日本エネルギー学会誌
Online ISSN : 1882-6121
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95 巻 , 8 号
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投稿論文
特集:アジアバイオマス科学会議(論文)
  • Dwika Budianto, Muhammad Aziz, Cahyadi, Takuya ODA
    95 巻 (2016) 8 号 p. 605-614
    公開日: 2016/08/31
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    7 MW級の微粉炭を用いる既存の燃焼炉でパーム椰子殻(PKS)を混焼することを想定し,数値流体力学(CFD)によるモデル化と解析を行った。石炭とPKSの混焼は気固相を含む複雑な化学反応であることに加えて,燃焼炉内の乱流の影響もある。数値シミュレーションでは,均質相(揮発性物質)と不均質相(チャー)を含む2段階の反応メカニズム,乱流,放射伝熱を考慮した。また,PKSと石炭の質量分率として,0(全量石炭),10,15,25,50%の5種を与えて評価した。本研究では主に,混焼に伴う燃焼炉内での温度分布,速度分布,CO2,CO,SO2等の生成ガスに着眼した。その結果,PKS質量分率が高いほど,燃焼温度が上昇して生成ガスの構成も良くなることを明らかにした。

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  • Kiyoshi DOWAKI, Taira NAGAISHI, Kenji KOIDO, Mitsuo KAMEYAMA
    95 巻 (2016) 8 号 p. 615-620
    公開日: 2016/08/31
    ジャーナル フリー

    バイオマス原料による水素製造は,原料のカーボンニュートラルという性質から,その製造時において,できるたけ製造される燃料のCO2原単位が小さくなるような努力がなされている。本研究では,バイオマスガス化技術を利用した水素精製プロセスについて検討することとし,特に,ガス化炉から生成される合成ガスから水素燃料の精製条件の改善を試みた。従来の精製条件においては,1.0 ~2.0のMPaGの圧力を必要とし,そのための加圧動力,すわなち,化石由来の外部エネルギー量の投入が必要となり,環境貢献度が低下する。従って,ここでは,2段式の水素精製実験装置を製作し,1段目でCO2を吸着除去することにより,水素精製時の加圧動力を削減し,かつ,非常に効率的な水素精製システムの最適化設計を実験結果に基づき行った。この結果,運転圧力0.4 MPaGのときに,水素濃度97.0 Vol%,精製効率55%と従来の精製システムに近い精製効率となることを明らかとなった。また,吸着分離されたCO2ガスは,農産物の施肥(成長剤)として利用可能であり,これらの効果も含めて,ライフサイクル・アセスメントに基づく水素燃料のCO2排出原単位等を評価した。

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  • Dijan SUPRAMONO, Eny KUSRINI, Haisa YUANA
    95 巻 (2016) 8 号 p. 621-628
    公開日: 2016/08/31
    ジャーナル フリー

    Pyrolysis, a thermal cracking process in inert environment, may be used to produce bio-oil from biomass and plastic waste thus accommodating the use of renewable energy. Abundant amount of biomass wastes in Indonesia are not utilised and plastic wastes are not well processed for clean environment. The aim of present work was to evaluate effect of mass ratio of plastic material to biomass in the feed blend of corn cobs and high density polyethylene (HDPE) of co-pyrolysis on bio-oil yield and chemical composition of bio-oil products. The heating rate of the co-pyrolysis was kept low and residence time was in the order of seconds to accommodate high yield of oil originating from plastic pyrolysis. Corn cobs have high cellulose and hemicellulose content (84%) which is potential to produce bio-oil. The pyrolysis was conducted in a laboratory-scale using a fixed bed reactor with final temperature of 500 °C, heating rate 5 °C/min, flow rate N2 750 mL/min, total weight of biomass and plastic material of 20 g, and hold time after peak temperature of 30 min. Mass ratio of plastics to biomass in the feed blend was varied 0:100, 25:75, 50:50, 75:25 and 100:0. It was found that by increasing HDPE content up to 100% in the feed blend above, the yields of bio-oil decreased, i.e. 28.05, 21.55, 14.55, 9.5, and 6.3 wt%, respectively. Furthermore, for the same variation of the mass ratio, yields of the non-oxygenate mixture of paraffins, olefins and cycloalkanes contained in bio-oil increased, i.e. 0, 28.35, 40.75, 47.17, and 67.05 wt%, respectively. Analysis of the synergetic effect indicates that this effect did work effectively both in bio-oil and non-oxygenate yields due to improper conductive heat transfer from N2 gas to melting plastics, which contained biomass particles. By increasing composition of HDPE in the feed blend, viscosity and pH of bio-oil changed approaching to those of commercial diesel oil.

