2006.8/3-4(木-金)/工学院大学
第15回日本エネルギー学会大会
部会総会 初日 8/3 (木) http://www.jie.or.jp/15taikai_0.htm
抄録者:松村、中村、笹内、隈部(到着順)
バイオマスセッションは81件の発表と基調講演があり、3室でパラレル講演。前回が64件でしたので大きく増加。
[基調講演]燃料・エネルギーの多様化とバイオマスへの取組/上田建仁(トヨタ自動車)
自動車を取り巻く環境、技術革新、エネルギー対応を紹介。燃料特性として液体燃料に期待、水素化分解油も視野に入れる。トヨタの車はE3までは問題なく利用できる。海外向けの自動車は全て10%エタノール対応としており、国内向けは対応を進めている段階。ブラジルなどで用いられる全エタノール車は出していない。/matumura
<<ガス化>>
3-1ガス化法、装置 <未>
3-2. 木質バイオマスの空気吹き高温気流層型ガス化プロセスに関する研究./田中(名大)ら
助燃用メタンを用いた連続供給木粉の空気吹きガス化特性を検討.使用木粉は60meshアンダー.粉砕エネルギーは投入木材エネルギーの5%程度.ガス化炉供給木粉25kg/hの時助燃用メタンをゼロにするには,新たに65kg/hの木粉必要./kumabe
3-3. バイオマスの加圧ガス化特性.ラマン分光による反応性解析./奥村(舞鶴高専)ら
草本系バイオマスの常圧・加圧下 熱分解・チャーのガス化挙動を急速加熱型TGにより検討.リグニンが多いほど熱分解速度が遅く,黒鉛化度が低いほどガス化しやすい.黒鉛化度の高い稲わらチャーのガス化速度の圧力影響は小さい./kumabe
3-4. 木質系バイオマスからの熱分解ガス化.10.木質系廃棄物からの2段階ガス化./小島(北大)ら
キノコ生産工程で排出される廃ホダ木の2段階熱分解ガス化特性を未使用原木のそれと比較検討.廃ホダ木のほうが炭化物収量,生成ガス量,ガス発熱量が高い.タールは目視では確認されず./kumabe
3-5. 固体燃料の熱分解ガスの改質反応速度に関する基礎的研究./佐藤(東工大)ら
木屑とポリエチレン(PE)の熱分解ガスの気相改質反応への改質温度,空気比,水蒸気比の影響の検討から,改質反応モデルを作成.木屑由来タールからはCOおよびCH4が生成し,PE由来タールからはアセチレン・エチレン経由で水素が生成./kumabe
3-6. バイオマス液体燃料製造のためのバイオマスガス化特性に関する基礎研究./郎(長崎総科大)ら
外熱方式による草木バイオマスの水蒸気ガス化における木粉粒径および反応温度の影響を検討.温度が高くなると,H2およびCO2増加,C2H4減少.粒径が小さくなると,H2増加およびC2H4減少.いずれもC2H4の水蒸気改質に起因./kumabe
3-7. 高温水蒸気を用いた木質バイオマスからの中カロリーガス製造の実証試験./梅木(東工大)ら
ガス化剤が水蒸気のみであるHyPR-MEETプラントの予備実験を実施.ガス化炉上部での放熱ロスによる温度低下が顕著,炉の予熱で対応可能.実験結果は小型反応器実験とほぼ一致.冷ガス効率38%./kumabe
3-8. 木質系バイオマスを原料とした過熱水蒸気(SHS)ガス化システム/中村(栗本鐵工所)ら
過熱水蒸気のみであるSHSガス化システムの紹介および運転結果の一例を報告.H2:50%,CO:26%,発熱量:10534 kJ/m3N,ガス化率86%,冷ガス効率76%.タールが1.2g/m3N程度生成.H2S,NH3,COSも検出./kumabe
3-9. 木質バイオマスの水蒸気ガス化ガス組成におよぼすチャーの影響/松岡(産総研)ら
平衡未到達ガス組成へのチャー粒子中組成の影響を流動層反応器を用いて検討.チャー中金属の触媒作用は小さい.チャーの細孔径は影響あり.チャー表面の多くの活性サイトはシフト反応サイトとして寄与している./kumabe
3-10. 高窒素含有バイオマスのガス化時の窒素挙動に関する基礎的研究/向田(東工大)ら
畜産系廃棄物ガス化時における有害N化合物の発生挙動および抑制方策を検討.鶏糞熱分解では主にNH3が生成し,改質温度上昇がN2への分解を促進.肉骨粉熱分解ではチャー中N,改質ではタール中NのHCNへの転換を温度上昇が促進./kumabe
3-11. バイオディーゼル燃料(BDF)由来の廃グリセリンのガス化.アルカリ触媒を用いた場合/中田(産総研)ら
BDF廃グリセリンのアルカリ触媒存在下での水熱ガス化をオートクレーブにより実施.500℃では400℃に比べてガス収率向上も,チャー生成量が多くなる.チャー生成量を抑制するには水の添加が有効./kumabe
コメント:廃グリセリンは常に大量の水を伴うから、熱分解処理は不利ではないか/sano.
