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セルロース系バイオエタノール製造技術
〜食料クライシス回避のために〜

[コードNo.10NTS261]

■体裁/ B5判・424頁
■発行/ 2010年 3月
(株)エヌ・ティー・エス
■定価/ 47,080円(税・送料込価格)
■ISBNコード/ 978-4-86043-265-2


●非食料系・セルロース系原料からのバイオエタノール生産製造に関する各要素技術、中でも前処理や発酵技術を中心にした最新動向と今後の見通しを解説

監修者

近藤昭彦神戸大学
植田充美京都大学

著者紹介

横山伸也東京大学
山田敏彦北海道大学
浦野直人東京海洋大学
小川剛東京海洋大学
徳安健独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構
野田秀夫関西化学機械製作(株)、Bio-energy(株)
金子昌平Bio-energy(株)
木田建次熊本大学
湯岳琴北京大学
安明哲熊本大学
山田富明財団法人エネルギー総合工学研究所
中村嘉利徳島大学
佐々木千鶴徳島大学
五十嵐圭日子東京大学
和田昌久東京大学
鮫島正浩東京大学
片倉啓雄大阪大学
遠藤貴士独立行政法人産業技術総合研究所
南公隆東北大学
阿尻雅文東北大学
渡辺隆司京都大学
神谷典穂九州大学
原亨和東京工業大学
今村千絵(株)豊田中央研究所
村本伸彦(株)豊田中央研究所
高橋治雄(株)豊田中央研究所
渡部昭東北大学
五味勝也東北大学
加藤雅士名古屋大学
野口佑司名古屋大学
松下泰幸名古屋大学
吉永新京都大学
粟野達也京都大学
高部圭司京都大学
古城敦王子製紙(株)
浅田隆之王子製紙(株)
小林哲夫名古屋大学
福島和彦名古屋大学
田丸浩三重大学
三宅英雄三重大学
小杉昭彦独立行政法人国際農林水産業研究センター
森隆独立行政法人国際農林水産業研究センター
黒田浩一京都大学
植田充美京都大学
秦洋二月桂冠(株)
簗瀬英司鳥取大学
星田尚司山口大学
SanomNonklang山口大学
阿野明彦磐田化学工業(株)
三谷優サッポロビール(株)
赤田倫治山口大学
城島透財団法人地球環境産業技術研究機構
乾将行財団法人地球環境産業技術研究機構
湯川英明財団法人地球環境産業技術研究機構
奥崇(株)耐熱性酵素研究所
岩田英之(株)耐熱性酵素研究所
片岡邦夫関西化学機械製作(株)
近藤正和三井造船(株)
松浦一雄(株)本家松浦酒造場霧化分離研究所
森村茂熊本大学
柴田明夫丸紅(株)
植田文雄(元)トヨタ自動車(株)
近藤昭彦神戸大学
荻野千秋神戸大学

