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5 エタノール蒸留残渣焼却灰の成分評価

### 5.1 研究目的

本研究において検討しているプロセスでは、有用物質を回収およびエタノールを製造したした後に生じる各種残渣は、サーマルリサイクルによるエネルギー回収に用いる。最終的な残渣であるサーマルリサイクル後のこれらの焼却灰は植物由来であることから、主にカリウム等の肥効成分を含有していると考えられ、肥料としての有効利用を想定している。そのため、これらの焼却灰に関して、肥料としての有用成分を把握するとともに、廃棄物の有効利用となることから、安全性を担保するための有害物質の量および溶出性についても検討することとした。

平成 24 年度は肥料としての利用の可能性を明らかにすることを目的に、本プロセスで用いられている植物起源原料を単独に灰化し、それぞれに対して肥効成分を中心に主成分元素の分析等を行った。また、平成 25 年度は安全性の評価のため、含有が懸念される各有害物質の含有量および溶出量分析を行い、安全性について考察した。

### 5.2 研究方法

## （1） 肥効性成分評価

本プロセスで使用される3種類の植物由来原料であるビート茎葉部、麦藁、大豆殻を試料として使用した。それぞれ、磁性蒸発皿に試料をとり、電気炉を用いて酸化雰囲気条件において加熱分解灰化した。JISK0102工場排水試験方法の強熱残留物の測定法を参考に、灰化温度は、未燃分がなく灰の融着が起こらない600℃としたが、麦藁に関しては600℃では未燃分が多く見られたことから、麦藁のみJISM8812石炭類およびコークス類－工業分析方法の灰分測定に準じて815℃処理とした。なお、これらの灰は、有害元素の溶出試験の検討にも用いることから、各試料ごとに50g程度の灰を確保するために数十回の灰化を行い、瑪瑙乳鉢を用いる攪拌擂漬機により10min粉砕混合し、十分な均一混合を行った。

得られた粉砕物をプレス成形し、波長分散型蛍光X線分析装置（RIGAKU Primus II、管球ターゲット：Rh、加速電圧：30～50kV）により、炭素〜ウランの元素について定性分析およびファンダメンタルパラメーター法（以下FP法）による半定量分析を行った。なお、炭素の濃度計算に用いるKα線はカリウムLl線の干渉を受けることから、あらかじめ塩化カリウム（試薬）のカリウムLl線の基準波形を測定し、基準波形分離処理により真の炭素KαX線強度を算出しPF法の濃度計算を行った。

また、化学形態を明らかにするため、粉砕混合後の灰試料に対して、粉末X線回折法による分析を行い、蛍光X線分析で検出された元素を含む化合物（結晶相）について検索し、含有する化合物を同定した。

## (2) 安全性評価

安全性の評価のためには、溶出試験と含有量試験を行った。まず、各種原料灰化物を粉砕してから分析に供した。「肥料取締法に基づき普通肥料の公定規格を定める等の件」（昭和61年2月22日農林水産省告示第284号、最終改正平成24年8月8日）での普通肥料の内、「焼成污泥肥料」での規格では、「1．金属等を含む産業廃棄物に関する判定基準を定める省令別表第一の基準に適合する原料を使用したもの、2．植害試験の調査を受け害が認められないものである」とあり、指定されている試験は昭和48年環境庁告示第13号（「産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法」、最終改定平成25年2月21日）となっている。また、より厳しい基
準として「土壌の汚染に係る環境基準」（平成3年8月23日環境庁告示第46号）も参考に図5.1に示すフローにより分析した。溶出量に関しては環境庁告示13号では燃え殻などは有姿のまま溶出することになっており、環境省告示46号では試料から異物を取り除いた後、粗砕し篩目2mmの非金属製篩を通過させて溶出操作を行うことになっている。しかし、試料が少量のため均一性を得るためと、より安全側で評価することを考慮し、全量を粉砕して溶出操作に供した。ビート茎葉灰は規定通り50g以上得られたが麦藁灰や大豆殻灰は灰分が少ないことからそれぞれ47g、34gと規定量が得られなかったが、粉砕後溶出試験を行っていることなどから、規定量以下になっている問題は小さいと考えられる。

試料溶液を一定量分取しCr(VI)はジフェニルカルバジド吸光光度法により、Cd, Pbは硝酸添加後、煮沸して定容後、キレート樹脂による分離濃縮法でマトリックスを除去し、ICP質量分析法（内標準法併用）により、As, Seは硫酸、硝酸、過塩素酸で分解

図 5.1 溶出試験フロー

後、水素化合物発生 ICP 発光分光分析法（Se は標準添加法併用）により、Hg は硝酸、硫酸、過マンガン酸カリウム添加後、還元気化原子吸光法により定量した。主な測定条件について表 5.1 に示す。

