新聞などの報道で、バイオマス発電所建設や藻類からバイオジェット燃料を製造、といった内容をよく目にするようになった。バイオマスが有するエネルギーを本格的に活用していこうという流れを感じる。
バイオマスとは、廃棄物系バイオマス（廃棄紙、家畜排泄物、食品廃棄物、建設発生木材、製材工場残材、黒液、下水汚泥、し尿汚泥など）、未利用バイオマス（稲わら、麦わら、もみ殻、林地残材など）および資源作物（サトウキビやトウモロコシなどのでんぷん・糖質系作物や菜種などの油糧作物）などに分類され、その種類は多岐にわたる。
2011年の東日本大震災以降、バイオマスの熱利用や燃料化などによるエネルギー供給が果たす役割が大きくなっている。また2012年7月、再生可能エネルギー（太陽光、風力、水力、地熱、バイオマス）を用いて発電された電気を、国が定める固定価格で一定の期間電気事業者に調達を義務づける「再生可能エネルギーの固定価格買取制度（FIT）」がスタートした。それを契機に、再生可能エネルギーによる発電の導入が進み、バイオマス発電の導入量も増えている。
世界に目を向けてもCO2排出量削減に向けた再生可能エネルギー導入の動きの中でバイオマスエネルギーの技術開発は加速している。
多種多様なバイオマスを原料に輸送用燃料、熱、電力を作ることができるバイオマスエネルギーについて、その最新の技術動向、そしてメーカー・市場動向について、その全体像を把握できる書籍をまとめたいという考えから本書を企画した。
藻類バイオ燃料、バイオエタノール、バイオディーゼル、バイオ水素、バイオガス発電、木質バイオマス発電、微生物燃料電池について、【技術編】では最新の技術動向を各分野の専門家の方々に解説して頂いた。【市場編】では、市場動向、メーカー・業界動向、海外動向に関して、独自取材に基づき、最新の情報を分かりやすく掲載している。
バイオマスエネルギー分野にはエネルギー・環境機器・水処理・バイオ・製紙・林業メーカーやその他あらゆる業種のメーカーが参入している。同分野に関心をお持ちの方々の情報収集の一助となれば幸いである。
目次
〔技術編〕
第1章 微細藻類ユーグレナによるバイオ燃料生産の可能性
1 はじめに
2 バイオ燃料源としてのユーグレナの特性
3 パラミロンおよびワックスエステルの代謝調節
4 形質転換によるユーグレナバイオマス生産性の向上への取り組み
5 おわりに
第2章 藻類バイオ燃料の商業生産実現に向けた日本での研究開発における課題
1 主旨
2 背景
2.1 藻類バイオ燃料生産研究開発に見られる日米間の大きな差
3 米国での藻類バイオ燃料研究開発の推移
3.1 藻類バイオ燃料商業生産に関する目標の設定
3.2 現状の把握,目標に至る「叩き台」としての道筋の提示
3.3 TEA,LCA,RAによる現状の評価,課題の整理
3.4 研究開発環境の整備およびモデルケースの実証試験
3.5 ロードマップの改訂および更なる研究開発
4 総括
第3章 藻類の分子育種とその応用(油脂生産)
1 序章
2 微細藻類による物質生産(技術編)
2.1 代謝工学による生産性の向上
2.1.1 変異導入による優良株の作出(順遺伝学)
2.1.2 逆遺伝学と合成生物学の適用
2.1.3 代謝工学モデリング
2.1.4 培養条件の至適化
2.2 大規模培養のためのバイオリアクタの改善
2.3 ダウンストリーム・プロセッシングの低コスト化
2.4 プロセス統合とライフサイクルアセスメント
3 出口(油脂の利活用:推定市場,価格と課題)
3.1 化粧品,医薬品原料
3.2 洗剤,シャンプー(パーム油代替),バイオ化学品
3.3 燃料
3.3.1 バイオジェット導入の背景
3.3.2 バイオジェット実現に向けた課題