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  • Erliza HAMBALI, Fifin Nashirotun NISYA, Arfie THAHAR, Athin NURYANTI, ...
    95 巻 (2016) 8 号 p. 629-638
    公開日: 2016/08/31
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    As tropical country, Indonesia is rich with potential biomass that can be utilized as bioenergy feedstock. Crude palm oil (CPO) is currently the main feedstock used to commercially produce biodiesel in Indonesia. In addition to CPO, various agricultural crops can be utilized as bioenergy feedstocks, such as coconut, jatropha, sugarcane, sago, etc. In order to determine the type of plant potential after oil palm as bioenergy feedstock in Indonesia, an analytical hierarchy process (AHP) was conducted based on seven criteria including 1) food crop with surplus production, 2) plant productivity, 3) yield of biofuel, 4) multipurpose energy plant, 5) plant development readiness, 6) government policy, and 7) uncompetitive land use for food crop/easiness to grow in marginal land. Results of AHP analysis showed that palm oil was the most potential plant for biodiesel feedstock (0.237) followed by coconut (0.179), reutealis (0.147), calophyllum (0.120), pongamia (0.119), jatropha (0.100), and rubber (0.095). It was also shown that sugarcane (0.222) was the most potential feedstock to produce ethanol, followed by sorghum (0.174), sago (0.167), sugar palm (0.152), maize (0.143), and cassava (0.141).

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  • Hiroshi MACHIDA, Masahiro SAITO, Hirotoshi HORIZOE
    95 巻 (2016) 8 号 p. 639-644
    公開日: 2016/08/31
    ジャーナル フリー

    バイオマスの水熱処理への過酸化水素,二酸化炭素の添加効果をセミバッチ反応器で調べた。木質系バイオマスとしてスギ,ケヤキを選び,モデル物質としてセロビオースも試験した。分析対象は糖と発酵阻害物質である。過酸化水素添加は無添加や二酸化水素添加と比較してセルロースやヘミセルロースの分解温度を下げることが分かった。

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  • Subaru NAKAJIMA, Naoto SHIMIZU, Hiroyuki ISHIWATA, Tadahiko ITO
    95 巻 (2016) 8 号 p. 645-647
    公開日: 2016/08/31
    ジャーナル フリー

    都市ごみ(MSW)の高温嫌気性消化発酵(メタン発酵)立ち上げ時の実験条件を調べるために,半連続発酵方法を用いて6週間(1期:1~20日,2期:21~46日)メタン発酵が行われた。生ごみ,紙ごみ,そして牛ふん(立ち上げ時)を混合して発酵原料として供試した。有機物負荷量を,1.14~4.00 VS(有機物濃度)/kg-sludge/dayに調製した。高温(52℃)メタン発酵の初期段階(実験開始から17日目)で,発酵液のpHは8.2から8.3に増加し,遊離アンモニア阻害が生じ,バイオガス生成は停止した。17日目以降,紙ごみとイオン交換水を用いて発酵液のpHと遊離アンモニア濃度を適性値に調整した。その結果, 21日目以降,ガス生成が再び始まった。発酵液の全窒素濃度を調整するために,生ごみ量を減らし,紙ごみ量を増やして原料を供給して発酵試験を進めた。pHは7.8付近を推移,試験終了まで安定的に発酵が行われた。遊離アンモニアによる阻害は,発酵液における窒素量を制御することにより抑えられると考えられる。

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特集:アジアバイオマス科学会議(資料)
  • Dami MOON, Kenichiro TSUKAHARA, Masayuki SAGISAKA, Kiyotaka TAHARA
    95 巻 (2016) 8 号 p. 648-652
    公開日: 2016/08/31
    ジャーナル フリー

    自動車の軽量化を目的とした,セルロースナノファイバー(CNF)のプラスチック樹脂材料への適用が期待されている。プラスチック樹脂の強化材としてCNFを利用することによる,温室効果ガス(GHG)排出量への削減効果を検討するため,CNFを利用しない現状シナリオと,CNFをプラスチック樹脂の強化材として用いるシナリオを提案し,自動車の部品製造から処分までの全プロセスにおけるGHG排出量について比較した。CNF製造に伴うGHG排出係数は,自動車で一般的に使用されているプラスチック樹脂より大きいが,CNFとプラスチック樹脂の複合材料を使用することで自動車の軽量化が達成された場合,トータルのGHG排出量は21.2% 削減されると推計された。

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論文
  • 迯目 英正, 小島 紀徳, 伊藤 拓哉, 鈴木 誠一
    95 巻 (2016) 8 号 p. 653-662
    公開日: 2016/08/31
    ジャーナル フリー

    海洋温度差発電(OTEC)は,再生可能エネルギーの中でも資源量が多く,気象の影響を受けず24 時間発電可能なことから,実用化が広く期待されている。しかしOTEC の発電コストは高く,中でも取水コストが大きな割合を占める。本稿では,既に報告されている久米島でのOTEC 実証計画書を基に,取水を含めた設定条件を最適化した場合の発電コストを試算,評価した。久米島実証計画の1,250 kW規模での発電コスト120.5円/kWh(取水施設を内部化,助成なし)に対して,取水施設の最適化により,50.5円/kWh,さらにリスク対応として設置されている取水管2条を統合することで43.4円/kWhとなる。新たな技術開発を仮定しなくとも,諸設定の最適化で,離島の小規模ディーゼル発電と十分価格競争が可能である。OTECの本格的普及には,発電コストの更なる低減を要するが,表層水水温の制約の下,現状の取水技術,発電装置技術では限界があり,スケールメリットや高温側熱源補助装置の形態,効果について検討する必要がある。

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ゲストエディタ(特集:アジアバイオマス科学会議)
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