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資源・環境
( A063 )

未利用バイオマスの活用技術と事業性評価

未利用バイオマスの活用技術と事業性評価

発刊日
2010年09月29日
体裁
A4判上製本 387頁
ISBN
978-4-86428-005-1
Cコード
3058
価格(税込)
71,280
( STbook会員価格(税込)STbook会員価格
67,680 円)

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冊数:
PDFパンフレット(A063 書籍「未利用バイオマスの活用技術と事業性評価」)

著者リスト

久保山 裕史 (独)森林総合研究所
片山 秀策 (独)農業・食品産業技術総合研究機構
芋生 憲司 東京大学
惠谷 浩 惠谷資源循環研究所
高尾 正樹 日本環境設計(株)
石井 宏幸 国土交通省
三島 康史 (独)産業技術総合研究所
大村 径 (株)NTTデータCCS
佐々木 ノピア 兵庫県立大学
菊地 淳 (独)理化学研究所
尾形 善之 (独)理化学研究所
原 亨和 東京工業大学
山田 竜彦 (独)森林総合研究所
石川 一彦 (独)産業技術総合研究所
林田 稔 (株)スギノマシン
吉岡 まり子 京都大学
白石 信夫 (株)白石バイオマス
敷中 一洋 東京農工大学
重原 淳孝 東京農工大学
香川 博之 (株)日立製作所
岡部 義昭 (株)日立製作所
金子 大作 北陸先端科学技術大学院大学
羽部 浩 (独)産業技術総合研究所
福岡 徳馬 (独)産業技術総合研究所
多湖 輝興 北海道大学
増田 隆夫 北海道大学
近藤 哲男 九州大学
野間 毅 (株)東芝
根本 明史 (株)三菱化学科学技術研究センター
黒田 真一 群馬大学
寺澤 勇 三菱自動車工業(株)
常岡 和記 三菱自動車工業(株)
種田 尚広 三菱自動車工業(株)
城島 透 (財)地球環境産業技術研究機構
湯川 英明 (財)地球環境産業技術研究機構
山根 浩二 滋賀県立大学
山澤 哲 鹿島建設(株)
上野 嘉之 鹿島建設(株)
杉山 喬 バイオコーク技研(株)
上杉 浩之 バイオコーク技研(株)
井田 民男 近畿大学熊
熊崎 実 (社)日本木質ペレット協会
浦野 直人 東京海洋大学
小原 信夫 東京海洋大学
神田 英輝 (財)電力中央研究所
齋藤 洋昭 (独)水産総合研究センター
遠藤 順也 農林水産省
江藤 寛子 兵庫県立大学
湯木 将生 三菱UFJキャピタル(株)

趣旨

 未利用・非可食バイオマスの利活用は、資源循環化社会の構築・環境負荷低減の有力な手段として、研究開発が活発です。一方実現には「原料の収集・製造から物流、廃棄までトータルでの環境負荷低減効果」「経済性、事業性評価」「原料の季節変動、地域偏在」「既存物質と同等の性能や安全性の確保」等解決すべき課題は数多く残っています。
 本書は、実社会で実現するための「利用可能賦存量予測」「経済性・事業性評価」「環境負荷の直接的な削減効果と間接的な増減要因評価」「マテリアル・エネルギー利活用技術」について、解説した書籍です。企業が「事業として取り組めるか」、「実現には何が必要か」を科学的根拠に基づいた様々な視点からまとめています。
 研究開発に携わっている方だけでなく、事業・市場戦略、事業性評価、研究企画、技術調査にぜひご活用ください。

目次

1章 未利用・非可食バイオマスの潜在量と利活用および経済性・環境負荷低減効果の評価

 1節 木質バイオマスの再資源化と評価
  1. 森林バイオマス供給
  1.1 林業連係型のバイオマス供給
  1.2 伐採方法とバイオマス供給
  1.3 林業連携型のバイオマス供給可能量
  1.4 林業生産拡大の条件
  1.5 森林バイオマスの供給コストについて
  1.6 森林バイオマス利用によるCO2削減効果
  1.7 森林バイオマス供給ポテンシャル
  2. 林産バイオマス
  2.1 林産バイオマスの供給可能量
  2.2 林産バイオマス供給ポテンシャル