4 終章
第4章 次世代バイオエタノール製造技術
1 はじめに
2 次世代バイオアルコール製造技術の概要
3 前処理工程
3.1 機械的粉砕処理
3.2 マイクロ波処理
3.3 アルカリ処理
3.4 酸処理
3.5 オルガノソルブ処理
3.6 水熱処理
3.7 水蒸気爆砕処理
3.8 水熱爆砕処理
4 糖化工程
4.1 前処理バイオマスに応じた糖化酵素の最適化
4.2 酵素の不可逆的吸着
4.3 グルコースによる生産物阻害と同時糖化併行複発酵(SSCF)
4.4 エタノール発酵微生物へのバイオマス分解能の付与と統合型バイオプロセス(CBP)
5 発酵工程
5.1 エタノール発酵に使用される微生物
5.2 C5・C6糖同時発酵能力
5.3 発酵阻害物への対策
5.4 高温発酵能力
6 セルロース系以外のバイオマスからの次世代バイオエタノール製造
7 おわりに
第5章 酵素法バイオ燃料生産技術の開発事例
1 はじめに
2 バイオエタノール
2.1 セルロース系エタノールの生産技術
2.2 高温耐性酵母に対する細胞表層工学技術の導入およびバイオエタノールの生産
2.3 CBP発酵プロセスのベンチモデル試験
3 バイオディーゼル
3.1 バイオディーゼルの生産技術
3.2 酵素法によるBDF生産システム
3.2.1 回分式反応システム
3.2.2 連続式反応システム
3.3 BDF生産システムの活用事例
3.4 開発の展望
4 おわりに
第6章 国内外のバイオ水素生産技術の研究開発動向
1 概要
2 はじめに
3 バイオ水素(BioHydrogen)について
3.1 用語の定義
3.2 研究の流れ
3.3 政策的な位置付け
4 バイオ水素に関する国際的な組織
4.1 IEA HIA Task 34
4.2 Asia Bio-HyLinks
5 バイオ水素に関する研究動向
5.1 水素発生用バイオ分子デバイスの開発
5.2 ブラジルの社会実装構想について
5.3 東南アジアの状況
6 おわりに
第7章 低温法によるバイオマスからの水素製造
1 はじめに
2 低温法開発の契機になった樹脂からの水素製造
3 木質系バイオマス試料からの水素製造
3.1 セルロース試薬からの水素製造
3.2 下水汚泥,畜産系バイオマスからの水素製造
4 むすび
第8章 廃棄物系バイオマスメタン発酵技術の基礎と開発事例
1 はじめに
1.1 メタン発酵技術の歴史
1.2 バイオマスの発生と循環的利用および処分の現状
1.3 バイオマス活用の推進に向けた法制度の施行状況
1.4 廃棄物系バイオマスメタン発酵の技術開発
2 廃棄物系メタン発酵技術の基礎
2.1 メタン発酵処理の特徴
2.1.1 メタン発酵処理の長所
2.1.2 メタン発酵処理の短所
2.2 有機物の嫌気分解経路
2.3 バイオガス発生
2.4 バイオマス活用に向けたメタン発酵処理技術
2.4.1 完全混合法
2.4.2 膜分離法
2.4.3 固定床法
2.4.4 乾式法
3 生ごみ系メタン発酵技術の開発事例
3.1 システムフロー
3.2 生ごみバイオガス化設備の運転結果
3.3 生ごみ中温メタン発酵性能の評価(室内実験)
4 下水汚泥のメタン発酵技術の開発事例
4.1 高濃度汚泥消化システム
4.2 高濃度汚泥消化システムの評価(室内実験)
4.2.1 消化汚泥性状,分解率
4.2.2 ガス発生量
4.2.3 消化設備での消費エネルギー
5 今後の展望
第9章 メタン発酵/バイオマス発電事業の採算性と最適化およびシステム新技術
1 はじめに
2 消化促進技術
2.1 減圧浮上濃縮装置を利用した消化促進技術
2.2 減圧浮上濃縮装置を利用した酸発酵促進システムの事例
