成果報告書詳細
管理番号20160000000877
タイトル平成23年度ー平成27年度成果報告書 国際エネルギー消費効率化等技術普及協力事業 キャッサバパルプからのバイオエタノール製造技術実証事業(タイ)
公開日2016/12/14
報告書年度2011 - 2015
委託先名サッポロビール株式会社 磐田化学工業株式会社
プロジェクト番号P93050
部署名新エネルギー部
和文要約要約:
【背景】
タイ国は近年の著しい経済成長に伴い消費エネルギー量が増大したため、代替エネルギーのひとつとしてバイオエタノールの奨励と技術開発を国のエネルギー政策に掲げている。

【エタノール生産の現状と課題】
タイ国では2015年11月現在、21工場が操業中で、2016年中に1工場が稼動を計画している。最近稼動を開始した工場や2016年以降に稼動を計画する工場の主原料はキャッサバである。これは、バイオエタノール原料であるサトウキビ廃糖蜜の供給がタイトで、タイ国政府がエタノール製造原料に関する政策をキャッサバにシフトしたためである。2015年のタイ政府のエタノール参照価格は26.46 バーツ/Lである(年間平均)。製造者庫出し価格に占める原料コストが7割にも上る状況は数年来続いている。タイのキャッサバスターチ輸出量は世界トップであり、その残渣のキャッサバパルプは乾物量として年間260万トン発生する(2014年推定)。キャッサバパルプは食用に供せないために低価格であり、エタノール原料に使用すれば原料コストを半減できる。

【キャッサバパルプ利用技術】
キャッサバパルプの主成分はスターチと繊維成分である。これを原料とするエタノール発酵は多糖類の加水分解とエタノール発酵とを同時に行わせる併行複発酵法が製造時間短縮の点で好適である。併行複発酵には加水分解時間を短縮する高温反応が優れることから、本技術実証事業では高温発酵酵母(Kluyveromyces marxianus)を利用した。当該酵母は40℃以上の高温で高い増殖速度と高いエタノール生産性を発揮し、従来技術と同等の48時間で8v/v%のエタノールを生産した。

【技術実証】
1)平成24(2012)年12月に基本協定書(Memorandum of Understanding)が新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)とNational Innovation Agency (NIA)間で締結され、同時にサッポロビール(株)、磐田化学工業(株)とEBP Ethanol Co., Ltd.間で付属協定書(Implementation Document)を締結した。

2)平成24(2012)年12月の契約締結を機に技術実証パイロットプラントの設備設計(工程フローシート、タイムチャート、ユーティリティー設備、原料前処理設備、糖化・液化・発酵設備、蒸留・脱水設備)を行い、順次、設備製作した。平成25(2013)年8月に機械設備一式をタイ国へ輸出し、技術実証パイロットプラントサイトに受け入れた。タイ側技術実証協力会社がパイロットプラント建屋建築を担当し、平成25(2013)年1月建築着手、同年10月に完工した。建屋完工に合わせてパイロットプラント設備機器の設置を行った。平成266(2014)年2月に設備機器の設置を終え、同年3月に試運転を行った。設備機器の試運転を終えた平成26(2014)年4月にパイロットプラント完工の竣工式を催した。

3)平成26(2014)年4月より実証試験を開始した。平成27(2014)年11月までの技術実証期間中、1週間に1乃至2バッチのバイオエタノール生産を実施し、通算86バッチの試験を行った。その内訳はドライキャッサバパルプを原料とする試験運転・設備機器の調整4バッチ、ウェットキャッサバパルプを原料とする試験運転・設備機器の調整6バッチ、タイ側協力会社パイロットプラント従事者教育兼設備機器調整8バッチ、プロセス至適化試験28バッチ、商用モデルのプロセス設計のための試験40バッチである。