 2節 バイオマス利用のための資源作物と畜産廃棄物の可能性
  1. 畜産廃棄物利用の可能性
  1.1 畜産廃棄物の発生量
  1.2 畜産廃棄物のバイオマス原料としての利用可能性
  2. 資源作物利用の可能性
  2.1 資源作物の種類と特性
  2.2 資源作物利用の可能性

 3節 稲わら,麦わらの利用可能量・資源化と評価
  1. エタノール原料としての稲わら,麦わらの特徴
  1.1 稲わら
  1.2 麦わら
  2. 稲わらの発生量と利用可能量
  3. 稲わらの輸入について
  4. 麦わらの生産量
  5. 流通価格
  6. 収集作業体系
  7. 稲わらの収集・運搬コスト事例
  8. コスト低減の可能性

 4節 都市ごみ、食品加工残渣の循環利用と評価
  1. 都市ごみ中のバイオマス,食品加工残渣の排出・発生量および利用可能量
  1.1 都市ごみ中のバイオマスの種類と排出・発生
  1.2 食品加工残渣の種類と発生量
  1.3 都市ごみバイオマスと食品加工残渣の利用可能量
  2. 生ごみなどの循環利用における収集・運搬など課題
  2.1 家庭系生ごみについての課題
  2.2 事業系食品廃棄物についての課題
  2.3 食品加工残渣についての課題
  3. 生ごみなどの再資源化システムとその普及・将来性
  3.1 堆肥化技術・システム
  3.2 飼料化技術・システム
  3.3 バイオディーゼル燃料化技術・システム
  3.4 バイオガス化(メタン発酵)技術・システム
  3.5 炭化技術・システム
  3.6 バイオエタノール化技術・システム
  3.7 バイオマスプラスチック化技術・システム
  3.8 ガス化技術・システム
  4. 生ごみなどの循環利用における環境負荷と経済性
  4.1 廃棄物処理による温暖化ガス排出の現状
  4.2 生ごみなどの循環利用による環境負荷の削減と経済・事業性

 5節 繊維リサイクルと綿繊維由来バイオエタノール生産
  1. 繊維の廃棄とリサイクルの現状
  1.1 繊維のライフサイクル
  1.2 繊維リサイクルの取組み
  2. 綿繊維由来バイオエタノール生産
  2.1 バイオマスとしての綿繊維
  2.2 生産プロセス
  2.3 技術課題とその解決
  3. 繊維のリサイクル制度の設計と構築
  3.1 日本におけるリサイクル制度
  3.2 繊維リサイク制度の設計と構築の取組み

 6節 下水汚泥バイオマスの利用促進に向けた取組
  1. 下水汚泥の発生量と処理処分等の現状
  2. 下水汚泥の有効利用
  2.1 マテリアル利用
  2.2 エネルギー利用
  3. 重点施策
  3.1 「資源のみち」の創出
  3.2 国土交通省成長戦略
  3.3 下水汚泥の資源化に係る技術開発及び新技術の円滑な導入の推進
  4. その他の施策

 7節 藻類バイオマスの資源化と実現可能性
  1. 海域および水域の植物群
  2. 海域の栄養塩
  3. 微細藻類の利用
  4. 大型藻類バイオマスの利用
  4.1 瀬戸内海における利用可能量
  4.2 世界の海洋バイオマスの利用可能量
  4.3 大型藻類の特徴
  4.4 紅藻パルプの生産
  4.5 大型緑藻類のエネルギー・マテリアル利用の可能性
  5. どのようなシステムを目指すべきか
  5.1 海藻(草)類利用の歴史
  5.2 環境との共生とバイオマス利用

