2008 年夏季研修資料【Ｎ０２】

隠岐の島「緑のコンビナート」建設計画(株)藤井基礎設計事務所

藤本栄之助

１．趣旨
地球温暖化の加速と石油資源の枯渇を間近かにした原油の高騰により、環境と経済の基盤が揺るぎ始めている。人類の生き残りをかけて、地球環境が持続不可能な危機に陥っていくことを回避するためには、石油に依存した社会体制から脱却し、森林資源を活用した新しい生き方の規範（Paradigm）の構築に迫られている。
新エネルギー創生開発の世界的な潮流は、原料をトウモロコシやサトウキビに求めていて、このようなエネルギーか食料かという愚かな選択を突きつけたがために、すでに世界的な食糧危機の兆しが見え始めている。
国土の狭い日本ではかかる愚行は決して許されるものではなく、日本にある豊富な資源である森林資源を利用した新エネルギーの創生とニュービジネスの創出が急務である。しかし残念なことに、日本における研究開発の主流は従来の無駄な方法を受け継いで、貴重な資源である木質バイオマスの中のリグニンを、廃棄するかまたは低質な燃料に転換するだけで、主としてセルローズだけからの発酵技術に頼り、エタノール、メタノールおよびメタンガスなどのバイオエネルギー製造に偏ってしまっている。その結果、投資効率の低い、民間経営者には魅力のない事業となり、補助金を当てにした経営しか選択肢が残されていないのが現状である。
三重大学舩岡教授は、従来廃棄されていた木質バイオマスの中のリグニンを、世界で初めて熱可塑性樹脂として取り出す方法を開発し、高付加価値の商品開発にも成功したが、残りのセルローズからは新エネルギーを創生するという、まったく無駄のない、資源を丸ごと利用する極めて有効な製造プロセスを提唱している。すでに三ヶ所にベンチプラントを建設し、木質原料収集の物流コストを最小限に抑える生産方法および工場サイト選定の考え方を含めた工業化への探索を進めている。
舩岡教授の思想とその成果は、なぜか理由はわからないままに、これまで学会および財界で認められなかったが、最近になって（NPO 法人）「環境・エネルギー・農林業ネットワーク」（以降 EEFA と略称）から高い評価を受け、同時に心ある政治家から認められ、話題の中心になり始めている。
隠岐の島は(1)森林密度が高く(2)林道ネットワークが緻密に張り巡らされ(3)海岸線が長く海藻資源にも恵まれて、木質との混合で発酵効率が高められるメリットを有し(4)工場誘致のインフラ整備が進み(5)安価な労働力提供の可能性など、舩岡教授の工業化実現に最も適した土地である。

隠岐の島はおよび当社は」、リグノフェノール工場建設誘致のために、舩岡教授とともに EEFA から三名の理事をお招きし、関係者を集めて小規模の標記検討会を組織し、実現に向かって推進していく。

２．事業の概要
日本の林業を復活することを視野に入れた事業を目ざすもので、品質および価格の面から競争力のある建築材を確保するために、間伐した材料、林地残材、風倒木および製材くずなど全ての木質素材を有効活用することで、建築材としての競争力を高めることも伏線として考慮している。
また自然が育んだ木質バイオマスのリグニンおよびセルローズの全ての構成を有効な高分子物質およびバイオエネルギーに変換して、魅力ある事業を起こすことに挑戦する。
本提案に係る事業は、従来廃棄されていた間伐材、林地残材および松食い虫被害木などを収集し、付加価値の高い熱可塑性リグノフェノールを商品化し、またもう一つの成分セルローズから発酵技術により新エネルギー源を創生することにある。
事業の概要を示すブロック・フローシート
A
木質バイオ加工

化学変換

マス原料

チップ化

BC

リグノフェノール

加工

分離＆精製

用途開発

硫酸回収

バイオセルローズ

発酵新エネシステム

分離＆精製

ルギー創生

FDE

３．事業の内容（１）製造システムについて
製造システムの名称

舩岡方式リグノフェノール製造システム

製造物の名称

リグノフェノール
バイオセルローズからエタノールまたはメタン

製造物の用途

リグノフェノール→高付加価値高分子物質
エタノールまたはメタン→新エネルギー原料① 製造システムの内容○製造システムの目的
従来廃棄または低質燃料として取り扱われていた木質の中のリグニンを、化学的に安定化させるとともに循環性を付与し、機能の可変性を持たせた熱可塑性樹脂として商品化し、活用することを目的とする。
また木質の中のもう一つの成分、セルローズはリグニンと分離したあと、硫酸回収し、発酵技術によりエタノールまたはメタンに変換し、新エネルギー源として利用する。
○製造システムの特徴
従来の木質原料からリグニンとセルローズを分離する方法は、リグニンが三次元構造化し、化学物質として利用できない状態で回収されていた。すなわちこれまでの製紙工場や繊維産業は、リグニンを捨て、セルローズだけを利用してきた。
現在においても、エタノールを新エネルギー源として開発しているグループは、この方法を踏襲し、リグニンを廃棄または低質燃料としているだけである。
本製造システムは、基本的に濃硫酸を使用し、リグニンを化学的にマスキングすることで、熱可塑性樹脂に変換し、セルローズと同等に有効活用できるシステムである。
本製造システムの特徴のひとつは硫酸回収することにある。硫酸回収は、環境保全やコストダウンのためだけでなく、残ったセルローズの発酵反応収率に大きな影響を与えるからでもある。
○技術内容＊１．前処理工程

