成果報告書詳細
管理番号20120000000016
タイトル平成22年度成果報告書 研究協力事業 ベトナムにおける廃魚油等を原料としたバイオジーゼル燃料のゼロエミッション製造法の確立
公開日2012/2/17
報告書年度2010 - 2010
委託先名公立大学法人大阪府立大学
プロジェクト番号P93048
部署名新エネルギー部
和文要約地球温暖化防止策の一つとして注目を浴びているバイオディーゼル燃料について、平成21年度はナマズ油に重点を置いて研究を行ったが、平成22年度はベトナムにおいて未利用のしかも非食用油原料を調査し、それを原料としたBDFの製造実験を行い、以下の6つの成果を得ることができた。 (1)ベトナムにおける植物および動物油の生産状況を調べ、それぞれの油の成分分析から、ナマズ油以外に、ジャトロファ油、ゴムの実油、廃食用油が非食用油で食糧の高騰を招かないBDF原料となることが明らかとなった。 (2)ナマズ油について共溶媒法によるBDF製造実験を行い、その最適条件を明らかにした。従来法の機械攪拌法と比較して、低消費エネルギー、低廃棄物発生の製造法であることが明らかとなった。さらに共溶媒法で製造した場合のみ、副生するグリセリンが蒸留可能であることが明らかとなった。これは混入する石鹸の量が極めて少ないためである。 (3)ジャトロファ油を原料としてBDF製造実験を行ったところ、アセトンを用いた共溶媒法が最も収率が高く、コストが安く、良質のBDFが得られた。またジャトロファ油に含まれる毒性物質フォルボールエステルの抽出実験、BDF製造中のフォルボールエステルの変化と行方について検討した結果、油中のフォルボールエステルはメタノールで97%以上の効率で抽出できた。また油中のフォルボールエステルはKOHを触媒として用いたエステル化反応中でフォルボールに変化し、そのほとんどはグリセリン相に移行し、精製した脂肪酸メチルエステル(FAME)中には僅かしか残らなかった。残ったフォルボールは水洗いによって完全にのぞくことが可能であった。 (4)ゴムの実油については約50%の遊離脂肪酸を含んでいるため、アルカリ触媒法一段ではBDFの製造は不可能であり、硫酸を触媒とする第一段目の酸触媒法で遊離脂肪酸をメタノールでエステル化し、その後、第二段目のKOHを触媒とするアルカリ触媒法で油をエステル化すれば、全体として収率97%以上でBDFを製造できることが明らかとなった。第一段目はアセトニトリルを共溶媒として用いるのが最適で、第二段目はアセトンが最適であった。しかし、それぞれのステップで溶媒を変えるのは操作が複雑で、製造コストが高くなるので、全体の溶媒としてアセトンを用いた。酸触媒法も共溶媒法によって、機械攪拌法よりはるかに反応速度が速く、通常は80℃~90℃の反応温度でも4~5時間を必要とするのに、60~70℃で3~4時間の反応時間内で収率が90%を超えた。 (5)副生するグリセリンについて、蒸留による精製をパイロットプラントを用いて検討した。さらにグリセリンがマイクロ波を吸収することを利用したマイクロ波加熱についても基礎的な検討を行った。 (6)共溶媒法で製造したBDFを100%燃料として使用した、発電機とバスの排ガスを測定し、本研究で製造したBDFがB100で使用できること、排ガス中の汚染物質が削減できることを明らかにした。 (7)(1)~(5)の検討結果から、共溶媒法によるBDFの製造コストを計算し、現在の機械攪拌法で、150円/1L~200円/1LであるBDFが80円程度の廉価で製造可能であることが明らかとなった。
英文要約Title: International Cooperation Research Program: Establishment of Clean Technology for the Production of Bio Diesel Fuel from Waste Fish Oil and Others
We have developed the integrated system for the production and utilization of Biodiesel Fuel (BDF) in Vietnam by implementing following 6 studies. A) The search of appropriate raw material of BDF in Vietnam. Jatropha curcas oil, rubber seed oil and waste cooking oil were selected from the search of oil components and the situation of cultivation in Vietnam. B) Study on the optimization of co-solvent method for BDF production from cat fish oil. Co-solvent method has many advantages compared with the conventional mechanical stirring method. Crude glycerin produced by co-solvent method could be purified by distillation because it’s contained small amounts of soap compared with conventional mechanical stirring. C) Study on the production of BDF from Jatropha oil with co-solvent method. BDF of high quality could be produced from Jatropha curcas oil with high yield by using co-solvent method. The behavior of Phorbol ester containing in Jatropha oil ,which is well known as toxic compound, was converted to Phorbol during the transesterification of Jatropha oil and methanol with KOH. Phorbol produced was mainly dissolved in glycerin phase and after washing by water FAME contained no Phorbol. D) Study on the production of BDF from rubber seed oil. Rubber seed oil contains about 50% of free fatty acid, therefore FAME could not be produced by alkaline catalyst transesterification. The production of BDF was performed by two step reaction. At first step FAME can be produced by acid catalyst reaction then at second step FAME can be produced by alkaline catalyst reaction both with co-solvent. Acetonitrile was the best solvent for the first step and acetone was the best for the second step. However it was not effective to produce FAME by the two step reaction with different solvent. Acetone was used as the best solvent for two step reaction of rubber seed oil transesterification. The final yield of FAME from rubber seed oil was more than 97% and the reaction rate with acetone was faster than that with conventional mechanical stirring method. E) Glycerin’s purification. Glycerin was purified by distillation with microwave heating because glycerin molecule has three OH groups and easily heated up to boiling point at 290oC. F) Study on the utilization of BDF and the analysis of exhaust gases from BDF combustion. BDF produced by co-solvent method with pilot plant could be used for fuel of diesel power generation system with 100%BDF and the concentration of air pollutants such as CO, HC, SO2, PAH’s were reduced to about 70% of those with petroleum light oil. G) The cost estimation of BDF produced with the pilot plant by co-solvent method. The price of BDF produced with the pilot plant by co-solvent method was estimated to be about 80JY which was about half of the price of BDF in Japan produced by conventional mechanical stirring method.
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