 8節 アジアのバイオマスと資源利用の供給可能量
  1. 農業系バイオマス賦存量と供給可能量
  1.1 世界の主要農産物の生産量
  1.2 種類と特徴
  1.3 賦存量と供給可能量の推計
  2. 供給可能量分布の分布推定(タイ国におけるケーススタディ)
  2.1 資源分布の推定方法
  2.2 資源と供給可能量の分布
  2.3 月別最小購入費の計算による供給可能量の分布
  2.4 供給可能量と事業性

 9節 東南アジアにおける森林経営による木質バイオマス利用可能量と削減可能なCO2量
  1. 推定資料と方法
  1.1 東南アジアの森林
  1.2 土地利用モデル
  1.3 木質バイオマスのモデル
  2. 結果と考察
  2.1 森林面積の変化
  2.2 林分バイオマスの推移
  2.3 木質バイオマスおよびバイオエネルギーの年間生産量
  2.4 過去の研究例との比較
  3. 感度分析
  4. REDDにおける木質バイオマス生産に対する政策的影響

10節 バイオマス利用の設計図入手を目指した物質・情報資源の探索
  1. 地下資源依存から生存圏での資源循環利用へ
  2. バイオマス利用の設計図という情報資源
  3. 物質資源の存在様式・化学組成のプロファイリング技術開発
  4. ゲノム情報資源を次世代シーケンサー利用で探索する技術開発
  5. 経済活動に偏重せず、生物資源を循環的に活用する社会形成を目指したオミクス研究・ECOMICS (=[Economics]-[No])を目指して

2章 未利用・非可食資源からのポリマー合成、化学品製造
 1節 触媒によるセルロース糖化
  1. カ-ボン系固体酸の合成
  2. カーボン系固体酸の構造と機能
  3. カーボン系固体酸の触媒能
  3.1 セルロースの加水分解による単糖の製造
  3.2 カーボン系固体酸によるセルロースの加水分解

 2節 ポリマー原料用リグニンの製造
  1. ポリマー材料の観点からのリグニンの特性と分類
  1.1 リグニンとは
  1.2 どの植物由来のリグニンか
  1.3 どのような処理法で得られたリグニンか
  2. 副産リグニン
  2.1 クラフトリグニン
  2.2 リグニンスルホン酸
  2.3 酢酸リグニン
  2.4 硫酸リグニン
  2.5 バイオエタノール製造副産アルカリリグニン
  2.6 副産リグニンの機能化の方向性
  3. 調製リグニン
  3.1 加溶媒分解反応について
  3.2 有用ケミカルス製造過程で副産した加溶媒分解リグニン
  3.3 溶融紡糸可能な加溶媒分解リグニンの調製
  3.4 リグノフェノール誘導体
  3.5 調製リグニン開発の方向性
  4. リグニンの木材化学

 3節 ウオータージェットによるバイオマスの前処理技術
  1. 湿式ジェットミル
  2. ウォータージェットによるセルロースの分散化
  3. 電子顕微鏡によるセルロース・ナノファイバーの評価方法

 4節 未利用バイオマスからの液化樹脂の製造
  1. フェノール存在下でのバイオマス液化と樹脂への変換
  1.1 バイオマス液化法の改良
  1.2 液化木材フェノール樹脂車載部品の開発
  1.3 木質バイオマス由来カーボンファイバーの調製と特性化
  2. 多価アルコール存在下でのバイオマス液化と樹脂への変換

 5節 リグニン由来低分子量体を用いたバイオベース材料
  1. 微生物代謝によるリグニンの選択的低分子化
  1.1 リグニン代謝中間体 2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid (PDC)
  1.2 PDCの物理化学的性質
  2. PDC含有高機能バイオベース樹脂の開発
  2.1 PDCの高分子材料化
  2.2 PDC含有分子の強力接着剤への展開
  3. 酵素的糖化と物理的粉砕法を組み合わせたリグニンの低分子化
  3.1 同時糖化粉砕法による低変性リグニンの調製
  3.2 低変性リグニンのナノ粒子としての特性

 6節 リグニンからのエポキシ樹脂合成と電気・電子機器への応用
  1. リグニンからのエポキシ樹脂合成
  2. エポキシ樹脂硬化物の特性
  3. リグニン由来エポキシ樹脂のプリント配線基板としての応用可能性検討
  4. リグニン由来エポキシ樹脂の成形材料としての応用可能性検討