木質原料を粉砕しエタノールでテルペン類を抽出＊２．解緩反応72%濃硫酸と p-cresol を加え、シェアをかけて撹拌。リグ

ニンはリグノフェノールに変換し安定化する。水素結合で固く絡み合ったリグニンとセルローズを緩やかに解きほぐして分離する＊３．抽出分離工程

同じ p-cresol を抽出剤として加えよく混合してリグノフェノールを抽出したのち、分離搭に送り、上層にリグニンを溶かした p-cresol 層、下層にセルローズを溶かした硫酸層に分離する＊４．蒸発工程

上層のリグノフェノール層は蒸発缶に移し、p-cresol は蒸発させて回収し、リグノフェノールは搭の底部から抜き出し、商品化工程へ＊５．硫酸回収工程

下層のバイオセルローズ層は、樹脂クロマト法により硫酸水溶液とバイオセルローズ液に分離する。硫酸回収率を向上させるために第２段法として、電気透析法をシリーズに繋ぐことも考えている＊６．中和ろ過工程

硫酸を回収したバイオセルローズ液は中和し、析出した中和塩をろ過する＊７．発酵槽

中和塩を除いたバイオセルローズ液は発酵槽に移し、好気性発酵ではエタノールを、嫌気性発酵ではメタンを生成する＊８．廃水処理

各プロセスから出る排水を活性汚泥および最終的には高性能のアシライザーで処理し放流する＊９．製造システムの mobile 化

新エネルギー創生の開発研究で最も重要なことの一つは、物流コストの低減である。旧来からの研究は森林から木材原料を現在のコンビナート地区まで運搬しようとしたために、コスト的に不利になっていた。われわれはコンビナートが原料のある森林に近づくべきであると考えている。
「緑のコンビナート」と提唱しているのはそのためである。この製造システムの発明者である舩岡教授は、製造プロセスを mobile 化して森林の中へ運び込み、そこで原料を液状に変換し、付加価値を高め、大都市周辺へ持ち運ぶ考えを表明している。われわれはこの思想を隠岐の島で実現する意向である。
○課題１）製造システム基本プロセスの補強（～工業生産への最適化～）
船岡教授の基本プロセスは完成しているが、工業生産への最適化のために＊１．前処理抽出剤のベストな選択＊２．条件の最適選定による分離工程の時間短縮＊３．抽出剤回収のための蒸発缶の最適選定＊４．後工程の発酵反応のための中和剤の選定→コストダウンを目ざした共沈法の開発＊５．発酵法の最適化
現在の研究開発の主流はエタノール発酵である。新エネルギー源としては、エタノールでもメタンガスでもどちらでもいいが、エタノールでは精製工程でエタノール／水の 95/5 の共沸混合物として得られ、これから水を除去するのにコストアップになる。一方メタン発酵では嫌気性雰囲気で進行するので、解緩剤として使用する硫酸の未回収物が微量でも存在すると、硫酸還元菌が活発になり、メタン発酵反応と競合する。optimum temperature や optimum
pH を巧みに選定してメタン収率を最高にする条件設定の問題が残る。予備実
験で、早い時期にどちらを目標にするか決定したい。
２）硫酸回収方法の確立→別報にて報告②製造技術フロー図

③提案する製造システムによる効果
この事業は原料を森林経営に依存するから、リグノフェノールという新規物質を製造する新規なファインケミカルと１次産業である林業を結びつけるものであり、古い技術と新しい技術が両輪となって相互に発展するユニークな業態を創生するであろう。
持続的に再生可能なバイオマスの利活用によって新しい高付加価値の高分子産業と新エネルギー産業が同時に生まれるのである。これがまさにバイオマスニッポンで提唱している日本発戦略的産業の育成と日本産業競争力の再構築に結びつくものである。
この事業が成功すれば、いままで省みられなかった林業が復活し、間伐作業がペイして有意義な金を生む仕事になって、里山が復活し、それと連動して豊かな里海の再生で漁場もまた復活することを期待したい。このとき農山漁村の活性化が実現するのである。
リグノフェノール新樹脂→熱可塑性のフェノール系樹脂として木材代替から自動車産業、半導体分野にまで広がる大きな市場を形成
エタノール＆メタンガス→カーボン・ニュートラルで持続的に再生可能な新エネル
ギー源を創生事業の波及効果を示す全体スキーム
森林管理のルーティン化
リグノフェノール事業

木材代替新素材

間伐の励行

メタン＆エタノール発酵事業

林地残材の収集チップ事業

松くい虫被害木の利活用

新エネルギー事業
石炭との混合燃料
粉炭製造事業

漁業の復活
藻場の再生

パルプ販売事業