能登谷正浩 東京海洋大学 名誉教授;岡部(株) 顧問 能登谷応用藻類学研究所 所長
野津 喬 農林水産省 大臣官房環境バイオマス政策課 課長補佐
香取義重 (株)三菱総合研究所 科学技術部門統括室 コンセプト・プロデューサー
Jeong-Jun Yoon Green Materials Technology Center,Korea Institute of Industrial Technology(KITECH)
Yong Jin Kim Green Process & Material R&D Group,Korea Instisute of Industrial Technology(KITECH)
Choul-Gyun Lee Department of Biotechnology, College of Engineering,Inha University
浦野直人 東京海洋大学 海洋科学部 海洋環境学科 教授
高木俊之 東京海洋大学大学院 海洋科学技術研究科 海洋環境保全学専攻
伊佐亜希子 (独)産業技術総合研究所 バイオマス研究センター バイオマスシステム技術チーム 特別研究員
三島康史 (独)産業技術総合研究所 バイオマス研究センター バイオマスシステム技術チーム 主任研究員
澤辺智雄 北海道大学 大学院水産科学研究院 教授
佐藤 実 東北大学 大学院農学研究科 水産資源化学研究室 教授
佐古 猛 静岡大学 創造科学技術大学院 教授
岡島いづみ 静岡大学 工学部 物質工学科 助教
七條保治 新日鐵化学(株) 開発推進部 部長
岡崎奈津子 新日鐵化学(株) 開発推進部 主任
松井 徹 東京ガス(株) 基盤技術部 主幹
中島田豊 広島大学 大学院先端物質科学研究科 分子生命機能科学専攻 准教授
西尾尚道 広島大学 大学院先端物質科学研究科 分子生命機能科学専攻 特任教授
石橋康弘 熊本県立大学 環境共生学部 環境資源学科 教授
中道隆広 長崎総合科学大学 大学院工学研究科
谷生重晴 バイオ水素(株) バイオ水素技術研究所 所長;横浜国立大学 名誉教授
若山 樹 国際石油開発帝石(株) 経営企画本部 事業企画ユニット 事業企画グループ;技術本部 技術推進ユニット EORグループ コーディネーター
沿岸域にはアラメやホンダワラなどの大型の海藻が生育する。これらの中には,陸上で最も生産性が高いとされる熱帯多雨林に匹敵する種もある。大型海藻類は陸上の植物と同様に水と二酸化炭素などの無機物から,光のエネルギーを利用して有機物を合成して生長する。この有機物生産に端を発し,海藻を餌とする微細な動物から大型の肉食性魚類に至る,膨大で複雑な食物連鎖を通して我々の食料蛋白源の魚介類や多様な動物類が生育し,海洋全面積のわずか7.5%の沿岸域で,魚類の99%が生産されている。また,大型海藻類はその生育過程で,多様な無機栄養塩類を吸収と共に懸濁物質を捕捉し,人間活動によって沿岸海域に放出された栄養塩類や汚染水等を浄化する機能も持つ。さらに,大型海藻の生育は,人工基質を設置することによって,沿岸のみならず沖合域でも十分に生産が可能である。この他,海藻の持つ有用成分は近年医薬品や健康食品の他,飼肥料に至る多様な用途にも利用され,有用性が高い。したがって,これらの大型海藻群落を人為的に造成,栽培し,地球環境と海産資源の保全に貢献するとともにバイオマス活用ができれば,一石三鳥以上に有効である。
本書は以上のような多様な有用性を持つ海藻を用いたバイオ燃料生産の考え方や生産技術について,各分野で著名な方々から執筆して頂いたものである。本書が今後のバイオ燃料研究の一助となれば幸いである。
(「はじめに」より抜粋)
第1章 海藻バイオ燃料の考え方(能登谷正浩)
1 地球温暖化とエネルギー問題
1.1 地球温暖化の原因
1.2 二酸化炭素の排出とバイオ燃料
