成果報告書詳細
管理番号20130000000599
タイトル*平成24年度中間年報 バイオマスエネルギー技術研究開発 戦略的次世代バイオマスエネルギー利用技術開発事業 (次世代技術開発) 微細藻由来のバイオジェット燃料製造に関する要素技術の開発
公開日2014/5/17
報告書年度2012 - 2012
委託先名JX日鉱日石エネルギー株式会社 株式会社ユーグレナ 株式会社日立プラントテクノロジー 慶應義塾大学
プロジェクト番号P10010
部署名新エネルギー部
和文要約本研究は微細藻ユーグレナ(学名:Euglena gracilis, 和名:ミドリムシ)由来のバイオジェット燃料製造を目的とする研究開発である。本研究の特徴は微細藻として高い生産性のポテンシャルを持つユーグレナを対象としている点と、ジェット燃料を目的生産物としている点である。微細藻類は、主要用途が食料ではなく、かつ畑作地以外の土地も利用可能であり、直接的、間接的にも食料と競合しない。また、地上植物の10倍以上の成長速度があり、単位面積当たりの生産性が高いため、他のバイオマス原料植物と比べて所要面積を抑えることができる。
その微細藻類の中でもユーグレナは成長速度が速く、太陽光エネルギーを光合成の理論限界近くまで固定化できる優れたポテンシャルを有している。
さらに一般的な藻類を含む植物油脂の成分は主骨格の炭素分布が16以上と、軽油あるいはそれよりも重質な石油留分に相当するのに対し、ユーグレナ油脂は炭素数14を中心とした脂肪酸及びアルコールで構成されている。これは、ユーグレナ油脂から得られるバイオマス燃料が既存ジェット燃料の炭素数分布10-16の範囲内であり、燃料化(水素化・異性化)による炭化水素の製造において、他の植物油脂に比べ容易にジェット燃料に精製可能であることを示している。本事業では、ユーグレナ生産性の向上と油脂含有率の向上の要素技術開発として以下の項目に取り組んでいる。
・ユーグレナの生産性向上
・微細藻大量培養の基本検討
・油脂含有率の向上
英文要約The microalga Euglena gracilis strain Z has possibilities to produce bio-jet fuel feedstock as a form of wax ester. To produce bio-jet fuel in commercial-scale, our aim is to achieve 38 g/(m2,day) of biomass production using the light intensity of 18 MJ/(m2,day). Besides, our targeted value of oil content was 30% of dry algal mass. Because these aims were accomplished in an indoor beaker-scale culture in FY 2011, we set a new aim of 25 g/(m2,day) with an outdoor pilot-scale culture. To archive the purpose, we built the 25 m2 raceway type open pond and performed outdoor pilot-scale culture experiment in an area suitable for culture, Ishigaki, Okinawa pref. As a result, we achieved a dry weight gain based on turbidity of up to 36g/m2 at the day, but 80% of weight was lost in the night. Night biomass loss became the new problem. Since we thought that one of the factors of the night biomass loss was the respiration of the cell, we calculated a respiration rate from the oxygen uptake rate of culture media. The night biomass loss due to respiration was estimated to be up to 17%. This result has suggested that there are factors of night biomass loss other than cell respiration. We observed the difference in the rate of night biomass loss between indoor beaker-scale culture and outdoor pilot-scale culture. We therefore assumed that the cell metabolism is different. First, we considered how to transport the sample from Ishigaki to Keio university (Tsuruoka, Yamagata). We found that samples are desirable for immersion in methanol immediately after sampling. To produce wax esters in Euglena, it is necessary to accumulate paramylum by nitrogen deficient cultures before fermentation. Experimental results for the initial concentration of the nitrogen source contained in the medium, we found that the accumulation of paramylum initial concentration of ammonia source is less than 16 mg/L. In order to examine the optimal conditions of anaerobic fermentation, we investigated the temperature and pH during anaerobic conditions. Our results suggested that the optimum temperature was 30ºC, and pH optimum was 3. We analyzed the composition of the oil extracted from Euglena cells by Gel Permeation Chromatography. We also analyzed the fatty acid and fatty alcohol by Gas Chromatography. From the results of these analyzes, we calculated the fuel yield after hydrogenation-isomerization. The fuel yield is about 85%, and jetfuel yields at that time was about 50%.
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