構成および内容

第1編各種セルロース原料からのバイオエタノール製造技術と課題
第1章非食料系・セルロース系原料からのバイオエタノール製造技術における現状と課題
1.はじめに
2.セルロースからエタノール生産の課題
3.バイオエタノールの展望
4.おわりに
第2章エネルギー作物開発のためのイネ科草類資源植物の評価と実用化への課題
1.はじめに
2.永年生イネ科草類
3.スイッチグラス
4.ミスカンサス
5.エリアンサス
6.ネピアグラス
7.実用化への課題
第3章海水・淡水圏由来植物を原料とするバイオエタノールの生産技術
1.はじめに
2.バイオマスへの期待と問題
3.水圏バイオマスの有効利用
4.水圏バイオマスの糖化
5.糖化液のエタノール発酵
6.還元糖の解析と各糖の資化発酵
7.水圏バイオマスからのバイオエタノール生産の問題点と今後
第4章農業廃棄物を原料とするバイオエタノール生産技術開発
1.はじめに
2.農産廃棄物とは
3.農産廃棄物の産出状況
4.農産廃棄物の原料としての特徴
5.農産廃棄物からのバイオエタノール生産研究に係る政策シナリオ
6.農産廃棄物の特性に対応した変換工程
7.おわりに
第5章アーミング酵母を利用したセルロース原料(古紙など)からのエタノール生産
1.はじめに
2.原料のセルロースの糖化
3.草木と古紙原料について
4.5炭糖と6炭糖の資化
5.アーミング酵母でセルラーゼの使用量の削減
6.おわりに
第6章生ごみを利用したバイオエタノール回収技術
1.はじめに
2.生ごみの鮮度保持試験および酵素糖化試験
3.第1世代技術による生ごみからのバイオエタノール生産
4.第2世代技術による生ごみからのバイオエタノール生産
5.混合生ごみからのエタノール生産におけるエネルギー収支
6.わが国における生ごみからのエタノール製造量と二酸化炭素の削減量
7.おわりに
第7章リグノセルロースの総合的利用法と各段階における技術課題
1.はじめに
2.リグノセルロースの前処理
3.リグノセルロースの酵素糖化と発酵
4.リグノセルロースの総合的利用法
第2編前処理および糖化技術
第1章セルロース系バイオマスの高効率酵素糖化に向けた前処理技術
1.はじめに
2.セルロース結晶形が酵素糖化に与える影響
3.バイオマスに対するアンモニア処理の実際
第2章前処理および糖化の評価とプロセスの最適化
1.はじめに
2.発酵阻害物とその影響
3.前処理と糖化におけるkinetics
4.前処理効果の評価
5.バイオエタノール製造におけるトレードオフ
6.プロセスの最適化
7.おわりに
第3章粉砕処理を利用した酵素糖化前処理技術
1.はじめに
2.木材成分の特徴
3.糖化方法
4.セルラーゼによる糖化
5.前処理技術の種類
6.古典的粉砕処理の再検討
7.酵素糖化性を向上させる重要要因
8.前処理としての微細繊維化
9.ディスクミルによる微細繊維化処理
10.ディスクミル処理の効率化
11.粉砕処理のメリット・デメリット
12.おわりに
第4章高温・高圧水を用いたバイオマス前処理技術
1.高温・高圧水の特徴
2.バイオマスに対する高温・高圧水処理
3.セルロースに対する高温・高圧水処理
4.リグニンに対する高温・高圧水処理
5.高温・高圧水処理プロセス
第5章白色腐朽菌の特異的リグニン分解能を利用した木質バイオマスの酵素糖化前処理
1.リグノセルロースの糖化・発酵前処理
2.バイオマス前処理に適した木材腐朽様式
3.木材腐朽菌によるリグニン分解前処理
4.木材腐朽菌を用いた糖化・発酵前処理
5.白色腐朽菌のリグニン分解の選択性の制御
第6章イオン液体を用いるセルロース系バイオマスの前処理法
1.はじめに
2.イオン液体を反応溶媒として用いる酵素反応
3.イオン液体へのセルロースの溶解
4.セルロース系バイオマス酵素糖化におけるイオン液体の利用
5.おわりに
第7章炭素固体触媒を利用した前処理技術
1.はじめに
2.固体ブレンステッド酸
3.カーボン系固体酸の触媒能
4.おわりに
第8章バイオマス分解関連酵素(リグニン分解酵素、セルラーゼ)の高機能化デザイン技術
1.はじめに
2.SIMPLEX法によるスクリーニング系の確立
3.改良型SIMPLEX法によるバイオマス分解酵素の高機能化
4.おわりに
第9章非可食用バイオマスからの糖化技術および糖化酵素の現状と課題
1.はじめに
2.セルロース系バイオマスの糖化に用いられる酵素群
3.酵素糖化法の現状
4.酵素糖化法の課題
5.麹菌(Aspergillus oryzae)のセルラーゼ発現生産の試み
6.おわりに
第10章カビの転写因子工学技術と新規前処理技術を組み合わせたユーカリ樹皮糖化の可能性
1.はじめに
2.ユーカリ樹皮の組織構造:まずは敵(分解対象)を知る
3.カビの転写因子工学技術:麹菌も育種次第ではトリコデルマに匹敵する
4.画期的な前処理技術の開発
5.まとめ:年間約70万klのエタノール生産が可能
第11章デザイナブルセルロソームによるバイオマス処理技術
1.はじめに
2.バイオマス研究とバイオリファイナリー研究戦略
3.セルロソーム研究とその活用
4.おわりに
