料電池発電施設  7.バイオマスエネルギーに関する動向   7.1. 総合資源エネルギー調査会新エネルギー部会報告書   7.2. バイオマスなど未活用エネルギー実証設置事業   7.3. バイオマスエネルギーの高効率転換技術開発事業   7.4. 政府による自然エネルギーの普及促進   7.5. 地域におけるバイオマスエネルギー施策    7.5.1. 地域新エネルギービジョン、FS調査    7.5.2. 地域産業ビジョン  8.バイオマスエネルギーの市場規模   8.1. 世界の市場規模   8.2. 日本の市場規模  9.自由化と環境配慮におけるバイオマス   9.1. コストの関わり   9.2. ごみ問題の対処  10.各種バイオマスにおける利用   10.1. 木質系バイオマスの利用   10.2. メタン発酵の可能性   10.3. バイオガスプラントの収支  11.バイオマスの運用   11.1. システム構築のポイント    11.1.1. 廃棄物の利用    11.1.2. 液肥の対策   11.2. 事業採算性の確保に向けて    11.2.1. 徹底したコスト低減    11.2.2. エネルギー回収方法にこだわらない選択
第7講 グリーン電力の現状とバイオマス発電への展開可能性
 正田 剛   [日本自然エネルギー(株) 代表取締役社長]  1.はじめに  2.自然エネルギー発電市場   2.1. 自然エネルギー発電市場の構造   2.2. 自然エネルギーの特性   2.3. 自然エネルギーの位置付け   2.4. 企業における自然エネルギーへの対応  3.グリーン電力証書システム   3.1. グリーン電力証書システムの仕組み   3.2. グリーン電力証書システムの現状    3.2.1. 企業の動向    3.2.2. グリーン電力証書システムの実例    3.2.3. 企業のニーズ   3.3. グリーン電力に対する今後の課題  4.バイオマス発電   4.1. 再生エネルギーとしてのバイオマスの位置付け   4.2. バイオマス発電への展開可能性   4.3. バイオマス発電への取り組み  5.グリーン電力証書とRPS証書   5.1. 自然エネルギー促進に対する動き   5.2. RPS証書の概要  6.まとめ
第8講 バイオマスのエネルギー変換技術の課題と展望
 横山 伸也   [独立行政法人 産業技術総合研究所 中国センター 所長]  1.はじめに  2.バイオマスエネルギーの特性  3.ヨーロッパのバイオエネルギー事情  4.技術の成熟度  5.熱分解オイルの一般的性状  6.アルコール発酵  7.メタノール生産  8.バイオマス発電(熱電供給)  9.まとめ
第9講 バイオマスからの酸糖化法によるエタノール製造とその利用
 大内 健二   [月島機械(株) 産業プラント計画部 副部長]  1.はじめに  2.バイオマスの酸糖化法によるエタノール製造   2.1. 酸糖化法によるケミカル原料への転換   2.2. セルロース系バイオマスの主要成分とその特徴   2.3. 前処理の目的   2.4. 前処理の方法    2.4.1. 蒸煮・爆砕法  3.酸糖化法   3.1. 酸糖化法の分類   3.2. 希酸法と濃酸法    3.2.1. 希硫酸法の加水分解反応工程    3.2.2. 反応温度とグルコース収率   3.3. TVA希酸法   3.4. 濃硫酸法    3.4.1. 濃硫酸法の加水分解工程    3.4.2. 濃硫酸法の特徴   3.5. TVA濃硫酸法   3.6. 濃塩酸法  4.BCIプロセスによる木質系バイオマスからのエタノール製造   4.1. バイオマスエタノール(燃料用)エネルギーの開発   4.2. 木質系バイオマス   4.3. KO11の開発    4.3.1. KO11によるエタノール製造    4.3.2. キーテクノロジー組み換え菌KO11    4.3.3. KO11によるエタノール発酵    4.3.4. KO11の特徴   4.4. BCIのプロセス  5.BCI社の概要  6.おわりに
第10講 バイオマスからの酵素糖化法によるエタノール製造技術
 杉浦 純   [王子製紙(株) 研究開発本部 新技術研究所 上級研究員]  1.バイオマスからのアルコール製造   1.1. 二つのアルコール製造法   1.2. バイオマスからのアルコール製造コスト  2.バイオマスと酵素糖化法   2.1. バイオマス糖化法の比較   2.2. バイオマスの糖化原料   2.3. セルロースの構造  3.バイオマスを分解する酵素   3.1. セルロースを分解するセルラーゼ   3.2. 主なセルラーゼの作用機作   3.3. セルラーゼの新しい分類   3.4. セルラーゼの構造  4.酵素糖化のコスト問題   4.1. コスト削減のために   4.2. 酵素糖化に適応するバイオマス   4.3. バイオマスの構造と化学組成   4.4. バイオマスの前処理による糖化の促進   4.5. 前処理法としての紙の製造   4.6. 古紙回収   4.7. 古紙糖化   4.8. 酵素糖化の促進   4.9. 前処理・糖化の今後の展望  5.まとめ
