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廃棄物系バイオマスのWin-Win型資源循環技術の開発(平成 22年度)
Developing Win-Win resource recycling technology for waste biomass

予算区分
AA 中核研究
研究課題コード
0610AA203
開始/終了年度
2006~2010年
キーワード(日本語)
廃棄物系バイオマス,Win-Win型開発,再生可能エネルギー,省エネルギー・省資源化,ガス化-改質,炭素転換,冷ガス効率,ガス精製,バイオ燃料,相分離技術,水素・メタン発酵プロセス,高濃度アンモニア排水,MAP,ANAMMOX,ハイブリッドアンモニア処理システム,リン除去・回収システム,吸着脱リンシステム,対費用効果,未利用バイオマス,有機性排水処理,地域特性,食品廃棄物,乳酸発酵,家畜飼料化,低品質バイオプラスチック製品,システム総合化,産業共生,鉄電解脱リンシステム
キーワード(英語)
WASTE BIOMASS, WIN-WIN DEVELOPMENT, RENEWABLE ENERGY, ENERGY/RESOURCE SAVING TECHNIQUE, GASIFICATION AND REFORMING, CARBON CONVERSION, COOLING GAS EFFICIENCY, GAS CLEANING, BIOFUEL, PHASE SEPARATION TECHNIQUE, HYDROGEN-METHANE FERMENTATION, STRONG AMMONIUM CONTENTS WASTEWATER, MAP, ANAMMOX, HYBRID AMMONIUM TREATMENT SYSTEM, PHOSPHORUS REMOVAL AND RECOVERY SYSTEM, PHOSPHORUS REMOVAL BY USE OF ADSORPTION SYSTEM, COST-EFFICIENCY ESTIMATION, NON-REUSE BIOMASS, ORGANIC WASTEWATER, REGIONAL CHARACTERISTICS, FOOD WASTES, LACTIC ACID FERMENTATION, PRODUCTION OF FEEDSTUFF, LOW QUALITY BIOPLASTICS, SYSTEM INTEGRATION, INDUSTRIAL SYMBIOSIS, PHOSPHORUS REMOVAL BY USE OF IRON ELECTRODE SYSTEM

研究概要

廃棄物系バイオマスを対象とした資源循環を実現するための高度な要素技術・システム開発を行い,さらに動脈産業と静脈プロセスとの産業共生または一体化システムを開発・実証・評価することにより,廃棄物排出の回避・低減と資源化を可能とすると同時に地球温暖化防止および資源の持続的な確保や生産性向上にも寄与することを目的とする。