1.3 自然環境の保全とバイオ燃料生産
2 なぜ海藻なのか?～海藻によるバイオ燃料生産の有効性～
2.1 陸と海の利用環境
2.2 海藻の生育と環境保全の機能
3 バイオ燃料資源としての海藻
3.1 海藻の生産
3.2 大型海藻,コンブやホンダワラの利用
4 海藻バイオ燃料研究とそのアイデアと研究費
第2章 政策・プロジェクト
1 バイオマス活用推進基本計画の概要(野津 喬)
1.1 はじめに
1.2 基本計画策定の背景と経緯
1.3 バイオマス・ニッポン総合戦略の総括
1.4 バイオマスの活用の推進に関する施策についての基本的な方針
1.4.1 バイオマスの種類ごとの特性に応じた最大限の利用
1.4.2 食料・木材の安定供給の確保
1.4.3 環境の保全への配慮
1.5 バイオマスの活用推進に関して国が達成すべき目標
1.5.1 将来的に実現すべき社会の姿
1.5.2 2020年における目標
1.6 バイオマスの活用の推進に関し、政府が総合的かつ計画的に講ずべき施策
1.6.1 バイオマスの活用に必要な基盤の整備
1.6.2 バイオマス又はバイオマス製品等を供給する事業の創出等
1.6.3 バイオマス製品等の利用の促進
1.6.4 その他
1.7 バイオマスの活用に関する技術の研究開発に関する事項
1.7.1 技術の研究開発の重要性とその推進に当たっての基本的事項
1.7.2 廃棄物系バイオマスの有効利用に関する技術開発の基本的な方向性
1.7.3 未利用バイオマスの有効利用に関する技術開発の基本的な方向性
1.7.4 バイオマスの高度利用に向けて中期的に解決すべき技術的課題
1.7.5 低炭素社会の実現に向けて長期的に取り組むべき技術開発の方向性
1.8 まとめ
2 アポロ&ポセイドン構想2025の現状と課題(香取義重)
2.1 はじめに
2.2 アポロ&ポセイドン構想2025
2.2.1 アポロ&ポセイドン構想2025とは
2.2.2 研究開発のあゆみ
2.2.3 アポロ&ポセイドン構想2025の関連プロジェクト
2.3 革新的バイオエネルギー変換技術の研究開発
2.3.1 アポロ&ポセイドン構想2025の実現方策
2.3.2 大型海藻のバイオ燃料化の課題
2.3.3 革新的バイオエネルギー変換技術の開発
2.3.4 大型海藻の増養殖と収穫
2.4 今後の課題
2.4.1 既存の行政施策の課題
2.4.2 原料価格問題
2.4.3 社会状況変化への対応
2.5 おわりに
3 韓国の海藻バイオマス開発プロジェクト(Jeong-Jun Yoon,Yong Jin Kim,Choul-Gyun Lee)
3.1 はじめに
3.2 バイオエネルギーと食糧問題
3.3 韓国における海藻類バイオエネルギー開発の正当性
3.4 韓国の海洋バイオエネルギー政策及び技術開発プロジェクト
3.5 結論
第3章 バイオエタノール生産技術
1 酵母発酵によるアオサ・ホテイアオイからのエタノール生産(浦野直人,高木俊之)
1.1 はじめに
1.2 海洋バイオマス(アオサ・ホテイアオイを中心として)
1.2.1 アオサ(Ulva属)
1.2.2 ホテイアオイ(Eichhornia crassipes)
1.3 アオサ・ホテイアオイ体内の多糖類とその糖化工程
1.4 糖化液のエタノール発酵
1.5 酵母によるエタノール生産効率の改善について
1.6 おわりに
2 大型緑藻類からのエタノール生産技術(伊佐亜希子,三島康史)
2.1 はじめに
2.2 緑藻が生産する多糖類
2.3 緑藻の単糖の組成と含有量
2.4 緑藻の全グルコース量と貯蔵性デンプン量
2.5 水熱前処理,酵素糖化およびエタノール発酵の検討
2.5.1 水熱前処理による酵素糖化性
2.6 シオグサ・ジュズモの酵素糖化
2.7 酵素糖化液を用いたエタノール発酵
2.8 酵素糖化およびエタノール発酵に与える塩分の影響
