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1 バイオエタノール実用化のための取組 ( 秋田県 ) 1 秋田県バイオエタノール推進会議の開催 平成 21 年 11 月に秋田県バイオエタノール推進会議を設置し バイオエタノールの流通 利用に関する具体的な検討を開始した 第 1 回 H ( 社 ) 秋田県農業公社 カワサキプラントシステムズ ( 株 ) 第 2 回 H ( 独 ) 森林総合研究所 ものつくり大学 秋田県立大学 第 3 回 H22.3( 予定 ) 北秋田市 潟上市 大潟村 東北森林管理局 ( 株 ) トヨタ中央研究所 ( 株 )UDEXコンサルティング ( 株 ) 山二 秋田県自動車販売店協会 秋田県 2 バイオエタノール実証事業 稲わらを原料とするバイオエタノールの実証 ( 農林水産省事業 H20~H24 年度 ) 実施主体 :( 財 ) 秋田県農業公社 カワサキプラントシステムズ ( 株 ) 実証場所 : 大潟村 ( 原料収集 走行実証 ) 潟上市( エタノール製造 ) 製造規模 :22.4KL/ 年原料 : 稲わら協力機関 : 川崎重工業 ( 株 ) 川重テクノサービス( 株 ) 小玉醸造( 株 ) ( 株 ) 秋田県分析科学センター JA 秋田中央会 大潟村 潟上市 平成 21 年 10 月 1 日 稲わらの収集を開始 (15ha 約 60tを収集 ) 平成 21 年 11 月 18 日 エタノール製造実証プラント竣工 無水化設備 蒸留設備 発酵設備 濃縮設備 エタノール貯蔵エタノールスタンド排水貯槽 稲わら置場 粉砕スラリー化棟 固液分離設備 糖化設備 ボイラー設備 排水処理設備 稲わら置場 中央制御室 高圧受電設備 入口

2 木質バイオエタノール製造システムの実証 ( 林野庁事業 H20~H24 年度 ) 実施主体 :( 独 ) 森林総合研究所共同実施 : 県立大学 東京大学 早稲田大学実証場所 : 北秋田市 ( エタノール製造 ) 製造規模 :125KL/ 年原料 : スギ林地残材等協力機関 :( 株 ) 山二 北秋田市 県 大館北秋田森林組合 平成 21 年 6 月 23 日エタノール製造実証プラント竣工 排水処理施設の整備に着手 プラント平面図 スギ林 S W N 蒸留原料タンク E 糖液濃縮 黒液濃縮 蒸留 脱水 エタノール貯蔵タンク 整備済み施設 排水処理 排水タンク プラント架台 糖化タンク 今後整備予定施設 事務所 ボイラー冷却塔重油タンクコンプレッサー水タンク 高圧受電盤 道路 3 実用化に向けた課題等 (1) 原料関係 1 稲わら 低コストで効率的な収集体系の確立 ( 実証事業実施中 ) 長期保管方法の確立 ( 実証事業実施中 ) 2 林地残材 低コストで効率的な搬出方法の確立 (2) エタノール製造 ( 実証事業実施中 ) 効率的な前処理 C5 糖の効率的な発酵 残渣の有効利用 (3) 流通 利用 地域内消費のためのシステムづくり 走行実証 流通実証等による技術 データの蓄積

3 H バイオエタノール利用推進会議 バイオエタノール実証の取組み 秋田県生活環境文化部環境エネルギー推進課副主幹田口淳一

4 本日の内容 1 バイオエタノールの実証事業 (1) 秋田スギを原料とする実証事業 (2) 稲わらを原料とする実証事業 2 秋田県の課題

5 秋田県で二つの実証事業がスタート! 木質バイオエタノール製造システムの実証事業 実施主体 ( 独 ) 森林総合研究所 共同実施秋田県立大 東大 早稲大 地元協力 山二 大館北秋田森林組合北秋田市 秋田県 原料スギ林地残材等 プラント場所北秋田市 稲わらを原料とするバイオエタノールの実証事業 実施主体稲わら収集運搬実証 ( 社 ) 秋田県農業公社バイオエタノール製造実証 走行実証カワサキプラントシステムズ 実証フィールド稲わら収集運搬大潟村エタノール製造昭和工業団地 ( 潟上市 ) 走行実証大潟村ソーラースポーツライン