2.3 減圧処理による酸発酵促進効果を利用した消化促進システム
2.4 蒸気エジェクターを利用した消化促進効果の実証
3 消化促進技術を利用した発電システムのシミュレーション
3.1 一般的な消化ガス発電システムの物熱収支
3.2 消化促進システムの物熱収支
4 消化促進技術を利用したFIT事業の採算性向上効果
4.1 下水処理場における民間企業によるFIT事業の事例と採算性
4.2 消化促進技術による採算性向上効果
4.3 その他の採算性向上対策
5 おわりに
第10章 木質バイオマス小規模ガス化発電
1 はじめに
2 熱分解ガス化発電とは
3 バイオマスガス化の原理
4 ガス化方式の種類
4.1 空気によるガス化
4.2 酸素によるガス化
4.3 間接加熱によるガス化
5 ガス化におけるタールの問題
6 ガス化炉の種類
6.1 固定床アップドラフト式ガス化炉
6.2 固定床ダウンドラフト式ガス化炉
6.3 循環流動層ガス化炉
6.4 噴流床ガス化炉
6.5 ロータリーキルン式ガス化炉
7 ガス化効率
8 バイオマス熱分解ガスの発電への適用
9 ガスエンジン発電機
10 再生可能エネルギーの固定価格買取制度(FIT)下における小規模ガス化発電の事業性
11 木質バイオマス原料の留意点
12 その他事業化における留意点
12.1 設備費用と稼働実績
12.2 設備のメンテナンスコスト
12.3 人件費
12.4 灰,廃水の処分費用
12.5 その他ユーティリティ費用など
13 小規模木質バイオマスガス化発電普及のために
第11章 バイオマスの直接燃焼・蒸気タービン発電の設計と導入事例
1 はじめに
2 ボイラー燃焼方式
3 発電設備の設計
3.1 ボイラー
3.1.1 燃料の組成
3.1.2 燃料の含水量および低位発熱量
3.1.3 異物
3.1.4 ボイラー設備と燃料
3.1.5 部分負荷
3.2 燃料貯蔵設備
3.3 燃料搬送設備
3.4 蒸気タービンおよび付帯設備
3.5 環境規制
3.6 電気設備
3.7 メンテナンス
4 木質系バイオマス燃料発電設備導入例
4.1 事例
4.2 発電設備フロー
4.3 設計時留意点
4.3.1 燃料搬送設備
4.3.2 ボイラー
4.4 運転状況
第12章 微生物燃料電池
1 微生物燃料電池の原理と用途
2 SMFCの特徴
3 SMFCの用途
4 SMFCの設置環境
5 SMFCにおいて発電に関与する微生物
6 今後の展望
第13章 微生物燃料電池による有機性廃棄物の処理と発電
1 はじめに
2 微生物燃料電池内で起こる反応
2.1 微生物燃料電池の概要
2.2 純粋培養系の微生物燃料電池
2.3 有機性廃棄物を用いた複合微生物系の微生物燃料電池
3 有機性廃棄物を利用した微生物燃料電池の例
3.1 畜産廃棄物
3.1.1 養豚排水
3.1.2 牛糞尿
3.2 食品廃棄物
3.3 飲料工場排水
3.4 農産品加工廃棄物
3.5 染料廃液
4 おわりに
〔市場編〕
第1章 エネルギーの需給動向とバイオマスエネルギー
1 エネルギー需給をめぐる動き
1.1 エネルギー需要の動向
1.2 エネルギー供給の動向
1.3 日本政府の主要なエネルギー政策
2 固定価格買取制度の見直し
2.1 調達価格の推移
2.2 再生可能エネルギー特別措置法の一部改正
3 新エネルギーの動向
3.1 再生可能エネルギーの発電電力量
3.1.1 太陽光発電
3.1.2 風力発電
3.1.3 中小水力発電
3.1.4 地熱発電
3.1.5 バイオマス発電
3.2 新エネルギーの電力以外の利用
3.2.1 熱利用
3.2.2 バイオマスの燃料利用
4 バイオマスエネルギーの体系
4.1 バイオマスエネルギーの概要