 7節 植物由来カテコール性樹脂の創製と応用
  1. 植物由来カテコール性樹脂の分子設計と重合
  2. 植物由来カテコール性樹脂の接着特性

 8節 BDF副生グリセリンからの機能性化学品製造
  1. BDF副生グリセリン
  2. グリセリン誘導体の研究開発動向
  3. 特許・論文にみるグリセリン酸の用途開発動向
  3.1 グリセリン酸およびその塩の用途
  3.2 グリセリン酸誘導体の用途
  4. バイオプロセスによるD-グリセリン酸の製造
  4.1 グリセリン酸高生産菌の探索
  4.2 グリセリン酸生産条件の検討
  4.3 グリセリン酸生産機構の解析
  5. グリセリン酸のバイオプラスチックへの利用

 9節 触媒反応による未利用バイオマスからの基礎化学物質合成
  1. はじめに
  1.1 バイオマス資源の利用
  1.2 非可食バイオマスからの基礎化学物質合成
  1.3 バイオマスを基礎化学物質へ転換する触媒
  2. バイオマス廃棄物のモデル物質による反応経路の検討
  2.1 アルコール類、およびカルボン酸類からのケトン類合成
  2.2 グリセリンからの基礎化学物質合成
  3. バイオマス廃棄物からの基礎化学物質合成
  3.1 大腸菌発酵残さの可溶化と触媒によるケトン類合成
  3.2 粗製グリセリンからの基礎化学物質合成
  4. おわりに

3章 未利用・非可食資源からの繊維と複合材料
 1節 木質バイオマスからのナノファイバーの創製と複合材料の開発
  1. ナノファイバーとは?
  1.1 ナノサイズファイバー
  1.2 ナノ構造ファイバー
  1.3 ナノファイバーテクノロジー
  2. セルロースナノファイバーの創製法
  2.1 化学処理によるナノファイバーの創製
  2.1.1 硫酸処理によるナノウィスカーあるいは微結晶セルロースの調製
  2.1.2 TEMPO触媒酸化によるナノファイバーの調製
  2.2 酵素加水分解によるナノエレメント創製
  2.3 物理化学的手法によるナノファイバー創製
  2.3.1 メカノケミカル処理によるセルロース繊維の微粒子化
  2.3.2 高圧ホモジナイザーによるミクロフィブリル化ナノファイバーの調製
  2.3.3 水中カウンターコリジョン法によるセルロースナノファイバーの調製
  3. セルロースナノファイバーの複合化
  3.1 分散化技術
  3.2 セルロース系ナノファイバーコンポジットの現状

 2節 木質バイオマスからのナノカーボンの製造
  1. 木質バイオマスの現状について
  1.1 我が国の森林資源のエネルギーポテンシャル
  1.2 木質資源の高付加価値利用の検討
  2. 木質バイオマスの高付加価値化技術の開発状況について
  2.1 木質のマテリアル原料としての可能性
  2.2 木質の熱分解プロセスを用いた化学変換
  2.3 木質からのナノカーボン生成
  3. 各プロセスにおける特徴
  3.1 木質原料について
  3.2 ナノカーボン生成について
  4. ナノカーボンのアプリケーションへの展開

 3節 バイオマスナノファイバーを用いたフレキシブル基板
  1. セルロース源
  1.1 バクテリアセルロース
  1.2 植物性セルロース
  2. ナノファイバーを使う意義
  2.1 ナノファイバー化による物性向上
  2.2 ナノファイバー化による光学特性向上
  3. 他の材料との比較

 4節 ケナフの特性と複合材料の開発
  1. ケナフ繊維の特性
  1.1 ケナフとは
  1.2 ケナフ繊維の植物学的特徴
  1.3 ケナフ繊維の弾性率
  1.4 ケナフ繊維の供給体制の現状
  2. ケナフ繊維含有プラスチックの開発・生産状況と課題
  2.1 開発の経緯
  2.2 企業における取組状況
  2.3 ケナフ繊維含有プラスチックの実用化における課題
  3. ケナフ繊維含有プラスチックの射出成形に関する研究事例
  3.1 研究の背景
  3.2 高分子カップリング剤処理されたケナフ繊維およびポリスチレンからなる複合材料
  3.3 射出成形したPS/KF複合材料の特性
  3.4 今後の課題と展望