研究の性格

  • 主たるもの:技術開発・評価
  • 従たるもの:応用科学研究

全体計画

 ガス化-改質技術用触媒の長時間耐久性試験評価により触媒の高度活用技術開発を進めるほか,バイオフューエル製造技術の高度化等の多様な利用技術開発にも着手する。水素/メタン発酵・脱離液処理システムに関し,対象バイオマスの発生特性等に応じた解析・評価を行う。高効率リン回収技術・システムの規模要件および廃液特性等に応じた現状分析を行う。乳酸発酵残さの養鶏等飼料へのカスケード利用における各種条件を整理する。廃棄物系バイオマス等の賦存量等を把握し,地域条件に応じたシステムの基本設計,動脈プロセスへ受け入れるための質転換技術の開発に着手する(18年度)。
 ガス化-改質による生成ガスの選択的な分離・制御が可能な技術的要件等を明らかにし,またバイオフューエル製造の省エネ・資源化プロセスを提示する。また2相式酸発酵プロセスを水素発酵との共存型にすることによりエネルギー回収効率の向上をはかるほか,アンモニア除去プロセスの実用化上の最適設計・運転条件を確立する。リン等の吸着/脱離/資源化/吸着剤再生の技術因子を求め,リン酸鉄含有汚泥からの回収効率向上をはかる。食品廃棄物の発酵試験に基づき,乳酸回収と飼料化のための特性評価を行う。水熱反応等の質転換技術に関する基礎データ集積による実証プロセスの設計を行うとともに,動脈プロセス受入時の妨害物質等の実プロセス内挙動に関する知見の集積を図る(19年度)。
 ガス化-改質方式のパイロット規模プラント運転によりガス生成に最適な操作因子を検証し,実用化のためのシステム構成要素を検討するほか,バイオフューエル製造の省エネ・資源化特性を基礎実験により把握する。バイオ資源基質の資化特性,発酵特性把握に基づき二段発酵プロセス設計と高濃度アンモニア除去技術等カスタマイズ技術の構築をはかる。リンの除去・回収特性の把握を進め適用地域条件等を考慮した液状物,固体への適用基盤プロセス設計を行う。乳酸発酵運転の最適化とともにポリ乳酸の製品化と飼料生産のためのビジネスモデル作りを提案する。一部の開発技術についてモデル地域での実証体制を整備する。動脈プロセスへの妨害物質等の制御条件に関するデータ集積を図る(20年度)。
 ガス化-改質パイロット試験において要素技術を対象物の種別に応じ最適化し,また,実証試験からバイオフューエル製造の最適条件を提示する。水素/メタン発酵要素実験成果を窒素除去と合わせて汎用化するためのパラメータ解析と実証試験用パイロットプラントの設計・構築を行う。回収リン等の再資源化製品の流通,市場性,利活用特性等を踏まえた品質管理方策を確立し,地域分散型モデル地域での特性解析を行う。モデル地域を設定した動脈/静脈プロセス連携実証試験を開始し,評価に必要なデータの集積を図る(21年度)。
 ガス化-改質生成ガスを発電および液体燃料合成等へ活用する各種利用方式の効率とシステムの安定性,脱温暖化効果,経済性,地域自立性等の観点からシステムの総合評価を行い,他の資源化技術との連携を含めた実現可能な資源循環システムを提案する。水素/メタン発酵総合システムの性能評価および地域特性を踏まえて,種々の未利用バイオマスの発酵プロセスへの受け入れ基準を作成する。リン等回収システムのコスト比較,市場性評価,地域特性を踏まえた開発プロセスの受け入れ基準を作成し,市場流通性,費用対効果等の解析による最適地域資源循環システムを構築する。動脈/静脈プロセスモデル地域における実証展開をはかり,事業化可能性を評価する(22年度)。

今年度の研究概要

全個別テーマに関連して、廃棄物系バイオマスを対象とした各要素技術間のシステムインテグレーションによる実用性評価、経済性評価および効率向上を目標にプロセスシミュレーターを用いたシステム設計を完成させる。各個別テーマの研究概要に関しては、以下の通りである。
サブテーマ1のうち、ガス化-改質技術では、生成ガス収率や負荷となる副生成物質低減のための触媒および補助的材料適用の高度化検討を継続する。水素-メタン二段発酵プロセスでは、廃棄物系バイオマス処理システム実用化を目指して、処理速度向上による装置のコンパクト化および生物脱硫導入によるコスト低減化等の技術開発を進める。第一世代BDFの製造技術開発については、固体触媒を用いた反応の最適条件を連続系へ展開しプロセス設計・評価を行い、さらに同第二世代について最適な製造プロセスを提案するとともに、実証をともなう地域循環圏を設計する。実社会へのシステム導入のための回収リン資源の利用者側に立ったプロセス効率化を図るとともに、リン回収の社会的評価、汚泥再生処理センター等における集中的なリン回収の可能性調査等を進める。
サブテーマ2の廃棄物系バイオマスの循環技術システムの設計・評価については、事例研究を通じて、地域循環圏の設計・構築手法を確立し、他の地域でも適用できるよう汎用化も目指す。また、本中核プロジェクトでの開発技術を組み合せた複合処理システムを設計・評価し、地域循環圏に導入した場合の効果も推定する。

課題代表者

川本 克也

担当者