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| 日本＿目次 |
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第4章 | |
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原料/バイオ燃料の技術情報 | |
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4.1 技術基準（品質規格） | |
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日本における自動車用燃料（ガソリンおよび軽油）にかかわる燃料品質規格は、「揮発油等の品質 確保等に関する法律」（品確法)において規定されている。 | |
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表 4.1 品確法における揮発油規格 | |
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※ ○＝強制規格項目 | |
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ガソリンに混合する事を前提としたエタノールの品質規格については、自動車業界、使用者団体、 アルコール業界および石油業界の合意の下に、社団法人自動車技術会の団体規格であるJASO規格 において、2006年10月に「自動車燃料－混合用エタノール」（JASO M 361）が制定されている（表 4.2）。 | |
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表 4.2 「自動車用燃料－混合用エタノール」（JASO M 361） | |
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図 4.1 バイオエタノールに係る品質規格 | |
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4.1.2 ETBEの品質規格 | |
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ETBEにかかわるガソリンへの混合許容値については、品確法に規定する揮発油規格において規定はされていないが、既存の「含酸素率1.3質量%まで」において規定され、それに相当するETBE 混合率は約8.3体積%である。 また、ETBEの品質規格については規格が制定されていない。 | |
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図 4.2 ETBEに係る品質規格 | |
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表 4.3 軽油の強制規格項目（品確法） | |
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また、軽油に混合することを前提としたニートFAME（軽油に混合する前の100%FAME）の品質規格については、自動車業界、使用者団体、アルコール業界および石油業界の合意の下に、社団法人自動車技術会の団体規格であるJASO規格において、2006年10月に「自動車燃料－混合用脂 肪酸メチルエステル（FAME）」（JASO M 360）が制定されている（表 4.4）。当該規格は、将来的にJIS規格として標準化することを予定している | |
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表 4.4 「自動車用燃料-混合用脂肪酸メチルエステル（FAME）」 | |
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(JASO M 360) | |
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図 4.3 バイオディーゼル燃料に係る品質規格 | |
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4.2 各種バイオ燃料の製造法 | |
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4.2.1 バイオエタノール | |
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糖質あるいはでんぷん質が豊富な有機物から糖液を搾取し、これを嫌気性発酵させる。生産性を上げるために研究開発が繰り返され、現在では数多くの発酵方法が存在する。 でんぷん質原料を用いる場合には、発酵の前に酵素（アミラーゼ）による糖化プロセスが必要となる。 また近年、従来は行われていなかったセルロース系原料からのエタノール製造の技術開発が国内 において進められている。この場合にも、原料に含まれるセルロースやヘミセルロースを分解し て糖に変換する糖化プロセスが必要であるが、その方法には、酸糖化法、酵素糖化法、亜臨界水法 等がある。 また、セルロース系原料からの発酵効率を上げるため、遺伝子組み換えによる発酵菌の開発も行われている。 |
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反応式（6炭糖の例） C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 |
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図 4.4 バイオエタノール製造工程概要 | |
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＊国内実証プラントにおける製造事例 | |
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(1)沖縄県伊江島 アサヒビール(株)と(独)農業･食品産業技術総合研究機構九州沖縄農業研究センターは、砂糖とエタノールを複合生産するプロセスを考案し、2006年より沖縄県伊江島において実証試験を行って いる。 原料とする高バイオマス量サトウキビは、従来種より一株あたりの茎の数が極めて多く、株の再 生力も旺盛である。そのため、単位面積あたりで得られる糖の量が従来種より多くなり、砂糖生産 に影響を与えずにバイオエタノール製造が可能になる。また、燃焼エネルギー源として利用可能な バガス（サトウキビの搾りかす）の生成量も従来種の3倍以上となり、砂糖とエタノールの生産に必要な全エネルギーを賄うことができる。 プラントは製糖設備とエタノール製造設備からなる。高バイオマス量サトウキビから1回だけ砂糖を結晶化した後の1番蜜を原料とし、水で希釈し全糖濃度を20~25%に調整した後、高発酵性 酵母を添加し発酵させる。1番蜜は廃糖蜜に比べて塩類の濃縮が少ないため、耐塩性酵母を用いる必要がない。 |