表 5.1 溶出試験測定条件

吸光光度法(Cr(VI))
装置	島津製作所 UV-3100PC型
測定波長(nm)	543.0
スリット幅(nm)	2.0
光路長(mm)	10.0
ICP質量分析法(Cd, Pb)
装置	アジレントテクノロジー 7700x型
コリジョンセルガス種類	He
コリジョンセルガス流量(mL/min)	4.3
測定質量数	111(Cd), 208(Pb)
内標準元素および質量数	115(In for Cd), 205(Tl for Pb)
積分時間(s)	1.0
測定回数	3
マトリックス分離(前処理)	キレート樹脂法(日立ノビアスキレートPA-1型)
水素化合物発生ICP発光分光分析法(As, Se)
装置	島津製作所 ICPS-8100型、HVG-1型
水素化合物生成試薬	0.4%水素化硼素ナトリウム、6M塩酸
測定波長(nm)	193.696(As), 196.026(Se)
バックグラウンド補正位置(nm)	-0.0125, +0.0117(As), -0.0109, +0.0116(Se)
積分時間(s)	3.0
測定回数	3
予備還元試薬	KI、塩化ヒドロキシルアンモニウム、L-アスコルビン酸
還元気化原子吸光法(Hg)
装置	日本インスツルメント RA-2型
測定法	ピーク高さ

含有量に関しては、以下のように分析した。土壌環境基準では、主に直接摂取時のリスクが考えられており、指定された検液調製法は、試料から異物を取り除いた後、粗砕し篩目2mmの非金属製篩を通過させ、胃液を念頭に置いた1M塩酸による抽出濃度(試料量6g以上、固液比3%、2h振とう、孔径0.45μmメンブランフィルターで固液分離)から計算することになっているが、本試験ではより安全側で検討するため、および焼成污泥肥料の含有量基準での全分解法を考慮して分解した。すなわち、試料をまず硝酸、過塩素酸により可溶性塩および残存有機物などを分解して濾過し、定容して主液とした。残渣をPTFE皿に移しふっ化水素酸、硝酸、過塩素酸を加え珪酸塩等を分解し、ふっ化水素酸を揮散させて濾過を行い定容して第二液とした。そ
の残渣を白金坩堢に移し灰化後、二硫酸カリウム溶融により完全分解して定容し、第三液とした。酸分解時の留意点として、特にビート茎葉灰など塩素を多く含む試料があることから、Crが塩化クロミルとして揮散するのを防ぐため、硝酸による分解を十分行い塩素を揮散させた後、過塩素酸を添加するようにした。各試料の分解主液、第二液、第三液それぞれについて、Cr, Ni, Cu, As, Se, Cd, Pbの各元素をICP発光分光分析法（標準添加法併用）により定量した。Hgは固体のまま、加熱気化後（管状炉、800℃、酸化コバルト触媒使用）、過マンガン酸カリウム溶液に吸収させ、還元気化原子吸光法（標準添加法併用）により定量した。主な測定条件については表5.2に示す。

表 5.2 含有量試驗測定条件

ICP発光分光分析法(Cr, Ni, Cu, As, Se, Cd, Pb)
装置	島津製作所	ICPS-8100型
測定波長及びバックグラウンド補正位置(nm)	元素
Cr	276.716	-0.0192
Ni	231.604	-0.0107
Cu	327.396	-0.0141
As	193.696	-0.0117
Se	196.026	-0.0112
Cd	226.502	-0.0123
Pb	220.351	-0.0103
バックグラウンド補正位置(nm)	石英製同軸型、高塩濃度用
ネブライザー及びトーチ	1.0
積分時間(s)	3
測定回数
還元気化原子吸光法(Hg)
装置	日本インスツルメント RA-2型
測定法	ピーク高さ

### 5.3 実験結果および考察

## (1) 肥効性成分

今回の試験で得られた灰（粉砕前）の写真を図5.2に示す。大豆殻は粉末状で、麦藁とビート茎葉部は形状を維持した灰が得られた。蛍光X線分析による分析結果を表5.3に示す。いずれの焼却灰もカリウムが主成分であり、単純に単独の灰の濃度としては肥料取締法「粗製加里塩」の基準値レベル（水溶性酸化カリウム換算で30%以上）を大きく超える高濃度であることが分かった。

図 5.2 各種原料焼却灰
カリウム以外の元素としては、ビート茎葉部灰にはナトリウム、マグネシウム、塩素が多く含まれていた。麦藁灰はけい素、硫黄を、大豆殻灰はカルシウム、マグネシウムを多く含むなど、これら3種類の植物灰は組成が大きく異なっていることが分かった。ビート茎葉部灰に含まれる塩素は、農用地での蓄積が問題視される元素であり、加里肥料の規格に「硫酸加里」など塩素含有量について5%以下の規定があるものがあるが、ビート茎葉灰単独の場合は、この規格の塩素の含有許容濃度を超過している。ただし、実際には焼却時に複数の原料が混合されるため、塩素含有量は低くなることが想定される。また、加里肥料には「塩化加里」の項目も規定されているなど塩素を含有してもカリウム濃度が十分高ければ使用可能であると考えられる。