2.9 高基質濃度での酵素糖化およびエタノール発酵
2.10 おわりに
3 マリンビブリオを活用した海藻からのエタノール生産(澤辺智雄)
3.1 はじめに
3.2 我が国におけるエネルギー需給とエネルギー生産に果たす水産分野の取り組み
3.2.1 エネルギー需給の動向
3.2.2 水産分野での取り組み
3.3 マリンビブリオを利用した海洋バイオ燃料の生産
3.3.1 エタノール発酵能の高い海洋微生物の探索
3.3.2 エタノール生産の最適化
3.4 マリンビブリオによるエタノール-水素同時生産
3.5 マリンビブリオのバイオマス燃料産生に関与する遺伝子
3.6 おわりに
4 連続発酵による海藻からの高効率エタノール生産技術(佐藤 実)
4.1 どうして海藻を利用してのエタノール生産か
4.2 エタノール原料としての海藻バイオマス
4.3 海藻からのエタノール生産工程
4.3.1 液化
4.3.2 糖化
4.3.3 エタノール発酵
4.4 発電所冷却水取水口に集まる海藻から効率的エタノール生産
4.5 今後の課題
第4章 亜臨界水による海藻の燃料化技術(佐古 猛,岡島いづみ,七條保治,岡崎奈津子)
1 はじめに
2 亜臨界水とは
3 海藻の油化
3.1 バッチ実験装置
3.2 亜臨界水による海藻の分解・油化
4 おわりに
第5章 バイオマスガス生産技術
1 海藻ごみからのメタン生産技術(松井 徹)
1.1 海藻バイオマス(海藻ごみ)事例
1.2 海藻からのメタン生産
1.3 海藻メタン発酵実証事例
1.3.1 海藻原料
1.3.2 実証試験装置
1.3.3 海藻のメタン発酵試験
1.3.4 残渣利用
1.4 まとめ
2 海藻のメタン発酵技術(中島田豊,西尾尚道)
2.1 海藻のカスケード利用システムの中でのメタン発酵の役割
2.2 海藻のメタン発酵過程
2.3 海藻のメタン発酵収率
2.4 海藻のメタン発酵条件
2.5 海藻のメタン発酵装置
2.6 藻類のメタン発酵の問題点
2.7 最後に
3 海藻からのメタン製造技術(石橋康弘,中道隆広)
3.1はじめに
3.2 高温可溶化メタン発酵
3.3 ワカメを使用したメタン発酵
3.4 おわりに
第6章 バイオ水素生産技術
1 海藻バイオマス発酵水素生産技術(谷生重晴)
1.1 発酵水素発生の経路と代謝産物
1.2 バクテリアの水素発生速度と水素収率
1.3 海藻バイオマスからの水素生産性
1.4 水素発酵と塩分の影響
1.5 海藻バイオマスによるエネルギー自給の可能性
1.6 各種発酵エネルギー変換法とのエネルギー変換効率比較
1.7 結言
2 光合成微生物(藻類・光合成細菌)による光水素生産(若山 樹)
2.1 緒言
2.2 光合成微生物による光水素生産技術の適用分野
2.2.1 CO2有効利用技術としての適用
2.2.2 廃水処理・廃熱回収への適用
2.2.3 副生産物生産への適用
2.2.4 再生可能エネルギーに関する法対応としての適用
2.3 光合成微生物による光水素生産のメカニズム
2.3.1 光合成微生物による光水素生産の原理
2.3.2 光合成微生物による光水素生産の酵素
2.4 光合成微生物による光水素生産のプロセス及びシステム
2.4.1 気体燃料
2.4.2 固体燃料
2.4.3 液体燃料
2.4.4 フォトバイオリアクター
2.4.5 密閉型フォトバイオリアクター
2.4.6 開放型フォトバイオリアクター
2.5 IEA-HIA Annex 21 Extendedの活動
2.5.1 Abiological Systems
2.5.2 Dark BioHydrogen Systems
2.5.3 Photo BioHydrogen Systems
2.5.4 Bio-Inspired Fuel Cells
2.5.5 Over All Analysis
2.6 結言