6 1 バイオエタノールの実証事業 (1) 秋田スギを原料とする バイオエタノールの実証事業 森林資源活用型ニュービジネス創造対策事業 ( 平成 20 年度 ~ 平成 24 年度 )

7 森林資源活用型ニュービジネス創造対策事業 ( 平成 20 年度 ~ 平成 24 年度 ) 事業主体 :( 独 ) 森林総合研究所 設置場所 : 北秋田市坊沢 ( クリーンリサイクルセンター隣 ) 原料 : 秋田スギ ( 製材残材 間伐材 ) ( チップ化したものを使用 ) 能 力 : バイオマス処理 1.5 t/ 日 エタノール製造 125 kl/ 年

8 事業推進チームの役割 協力体制 アルカリ耐性セルラーゼ C5C6 同時糖化発酵 秋田県立大学 副産物 リグニンの利用 森林総合研究所 プラント実証システムの高度化 高活性セルラーゼ 北秋田市 大館北秋田森林組合 ( 株 ) 山二 地域サポート原料の調達 森林総研作成

9 アルカリ蒸解法による 木質バイオエタノール製造システム 技術開発 改良 針葉樹 ( 秋田スギ ) に適した蒸解条件の設定 同時糖化発酵技術の最適化 アルカリ条件下での高活性セルラーゼの開発 C5C6 同時発酵プロセスの開発

10 造コス率ト180L/ トン製目標 小容量連続蒸解の最適化 膜濃縮 糖化条件の最適化 C5C6 同時発酵 蒸 煮 エネルギー 薬品回収炉 210 円 /L 250L/ トン収100 円 /L 20 年度 24 年度 森林総研作成

11 平成 21 年 6 月 23 日竣工 スタートはC6で実証 蒸留 膜濃縮は次年度以降 高さ 14m の 4 層構造

12 製造工程と主な設備 木質チップ チップ受入 原料の予熱 アルカリ蒸解 ホッパー ( 蒸留 ) ( 脱水 ) (99.5% エタノール ) 傾斜プレスチーマー パンディア式コントロールスクリュー 同時糖化発酵 糖化原料用タンク 蒸解物の洗浄 蒸解物の脱水 真鍮 糖化 発酵槽 糖化液原料タンク 二連洗浄フィルター スクリュープレス 森林総研作成

13 1 秋田県における実証事業 (2) 稲わらを原料とする バイオエタノールの実証事業 ソフトセルロース利活用技術確立事業 ( 平成 20 年度 ~ 平成 24 年度 )

14 ソフトセルロース利活用技術確立事業 (H20~24 年度 ) 事業推進体制 秋田県稲わらバイオエタノール推進協議会 秋田県農業公社 カワサキプラントシステムズ株式会社 JA 秋田中央会 秋田県 ( 事務局 ) 収集運搬実証バイオ燃料製造実証走行実証 ( 社 ) 秋田県農業公社 カワサキプラントシステムズ ( 株 ) カワサキプラントシステムズ ( 株 ) 協力機関 協力機関 協力機関 県農林水産技術センター農業試験場 畜産試験場 川崎重工業 ( 株 ) 秋田県総合食品研究所小玉醸造株式会社川重テクノサービス ( 株 ) 大潟村 ( 株 ) 秋田県分析化学センター秋田技術専門校 収集運搬実証検討会 秋田県農業公社農林水産技術センター総合食品研究所 農業試験場 畜産試験場 JA 秋田中央会 JA 全農秋田農機メーカー 学識経験者

15 実証エリア 収集運搬実証 大潟村大区画水田圃場 エタノール製造実証 昭和工業団地 ( 潟上市 ) 走行実証 大潟村ソーラースポーツライン

16 この事業の目標 食料と競合しないソフトセルロース系原料を 低コストで効率的に収集運搬し バイオエタノールを製造する技術を確立する 平成 24 年度目標 収集運搬 1 : 7,580 円 / 原料 t コスト バイオエタノール製造 2: 40 円 /L 製造費用 : 90 円 /L 収集運搬時間 圃場での収集運搬 : 4.91 時間 /ha 実証設備稼働 連続稼働日数 : 28 日 品質適合度エタノール濃度 (vol%): 99.5 %