第12章好熱嫌気性細菌の生産するセルロソーム(セルラーゼ・ヘミセルラーゼ酵素複合体)の利用とエタノール変換
1.はじめに
2.セルロース系バイオマスの酵素糖化
3.好熱嫌気性細菌C.thermocellumの生産するセルロソームの構造
4.好熱嫌気性細菌C.thermocellumの生産するセルロソームのセルロース分解活性
5.高分解活性を有する好熱嫌気性細菌C.thermocellumの分離と利用
6.好熱嫌気性エタノール発酵細菌の複合系による直接エタノール変換
7.おわりに
第3編発酵技術
第1章第2世代バイオエタノール(セルロース・バイオエタノール)の効率的生産―CBP法の展開
1.はじめに
2.バイオマスの組成
3.CBPプロセス
4.細胞表層工学(Cell Surface Engineering)―アーミング技術の確立
5.デンプンからのエタノール生産
6.セルロースからのエタノール生産
7.ヘミセルロースからのエタノール生産
8.リグニン分解によるエタノール生産への寄与
9.バイオエタノール生産における阻害要因と耐性付与
10.おわりに
第2章清酒醸造技術を活用したセルロース原料からのエタノール発酵技術の開発
1.はじめに
2.清酒醸造とバイオエタノール
3.清酒酵母と細胞表層工学
4.清酒酵母に麹菌の機能を付与する
5.バイオマスからのエタノール発酵
6.安定な遺伝子発現するための新技術―HELOH法
7.醸造技術をバイオ燃料生産へ
第3章新規発酵細菌によるバイオエタノール連続並行発酵プロセスの構築
1.はじめに
2.ザイモモナス菌とザイモバクター菌のエタノール発酵特性
3.キシロース並行発酵性菌の開発
4.マンノース並行発酵性菌の開発
5.C5・C6糖並行発酵性菌の開発
6.建築廃材糖化液の連続並行発酵プロセスの開発
7.今後の課題
第4章耐熱性酵母による高温エタノール発酵システムの開発
1.バイオエタノール生産の低コスト化
2.高温発酵システムのメリット
3.耐熱性酵母
4.耐熱性酵母Kluyveromyces marxianus DMKU3―1042株の能力
5.K.marxianus DMKU3―1042株の遺伝子操作系の開発
6.遺伝子工学的育種―組換えタンパク質の発現と凝集性酵母の作製
7.今後の展開
第5章ソフトバイオマスを原料にしたコリネ型細菌による混合糖同時変換エタノール製造技術
1.はじめに
2.RITEバイオプロセスとは
3.コリネ型細菌利用のための基盤技術の開発
4.コリネ型細菌における遺伝子工学技術の開発
5.ソフトバイオマス利用技術の開発
6.おわりに
第6章耐熱性酵素によるバイオエタノール産生技術
1.はじめに
2.耐熱性酵素を用いたセルロース系バイオマスの糖化
3.耐熱性酵素を用いたグルコースからのバイオエタノール産生
4.耐熱性酵素を用いたキシロースからのバイオエタノール産生
5.酵素法によるエタノール産生系の今後
6.おわりに
第4編濃縮・分離技術および後処理技術
第1章省エネ型次世代蒸留システムの開発
1.はじめに
2.蒸留の省エネルギー技術HIDiCの技術開発の経緯と現状
3.HIDiCの技術開発の経緯と現状
4.新型HIDiC(Compressor―free HIDiC)
5.新型HIDiCの適用性
6.従来型HIDiCの適用性
7.おわりに
第2章ゼオライト膜を利用したエタノール濃縮技術
1.はじめに
2.PV(VP)分離
3.ゼオライト複合膜
4.円筒型ゼオライト膜モジュール
5.おわりに
第3章超音波霧化分離を用いた揮発性成分の濃縮分離
1.はじめに
2.超音波霧化分離について
3.分離例
4.ミスト回収方法
5.連続式霧化分離装置および無水化
6.防爆対策
7.おわりに
第4章各種蒸留廃液のメタン発酵を組み込んだマテリアルおよびサーマルリサイクル
1.はじめに
2.糖蜜蒸留廃液のマテリアルおよびサーマルリサイクル
3.デンプン系蒸留廃液のマテリアルおよびサーマルリサイクル
4.セルロース系蒸留廃液のマテリアルおよびサーマルリサイクル
5.おわりに
第5編課題と展望
第1章国内外で導入が進むバイオエタノールと今後の課題
1.はじめに
2.脚光を浴びるバイオエネルギー
3.原油価格の高騰がエタノール生産を加速
4.アメリカのエネルギー政策の柱となるトウモロコシ・エタノール
5.ブラジルのサトウキビ・エタノール戦略
6.中国のエネルギー安全保障戦略とトウモロコシ・エタノール
7.日本:バイオマス・ニッポン総合戦略
8.今後の課題―いかに食糧との折り合いをつけるか
9.おわりに
第2章自動車産業としてのバイオ燃料への期待と展望
1.はじめに
2.持続可能な車社会の課題
3.自動車用燃料としてのバイオ燃料
4.バイオ燃料の現状
5.非食物原料からのバイオ燃料
6.バイオ燃料の持続可能性
7.今後の展望
第3章日本がリードするバイオリファイナリー
1.はじめに
2.統合バイオリファイナリーとは
3.統合バイオリファイナリーセンターの役割
4.統合バイオリファイナリーの実現に向けた4つの柱
5.今後の活動と期待される効果



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