3-12. 下向き噴流床バイオマスガス化炉の開発/赤坂(東工大)ら
集成材工場で発生するおが粉を原料としたガス化発電実証試験の報告。ガス化炉は上からオガ粉を落とし、下から200℃の予熱空気を送り込んで約1000℃でガス化する。炉出口のガス温度は約800℃でサイクロンですすを分離後冷却して使用。小型(15kg/h)→中型(100kg/h)と徐々にスケールアップしていき今回は大型(200kg/h)で発生ガスは混焼エンジン(150kW×2台)に送って発電。通常大型になるほど冷ガス効率は高まるが、今回は中型より低下。発生すすの増加が原因と考えられる。すすは原料の炭化物残さか熱分解ガスの気相析出物かは不明。すすを分離するペブルベッドがΦ60mmと大きく抜けが生じるせい?/sasauti.
上向きに比べてタール生成量が少ない下向きガス化炉での実験結果を報告.ガス化炉の大型化でCH4およびC2H4等が減少,熱効率上昇,冷ガス効率減少.軽質タール検出,定量はまだ.LHVで最大855 kcal/m3.目標は1000 kcal/m3./kumabe
3-13. バイオマスガス化ガスの液体燃料化におけるガス精製/原田(タクマ)ら
建築廃材の循環流動層ガス化経由メタノール製造および発電ベンチスケール(ガス化ガス量2m3N/h)試験を実施.ガス化ガス中NH3,H2S,COS等有害ガスをガス精製により0.1ppm以下に低減.95wt%の粗メタノール収率は不明./kumabe
3-14. 小型噴流床型ガス化炉によるスギ(Cryptomeria japonica)樹皮のガス化における組成成分の影響/小木(産総研)ら
小型噴流床型ガス化炉(2t/d)における各種バイオマスのガス化原料 :スギ木部、スギ樹皮、オルガノソルブリグニン、ガンビアタンニン; サイズ :1〜2mm粉末、圧密ペレット; ガス化温度 :900℃; ガス化剤 :[H2O]/[C]=2.5; スギ樹皮はガス化率が低く、固体残渣が多く タールは少ない→リグニン分の差によるもの? ガス組成に大きな違いはない、メタンが多い。 メトキシル基(OCH3)の影響 (粉体とペレットの比較):リグニン、タンニンはペレット化したほうがガス化率が高くなり、固体残渣が減少した。スギ樹皮はガス化率はあまり変わらなかったが、固体残渣は減少した。スギ木部は変わらなかった。 (酸素添加):スギ樹皮、リグニンは酸素添加したほうがガス化率が高い。/sasauti.
. . リグニンおよびタンニンの類縁化合物をガス化し,木部および樹皮のガス化結果と比較.スギ樹皮のガス化は木部に比べガス化率が低く,固体残渣転換率が高いのは,含有リグニンの影響である./kumabe
3-15.「多孔質Ni系触媒を用いた木質バイオマスの水蒸気ガス化」/青木(東工大)ら
多孔質Ni系触媒を固定層とした木質水蒸気ガス化。Ni触媒 :φ20×20 気孔率:87.5%; ガス化温度:800℃; 試料:セルロース粉末、10mg; 触媒のみ、ガス化剤なしでも70%ガス化; [H2O]/[C]=0〜96まで変化させたが、Cのガス化率は大きく変わらなかった。水素は格段に増加する。(水蒸気のみを装置に供給するとH2のみしか検出されない→触媒上にOが吸着されたまま残っている?)/sasauti.
水蒸気ガス化実験を固定層反応器を用いて行い,ガス化に及ぼす触媒や水蒸気の効果を検討.水蒸気量の増加が水素収率の大幅な増加および酸素収率の微増を引き起こすのは,触媒上に解離吸着された酸素原子とチャーとの反応が遅いため./kumabe
3-16.「カルシウム化合物を利用した木質系バイオマスからの水素製造」/花岡(産総研)ら
カルシウム化合物を伴うガス化に関する反応式は以下の3つ [C+H2O→CO+H2; CO+H2O→CO2+H2; CaO+CO2→CaCO3]。 カルシウム化合物=廃コンクリートの利用を検討。試料:木材とコンクリート(結晶構造:CaSiO3,CaSO4)の混合物; ガス化条件:圧力=0.3-8.4MPa,温度:923K,[Ca]/[C]=2.8,[H2O]/[C]=6; 生成ガス中にH2Sが発生・・・CaSO4に起因。[O2]/[C]が大きくなる(0.3〜)と、発生しなくなった。Oがあるからでなくて、CaSO4が還元されないから? ガス化率は[O2]/[C]が0.1で頭打ち。CaSiO3がCO2を吸収した。/sasauti.
建設廃木材とCO2吸収剤としての廃コンクリートの混合物からの高圧水蒸気ガス化による水素製造をオートクレーブを用いて検討したところ,微量のH2Sが検出.酸素を添加したところ,O2/Cが0.3以上でH2S検出限界以下./kumabe
3-17. 部分酸化を併用したバイオマスの高温高圧水中ガス化反応の触媒依存性/渡邉(東北大)ら
高温高圧水中でのグルコースの反応に対するH2O2およびZnOの影響を検討.ZnOの添加により水素およびCO2が生成し,H2O2の添加によりCOの生成量が増加.ZnOは液相に存在させることで,その触媒効果が発揮された./kumabe
3-18.「木質バイオマスの流動層ガス化反応における酸素濃度の影響」/安田(産総研)ら
反応瞬間停止型流動層試験装置で急速熱分解/部分酸化反応試験をおこなう。時間:1,2,5,10,20sec/温度:1073K/圧力:常圧; 酸素比0.8,1.3,1,7%。 熱分解の場合はガス化率増加は5secまででほぼ一定に。ガス化(O2添加)の場合は5secまでは減少し、その後増加。5sec以降はチャーガス化が支配的。次に1秒,1.5秒,2秒で酸素量の影響を見た。1秒→2秒でガス生成量が減少し、酸素量が増すに従い減少率が高くなった。これは1秒以前の反応の結果で、1〜2秒での減少率が高いほど(酸素量が増すほど)1秒以前の反応が急速だったと考えられる。/sasauti.
