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Wednesday, July 17, 2024

201 Possibility of converting unused biomass into alcohol fuel 93-2002-04

 Potential for Conversion of Unused Biomass into Alcohol Fuel


According to a report by the government's New Energy Industry Council, the actual introduction of biomass energy in FY1999 was 5,666,000 kiloliters, and is expected to reach 2,879,000 kiloliters in FY2010. This will significantly exceed the new energy introduction target for FY2010. biomass has been clearly positioned as a new energy source since FY2002 and is eligible for subsidies. As a result, power generation and heat utilization through methane fermentation using food waste, sludge, human waste, and feces and urine have begun in some areas.


However, there has been no effective way to use forestry biomass, such as construction waste wood, thinned wood, sawdust, and saw mill ends, and agricultural biomass, such as rice husks, rice straw, and bagasse, and these have been disposed of as waste. Japan has lagged behind Europe and other countries in the utilization of such unused biomass, but in fiscal 2001, the Ministry of Economy, Trade and Industry (METI) and the Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries (MAFF) allocated funds for research and development for the first time in their budgets related to global environmental conservation.


Among alcoholic fuels, ethanol has attracted particular attention. Ethanol is an energy source that utilizes biomass resources and is produced by fermenting sugars with yeast. Ethanol's properties are similar to those of gasoline, and existing gasoline engine technology can be used directly. Ethanol is highly valued for its low pollution and global warming prevention effects, as it can significantly reduce particulate matter (PM), NOx, and CO2 emissions.


Gasoline mixed with 10% ethanol (gasohol) is now widely used in Brazil, the U.S., and Canada, and its use is also being considered in EU countries, India, and Thailand. In Japan, there was a time when gasoline was mixed with about 20% ethanol and sold, but its use as a fuel has declined due to falling oil prices and the development of natural gas vehicles and hybrid vehicles.


The main reason why alcohol fuel has not become more widely used in Japan is its low price competitiveness with existing gasoline and diesel fuel. The price of ethanol depends largely on the cost of raw materials, which in the U.S. is twice the price of gasoline. In Japan, where food self-sufficiency is low, it is difficult to secure feedstock supply sources, and it is necessary to utilize domestically produced unused resources to increase price competitiveness.


The following projects are involved in the technology of using unused biomass as alcohol fuel.


1 Tsukishima Machinery and Marubeni Group

Developed a system that can saccharify and ferment both cellulose and hemicellulose using KO11, a special bacterium developed by Professor Ingram of the University of Florida; pilot plant with a capacity of 1 ton/hour produces 400 liters of ethanol; pilot plant is currently under construction.


2 JGC Corporation/Nissho Iwai Group

Constructed a demonstration plant with a reactor capacity of 600 liters at the Demizu Plant in Kagoshima Prefecture. Using concentrated sulfuric acid with a concentration of 70%, cellulose and hemicellulose are saccharified. The goal is to extract 280 kg of ethanol per ton from waste wood.


3 Japan Foodstuff Co.

Constructed a pilot plant to produce ethanol from waste paper and wood in Koto-ku, Tokyo. In addition to the conventional fermentation technology using enzymes and yeast, an ozone oxidation method will be introduced to significantly improve saccharification efficiency.


If these technological developments progress, it is expected that the use of alcohol fuels in Japan will become more widespread and more price-competitive.


Thus, the conversion of unused biomass into alcohol fuel has great potential for environmental conservation and effective utilization of energy resources.







Translated with DeepL.com (free version)

201 未利用バイオマスのアルコール燃料化の可能性 93-2002-04

 未利用バイオマスのアルコール燃料化の可能性


政府の新エネルギー産業会議の報告書によると、1999年度のバイオマスエネルギーの導入実績は566万6000キロリットルであり、2010年度には2879万2000キロリットルに達すると見込まれています。これにより、2010年度の新エネルギー導入目標を大幅に上回ることが可能です。2002年度からはバイオマスが新エネルギーとして明確に位置づけられ、補助対象となっています。これにより、食品廃棄物や汚泥、し尿・ふん尿などを利用したメタン発酵による発電や熱利用が一部で始まっています。


しかし、建設廃木材、間伐材、製材所の端材、おがくずなどの林業系バイオマスや、モミ殻、稲ワラ、バガスなどの農業系バイオマスについては、これまで有効な利用方法がなく廃棄物として処理されてきました。こうした未利用バイオマスの利用について、日本は欧州などに比べて遅れをとっていましたが、2001年度の地球環境保全関係予算において、経済産業省や農林水産省が初めて研究開発予算を計上しました。


アルコール燃料の中でも、エタノールは特に注目されています。エタノールはバイオマス資源を活用したエネルギーであり、酵母を使って糖質を発酵させることで生産されます。エタノールの性状はガソリンに近く、既存のガソリンエンジン技術がそのまま活用できます。エタノールは粒子状物質(PM)やNOx、CO2の排出を大幅に抑制することができるため、低公害性・温暖化防止効果が高く評価されています。


現在、ブラジルやアメリカ、カナダではエタノールを10%混入したガソリン(ガソホール)が普及しており、EU各国やインド、タイでも使用が検討されています。日本でも、かつてはガソリンに20%程度のエタノールを混入して販売していた時期がありましたが、石油価格の下落や天然ガス車、ハイブリッド車の開発により、燃料としての利用は減少しました。


日本でアルコール燃料の普及が進まなかった主な理由は、既存のガソリンや軽油との価格競争力の低さです。エタノールの価格は原料コストに大きく左右され、米国ではガソリンの2倍の価格になります。食料自給率の低い日本では、原料供給ソースの確保が難しく、価格競争力を高めるためには国産の未利用資源を活用する必要があります。


未利用バイオマスをアルコール燃料として利用する技術には、以下のようなプロジェクトがあります。


月島機械・丸紅グループ

フロリダ大学のイングラム教授が開発した特殊菌「KO11」を使用し、セルロースとヘミセルロースの両方を糖化・発酵できるシステムを開発。1トン/時規模のパイロットプラントでは400リットルのエタノールを生産。


日揮・日商岩井グループ

鹿児島県出水工場に反応器容量600リットルの実証プラントを建設。濃度70%の濃硫酸を用い、セルロースやヘミセルロースを糖化。廃材から1トン当たり280キロのエタノールを抽出することを目標。


日本食糧

東京・江東区に古紙・木材からエタノールを製造するパイロットプラントを建設。従来の酵素と酵母による発酵技術に加え、オゾン酸化法を導入し、糖化効率を大幅に向上。

これらの技術開発が進めば、日本におけるアルコール燃料の普及と価格競争力の向上が期待されます。


このように、未利用バイオマスのアルコール燃料化は、環境保全とエネルギー資源の有効活用に向けて大きな可能性を秘めています。