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1 藻類エネルギー ~CO 2 排出 50% 削減を目指すフロンティア ~ 平成 23 年 11 月 12 日筑波大学渡邉信

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3 藻類バイオマス技術開発プロジェクト < 各種作物 微細藻類のオイル生産能の比較 (Chisti 2007 を改変 )> 作物 藻類 オイル生産量 L/ha/ 年 世界の石油需要を満たすのに必要な面積 (100 万 ha) 地球上の耕作面積に対する割合 (%) とうもろこし , 綿花 , 大豆 , カノーラ 1,190 4, ヤトロファ 1,892 2, ココナッツ , , パーム 5, 微細藻類 (1) 136, 微細藻類 (2) 58, 注意 : 微細藻類 (1) はバイオマス *1 ( 乾燥重量 ) の70% がオイルの種培養株微細藻類 () (2) はバイオマス *1 ( 乾燥重量 ) の30% がオイルの種あるいは培養株 藻類のオイル生産効率は植物よりも 10 倍 ~ 数百倍高い 3

4 現状と課題 3 微細藻類バイオ燃料の開発動向 国内外において 急激な油価上昇や 気候変動リスクの高まりから 2000 年代になって 食糧と競合しない微細藻類燃料開発が急進展している 特に米国は 微細藻類ベンチャー企業とエネルギー関連企業が組む等して 政府から多額の資金援助を受けながら実証レベルの開発段階に至っている 海外の動向 米国では 国家事業としての位置づけによる政策支援 事業支援策が実施されている 米エネルギー省 (DOE) は2009 年より大学 企業で構成する 藻コンソーシアム に5000 万ドル ( 約 45 億円 ) を拠出 2010 年には National Algal Biofuels Technology Roadmap を作成 発表 2009 年より世界最大手の石油会社 米エクソンモービルが 藻に関する研究開発に6 億ドル ( 約 540 億円 ) を超える投資を実施 2011 年 8 月にエネルギー省 海軍 農業省はDrop-in fuel( そのままで燃料として使えるオイル ) の開発に今後 3 年間で5 億 1 千ドル ( 約 400 億円 ) を投資すると発表このほか オーストラリア イスラエル 中国 インド インドネシア 韓国など世界各地で微細藻類の研究開発 実証が行われている 世界的にも 次世代バイオ燃料の原料として 藻類 が注目されている 4

5 微細藻類のオイル生産量 微細藻類の種 Botryococcus braunii Chlorella sp. Cryptothecodinium C yptot ecodi iu cohnii co ii Cylidrotheca sp. Dunaliella primolecta Isochrysis sp. sp Monallanthus salina Nannochloris sp. sp Nannochloropsis sp. Neochloris oleoabundans Nitzschia sp. Phaeodactylum tricornutum h d l i Schizochytrium sp. Tetraselmis suieia Chisti 2007 オイル含量 (% dry wt) >

6 ほとんどの藻類 トリグリセリドを蓄積 トリグリセリド はメチルエステル化され 脂肪酸 メチルエステル(FAMEs)として燃料に利用 FAMEs: 酸化されやすい, FAME 酸化されやす NO NOxの放出 低温 放出 低温 凝固 問題を克服する とが必要 凝固 の問題を克服することが必要 ターゲット: 炭化水素産生藻類. 石油成分は 炭化水素で 既存のインフラが活用 Dropin fuel) in-fuel) 炭化水素産生藻類: Botryococcus and Aurantiochytrium

7 筑波大学での取り組み その ボトリオコッカス Botryococcus 淡水に生息する藻類 緑 赤色で 緑 赤色で μmの μmのコロニーを形成 を形成 二酸化炭素を固定し 炭化水素を生産 炭化水素は石油の代替となり得る 細胞内及び コロニー内部に炭化水素を蓄積 乾燥重量の m Botryococcusの生産する炭化水素の 例 重油の一種 C25H48 C30H5 6 C40H78

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10 藻類バイオマスファーム構想 ( 量培養への道 ) 技術開発のための取組み野外大量培養技術の確立 * 休耕 耕作放棄地を利 した試験プラント実験による課題の抽出と解決策の提 * 処理プロセスへ組み れ ボトリオコッカスの屋外 量培養システムの構築種培養の容器コストを 1/10 へ 構築培地作成経費を 1/30 へ 藻体濃度 (FL-dw g/l) L 培養ソフトタンク培養 30L 培養 day 20g/m 2 / バイオマス 10g/m 2 / 炭化 素 国における実 化のメド 300L ドーム培養 チューブリアクタ 12Lx40 本 パイプリアクタ 120Lx16 本 プールでのプラスチックバック 規模培養システム 0.5 トンスケール 2 トンスケール 100 トンスケール さらなる大規模な実証を総合戦略特区によって実施予定 10

11 0.5 トンリアクター 11

12 2 トンリアクター 12

13 さらにスケールアップした実験が必要! トンスケールへ展開 藻類 規模培養プラント (25m プール ) 竣 (2011 年 3 ) 現在の炭化 素 産効率 100 トン /ha/ 年 標 : 産効率の 桁増進 (1,000 トン /ha/ 年 ) 現在の 油とほぼ同じ価格での供給が可能に 13

