成果報告書詳細
管理番号20110000001102
タイトル平成22年度成果報告書 研究協力事業 タイにおけるキャッサバ粕利用バイオエタノール製造新規プロセスの開発
公開日2011/7/28
報告書年度2010 - 2010
委託先名出光興産株式会社
プロジェクト番号P93048
部署名新エネルギー部
和文要約 キャッサバは東南アジアで多く栽培されており、タイは世界第2位の生産量となっている。キャッサバ粕はスターチを製造する際に副生し、乾季にはこれを乾燥して飼料の増量剤として利用されているが、雨季には乾燥が進まず、野積みしている間に嫌気発酵するため、メタンガスの発生源となっている。
 このキャッサバ粕には乾燥重量の60%近いスターチが含まれているため、これを有効に活用できれば、食料と競合しない原料から第一世代プロセスを応用して比較的容易にバイオエタノールを製造することが可能となる。
 我々は新たに開発したガス吸収式アンモニア爆砕(AGAFE)装置を用いてキャッサバ粕を前処理することにより、キャッサバ粕からバイオエタノールを製造する新規プロセスの開発を試みた。
 加圧したアンモニアガスをバイオマスに吸収させ、急激に脱圧することにより爆砕できる装置を設計・製作した。前処理なしのキャッサバ粕、およびAGAFEで前処理したキャッサバ粕にそれぞれ市販の加水分解酵素であるセルラーゼ、ペクチナーゼ、α-アミラーゼ、およびグルコアミラーゼを加え糖化反応を行い、これに続いて、市販の酵母による発酵反応を行い、AGAFEの効果を検討した。
 前処理なしのキャッサバ粕の場合、糖化反応は進行するが発酵が進まず、50時間で1%程度のエタノールしか得られなかった。一方、AGAFE処理したキャッサバ粕の場合には、糖化・発酵反応が進行し、50時間の発酵で5%のエタノールが得られた。
 AGAFE処理プロセスを組み込んだ、キャッサバ粕からのバイオエタノール製造プロセスの概略設計を行なった。15,000kL/年の燃料用バイオエタノール製造装置を単独装置として建設するケースを想定した場合のエタノール製造コストは52円/Lとなった。一方、スターチ工場に隣接して、排水処理設備など、スターチ工場の既存インフラや余剰エネルギーの活用を想定して試算した製造コストは41円/Lとなった。
 また、キャッサバスターチ工場に隣接した設備でキャッサバ粕バイオエタノールを製造し、これを輸送用燃料製造所まで輸送することを考慮した場合、本事業を行なうことによる二酸化炭素のベースライン排出量からの削減率は84%と予想された。
英文要約 Cassava is widely harvested in Southeast Asian countries, and Thailand has the second largest production amount of cassava in the world. Cassava pulp is co-produced in the process of cassava starch production. 80% of its component is water, but it still contains 10% starch. But it is difficult to convert starch in the cassava pulp to ethanol by authentic process, because starch is included in the fiber and cell structure of cassava pulp.
In this study, we have tried to produce ethanol from cassava pulp via ammonia gas absorption fiber expansion (AGAFE) pretreatment method. AGAFE apparatus was designed, manufactured, and its effect was tested by using raw cassava pulp from starch factory. Enzymes such as cellulase, pectinase, alpha-amylase, and glucoamylase were added to non-treated and AGAFE treated cassava pulp, respectively. After the saccharification, yeast was added and ethanol production was analyzed. In the case of non-treated cassava pulp, only 1% ethanol was produced during the fermentation, on the other hand, 5% of ethanol was obtained after 50hr-fermentation. Based on these results, outline of the cassava pulp to ethanol process via AGAFE pretreatment was designed, and the production cost by this process was roughly estimated as \41/L-ethanol if the production capacity is assumed as 15,000 kl/Y, and the facility is built on site of starch factory to utilize existing utilities and facilities of the starch factory. In this case, GHG emission during the ethanol production process is estimated to be reduced more than 50%.
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