4.2 エネルギーの変換技術
4.2.1 物理的変換
4.2.2 熱化学的変換
4.2.3 生化学的変換
4.3 一般廃棄物処理関連技術
4.4 バイオリファイナリー
第2章 藻類バイオ燃料
1 概要
2 開発動向
2.1 米国
2.2 EU
2.3 その他海外諸国
2.4 日本国内
2.4.1 NEDOの開発事業
2.4.2 その他の微細藻類由来のバイオ燃料開発事業
3 市場・用途動向
4 業界・企業動向
4.1 ユーグレナ
4.2 IHI NeoG Algae(アイエイチアイ・ネオジー・アルジ)
4.3 デンソー
4.4 J-POWER
4.5 DIC
4.6 スメーブジャパン
4.7 神鋼環境ソリューション
4.8 出光興産
4.9 ヤンマー
4.10 モイル(MOIL)
第3章 バイオエタノール
1 概要
1.1 バイオエタノール
1.2 バイオブタノール
2 開発動向
2.1 海外各国におけるバイオエタノールの導入,開発動向
2.1.1 米国
2.1.2 ブラジル
2.1.3 EU
2.1.4 アジア各国
2.2 国内におけるバイオエタノールの導入・開発動向
2.3 第2世代セルロース系エタノールの技術開発動向
2.4 バイオブタノール
3 用途・市場動向
4 業界・企業動向
4.1 日立造船
4.2 大成建設
4.3 日立製作所
4.4 日揮
4.5 三井造船
4.6 川崎重工業
4.7 アサヒグループホールディングス
4.8 日本アルコール産業
4.9 DINS堺
4.10 JA全農新潟
第4章 バイオディーゼル
1 概要
2 開発動向
2.1 海外におけるバイオディーゼルの開発動向
2.2 日本国内の動向
3 市場・用途動向
4 業界・企業動向
4.1 日立造船
4.2 ダイキアクシス
4.3 バイオマス・ジャパン
4.4 木村化工機
4.5 環境総研
第5章 バイオ水素
1 概要
2 開発動向
3 市場・用途動向
4 業界・企業動向
4.1 三菱化工機
4.2 ジャパンブルーエナジー
4.3 メタウォーター
4.4 サッポロビール
4.5 月島機械
4.6 メタコン
4.7 国際石油開発帝石
第6章 バイオメタン
1 概要
2 開発動向
2.1 海外の動向
2.2 国内の動向
3 市場・用途動向
4 業界・企業動向
4.1 神鋼環境ソリューション
4.2 コーンズ・アンド・カンパニー・リミテッド
4.3 日立造船
4.4 吸着技術工業
4.5 バイオエナジー
第7章 バイオマス発電
1 概要
2 開発動向
2.1 木質バイオマス発電
2.2 その他のバイオマス発電
3 市場・用途動向
4 業界・企業動向
4.1 プラント・装置メーカー
4.1.1 JFEエンジニアリング
4.1.2 タクマ
4.1.3 荏原環境プラント
4.1.4 三井造船
4.1.5 月島機械
4.1.6 水ing
4.1.7 協和エクシオ
4.1.8 中外炉工業
4.1.9 藤崎電機
4.1.10 三菱重工業/ターボデン(Turboden)
4.2 発電事業者
4.2.1 王子ホールディングス
4.2.2 住友林業
4.2.3 日本製紙
4.2.4 大王製紙
4.2.5 中越パルプ工業
4.2.6 昭和シェル石油
4.2.7 出光興産
4.2.8 エア・ウォーター
4.2.9 住友商事
4.2.10 イーレックス
4.2.11 太平洋セメント
4.2.12 グリーン・サーマル
4.2.13 エネ・ビジョン
4.2.14 真庭バイオマス発電
4.2.15 長野県/塩尻市(ソヤノウッドパワー)
第8章 微生物燃料電池
1 概要
2 開発動向
3 市場・用途動向
4 業界・企業動向
4.1 積水化学工業
4.2 鹿島建設