また、本試験で検討した試料はすべて焼却物であることから窒素はいずれの試料からも検出されなかった。さらに、りんはすべての試料から検出されたが、りん酸濃度はさほど高くなく、最も含有量が低い規格である「鉱さいりん酸肥料」でもく溶性りん酸として3%以上含有となっており、本試料はりん酸肥料としての規格を満たすの

表 5.3 各試料焼却灰の組成

元素(酸化物换算)	ビート茎 葉部灰	麦藁灰	大豆殻灰
CO2	14.	2.2	20.
Na2O	8.3	0.25	0.24
MgO	6.	1.92	10.
Al2O3	0.74	0.3	0.54
SiO2	1.5	33.	2.2
P2O5	4.5	3.2	3.4
SO3	3.9	15.	4.1
Cl	8.5	0.39	0.28
K2O	47.	38.	42.
CaO	4.2	5.1	17.
TiO2	0.05	N.D.	0.2
Cr2O3	N.D.	0.03	N.D.
MnO	0.05	0.03	0.06
Fe2O3	0.57	0.27	0.4
CuO	0.02	0.01	0.01
ZnO	0.02	0.01	0.01
Br	0.05	<0.01	<0.01
Rb2O	0.03	0.01	0.02
SrO	0.01	0.01	0.08
ZrO2	<0.01	N.D.	N.D.
MoO3	N.D.	<0.01	N.D.
BaO	0.03	0.06	0.06

には濃度が低い難しいことも分かった。以上の組成分析の結果より、本焼却灰はどの試料も含有量としては加里肥料として期待できることが分かった。

次に、粉末 X 線回折の測定結果を図 5.3～5.5 に示す。ビート茎葉部灰の X 線回折パターンからは塩化カリウム（sylvite）が同定され、明確ではないが、酸化マグネシウム（periclase）の存在が推定された。麦藁灰からは硫酸カリウム、炭酸カリウムが同定され、二酸化けい素（cristobarite）の存在も推定された。大豆殻灰からは炭酸カルシウムカリウム（fairchildite）、酸化マグネシウム（periclase）が同定され、炭酸カルシウム（calcite）の存在が推定された。ビート茎葉部および大豆殻灰は、強度の比較的大きな回折線も含め帰属できないピークが残っており、化合物をすべて同定できなかった。しかし、同定されたカリウム含有化合物はいずれも水溶性であることから、肥効成分として寄与すると考えられる。
図 5.3 ビート茎葉部灰の X 線回折チャート

図 5.4 麦藁灰の X 線回折チャート

図 5.5 大豆殻灰の X 線回折チャート
## （2） 安全性評価

## 1 ）溶出試験

表 5.4 に溶出試験結果および各種基準値を示す。全試料について Cd, Pb, Se, Hg は告示 13 号試験および告示 46 号試験の基準値を下回っている。また、As は全試料について、告示 46 号の基準値を上回っているが、告示 13 号（汚泥焼却灰試料の溶出試験規制値）は下回っている。Cr

(VI)はビート茎葉灰について告示46号の基準値を上回っているが、告示13号（汚泥焼却灰試料の溶出試験規制値）は下回っている。これの原因として焼却灰回収に使用したステンレス製の薬匙からの汚染が疑われたことから、プラスチック製の薬匙を使用して灰の回収を行い再度溶出試験を行ったが、定量値はCr(VI)：166μg/Lとなった。これより、Crはビート茎葉試料に含有されており、多量のアルカリ元素と強熱されたことによりCr(VI)に酸化されたと考えられる。その他の試料についてもCr(VI)は検出されているが、告示46号の基準値も下回っている。告示46号の基準値は水道水などと同様の非常に厳しい基準値であり、Cr(VI)およびAsについては留意する必要はあるが、すべて告示13号（汚泥焼却灰肥料の溶出試験規制値）を下回っていることから、有害物質の溶出量に関しては大きな問題はないと考えられる。

表 5.4 溶出試験分析結果

单位： $ \mu $ g/L
試 料	Cr(VI)	Cd	Pb	As	Se	Hg
ビート茎葉灰	96	<1	<2	60	8	<0.05
麦藁灰	<40	<1	<3	13	<2	<0.05
大豆殻灰	47	<1	<2	13	7	<0.05
土壤環境基準	50	10	10	10	10	0.5

