成果報告書詳細
管理番号100013057
タイトル平成19年度成果報告書 新エネルギー技術研究開発 新エネルギーベンチャー技術革新事業(バイオマス) バイオマス硫酸処理液の高度な硫酸再利用技術による実用型エタノール製造システム構築
公開日2009/4/24
報告書年度2007 - 2007
委託先名社団法人アルコール協会
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー技術開発部
和文要約1.研究開発の実績セルロース系バイオマスからのバイオエタノール製造プロセスで現在世界の主流になっている硫酸前処理法から排出する硫酸の高度回収再利用によるゼロエミッションシステムを開発し、当該技術に係る技術セールスを中核とした新規ベンチャー起業を目的として以下の事業を実施した。1)バイオマス変換技術開発動向調査バイオマスを直接加水分解して糖液を製造する方式、あるいは酵素処理の活性発現を効率的に行なわせるための各種前処理法を調査した結果、ここ数年から10数年間は硫酸前処理法の優位性は変わらないとの結論を得た。併せて当該開発システムの市場占有率を予測し、ビジネスプラン作成の一助とした。2)バイオマス糖化液の脱硫酸性能評価濃硫酸加水分解法(NEDO法)に関しては、糖・硫酸のクロマト分離の操作因子である溶離水使用量(W/F)、分離剤負荷(Load)と糖回収率、硫酸回収率に係る最適条件を決定した。現プロセスから排出される1%前後の硫酸を含む糖液から糖及び硫酸をイオン交換膜で回収する新規提案であるイオン交換間膜電気透析法に関する確認試験を行い、糖回収率99.5%、硫酸回収率99.6%の好結果を得ると共に、硫酸回収濃縮に係る基礎実験データを採取した。3)プロセス最適化検討と経済性評価前項2の結果を踏まえて、新たに提案するゼロエミッション・省エネルギー型前処理プロセスを構築し、現状のプロセスに付加すべき装置の建設費、消費エネルギー、廃棄物発生量削減効果などを総合的に比較評価した結果、バイオエタノール製造量10万kL/年の標準規模プラントに提案システムを付設した場合の経済性は以下のように試算された。ED新設に伴う設備償却等諸費用増加分▲1,197円/kL-エタノール同上消費電力の増加分▲2,500円/kL-エタノール損失硫酸の差額(対米国NREL法との差額)3,873円/kL-エタノール損失中和剤Ca(O)2の差額(同上)3,512円/kL-エタノール産業廃棄物CaSO4処理費差額(同上)2,150円/kL-エタノール提案プロセス採択の経済的メリット5,838円/kL-エタノール4)ビジネスモデルの策定と評価上記提案プロセスの経済的優位性をもとに、提案プロセスの技術セールス(ライセンス収益)、同関連装置の販売、関連エンジニアリング業務の展開を中核としたビジネスプランを作成し、その実現のためにPhase2で実バイオマス糖化液による小型装置での実証試験を提案した。NEDOでの評価では遺憾ながら採択されなかったが、今後10数年間で国内外で期待される市場(売上規模300-500億円)への対応策について検討中である。
英文要約1. The Results of Study Pretreatment of biomass with sulfuric acid is one of the major procedures under R&D for the biomass to ethanol conversion technology in the world. We carried out following items of research to start up and develop a new venture business involved in sales of the technology of the title of this research. 1)Survey of Research Trend in Technologies of Biomass to Sugar Conversion We examined extensively the procedures of acid-hydrolysis of biomass and various pretreatment procedures for enzyme-hydrolysis of biomass. As the results, we concluded that superiority of sulfuric acid pretreatment procedure will be kept for several to over 10 years. We predicted the market occupation ratio of the technology of the title for business plan making. 2)Tests on Removal of Sulfuric Acid from Sulfuric Acid Hydrolysates We examined and determined operation factors of chromatographic separation of sugars and sulfuric acid like an amount of water required for the separation (W/F),an amount of resin required for chromatography (Load),sugar yield, optimal conditions for sulfuric acid recovery for NEDO procedure of concentrated sulfuric acid hydrolysis. In the present NEDO procedure the concentration of sulfuric acid contained in raffinate (sugar solution, effluent from chromatographic column) is about 1%. Our new proposal is to remove and recover sulfuric acid almost completely from the raffinate with electric dialysis through an ion exchange membrane. We obtained good results of sugar yield 99.5%, sulfuric acid recovery 99.6%, and some other necessary experimental data on the new procedure. 3) Studies on Optimization of the Process and Economical Evaluation We devised and proposed a new zero-emission and energy-saving type pretreatment process based on the results of 2.We examined investing cost of additional apparatuses, additional energy required, and decrease of waste materials for the new process. As the results we obtained following conclusion with the case of an ethanol plant of capacity of 100,000kL per year. additional investing cost of electric dialysis (ED):▲\1,197/kL-ethanol additional electricity required for ED:▲\2,500/kL-ethanol Decrease of sulfuric acid loss: \3,873/kL-ethanol(difference between this process and that of NREL) Decrease of neutralizing reagent, Ca(O)2: \3,512/kL-ethanol (difference between this process and that of NREL) Decrease of treatment cost of industrial waste, CaSO4: \2,515/kL-ethanol In sum, economical merit of a new process proposed: \6,208/kL-ethanol 4)Plan of business model and evaluation We made a business plan of technology sales (license profit),sales of the related apparatuses, and business of related engineering. For the realization of the plan we proposed demonstration test at a capacity of small scale using real biomass hydrolysate. Our plan was not adopted unfortunately in NEDO competition, however, we are examining a plan for an expected market of about \30 to 50 billion for future 10 years.
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