4)商用モデルのプロセス設計の内容は原料キャッサバパルプの粉砕方法及び粉砕粒度の至適化と設計値の取得、キャッサバパルプ原料モロミスラリーを水和・糊化するための蒸煮条件の至適化と設計値の取得、キャッサバパルプ原料モロミスラリーの糖化に使用する酵素剤使用量の至適化と設計値の取得、エタノール発酵に供する原料モロミスラリー濃度の条件検討と設計値の取得、発酵モロミからエタノールを抽出精製する蒸留塔の連続運転日数、即ち、蒸留塔洗浄頻度の条件検討、ドライキャッサバパルプとウェットキャッサバパルプを併用してエタノール発酵する操作方法の検討である。これら検討から得られた前提条件を基に年間製造量30,000klのエタノール製造プラントの基本設計を行った。エタノール工場建設費用が5億バーツと試算され、製品エタノールの販売価格を、タイ国燃料用エタノール参照価格を基に19バーツ/Lと想定すると、建設費用が5年で回収されると試算された。
英文要約Summary:
[Background]
Thai government set the policy about promotion and technology development of bio-ethanol as an alternative energy because energy consumption has increased according to economic growth.
As of November 2015, 21 plants are operating and one plant is projecting operation during 2016 in Thailand. The main raw material to produce ethanol is cassava in the plant which operated lately, or which will open operation. Supply of sugarcane molasses which is a bioethanol raw material is tight. Therefore, the Thai Government authorities shifted the policies of raw material for ethanol production from molasses to cassava. The ethanol reference price of the Thai Government authorities in 2015 is 26.46 baht/liter (annual average). The top exporter of cassava starch in the world is Thailand, and 2,600,000 tons-cassava pulp per year (as a dried matter base, 2014 presumption) are discharged as residues of the cassava starch production from starch plants. Since cassava pulp is not used for an edible purpose, it is a low cost, and it will lead to the reduction of an ethanol raw material by half.
[Cassava pulp utilization technique]
The main ingredients of cassava pulp are starch and fibrous component. The simultaneous saccharification and fermentation (SSF) method carries out polysaccharide hydrolysis and ethanol fermentation by yeast simultaneously. It is adequate for the rapid and efficient ethanol fermentation using cassava pulp as a raw material. Since the higher temperature reaction which promotes the enzymatic-hydrolysis was superior in the SSF method, thermo-tolerant yeast (Kluyveromyces marxianus) was used for this demonstration project. K. marxianus showed higher growth rate and higher ethanol productivity at more than the 40 degree C, and produced 8 v/v% of ethanol in 48 hours as the other starch-based raw materials.
[Model Project for Bio-ethanol Production from Cassava Pulp in Thailand]
1) From the MOU and ID conclusion in December 2012, the facility design (process flow sheet, time chart, utility facilities, raw-material pretreatment facilities, and saccharification, liquefaction and fermentation facilities, and distillation, dehydration facilities) of the demonstration pilot plant was begun, and the facilities fabrication was carried out in succession. The installation of the facilities equipment was finished in February 2014, and the test run was carried out in March 2014. The demonstration experiment was begun from April 2014.
2) The contents of the process design of a commercial model are as follows; the optimization of the crushing procedure and crushed particle size of raw-material cassava pulp, and obtaining design data; the optimization of the steaming conditions for carrying out hydration and gelatinization of the cassava pulp mash slurry, and obtaining design data; the optimization of the enzyme preparation amount used for saccharification of cassava pulp mash slurry, and obtaining design data; the condition examination of mash slurry concentration used for ethanol fermentation, and obtaining design data; the continuous operation days of the distillation column which carries out the extraction and refining of the ethanol solution from the fermenting mash, that is, the condition examination of distillation column washing frequency; examination of the operation procedure which uses a combination of dried cassava pulp and wet cassava pulp to carry out ethanol fermentation. The basic design of the ethanol production plant with an amount of annual production of 30,000 kl was carried out by making these examinations into a prerequisite. The ethanol plant investment cost was estimated as 500 million Thai-Bahts. When the selling prices of finished-product ethanol were assumed to be 19 Thai-Bahts/liter based on the fuel ethanol reference price of Thailand, the construction investment cost was estimated to be returned in 5 years.
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