成果報告書詳細
管理番号20150000000671
タイトル平成26年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業(バイオマス) 建築廃材からのバイオエタノール生産の技術開発
公開日2016/3/5
報告書年度2014 - 2014
委託先名フルハシEPO株式会社 日本化学機械製造株式会社 国立大学法人京都大学 国立大学法人鳥取大学
プロジェクト番号P10020
部署名イノベーション推進部
和文要約件名:平成26年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業 新エネルギーベンチャー技術革新事業(バイオマス) 建築廃材からのバイオエタノール生産の技術開発

建築廃材を粉砕した木粉を試料とし、水系と有機溶媒中、種々の触媒の存在下でマイクロ波前処理し、酵素糖化率を測定後、Novozyme Cellic CTec2で酵素糖化することにより木粉あたり49.1%、ホロセルロースあたり75.3%の還元糖が生成。発酵プロセスの最適化を行い高速エタノール発酵細菌であるZymomonas mobilisを投入して同時糖化並行発酵を実施。約24時間でグルコース、キシロース、マンノースを完全消費し、48時間後にはエタノール生成濃度:4.0%、生産速度:0.83 g/L・hr、収率:87%を達成。ラボ実験で設定したマイクロ波前処理および同時糖化並行発酵条件をもとに、ベンチプラントにて実証実験を行い、前処理物を予備液化後、同時糖化並行発酵、48時間後には、目標値(生成濃度3%以上、生成速度0.5g/h以上、収率80%以上)に対して、エタノール生成濃度:3.9%、生産速度:0.81 g/L・hr、収率:88%となり、目標を達成。バイオエタノール生産系内でのエネルギー収支向上のために、副産物として得られるリグニンを主とした残渣からエネルギー回収するための技術検証として、固定床ダウンドラフト型ガス化装置を用いてガス化。生成ガスの組成およびチャーの元素分析を元に、ガスエンジンを利用した電熱併給利活用システムを想定した試算を実施。残渣1 kgあたり電力:150 W、熱:380 kcalが回収可能と見出した。これらの結果を元に、事業化に向けて、バイオエタノール製造に関わる系を、前処理溶媒として国内におけるバイオディーゼル(BDF)製造あるいは鹸化工業において副産する粗グリセロールを外部調達し、粗精製の上活用。その際に分離されるメタノールは前処理物の洗浄に活用、リグニンを含む残渣の燃焼による熱エネルギーを工程内で利用することなど、資源・エネルギーの総合利用形態を構成とした。また、事業規模としては、建築廃材以外でも間伐材などを活用し地域毎に小規模分散型バイオエタノール事業の展開を想定し、約2,000 t/年および約10,000 t/年の小中規模プラントにおけるビジネスプランを構想した。
英文要約Title:The development of a bio-ethanol production technology from construction waste wood.(FY2014)Final Report

The wood flour that was ground construction waste wood was used as a sample, treated it a microwave under an aqueous and an organic solvent, and then in the presence of various catalysts, after measuring the enzymatic saccharification rate is 49.1 % of reducing sugar per wood flour, 75.3% per holocellulose generation by enzymatic saccharification in Novozyme Cellic CTec2.After optimizes the fermentation process, to conduct simultaneous saccharification parallel fermentation by a fast ethanol fermentation bacteria Zymomonas mobilis. In about 24 hours, glucose, xylose and mannose was completely consumed, and after 48 hours the ethanol generated concentration: 4.0%, production speed: 0.83 g/L*hr, yield: 87%.On the basis of the microwave pretreatment and simultaneous saccharification parallel fermentation conditions set by the lab experiments were performed demonstration experiments at bench plant. After pre-liquefaction of the pretreated material, simultaneous saccharification and fermentation parallel, ethanol production concentration: 3.9 %, production rate: 0.81 g/L*hr, yield: 88%, achieved the target value (ethanol production concentration of 3% or more, production rate 0.5g/h or higher, 80% yield) after 48 hours.For energy balance improvement in this bio-ethanol production systems, as technology verification for the energy recovery from lignin residue obtained as a by-product, gasification using a fixed bed downdraft type gasifier. Based on elemental analysis of the composition and char in the generated gas, and conducted a trial calculation that assumes cogeneration utilization system using a gas engine. Per it’s residue 1 kg, power: 150 W, heat: 380 kcal was found to be recovered.Based on these results, towards commercialization, the system involved in bio-ethanol production, as a pre-processing solvent, domestic crude glycerol to external procurement by-produced in bio-diesel (BDF) production or saponification industry to pre purification. To cleaning of the pretreated material using the methanol that is separated by previous process, and as by using thermal energy by combustion of a residue containing lignin in the process, has a overall usage systems of resources and energy. In addition, as the business scale, to take advantage of, such as thinning wood material other than construction wood waste is assumed the expansion of small-scale distributed bio-ethanol factory in each region on Japan, and in small to medium sized plant of about 2,000 t/year, and about 10,000 t/year the business plan it was conceived.
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