. . . . 水蒸気非存在下での低酸素濃度ガス化剤によるスギの急速熱分解・ガス化を800℃で実施.反応時間1→2秒で生成ガス量が減少,酸素量増加はその減少率を高くする.この挙動は反応時間1秒以前の反応挙動に起因./kumabe
3-19.「粘土系流動媒体を用いたバイオマス循環流動層ガス化」/中村(農工大)ら
循環流動層ガス化試験装置:ライザー:φ36.7×3500; 第1ガス化炉(650〜720℃)→サイクロン→第2ガス化炉→サイクロン→再生塔→第1ガス化炉; 粉砕物2.38-2.86mm 流動媒体:180-300μm; ライザー粒子ホールドアップの影響:ループシールガス空塔速度:0.01m/s→0.003m/sに変更; 平均粒子濃度は3.67%→2.69%に減少; 粒子濃度が上がると、タール量が増加?、ガス量が増加。 ・・・ライザー部で媒体にトラップされるタール量が多くなる。今後、粒子濃度は5%くらいまでにあげたい。温度は750℃くらいまで。タールは媒体に吸着。/sasauti.
ガス化挙動への粒子循環量の影響を検討し,粒子のサンプリングを実施.循環量の減少は水溶性および重質タール量の増加を引き起こす.タールのレンガへの付着およびカーボンの燃焼によるレンガの再生を確認./kumabe
3-20. コーヒー焙煎滓のパイロリティックガス化特性./林(北大)ら
バイオマスの熱分解または水蒸気ガス化およびチャー燃焼からなるDGF-TSシステムを用いたコーヒー焙煎滓の800および900℃におけるガス化特性の検討.低チャーおよび高タール収率が得られた.冷ガス効率は80%前後./kumabe
3-21. 液体燃料合成にむけた小型噴流床型バイオマスガス化装置の改良/中西(産総研)ら.
BTLプロセスのための装置改良および水中バブリング精製装置の作成を実施.約1時間のガス化のための連続原料供給器を製作,安定な運転に成功.製作した精製装置を用いるためにシールガスをCO2に変更.精製も成功した./kumabe
3-22. バイオガスの常温常圧での同時改質・脱硫./関根(早大)ら
畜産廃棄物の発酵で得られるバイオガスの非平衡放電によるドライリフォーミングおよび脱硫を検討.最終的には数10ppmまで脱硫可能.LHVエネルギー効率84%.CH4およびCO2転換率も向上.H2SはCS2経由でS8に転換./kumabe
3-23. 高含水バイオマスの油中改質におけるカルシウム触媒の担持形態とそのチャーのガス化反応速度解析.張(電中研)ら
コーヒー滓の油中改質試料&Ca(OH)2添加試料の諸性状分析およびTGを用いた改質試料チャーのガス化反応速度の解析を実施.Caは粒子の表面から内部まで均一に分散.Caを油中改質法により添加した場合,ガス化速度が大幅に向上./kumabe
3-24. バイオマスの液体燃料化における高効率メタノール合成システムの開発/藤川(タクマ)ら
230℃,4MPa,リサイクル無しのMeOH製造システムの開発を実施.処理ガス量4m3N/hで95wt%の粗MeOH製造(MeOH収率10.75wt%)に成功.MeOH収率を増大させるために,反応管内に触媒と冷却部分を交互に並べたところ,シミュレーションでは20wt%のアップ./kumabe
3-25. バイオマスからの輸送用液体燃料製造(BTL)プロセスの経済性および環境性評価.隈部(産総研)ら
BTL-MeOHプロセスの設計を行い,CO2排出量,固定費,運転費の観点から環境性および経済性を評価.CO2削減のためには熱・動力自立型.それの実用化には低コストなコジェネが求められる.聴衆から高圧ガス化との比較必要との指摘./kumabe
3-26. バイオマスからのFT軽油製造プロセスの効率化の検討.藤本(産総研)ら
BTL-FTDプロセスの効率化を目指し,最適なH2/CO比の検討,常圧および高圧ガス化の環境性および経済性評価の比較を実施.最適H2/CO比は1.74.環境性では常圧ガス化,経済性では高圧ガス化が有利.聴衆から外熱は有り得ないのではとの指摘./kumabe
3-27. 木質系バイオマスと電解水素によるハイブリッドメタノール合成プロセスの構築.佐賀(東大)ら
再生可能エネルギーからの電解水素を用いたプロセスの構築を実施.115kg/hrのバイオマス,15kg/hrの酸素,電解水素10kg/hrを用いた場合,MeOHは108kg/hr製造でき,電解水素を用いない場合の1.6倍となった./kumabe
<<熱分解>>
3-28 各種無機化合物存在下での木質系バイオマスの熱分解挙動とその生成物への影響 /藤本ら(京大)
アルカリ金属ならびにアルカリ土類金属の水酸化物と塩化物を含浸させた木材粉末を熱分解し、その挙動を確認。水酸化ナトリウムなどで低温の分解が促進、チャー収率が向上。/matumura.
