成果報告書詳細
管理番号20120000000307
タイトル平成21~23年度成果報告書 新エネルギー技術研究開発 バイオマスエネルギー等高効率転換技術開発(転換要素技術開発) 高分子膜モジュールを用いたセルロース系バイオエタノール濃縮・膜脱水システムの研究開発
公開日2012/12/14
報告書年度2009-2011
委託先名日東電工株式会社
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約要約

本研究開発では、バイオマスエネルギー高効率転換技術開発の枠組みの中の転換要素技術開発として、経済性向上、エネルギー効率改善を目指し、バイオエタノールの濃縮・脱水工程において蒸留と組み合わせて高分子膜法を用いる検討を3つのテーマで行った。
第一に、低コストの高分子膜モジュールの研究開発においては、高温高圧に耐久性を有する高分子膜モジュールを作成し、4000時間稼働で破損なく分離機能を維持することを確認した。また、10wt%エタノール発酵液の場合に無水エタノール生産1Lあたりに必要な脱水膜コストが0.55円/L-エタノール(セラミック膜比50%減)となる条件を見出した。
第二に、省エネルギー型濃縮・脱水システムの研究開発においては、システムシミュレーションにより10wt%エタノール発酵液から無水エタノールに濃縮・脱水するエネルギー使用量を2.37MJ/L-エタノール(セラミック膜法比30%減)を得る運転条件を見出した。
第三に、エタノール製造時の不純物による膜脱水システムへのトラブル予測と予防に関する研究開発においては、稲わら、麦わら、スイッチグラスのセルロース系バイオマスの発酵を行い、その蒸留液に含まれる不純物を15種類特定した。また、その除去方法を検討し、吸着法に可能性があることを見出した。
英文要約Summary

  This research project, aiming at the improvement in economical efficiency and an energy efficiency improvement as conversion component-engineering development in the framework of biomass energy efficient conversion technical development, was implemented with three themes of using a polymer membrane method in combination with distillation column in concentration / dehydration process of bioethanol.
Firstly, in the research and development of the low cost polymer membrane module, the polymer membrane module showed good durability at high temperature and high pressure, and it was confirmed that it maintained a separation performance without breakage by operation for 4000 hours. Moreover, in the case of 10wt% ethanol fermentation liquid, the condition to make membrane module cost 0.55 yen / L-ethanol (a ceramic film ratio 50% decrease) was found out.
Secondary, in the research and development of energy- saving type concentration / dehydration system, the conditions which make the amount of the energy consumption 2.37 MJ/L-ethanol (a ceramic film method ratio 30% decrease) by a system simulation which condenses and dries from 10wt% ethanol fermentation liquid were found out.
Finally, in the research and development about the trouble prediction and prevention of impurities to a membrane dehydration system at the time of ethanol production, the cellulosic biomass of straw, straw, and a switch glass was fermented, and fifteen kinds of impurities contained in the distillate were specified as it. Moreover, the removal method was examined and it found out that an adsorption process had possibility.

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