 5節 竹繊維複合材料の自動車内装部品への適用
  1. 竹繊維の選定
  2. 製造工程
  3. 耐湿熱老化性
  4. CO2排出量
  5. VOC発生量および有機酸発生量
  6. その他の性能

4章 未利用・非可食資源のエネルギーへの利用技術
 1節 非可食バイオマスからのエタノール製造技術と化学品生産
  1. 米国におけるバイオ燃料導入
  1.1 歴史的背景と現在の動向
  1.2 バイオ燃料導入計画
  1.3 セルロースエタノール実証試験
  2. セルロースエタノールの製造コスト
  3. RITEにおける非可食バイオマスからのバイオ燃料製造技術の開発
  3.1 要素技術
  3.2 バイオ変換工程に必要な技術特性
  3.3 RITEバイオプロセス
  3.4 セルロースエタノール工業化へ向けたRITE の取り組み
  3.5 バイオブタノール生産技術の開発
  4. RITEバイオプロセスによる化学品の生産
  4.1 RITEバイオプロセスのC3~C6化合物生産への応用
  4.2 グリーン化学工業への期待

 2節 未利用バイオマスからのBDF製造技術
  1. 燃料原料としてのジャトロファ油および米ヌカ油の可能性
  2. ジャトロファ油および米ヌカ油からのバイオディーゼル製造
  2.1 アルカリ触媒によるメチルエステル変換
  2.2 高遊離脂肪酸含有原料油のメチルエステル変換
  2.3 燃料性状
  3. 微細藻類からの油脂の可能性
  4. 動物脂の可能性

 3節 廃棄物系バイオマスを原料とする微生物燃料電池
  1. 微生物燃料電池とは
  2. 微生物燃料電池のメリット
  3. 実用型リアクターとしてのカセット微生物燃料電池リアクター
  4. 実廃水への適用試験
  5. 今後の展望

 4節 木質バイオマスからの高効率水素製造
  1. 木質系バイオマスからの水素製造への全体システム
  1.1 パイロクリーンガスの製造工程
  1.2 水素分離工程
  1.3 MgへのH2吸蔵工程
  1.4 本システムから得られる製品とその用途
  2. PCシステムによる木質バイオマスからのパイロガスの製造技術
  2.1 コーカー炉によるタール蒸気含有ガスからクリーンガスへの転換
  2.2 バイオマス原料種の特性評価
  2.3 PCS から発生するエネルギーの利用とCO2 削減効果
  3. 水素化マグネシウムの製造技術の確立
  3.1 水素吸蔵合金への水素吸蔵技術
  3.2 加水分解によるMgH2 からのH2 の取り出し
  3.3 マグ水素リアクターの開発

5章 未利用木材の木炭・炭素化、チップ化、ペレット化
 1節 バイオマスの熱分解・炭素化

 2節 木質バイオマスのチップ化と経済性・市場展望
  1. 木質バイオマスエネルギーの競争力
  2. 木質バイオマスの経済的なエネルギー利用方法
   2.1 熱利用と発電利用
   2.2 発電利用の問題点
  3. 森林バイオマスの低コスト供給の可能性

 3節 木質バイオマスのペレット化と経済性・市場展望
  1. 木質ペレットとは
  2. 木質ペレットの製造
  2.1 ぺレット成型の原理 
  2.2 製造プロセス
  2.3 木質ぺレットの品質基準
  2.4 生産コスト
  3. ペレット市場の国際的な動向
  3.1 拡大を続ける世界のペレット市場
  3.2 大型施設での需要
  3.3 ペレット原料の多様化
  3.4 ペレット工場の大型化
  4. 日本におけるペレット生産の動向と展望
  4.1 歴史的な経緯
  4.2 原料問題と生産コスト
  4.3 今後の展望