粉末状の米松に無機系化合物を混合して、熱分解挙動と生成物の影響を検討した。
(水酸化物の場合)[重量変化] Al,Fe,Zn :影響なし; Ca,Mg :高温側にシフト、チャー収率増大、官能基を保護するイオン化傾向が高い(FTIR:OH基のピークが増大した)、強塩基性、水に易溶でバイオマスに高含浸しやすいため? Na,Ba:低温側にシフト、チャー収率増大、脱水架橋化、不活性化(FTIR:OH基のピーク減少)、強塩基性、水に易溶。 [生成物] Ca,Na:タールは減少、チャーは増加、CO、CO2の増加。Naで特に顕著。Mg,Al:影響小、タールはわずかに増加。
(塩化物の場合) 低温での分解促進、脱水能力の影響が大きい? 添加量の影響もあった。/sasauti.
3-29 気固向流接触による廃棄物熱分解の生成物分布の制御 /大向ら(京大)
シャフト炉での反応を模擬するため、熱分解炉と2次分解炉とを直列に接続した反応器でプラスチックやウメを熱分解。石炭で用いられるランピングモデルで整理を試みる。/matumura
2段階反応器(1次熱分解:少量を急速熱分解ガス化→2時熱分解:熱分解生成物のガス化)において熱分解、水蒸気改質をおこなった。900℃では、コークが発生した。
PE :温度があがるにつれて、ガス量が低下C2H4からのコーク化
PS :温度が上がるにつれて、ガス量は変わらないが、タールが減少→ベンゼン環からコーク化
混合物 :C2H4からのコーク化は抑制される。コーク化は滞留時間より水蒸気の添加の影響の方が大きい。/sasauti.
3-30 モデル化合物および単離リグニンの熱分解挙動より示唆される木材リグニンエーテル構造の熱分解解裂機構 /河本ら(京大)
リグニンのα、β位での解裂しやすさを確認するために、リグニンならびにモデル化合物の2量体を熱分解。フェノールの水酸基が反対側のプロピル基の分解特性に影響。/matumura
リグニンの熱分解機構には、イオン化、解離があり、パラ基の官能基の種類の影響を受ける。また低反応性の物質を熱分解したところ、開放系(生成する揮発物が除去される環境)では未反応のままであったものが、密閉系だと反応することから、ラジカル連鎖反応が熱分解反応に大きく寄与しているといえる/sasauti.
3-31 ガス化温度での木質バイオマスの熱分解における構成成分間の相互作用/細谷ら(京大)
パイレックス反応管でリグニンやセルロースを分解して一次炭化と二次炭化の挙動を確認。リグニンが混在するとセルロースの二次炭化が抑制。レボグルコサンとベンゼン環の相互作用のためと。/matumura
試料を800℃に加熱したところに30秒挿入し、ガス、i-PrOH可溶性タール、水溶性タール、チャーなどの生成物の収量を見た。無機成分の影響:タールは減少、チャーは増加。C2-C3カルボニル類は減少、フラン類、無水糖類は増加。これらは無機成分の影響であることがわかったが、水溶性タール、二次炭化物(気層生成炭化物)については無機成分の影響では説明できないことがわかった。
構成ポリマー間の相互作用:セルロースとMWL(磨砕リグニン)を混合すると、水溶性タールと二次炭化物は減少し、他のすべてのタール成分が増加し、これは構成ポリマーの相互作用によるところに起因すると考えられる。また、セルロースとヘミセルロースを混合すると、セルロース由来物は減少し、ヘミセルロース由来物は増加しており、相互作用が見られる。/sasauti.
3-32 木質バイオマスの熱分解時に生じる移動現象 /田之上ら(山口大、中外炉工業)
金網に木質バイオマスを入れて炉の中につるし、昇温して熱分解によるガス生成を確認。100℃(水蒸気)とセルロースの熱分解温度の300℃でガス生成を確認。物質移動というより周囲雰囲気の履歴の検討。/matumura
3-33 バイオマス熱分解の反応特性とモデリング/岡田ら(東工大、舞鶴高専)
急速昇温熱天秤でセルロース、ヘミセルロース、リグニンやヒノキ幹、樹皮、稲わらを熱分解、石炭で用いられるCPD(chemical percolation devolatilization)モデルで整理を試みる。/matumura
. . . TGとガス放出過程の結果から・・・構成割合(稲わら、草本系:ヘミセルロース、ひのき幹 :セルロース、ひのきバーク:リグニン)、の影響を受ける。熱分解モデル・・・セルロース→グルコース,ヘミセルロース→キシロース,リグニン→S:シリンギルプロパン G:グアイアシルプロパン H:p-ヒドロキシフェニルプロパンの3種からモデル構造を決定し、実バイオマスへは構成割合による加成性があると仮定し、熱分解をモデリングした。計算結果は、700℃以上ではほぼ一致したが、それ以下ではうまく表現できなかった。原因として構成物質の相互作用が考えられる。→モデルにどう表現するかが課題。熱分解のデータは、装置の昇温速度が速すぎて、装置温度の上昇に反応速度が追いついていない??/sasauti.
