成果報告書詳細
管理番号20170000000044
タイトル平成27年度ー平成28年度成果報告書 バイオマスエネルギーの地域自立システム化実証事業 地域自立システム化実証事業 エネルギー作物と家畜糞尿の混合メタン発酵とバイオマスエネルギーマネージメントが可能にする循環型農業システム化実証事業の事業性評価(FS)
公開日2017/3/3
報告書年度2015 - 2016
委託先名株式会社大原鉄工所 株式会社いわむろバイオソリューション
プロジェクト番号P14024
部署名新エネルギー部
和文要約バイオマスエネルギーの利用拡大を推進する上で、湿潤系バイオマスの家畜糞尿は有用なエネルギーポテンシャルを持つバイオマス資源であり、その利活用が重要である。家畜糞尿は適正処理の観点やエネルギー利用を推進するための技術として、メタン発酵技術が用いられてきた。しかし実際に糞尿処理の手法としてメタン発酵技術が適用される地域は経済性の観点から乳牛300頭以上の大規模農業が可能な北海道などの一部の地域に限られており、その他の都府県でも適用されるためには本州の大部分を占める中小規模農家でも適用可能な技術開発が必要である。

 本事業では、中小規模農家でも適用可能なメタン発酵技術開発を目的としてエネルギー作物と糞尿の混合メタン発酵によるバイオマスエネルギーを活用した循環型農業システム化事業の事業性評価を実施した。なお、本事業性評価は事業予定地である新潟県新潟市西蒲区にて特定目的会社(SPC)株式会社いわむろバイオソリューションが運営することを前提に実施した。

 事業性評価ではまず事業予定地におけるバイオマス原料の調達について調査・検討するため、調達可能な乳牛糞尿、およびエネルギー作物、地域で発生するバイオマス(食品残渣、飼料残渣、農業残渣)について調達可能性及び年間発生量を調査した。またエネルギー作物の投入に必要となる農地面積についても調査・検討を行った。これらバイオマス原料の調達に関する調査で発生量が明らかとなったものの中からメタン発酵に投入することが可能なバイオマスとエネルギー作物についてラボスケールでの回分式メタン発酵試験を行い、各バイオマスの性状を分析するとともに有機物量(VS:強熱減量)当たりのバイオガス発生量の調査を行った。またエネルギー作物と乳牛糞尿とを混合し、連続式メタン試験をラボスケールで実施し、投入有機物負荷に対する発酵の状態についても確認した。っこれらのメタン発酵試験の結果からエネルギーの利活用方法、発生する消化液の利活用についても比較検討を実施した。上述の調査、検討の結果に基づきネルギー作物及び地域バイオマスの投入条件を決定し、必要とされる設備とメタン発酵試験結果を考慮した施設EPC費用を試算しIRRを算出した。IRR算出の結果、本事業性評価で想定した投入条件ではエネルギー作物投入量の増加に伴い事業採算性の向上はみられるものの、IRRは最大でも1.4となり、SPC運営での事業化の見通しは立たなかった。本事業の事業性を高めるためには、建設コストの低減、消化液全量散布が可能な用地とエネルギー作物生産用地の確保、エネルギー作物投入量増加の検討に加えて、事業体制の見直しも必要と考える。
英文要約Title: Demonstration of regional self-sustaining biomass energy system/ Regional self-sustaining business/ Feasibility Study on demonstration of a recycling-oriented agricultural system enabled by mixed methane fermentation using energy crops and livestock excreta and by biomass energy management (FY2015-FY2016) Final Report

In promoting the use of biomass energy, it is important to utilize livestock manure which is a wet biomass resource with good energy potential. Methane fermentation has been considered as a proper treatment of livestock manure in terms of waste disposal and energy use. In practice, however, methane fermentation technology employed as manure disposal method is applied only to some areas such as Hokkaido where large-scale farming is possible. This feasibility study was conducted to develop a methane fermentation technology applicable to small and medium-sized farmers. In order first to examine the sourcing of biomass feedstock in the planned project site, we investigated the collectable amount of cow manure and accessibility and annual generation of biomass (food processing waste, animal feed residues, agricultural residues) in the region. We also investigated farmland area necessary for input of energy crops. Based on the findings from the study on sourcing of biomass feedstock, we selected biomass and energy crops that can be put into methane fermentation. We conducted laboratory-scale tests of methane fermentation (batch test) to analyze the properties of each biomass and to investigate the amount of biogas produced per organic matter consumed (vs. ignition loss). We also conducted laboratory-scale continuous tests of mixed methane fermentation using the energy crops and cow manure, and examined the relationship between the fermentation state and the input organic load. Furthermore, we made a comparative study on utilization of energy. We also studied the method of spraying digestive fluids which are side products of methane fermentation. Based on the results of the study and examination described above, we calculated IRR by estimating the facility EPC costs for different input conditions of energy crops and regional biomass. The calculation results suggest that under the input conditions assumed in this feasibility study, profitability is improved as energy crop input increases. However, the IRR was only 1.4 at the maximum, meaning that there are no good prospects for commercialization of this SPC business. In order to improve the business potential of this project, it is necessary to review the business structure in addition to reducing the construction costs, securing sites capable of utilizing the total amount of the digestive fluids and sites for producing energy crops, and examining an increase of energy crop input.
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