17 収集運搬実証 コンバインによる刈取 レーキによる集草 稲わらをロール ( 梱包 ) 湿田が多いため 田面を傷めにくい作業機を使用 ロールを圃場脇へ搬出

18 収集運搬実証 ラップ ロールをトラックへ トラクター 運搬車は大潟村の農業者が所有する程度の能力のものを使用 2t 車で保管場所へ運搬 保管 保管場所へ積み降し

19 収集運搬実証 ( 事業主体秋田県農業公社 ) (2) 稲わらの長期保管方法の確立 プラントの通年稼動には 原料を長期間安定的に供給することが必要稲わらは バイオエタノール原料としての適性を保持しながら最長で一年間保管が必要 (3) ほ場からの稲わら収奪の影響調査 現状では 稲わらの約 91% が圃場にすき込み利用継続して稲わらを持ち出した場合の土壌の変化や水稲栽培への影響を調査 搬出可能なサイクルや代替の有機質資材等の投入の必要性などを検討 (4) エタノール製造副産物 残渣の有効利用 前処理や発酵工程から発生する副産物や残渣は 資源循環やトータルコスト低減の観点から有効利用を促進する必要があるため 肥料や家畜飼料としての利用について検討

20 バイオエタノール製造実証 ( 事業主体カワサキプラントシステムズ ( 株 )) (1) 熱水糖化プロセスによる技術実証 稲わらを糖化する最適条件の検討 (2) 発酵プロセスの技術実証 エタノール発酵の最適条件の検討 (3) 発酵残渣等の有効利用 糖化工程 蒸留工程で発生する残渣の有効利用を検討 (4)E100 燃料の長期保存性の実証 エタノール燃料を長期保管した場合の影響を評価 エタノール製造プラントは平成 21 年 5 月 20 日着工 11 月 18 日竣工

21 バイオ燃料製造実証 ( 事業主体カワサキプラントシステムズ ) 製造フロー NEDO 共同研究範囲 ( バガスを対象 ) 稲わら ( スラリー ) エタノール回収 エタノール回収 熱水糖化 (1 段目 : ヘミセルロース ) 熱水糖化 (2 段目 : セルロース ) 蒸留 精製 フラッシュ蒸発 フラッシュ蒸発 脱水 水分離 水分離 無水エタノール 99.5vol% エタノール発酵 (C5) エタノール発酵 (C6) 糖化残渣 ( 肥料等 ) 発酵残渣 ( 飼料 肥料 )

22 平成 21 年 11 月 18 日 竣工

23 走行実証フィールド31km イン)約 走行実証 ( 事業主体カワサキプラントシステムズ ) (大潟村ソーラースポーツラ

24 走行実証 平成 22 年度 ~ 試験車 :FFV 車 ( フレキシブル フューエル ビークル ) 燃料 : エタノール 100% 1 実走行試験 2 シャーシダイナモ試験 大潟村ソーラスポーツライン ( 非公道 ) 燃費計測 加速性能試験 始動性試験 シャーシダイナモメータ ( 秋田技術専門校 ) 排ガス成分 出力 トルク測定 燃費計測

25 秋田県の課題 1 バイオマス原料の確保 2 効率的な製造技術の確立 3 流通 利用体制の整備 4 社会的な支援制度

26 地産 の実証事業はスタート 地消 に向けた取組を促進 木質バイオエタノール製造システムの実証事業 H24 年度 125kL 製造 ( 最大 ) 秋田県バイオエタノール推進会議 (21 年 11 月設立 ) 生産されるバイオエタノールを地域でどの様に活用していくのか? 稲わらを原料とするバイオエタノールの実証事業 2.8kL~22.4kL 製造 バイオエタノールの利用方法等について具体策を検討する

A B 前処理糖化発酵同時糖化発酵アルカリ処理 ( 酵素糖化 6 単糖発酵 ) 5 単糖糖化 5 単糖発酵水熱分解 6 単糖糖化 6 単糖発酵 をエタノール存在下で加温, 加圧し, 一段階目でヘミセルロースを糖化して 5 単糖を得, 二段階目でセルロースを糖化して 6 単糖を得る 5 単糖と 6 単

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