3-34 木質系バイオマス熱分解特性に関する研究(温度の影響)/相原と折田(宮城高専)
42μmの杉木粉を窒素中で加熱、生成ガスを水上置換して回収、分析。ガス化温度が高いほど水素分率が高い結果を得る。ガス生成量の測定が待たれる。/matumura
温度:600℃、700℃、800℃、粒径:42μm、設定温度に加熱後に試料を供給
[温度と生成物]:ガス化温度高い→H2、CO、C3H6が増加、COが減少、未燃炭素量は減少
[ガス化時間によるガス変動]:設定900℃、300mLごとに採取、H2 :いったん減少して増加; CH4,C2H4:減少/sasauti.
3-35 木質系バイオマス熱分解特性に関する研究(粒度の影響)/渥美と折田(宮城高専)
粒径 1 mm と 42μmの杉木粉を窒素中700℃で加熱、また、4.8〜43.3 μmのものを800℃で加熱。粒径が小さいほどガスの発生速度は大きく、COが増加、CO2が減少することを確認。/matumura
設定温度700℃で加熱後に試料を供給。おがくず(1mm)と粉末(43μm)で比較。
粒度を表面積に換算し表現。比表面積が増加するとCOは単調増加、H2は1000cm2/gまでは増加するが、その後は減少する。比表面積が大きくなる(粒径が小さくなる)と、H2増加、CO増加、CH4減少、CO2減少。H2+CH4の合計、CO+CO2の割合(vol%)の合計はほぼ同じ。充填方法によっても変わるはず。/sasauti.
3-36 プラスチック油化装置を用いたバイオマスの熱分解実験/足立ら(千葉大、前田製作所、東芝、産総研)
外熱式乾留炉を用いて140 cmの背板とチップを熱分解。分散型処理で得られる木酢液とタールを集めて利用することを想定。チップの方が昇温速度が遅い。/matumura
簡単な小型熱分解装置で木材を前処理なく利用できないか検討。原料は3種類。
生竹:φ100mm×1.4m/杉背板:10〜100mm×1.4m/杉チップ:10×10×2
熱分解時間は4〜5時間程度。意外だが、チップが一番時間がかかった。背板のほうがレトルト温度が高かった。原料自体の温度ではないが、チップだと熱が伝わりにくいのかも。酢液の成分はチップ、背板については違いが見られなかった。タール中のクレゾールを有用利用できないか検討したい。/sasauti.
<<水熱反応>>
3-37 グルコースを用いた超臨界圧での水熱反応に及ぼす昇温速度の影響/渡部ら(広島大)
昇温過程を制御した水熱処理と生成物挙動をグルコースを用いて検討。昇温速度が小さい時、大部分がアンヒドログルコースと5-HMFに転換。/matumura
3-38 新規断熱型反応器を用いたグルコースの水熱条件における反応熱の決定/堀本ら(広島大)
2管並列式断熱連続式流通反応器を用いてグルコースの水熱分解における反応熱の測定を行う。0.55 Mのグルコースと10倍量の予熱水を送り、反応器の前後の温度変化を測定して反応熱を決定。/matumura
3-39 ギ酸を用いた超臨界水中水素化反応/松村ら(広島大)
ギ酸が分解した後に見られる高い水素化反応特性について反応器比表面積の影響を確認、反応物を水に切り替えて出口の変化を確認し、水素が出続けることを観察。水素吸蔵の可能性を指摘。/matumura
3-40 鶏糞の水熱前処理によって生成したスラリーの機械的特性/朴ら(広島大、中国電力、東洋高圧、産総研)
鶏糞の水熱前処理を3 Lのオートクレーブを用いて行い、さらにミキサーで粉砕。粘性率200 mPa s程度のものを得る。また、粉砕鶏糞は水の80%程度の熱伝達特性を示す。/matumura
3-41 鶏糞スラリーの超臨界水ガス化における懸濁触媒の添加効果/渡部ら(広島大、中国電力、東洋高圧、産総研)
鶏糞に活性炭粉末または粉末ニッケル触媒を懸濁させて超臨界水ガス化を行う。炭素ガス化率の向上を確認。また、活性炭について吸着等温線を確認。/matumura
3-42 木粉スラリーを用いた加圧熱水連続液化プロセスの開発 /岡田ら(名古屋大)
木質バイオマス複合利用システムの一環として、粉末木材を水に懸濁したスラリーを水熱処理してグルコースを得る検討。現時点のグルコース収率は3%。/matumura
3-43 木質バイオマス加圧熱水液化残渣の性状およびその利用方法に関する研究/小林ら(名古屋大)
加圧熱水処理した木粉の固体残渣を回収、簡易成形・造粒によってブリケット化することを検討。熱をかけてプレスすることで曲げ強さ、膨張率などで良好な性質を得る。/matumura
3-45 超臨界水ガス化プロセスのエネルギー収支の検討/中村ら(中国電力、広島大、東洋高圧、産総研)
活性炭を懸濁した液状化鶏糞を超臨界水ガス化した場合のプロセス計算を行う。1 t-wet/日の規模で180℃で30 min液状化、600℃, 25 MPa, 2 min でガス化するプロセスでエネルギー効率0.47を得る。/matumura
3-45 加圧熱水および酵素処理によるユーカリの糖化/熊谷ら(産総研、佐賀大)