6章 未利用海洋資源の活用
 1節 水圏の未利用バイオマス―植物資源と微生物資源の相互利用開発
  1. 水圏植物を原料とするエネルギー生産
  1.1 水圏植物資源
  1.2 エタノール発酵
  1.3 水素発酵と光化学水素生産
  1.4 メタン発酵
  1.5 バイオディーゼル生産
  2. 水圏微生物を利用したバイオレメディエーション
  2.1 内分泌撹乱化学物質の生分解
  2.2 油(炭化水素)の生分解

 2節 液化DMEを利用した藻類からの燃料の高収率抽出技術
  1. 微細藻類からの燃料抽出を取りまく現状
  1.1 はじめに
  1.2 従来技術の問題点
  2. 液化ジメチルエーテルを用いた、微細藻類からの燃料抽出技術
  2.1 ジメチルエーテル(DME)とは
  2.2 液化DMEを用いた緑の原油の抽出技術の概要
  3. 微細藻類(アオコ)からの緑の原油の抽出試験

 3節 ホタテガイ残渣からの有用物質生産
  1. 有用機能性脂肪酸(脂肪酸レベル)  
  2. 有用脂質成分(脂質クラスレベル)
  2.1 プラズマローゲン型ホスファチジルエタノールアミン(PE プラズマローゲン)
  2.2 セラミドとは?
  2.3 セラミドの生理機能
  2.4 セラミドの分布
  2.5 化学合成によるセラミド
  2.6 水産物中のセラミド
  3. ホタテガイの残渣
  4. ホタテガイの脂質成分
  4.1 脂質クラス
  4.2 脂肪酸組成
  4.3 プラズマローゲン型ホスファチジルエタノールアミン(PE プラズマローゲン)
  4.4 軟体動物中のスフィンゴ脂質

7章 バイオマス資源の利用促進政策
 1節 日本のバイオマス政策の展望
  1. 「バイオマス・ニッポン総合戦略」策定の背景
  2. バイオマスタウン構想の策定・公表
  3. バイオマスタウン加速化戦略の構築
  4. 地域のバイオマス利活用に対する交付金
  5. バイオ燃料の利用促進
  6. 農林漁業バイオ燃料法の制定
  7. バイオマス活用推進基本法

 2節 欧州の事例からみた日本の木質バイオマス利用促進政策の検討
  1. 欧州各国の事例と日本の再生可能エネルギー政策の比較方法について
  2. 欧州各国の事例と日本における再生可能エネルギー促進制度・政策
  2.1 ドイツにおける再生可能エネルギー促進制度・政策
  2.2 スウェーデンにおける再生可能エネルギー促進制度・政策
  2.3 オーストリアにおける再生可能エネルギー促進制度・政策
  2.4 イタリアにおける再生可能エネルギー促進制度・政策
  2.5 日本における再生可能エネルギー促進のための主な導入制度・政策
  3. 欧州各国の政策導入による木質バイオマス発電量の変化

8章 バイオマスエネルギーシステム導入における戦略立案と事業評価
  はじめに. バイオマスの全体像
  1. 目的・状況にあった導入計画の立て方
  1.1 失敗と成功の分岐点は何か
  1.2 事業実現に向けたトータルシステムの構築と重要性
  1.3 導入計画の手順とその進め方
  1.3.1 導入計画の手順
  1.3.2 設置条件の検討
  1.3.3 エネルギー変換プロセスの検討
  1.3.4 エネルギー需給バランスの検討
  1.3.5 設備・運転コストの算定にあたって
  1.4 目的・状況にあったバイオマスの収集・輸送の検討
  1.4.1 バイオマスの存在範囲と輸送距離の検討にあたって
  1.4.2 バイオマス輸送におけるルート選定のポイント
  2. 導入における事業採算性の実態
  2.1 事業採算性評価に際しての事前検討のポイント
  2.2 事業採算性評価の実際
  3. バイオマスエネルギーシステムの事業成立条件とは