第11講 水熱反応を利用したバイオマスのガス化・油化とその利用
 美濃輪 智朗   [独立行政法人 産業技術総合研究所 エネルギー利用研究部門 主任研究員]  1.はじめに  2.研究対象の概要   2.1. ウェットバイオマスの位置付け   2.2. 物質の相   2.3. 加熱エネルギーの考察   2.4. バイオマスの水熱反応   2.5. 用語   2.6. 水熱液化  3.実施例   3.1. PERCプロセス   3.2. LBLプロセス   3.3. 下水汚泥油化プロセス   3.4. HTUプロセス  4.水熱液化の概要   4.1. オイルの性質   4.2. 水熱液化のエネルギー収支  5.水熱ガス化の概要   5.1. 水熱ガス化の特徴   5.2. 水熱ガス化の実施例   5.3. 水熱ガス化の研究例    5.3.1. ラボ規模の反応装置    5.3.2. 焼酎廃液    5.3.3. 藻類  6.その他の利用   6.1. 糖化   6.2. 成分分離   6.3. 水熱炭化
第12講 バイオマスのメタン発酵によるサーマルリサイクル
 木田 建次   [熊本大学 工学部 物質生命化学科 教授]  1.はじめに  2.バイオマスのメタン発酵による分解機構   2.1. メタン発酵の機構    2.1.1. 有機物の分解機構    2.1.2. メタン生成反応に関与する微生物    2.1.3. 酢酸や水素からのメタン生成機構   2.2. メタン発酵の問題点    2.2.1. メタン発酵法を汎用的水処理技術とするための研究開発    2.2.2. メタン発酵処理後のNH4の効率的処理法    2.2.3. 反応速度の向上    2.2.4. 酢酸資化性メタン生成細菌の能力制御と代謝変換    2.2.5. 菌叢変化とそれに伴う代謝変換  3.生物系廃棄物のメタン発酵によるサーマルリサイクル   3.1. エネルギー生産から見たメタン発酵の優位性   3.2. ドイツにおける有機性廃棄物のリサイクルシステム   3.3. 日本における有機性廃棄物のメタン発酵処理技術   3.4. 生ごみの硫化水素抑制型メタン発酵によるサーマルリサイクル   3.5. 余剰汚泥の高速度・高効率メタン発酵によるサーマルリサイクル   3.6. リグノセルロース系バイオマスとしてのコーヒー粕の      二相式スラリー状メタン発酵によるサーマルリサイクル    3.6.1. 単相式および二相式メタン発酵によるコーヒー粕の処理    3.6.2. 反応速度向上のための検討    3.6.3. 液化反応槽およびガス化反応槽容積比の検討    3.6.4. 二相式スラリー状メタン発酵における物質収支    3.6.5. メタン発酵によるエネルギーの生産と炭酸ガス発生量の削減効果  4.生物系廃棄物のメタン発酵によるサーマルリサイクル構想  5.資源循環型社会を実現させるためのモデル事業に
第13講 バイオマスによる燃料電池エネルギーシステムの構築例
 小寺 栄   [キリンエンジニアリング(株) プラント統括部 副部長]  1.はじめに  2.ビールの製造、および取り組み   2.1. ビールの製造工程   2.2. ビールの原料    2.2.1. 大麦    2.2.2. ホップ    2.2.3. 酵母   2.3. 環境への取り組み    2.3.1. 軽量ビンの全国展開    2.3.2. 缶の小口径化  3.ビール製造における設備概要   3.1. 原料   3.2. 部門別電力使用量割合   3.3. 高効率冷凍機   3.4. 排水処理システム    3.4.1. 排水原水    3.4.2. 排水放流   3.5. 好気処理    3.5.1. 活性汚泥中の微生物    3.5.2. 排水曝気槽    3.5.3. 沈殿槽   3.6. 嫌気処理設備    3.6.1. メタン菌    3.6.2. 排水処理設備    3.6.3. 栃木工場における排水処理    3.6.4. 嫌気処理設備の全景    3.6.5. ICリアクターの構造    3.6.6. 反応槽内のメタンガス発生状況    3.6.7. 消化ガス   3.7. ビール排水中の有機物とメタンガスの理論発生量  4.燃料電池発電設備   4.1. 工程   4.2. りん酸型燃料電池発電設備   4.3. 燃料電池による高位廃熱と低位廃熱   4.4. 燃料電池の仕様  5.メタンガス発電の利用効率  6.燃料電池発電設備の導入までの流れ   6.1. 燃料電池発電設備導入に必要な手続き   6.2. 助成制度   6.3. 発電量   6.4. 投資効果   6.5. 燃料電池によるコスト削減効果   6.6. 導入効果

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