14 オーランチオキトリウム (Aurantiochytrium) 技術開発のための取組み優れたオイル産生能をもつ微細藻類の探索及び潜在力を強化する技術 * 炭化 素を産 し ボトリオコッカスと補完的な機能をもつ藻類培養株の確保 * 突然変異や遺伝 組み換えによる品種改良技術 優れたオイル産 能をもつ微細藻類の発 平成 22 年 12 月 14 日 ( 火 ) 朝日新聞 ( 夕刊 ) オーランチオキトリウムは高価値炭化水素スクアレンを乾燥重量あたり約 20% 合成でボトリオコッカスの 1/3 オーランチオキトリウムの倍加時間は2 時間でボトリオコッカス ( 倍加時間 3 日 ) の36 倍 14

15 藻類バイオマスファーム構想 ( オーランチオキトリウム ) 価値の炭化 素 ( スクアレン ) 産能を有する従属栄養藻類オーランチオキトリウムをマングローブ林より 150 株単離 採集地 : マングローブ林 a Nile Red 染 が中性脂質 がリン脂質などの極性脂質とされる 固体培地での培養 15

16 藻類バイオマスファーム構想 ( オーランチオキトリウム ) オーランチオキトリウムの増殖速 8 度 7 炭化 素濃度は 20%/ 乾燥重量 (g/litter) biomass 倍加時間は 2 時間と増殖速度がきわめて速い time (days) 増殖曲線 25 a b a: A. sp. 18W-13a b: ナイルレッドで染 炭化 素が に蛍光 スクアレン (squalene) C 30 H 50 健康 品 ( サプリメント ) 化粧品などに利 16

17 従属栄養性 : 光合成は わず 有機物を分解してオイルを 産するボトリオコックスと栄養様式で補完的!

18 18w-13a の 4~12 日目のバイオマス量とスクアレンの含量 4 日目がバイオマス量 スクアレン含量の双方で最も高く スクアレン濃度はバイオマスあたりで 20% 収量は約 1.3g/L となる Day after inoculatio n Biomass g/l Total Lipidid g/l Squalene g/l Squ.% in Biomass 4 days days days Medium:2% Glu proteose-peptone 1% and yeast extract 0 5% Medium:2% Glu, proteose-peptone 1% and yeast extract 0.5% Condition: 25, 100 rpm.

19 オーランチオキトリウムは高価値炭化水素スクアレンを乾燥重量あたり約 20% 合成でボトリオの 1/3 オーランチオキトリウムの倍加時間は炭化水素生産効率の高い25 で3 時間 : ボトリオ ( 倍加時間は 25 で 6 日 ) の 48 倍 48/3 で 16 倍のオイル生産効率となる 4 日間で 1.3 g/l (1.3kg/m 3 ) のオイル量がとれるので 深さ1.5mでのオイルの日生産量は 485g/m 2 とボトリオコッカス (10g/m 2 ) の 48.5 倍となる

20 2011 年 5 月 藻類バイオマスが生産した炭化水素を混合燃料として トラクターでの実証運転に成功 ( 揮発油等の品質の確保等に関する法律の上限である 3% 混合燃料を利用 ) 20

21 バイオマスの展開可能性 ( スクアレン ) スクアレン C30H50 ステロール合成の前駆物質 Tit Triterpene に属する ステロール 深海サメ ( 絶滅危惧種 ) 健康サプリメント スッキリや健康をサポート 医薬部外品 抗酸化作用 鎮痛作用免疫促進作用 殺菌作用浸透作用 細胞賦活作用保湿効果 はだあれ にきび しもやけ等治癒 インフルエンザワクチン ワクチン効果を増進 化粧品 美肌効果 21

22 筑波大学での取り組みその 3 ハイブリッドシステムで炭化水素生産 ボトリオコッカスとオーランチオキトリウムのハイブリッドで CO2の吸収と廃水処理を行いながら 生産された炭化水素を燃料として利用する循環システムを構築する 例えば バス燃料とすることにより 高齢者 子どもとその家族 高台からの通勤者などへの移動手段として 新エネルギーを暮らしに還元し 住みやすい社会を実現する ( エコモデルタウン ) 自動車用燃料 船舶用燃料としての利用可能性については 地元関係機関や企業の協力を得て 実証を進め 世界へ発信する 行政 企業 市民 NPO 等の協力により 地域資源を最大限活用 バス トラクター 漁船 新エネルギーを活かしたまちづくり 22

23 ご清聴ありがとうございました

ポイント 藻類由来のバイオマス燃料による化石燃料の代替を目標として設立 機能性食品等の高付加価値製品の製造販売により事業基盤を確立 藻類由来のバイオマス燃料のコスト競争力強化に向けて 国内の藻類産業の規模拡大と技術開発に取り組む 藻バイオテクノロジーズ株式会社 所在地 茨城県つくば市千現 2-1-6

ポイント 藻類由来のバイオマス燃料による化石燃料の代替を目標として設立 機能性食品等の高付加価値製品の製造販売により事業基盤を確立 藻類由来のバイオマス燃料のコスト競争力強化に向けて 国内の藻類産業の規模拡大と技術開発に取り組む 藻バイオテクノロジーズ株式会社 所在地 茨城県つくば市千現 2-1-6 藻バイオテクノロジーズ株式会社 ( 茨城県 ) File 15 バイオ樹脂 燃料 藻類の活 により 油依存からの脱却を 指す 藻バイオテクノロジーズ株式会社 ( 以下 同社 ) は 筑波大学藻類バイオマス エネルギーシステム開発研究センターの渡邉教授が代表取締役会長を務めており 藻類の生産及び加工並びに培養方法及び加工方法の研究開発を行う企業である 同社は 燃料 化学製品 化粧品などの原料である石油を藻から抽出した油に代替することで

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