ユーカリを加圧熱水処理し、エタノールや乳酸発酵原料となる単糖(キシロース)への変換を、回分式反応器とパーコレータ型反応器で試みた。原料に対するキシロース収率は、回分式反応で28.1 wt%、パーコレータ式反応器で91.2 wt%となった。/matumura
3-46 水熱処理によるプラスチック含有食品廃棄物の粉末燃料化/岡島ら(静岡大、藤村通商、小枡屋)
コンビニエンスストア等から廃棄されるプラスチック含有食品廃棄物の水熱処理による粉末燃料化を行った。205℃、2 MPa、20分の処理条件で、石炭なみの発熱量28000 kJ/kgの粉末燃料を得た。 このときのエネルギー回収効率は53 %であった。/matumura
<<BDF油>>
3-47 含窒素バイオマス廃棄物の超臨界水中でのクリーン燃焼技術/佐古ら(静岡大、静岡県中小家畜試験場)
流通式のベンチプラントを用いて、超臨界水中で含窒素バイオマス廃棄物の家畜排泄物を燃焼することを試みた。20wt%豚糞を650℃、15 MPa、15分、酸素供給比1.2の条件で10時間の連続処理に成功した。 その間、排水中の窒素分濃度は、排出基準の1/20以下であった。/nakamura
3-49 二段階超臨界メタノール法によるバイオディーゼル燃料製造技術の最適化/坂ら(京都大)
これまで二段階超臨界メタノール法によるBDF燃料の製造技術が開発されてきたが、BDFの品質規格を十分に満足し、高品位な燃料を得るためには、二段階超臨界メタノール法の加水分解−エステル化に 再エステル化を追加した三段階超臨界メタノール法が有効であることが示された。/matumura
3-50 超臨界メタノール中でのバイオディーゼル燃料の熱安定性/今原ら(京都大)
超臨界メタノール中でのBDFの熱安定性を検討した結果、多価不飽和酸脂肪酸メチルエステルが熱変性を受けやすいことが判明した。そして、これらの熱変性がBDFの低温流動性へほとんど影響しないことも明らかになった。/matumura
3-51 木質バイオマス由来粗メタノールを用いた超臨界法によるバイオディーゼル製造/諌山ら(京都大、三菱重工業)
粗メタノールを用いた超臨界メタノール法によるBDF製造を試みた。今回の実験では、粗メタノール中の不純物のため、収率が84.4%となったが、反応条件の最適化を行えばさらに収率は向上することも示唆された(純メタノール用いる場合の収率は95.1%)。/matumura
3-52 廃食用油中不純物がバイオディーゼル用酸化カルシウム触媒へ及ぼす影響/高津ら(けいはんな、白石工業、新日化環境エンジニアリング、産総研、同志社大)
バイオディーゼル生産にもちいる固体触媒である酸化カルシウムが廃食用油を用いた場合に溶解する特性を確認。イオン交換樹脂で原料の前処理を行うことを提案。/matumura
3-53 バイオディーゼル燃料高効率合成のための固定触媒の開発研究/松原ら(愛媛大)
バイオディーゼル生産に用いる固体触媒をペロブスカイト型触媒で検索、カルシウム系が有効であり、高い繰り返し反応特性を亜鉛酸カルシウムで得る。/matumura
3-54 バイオディーゼル燃料製造における遊離脂肪酸利用/堀江ら(日本大)
酸触媒とアルカリ触媒の2段反応によって遊離脂肪酸に対応するバイオディーゼル2段プロセスにおいて、酸触媒として陽イオン交換樹脂固体触媒を用いる検討。/matumura
<<発電、複合技術>>
3-56.「スターリングエンジンを用いた小規模バイオマス発電システムの実証研究」/土谷ら(東工大)
アメリカSTM社のスターリングエンジン(48kW@1500rpm)を用いて鶏糞の熱分解ガスのような低カロリーガスで運転可能かどうか試験を行った。プロパンガスを窒素で徐々に希釈、ただしガス供給ラインは元々高発熱量ガス仕様で配管径の制約があるため、700℃の予熱燃焼空気に希釈ガスを流すことでガス流量を確保。5.9MJ程度の低カロリーガスで運転できることを確認。ただしエンジンの調整不良で熱媒であるエンジン内の水素ガス圧が確保できなかったため、所定の出力48kWは得られず、今後調整すれば出る見込み。 一方ガス化実証プラントでは鶏糞熱分解ガスにプロパンを足して、スターリングエンジン所定の高熱量までガス熱量を上げて運転、48kWを得た。一応爆発限界内で混合するとのことだが、高温の空気にガスを予混合する安全性に問題あり? /sasauti.
3−57 廃CCA処理木材由来炭化物のガス化反応特性/ (山形大)大竹哲也、宍戸昌広、(ハイウッド)安藤則男、(アールテック)小林正男
CCA処理木材炭化物のガス化特性について検討を行った。ガス化反応においてCCA薬剤成分が触媒効果を持つことを確認。これにより、低い温度でのガス化が可能であり、冷ガス効率の向上に寄与するものと思われる。/yanagida
3−58 鶏ふんボイラー発電の事業構造に関する事例研究 / (産総研)柳田高志、美濃輪智朗、(中国電力)清水嘉久、(広島大)松村幸彦、(東洋高圧)野田洋二
国内で稼動している鶏糞ボイラー発電の事業所2ヶ所をモデルケースとして事業構造の調査をした。モデルケースはそれぞれ、自家発自家消費型、売電型であった。両者ともに副産物の販売が経営に大きく影響していた。/yanagida.