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図 4.5 高バイオマス量サトウキビからの砂糖･エタノール生産フロー1 | |
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1 (独)農業･食品産業技術総合研究機構九州沖縄農業研究センター、プレスリリースhttp://www.knaes.affrc.go.jp/press/20060131/jissyo.html | |
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(2)大阪府堺市 バイオエタノール・ジャパン関西(株)は、建設廃木材等から希硫酸による2段階糖化法と、さら に遺伝子組み換え菌K011と酵母の2種類の菌体を用いてバイオエタノールの製造を行っている。 この遺伝子組み換え菌は、米国で開発され、丸紅(株)と月島機械(株)が日本へ導入したものである。 希硫酸による2段階糖化法では、まず、1次加水分解においてヘミセルロースから5炭糖を回収 し、中和後、遺伝子組み換え菌を用いて、通常の微生物では発酵できない5炭糖(キシロース等)の エタノール発酵を行う。一方、1次加水分解の残渣は、希硫酸により再度加水分解し、残渣中のセ ルロースから6単糖を回収、中和した後、酵母を用いてエタノール発酵を行う。 |
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2 寺島ら、建設廃木材からのバイオエタノール製造、大成建設技術センター報 第38号、2005 | |
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図 4.6 希硫酸2段階プロセスによるバイオエタノール製造フロー 2 | |
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(3) 岡山県真庭市 三井造船(株)と岡山県は、針葉樹端材の木材チップを主原料として、バイオエタノールを製造している。 希硫酸およびセルロース分解酵素（セルラーゼ）によりヘミセルロース、セルロースを糖に変換後、VTT（フィンランド）が開発した遺伝子組換え酵母によりC5糖、C6糖の同時発酵を行う。 精製したエタノールは、高機能なゼオライト膜により無水化される。 |
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図 4.7 希硫酸およびセルラーゼ前処理によるバイオエタノール製造フロー3 | |
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3 三井造船(株)、木質系バイオエタノールの製造技術について、2006 | |
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4.2.2 ETBE（エチルターシャリーブチルエーテル） | |
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通常、エタノールとイソブテン（石油製造過程の副生物）を混合し、触媒上で反応蒸留することによって製造される。 日本では、体積量で8.3%（エタノール3%相当分）までのETBEをガソリンと混合することが可能である。 |
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図 4.8 ETBE混合ガソリンの製造と供給フロー | |
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4.2.4 BTL | |
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バイオマスの改質により製造した合成ガス（CO、H2）からFischer-Tropsch合成により脂肪族 炭化水素を生産し、適宜分解、異性化して製造するのが一般的である。 バイオマスガス化プロセスとは、バイオマスを常圧もしくは加圧条件で空気もしくは酸素、水蒸 気等の存在下での熱分解（数百℃以上）によって合成ガスを得るものである。複製するタールやす す、チャーの低減化、後処理がプロセス設計や運転コスト、運転管理に大きく影響する。 |
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ガス化反応式 CxHyOz+O2+H2O→CO+CO2+H2+CaHb FT合成反応式nCO+2nH2→-(CH2))n-+nH2O |
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4.2.5 第二世代バイオディーゼル燃料（水素化処理油（Bio Hydrofined Diesel：BHD）） | |
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油脂を高温高圧にて水素化精製もしくは分解後、必要に応じて異性化処理するものであり、パラ フィン系炭化水素を主とする軽油留分が得られる。 | |
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4.2.6 植物油直燃料（SVO） | |
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油脂(トリグリセリド）含有率の高い目的農業生産物（パーム、菜種、ひまわり、大豆、ココナツ 等）を栽培し、油脂を圧搾あるいは抽出により生産、夾雑物をろ過、精製して製造するのが一般的 である。油脂分の多いバイオマスからの生産時には、一般に粗砕後加熱圧搾する圧搾法が採用され ている。一方、低油脂含有バイオマスからの生産時には、有機溶媒を用いた抽出法が一般に用いら れている。 | |
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4.2.7 バイオメタノール | |
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バイオマスの改質により製造した合成ガスから触媒反応により製造するのが一般的である | |
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反応式： CO + 2H2 → CH3OH CO2 + 3H2 → CH3OH+H2O |
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4.2.8 バイオブタノール | |
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バイオブタノールの製造工程はエタノールと類似しており、使用する原料も同様であることから、 既存のエタノール生産設備を改造することでバイオブタノールを生産することができる。原料に含 まれる糖質をアセトン・ブタノール菌により嫌気性発酵させることにより、エタノール、ブタノー ル、アセトンが得られる。 | |
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