バイオマスエネルギー部門division of Biomass Energy

人口減少社会に適応した小規模分散型バイオマスエネルギー創造分野の技術革新

取組課題の概要

水圏バイオマスの生産およびバイオマスからのエネルギーキャリア生産と燃料電池技術の組み合わせによる小規模分散型バイオマスエネルギー創造技術を確立し,人口減少が進む能登地区をモデルケースとして,開発した技術の適用とシステム評価を目指す。

取組課題の内容

近年急速に発展しているバイオテクノロジー・バイオインフォマティクス技術と環境触媒技術・環境材料技術を活用し,バイオマスエネルギー創造分野の技術革新を目指す.具体的には,過疎化高齢化による人口減少が進む能登地区をモデルケースとして,海洋藻類バイオマスの生産技術および下水・排水を活用した微細藻類バイオマスの生産技術を開発するとともに,小規模下水処理場に適用可能な高濃度バイオマスメタン発酵技術およびバイオガス中メタンの濃縮と二酸化炭素回収技術を開発し,藻類生産との組み合わせを試行する.さらに,バイオマスから生産できるギ酸を用いた燃料電池・微生物燃料電池技術によるエネルギー生産とIoT利用モニタリング技術を開発し,バイオマスキャリア生産技術・藻類生産技術への応用を試行することにより,地産地消のエネルギー生産技術を開発する。

  • 技術開発項目

    • バイオマス由来のエネルギーキャリア生産技術の研究開発(池本,児玉,徳田,松浦,仁宮)

      • 小規模高濃度バイオマスメタン発酵技術の実用化と藻類バイオマス活用技術の検討
      • 排熱等低級熱エネルギーを駆動源とするバイオガス中メタンの濃縮と二酸化炭素回収
    • バイオマスを利用した燃料電池による発電技術の研究開発(本多,辻口,池本)

      • 直接ギ酸形燃料電池の出力向上・貴金属触媒使用量削減に向けた新規触媒開発と電気化学還元による排出CO2の再燃料化
      • 下水配管内モニタリング・BODセンサーを目指した微生物燃料電池技術開発
    • 水圏バイオマス生産技術の研究開発(三木,長谷川)

      • 沿岸海域におけるバイオマス増産を可能とする大型藻類の藻場育成システムの開発
      • 下水・排水処理プロセスを活用した微細藻類バイオマス生産プロセスの開発
  • 年次計画

    分野 現在の技術課題 2年目(H29末)* 3年目(H30末) 4年目(H31末)** 5年目(H32末)
    バイオマスエネルギー
    キャリア
    高濃度バイオマスメタン発酵の実用化試験 実プラント建設と性能評価試験方法の決定 実プラントの立ち上げと実用化試験 実用化試験結果の評価と他地域への導入検討 バイオマスからのエネルギーキャリア製造方法の評価
    バイオマス燃料電池 直接ギ酸形燃料電池の出力向上・排出CO2の利用 アノード触媒の開発(従来比活性2倍)
    CO2捕集技術の確立
    アノード触媒開発(従来比活性3倍)
    CO2捕集技術の確立
    セルへの適用(セル出力 500 mW/cm2)
    CO2からのギ酸合成
    総括
    CO2からのギ酸合成技術確立
    水圏バイオマス 沿岸海域環境変化や排水処理に適した藻類生産技術の開発 海域フィールド実験による藻場育成の1次評価(海藻) 排水処理プロセスに適した微細藻類の探索と適用可能性評価 バイオマス生産性、CO2固定化効果評価、藻類活用方法の検討 藻類生産プロセス(海藻、微細藻類)の経済性評価

    * 中間評価 / ** 最終評価

研究目的

水圏バイオマスの生産およびバイオマスからのエネルギーキャリア生産と燃料電池技術の組み合わせによる小規模分散型バイオマスエネルギー創造技術を確立し,人口減少が進む能登地区をモデルケースとして,開発した技術の適用とシステム評価を目指す。