3−59 魚あらとバークの同時処理・エネルギー利用技術に関する研究(第2報:熱処理プロセスの構築) / (近畿大高専)○村田圭治、鈴木 隆、(熊野木材協同組合)野地洋正、(熊野市)和田 仁
200℃(1.8MPa)程度の水蒸気で熱処理し、燃料化する中圧水蒸気熱処理技術が魚あらとバークのエネルギー転換に利用できると考え、熱処理プロセスの検討を開始。中圧水蒸気処理した試料の発熱量は、処理後の減圧方法によらず、バークや魚切身に比べ40〜50%程度大きくなった。/yanagida
3−60 パルプ製造プロセスにおける黒液の有効利用に関する一考察-黒液と木質系バイオマスの混合炭素化工程-/ (産総研)丸山勝久、山下安正、羽鳥浩章、坂西欣也
パルプ製造プロセスに木質系バイオマスと黒液混合物の炭素化反応工程および炭素化物の賦活工程を付加した場合のプロセスについて検討した。その結果、多量の水素と活性炭製造が可能。/yanagida
3−61 バイオマス発電の経済性シミュレーション / (産総研)美濃輪智朗、藤本真司、隈部和弘、柳田高志、福田哲久、矢部 彰
バイオマス発電に関する情報を収集、整理し、経済性をバイオマス原料コストに対する単純投資回収年の形で表す簡易シュミレーション作成した。インターネット上で公表。
http://unit.aist.go.jp/btrc/ci/simulation/systemteam_gaiyou.html
3−62 バイオマス燃料ディーゼル機関の特性に関する研究/ (湘南工科大)/森野孝之 森棟隆昭
ディーゼル機関の燃料となりうる廃食用油と軽油混合油を水エマルジョン化した場合の排ガス特性ならびに機関性能を求めた。エマルジョン燃料の排ガス特性は高負荷でベース燃料と大差なかった。水エマルジョン燃料は発熱量の低下分(水添加量分)だけ、機関出力は低下した。/yanagida
3−63 木質バイオマスの直接液化プロセスの検討/ (日本大)藤倉裕子、星野翔太、阿部真悟、菅野元行、平野勝巳、真下 清
現地処理型小規模プラントで木質バイオマスから灯軽油の製造を目的とし、液化油の一部を自製溶媒として循環使用するプロセスを検討。木質バイオマスから生成された自製溶媒は熱分解を促進し、液化特性を改善。非プロトン性極性溶媒はセルロースの液化に、アルコールはリグニンの液化に有効。/yanagida
<<微生物>>
3−64 ラン色細菌を利用した光生物学的水素大量生産を目的とする基礎的研究の到達点と今後の課題 / (早稲田大)櫻井英博、池田 浩、佐々木健輔、山岸洋平、Zhang Xiaohui、三上直浩、(神奈川大)増川 一
海面を利用したラン色細菌(シアノバクテリア)による水素の大規模生産を提案。モデル生物(Nostoc/Anabaena sp. PCC 7120株)のヒドロゲナーゼの活性抑制が水素生産性の向上に有効。ニトロゲナーゼ活性の高い野生株のヒドロゲナーゼ遺伝子破壊株は好適条件下で光エネルギーの水素への変換効率が、可視光に対して3.7%に達した。/yanagida
3−65 メディエーターを添加した微生物電池における電流変換効率/ (荏原総研)足立昌則、下村達夫、宮晶子
メディエーター(アントラキノン-2,6-ジサルフェイト)を添加した微生物電池において、アノード占有率及び、アノード単位投影面積当たりの有機物負荷を変化させ、電流と変換効率への影響を連続発電実験にて検討。アノード占有率と効率の間に相関が見られなかった。炭素源として酢酸を使用した系のほうが乳酸を使用した系よりも効率が高くなった。メタンガスの発生は確認されなかった。/yanagida
3−66 微細藻類の高効率生産に及ぼす環境因子の影響/ (東北大)大田昌樹、加藤義隆、渡辺浩基、渡邉 賢、佐藤善之、猪股 宏、渡邉 賢
緑藻クロレラと同様に高い増殖力を有する緑藻Chlorococcum littolareのエネルギー資源としての可能性を検討。C. littolareのFA含有率はパーム油の水準を越えていたこと、あるいは増殖力の観点から、バイオディーゼル原料としての応用の可能性が示唆された。/yanagida
3−67 木材酵素糖化発酵のために分離した白色腐朽菌の腐朽特性 / (京都大学)矢野健太、親泊政二三、渡邊崇人、本田与一、渡辺隆司、(日清製粉)小峰法子、椎葉 究
木材中のセルロースを残してリグニンを選択的に分解する新規白色腐朽菌(Phellinus sp. SKM2102)の最適生育条件、スギとブナに対する腐朽特性、菌体外酵素、菌体外代謝物の生産プロファイル等を報告。/yanagida
3−68 白色腐朽菌・マイクロ波複合前処理を用いたスギ材の酵素糖化/ (京都大学)親泊政二三、矢野健太、田邊俊朗、三谷友彦、篠原真毅、渡邊崇人、本田与一、渡辺隆司
スギ材への白色腐朽菌・マイクロ波複合前処理条件の検討と、酵素糖化処理産物のエタノール発酵生産について報告。腐朽処理を行うことで糖化率が向上。複合前処理パルプでのエタノール発酵が可能。/yanagida
<<炭化など>>
3−69 バイオメタンのナノ炭素化技術および機能性複合材料の開発 −実証試験装置による連続試験結果と生成ナノ炭素の用途開発結果−/ (日本製鋼所)中村哲成、中村 諭、小野信市、(北見工大)多田旭男 、(鹿島建設)小関喜久夫、東郷芳孝、平井淳一
バイオガス40Nm3(メタン60%,二酸化炭素40%)を24時間連続分解し、水素345Nm3/day、炭素9.2kg/dayを生成。ポリカーボネート中にNi触媒で生成したナノ炭素を混ぜたサンプルは導電性を発現しなかったが、Fe触媒で生成したサンプルを混ぜたサンプルは市販のカーボンブラック混入サンプルと同程度の導電性を発現した。/yanagida
3−70 バイオマスの触媒炭化による二元機能結晶性メソ孔炭素の製造/ (北見工大)鈴木 勉、鈴木京子、山田哲夫
900℃のNi触媒炭化による二元機能ナノ炭素の製造は基本的に全てのバイオマス(木材、リグニン、木タール)から製造可能。SおよびSiが多い原料には注意が必要。Niより安価なFeを用いた二元機能ナノ炭素の製造も有望。/yanagida
3−71 炭のボードの難燃性向上/(高知工科大)古谷信尊、眞邊照展、 坂輪光弘、(炭みや)天野一、(高知県工業技術センター)河野敏夫
炭と水酸化カルシウムを複合させたボードを開発。炭酸化率85%以上で石膏ボードの規格値である5N/mm2をクリア。水酸化カルシウム83wt%混合で難燃性試験をクリア。ホルムアルデヒドの吸着能有り。/yanagida
3−72 木質バイオマスのエネルギー化に関する基礎的研究/ (東京農大)馬場竜介、飯島倫明、大林宏也、牧恒雄
木質に含まれる水分を除去し、炭化を進行させ褐炭と同程度の燃焼熱を有する物質に変換することを目的とし、水蒸気ボイラーを用いた水蒸気改質によるエネルギー転換を検討。/yanagida
3−73 加圧熱水処理による生ゴミの炭化 /(産総研)井上誠一、野口将宏
モデル生ごみの水熱炭化処理を行い、得られた炭化物を従来法の気相条件下で得られる炭化物と比較した。573K時に得られた生ごみ炭化物の発熱量が最も高く、従来法の気相条件下で得られた炭化物の発熱量よりも高かった。生ごみを原料として得られる炭化物の比表面積は原料とほとんど変化が見られなかった。/yanagida
3−74 熱分解タールのコーキング促進による木質バイオマ スの高選択率迅速炭化 / (北海道大)木村篤治、古田土克倫、園山希、細貝聡、則永行庸、林潤一郎
スギおよびマツおが粉の迅速熱分解によって生成するタールを多孔質活性アルミナとin-situ接触させてコークに転化した。コークとチャーの合計収率は最大73%に、アルミナ1kg当たりのコーク担持量は33〜50 mol-Cに達した。/yanagida
3−75 微細木粉の抽出性評価に関する研究/ (名古屋大)平川歩、小林信介、小林潤、羽多野重信、板谷義紀、森滋勝
遊星ミルを用いてケヤキの微細木粉を製造。粉砕時間の増加と共にその比表面積は増大し、結晶化度は低下した。抽出温度288Kにおいて微細木粉からの成分抽出率には比表面積の影響が大きかった。/yanagida
3-83.下水汚泥のガス化特性に及ぼす水熱改質処理の影響/渋谷(東工大)ら
下水汚泥の熱分解挙動に対する水熱処理の有無およびCa(OH)2添加有無の影響を検討.水熱処理によりチャーの生成が抑制されて生成ガスが増大する.Ca(OH)2を添加すると,より低温でガス化が促進./kumabe
--------------------平成18年度論文賞受賞者講演---------------
「木質バイオマスの迅速熱分解における収率、チャー組成の予測」/長谷川功ら(京大)
原料のH/Cから各成分と組成を予測:CPPによる熱分解(昇温速度:3000k/s 保持温度:280、386、485、670℃)。リグニン量が多いほど、チャー収量が高い;低速熱分解より迅速熱分解の方がチャー収率が高い;未反応試料のH/Cとリグニン含有量に関係がある。バイオマス原料は重量変化、ガス組成、タール分子量分布において、セルロースとリグニンの中間を示す。H/CとO/Cの関係を見ると、原料、セルロース、リグニン、未反応生成物は一直線上になり、この関係からチャー収率を予測できる。/sasauti.
「実験室規模の加圧流動層燃焼における窒素酸化物の生成特性−チャーによるNOx分解」/鈴木善三ら(産総研)
実験室規模の加圧流動層試験装置を作成し脱硫砂は入れない。滞留時間は実機と同じ。可視化できるようにした。NOxが温度に対して負の相関・・・加圧流動床の特徴;NOxは加圧すると(同一層高、同一流速下でも)減少する。層内酸素消費量とNO生成量に相関 チャーの燃焼速度は圧力に比例しない。/sasauti.