バイオマスエネルギー部門メンバー構成

(1)バイオマスエネルギーキャリアグループ
メタン・水素・アンモニア・硫化水素
(2)バイオマス燃料電池グループ
微生物燃料電池・直接ギ酸電池
(3)水圏バイオマスグループ
CO2固定資源化, メンブレンバイオリアクター
氏名 形態 役職 所属 グループ
池本 良子(部門長) 兼任 教授 環境デザイン学系 (1)(2)
三木 理 専任 教授 RSET (3)
長谷川 浩 兼任 教授 物質化学系 (3)
本多 了 兼任 准教授 環境デザイン学系 (2)(3)
辻口 拓也 兼任 助教 機械工学系 (2)(1)
児玉 昭雄 協力 教授 機械工学系 (1)(2)
德田 規夫 協力 准教授 電子情報学系 (1)
仁宮 一章 協力 准教授 新学術創成研究機構 (1)
松浦 哲久 協力 TT助教 環境デザイン学系 (1)(2)
野口 愛 協力 特別研究員 国立環境研究所環境リスク・健康研究センター (1)(2)

年度実施計画案

部門名 バイオマスエネルギー 部門長 池本 良子
組織等 氏名 属性 所属・職名 役割分担
池本 良子 兼任 環境デザイン学系・教授 バイオマス由来のエネルギーキャリア生産技術の研究開発
三木 理 専任 RSET・教授 水圏バイオマス生産技術の研究開発
長谷川 浩 兼任 物質化学系・教授 水圏バイオマス生産技術の研究開発
本多 了 兼任 環境デザイン学系・准教授 バイオマスを利用した燃料電池による発電技術の研究開発
辻口 拓也 兼任 機械工学系・助教 バイオマスを利用した燃料電池による発電技術の研究開発
児玉 昭雄 協力 機械工学系・教授 バイオマス由来のエネルギーキャリア生産技術の研究開発
徳田 規夫 協力 電子情報学系・准教授 バイオマス由来のエネルギーキャリア生産技術の研究開発
仁宮 一章 協力 新学術創成研究機構・准教授 バイオマス由来のエネルギーキャリア生産技術の研究開発
松浦 哲久 協力 環境デザイン学系・助教 バイオマス由来のエネルギーキャリア生産技術の研究開発
研究内容の概要

水圏バイオマスの生産およびバイオマスからのエネルギーキャリア生産とバイオマスを利用した
燃料電池技術の組み合わせによる小規模分散型バイオマスエネルギー創造技術を確立し,
人口減少が進む能登地区をモデルケースとして,開発した技術の適用とシステム評価を目指す。

実施計画の概要
バイオマス由来のエネルギーキャリア生産技術の研究開発
  • 小規模高濃度メタン発酵技術の実用化
    中能登町に導入される実機施設の性能評価研究を中能登町と共同で実施するとともに,
    新たな受け入れバイオマスについて検討する(池本)
  • 排熱等低級熱エネルギーを駆動源とするバイオガス中メタンの濃縮と二酸化炭素回収
    熱交換型吸着材層を用いたTSA式分離プロセスの開発(児玉)、
    吸着分離性能に与える共存水蒸気の影響の明確化と吸着材の探索(児玉)
バイオマスを利用した燃料電池による発電技術の研究開発
  • 直接ギ酸形燃料電池の出力向上・貴金属触媒使用量削減に向けた新規触媒開発および電気化学還元に寄る排出CO2の再燃料化
    前年度に引き続き、アノード触媒開発を進める。並行してCO2捕集技術として、
    CO2の再燃料化を目指した電気化学還元によるギ酸合成技術の確立を目指す。(辻口)
  • 下水配管内モニタリング・BODセンサーを目指した微生物燃料電池技術開発
    水配管内のエネルギー自立型水質・水位モニタリングを行うための微生物燃料電池システムの設計と必要性能の調査を行う(本多)。
    発電細菌を用いたBODセンサーの下水への適用試験を行う(池本)
水圏バイオマス生産技術の研究開発
  • 沿岸海域におけるバイオマス増産を可能とする大型藻類の藻場育成システムの開発
    藻場造成フィールド実験を継続し、1次評価完了。フィールド実験拡大を計画。
  • 下水・排水処理プロセスを活用した微細藻類バイオマス生産プロセスの開発
    下水・排水処理水を用いた微細藻類生産の探索実験を企業との連携のもとに継続。
セミナー等の
開催予定
当部門主催(行政・企業・地域・大学から構成)の「バイオマスエネルギー研究会」において、
定期的な意見交換、セミナー、ワークショップ等を実施する。
研究ミーティングおよびセミナー開催:2回/年