## 2 ）含有量試験

表 5.5 に各種試料の有害元素含有量および基準値を示す。全試料について Cr, Ni, As, Se, Cd, Pb, Hg および Cu について焼成污泥肥料および土壌環境基準の両基準値を下回っている。これより今回調べた植物灰はすべて重金属類の含有量も十分低く重金属等含有量に関する安全性に関しては問題ないと考えられる。ただし、

表 5.5 含有量分析結果

試 料	Cr	Ni	Cu	As	Se	Cd	Pb	Hg
ビート茎葉灰	7	4	150	<13	<15	<2.5	<11	<0.01
麦藁灰	8	6	160	<13	<15	<2.3	<11	<0.01
大豆殻灰	3	3	49	<13	<15	<2.4	<11	<0.01
焼成污泥肥料基準	500	300	-	50	-	5.	100	2.
土壤環境基準	*250	-	-	150	150	150.	150	15.

本サーマルリサイクルプロセスで排出される灰は、現在の肥料取締法において、どの項目に分類されるかはプロセスが確定しないと確定できない。植物の灰としてもっとも近いものとしては特殊肥料の一種である「草木灰」が考えられる。草木の灰は一般には成分が安定していないことが多いことから、カリウム含有量が高いが特殊肥料としての分類となり、農林水産大臣が指定している。現在のところ、特殊肥料は基本的に有害元素の規制値は無い。また、都道府県によっては上乗せ基準がある場合があるが、北海道では草木灰特殊肥
料に対して上乗せ基準はないことから、このプロセスで排出される焼却灰が草木灰と認められれば重金属類の規制は無い。しかし、本焼却灰は植物体に酵母を添加、発酵処理、中和処理など薬剤の添加を行っていることから草木灰として解釈できるか問題になる。もし、このプロセスの灰が草木灰と見なされなければ、本焼却灰を新たな特殊肥料として申請して、農林水産大臣からの指定を受けなければならない。一方、普通肥料として、製造プロセスが確立してから、肥料登録手続きにおいて、「生産工程の概要」に製造プロセスを明示した申請書を提出し、この認定を行っている独立行政法人農林水産消費安全技術センターおよび都道府県の農政部の協議によりを経て、肥料の登録が行われる。焼却施設で原料や混合比率が管理されていることから成分が安定していることを主張して化学工業においての副産物ということで副産加里肥料として認められるか、このプロセスで排出される灰を新たな普通肥料として項目設定するようにする必要があるなど、肥料と認定されるまで多くの手続きが必要になる。

### 5.4 まとめ

検討結果をまとめると、

①本研究での植物系原材料について単独で灰化処理を行い、得られた灰について肥効成分を中心に成分分析を行った結果、窒素およびりんの含有量は低いが、すべての試料にカリウムが多量に含まれることが分かった。

②X線回折により、得られた灰の化学形態について調べた結果、水溶性カリウム塩が同定された。③安全性の評価として溶出試験を行った結果、各種焼却灰単独では土壌環境基準を超過したCr(VI)やAsなど留意する必要のある元素はあるが汚泥焼却肥料の規格は満足しており、有害元素の溶出量はほぼ問題ないと考えられる。

④有害物質の含有量に関して定量した結果、すべての試料の焼却灰に関して、焼成污泥肥料の含有量基準および土壌環境基準を下回ったことから、有害元素の含有量は十分低く問題ないと考えられる。

⑤以上のことから、サーマルリサイクル後の植物系残渣焼却灰は加里肥料として期待できることが分かった。

しかし、実際のプロセスでは処理工程中での水酸化ナトリウムの添加(中和)や、サーマルリサイクル時も各種の原料が混合されて燃焼することから、原料のマスバランスからカリウム濃度を見積もることが必要である。また、有害性の評価の観点からも、水酸化ナトリウムを添加されることにより、残渣にもナトリウムが混入するが、燃焼時または焼却灰が水に溶出するときのpHも変わることが予想される。そのため、Cr(VI)の生成が促進されたり、他の有害元素の溶出量が変化することも考えられるので、最終的には、実プロセスから排出された灰を用いて再度溶出試験を行い評価する必要がある。

また、本研究により各種肥効成分および有害物質の溶出量および含有量など技術的な安全性については明らかになったが、実際に肥料として農地還元使用する場合は肥料としての登録を含め、関係法律上の取り扱いに関しても十分留意する必要がある。
## 6 プロセスの検討

### 6.1 目的

これまで原料収集、保存に関する検討、原料に含まれる有用成分評価、バイオエタノール製造のための原料の前処理、同時糖化発酵、エタノール蒸留残渣の焼却灰の成分評価について研究を行った結果を踏まえて、ビートトップからビートトップ油を生産し、その残渣と他のセルロース系バイオマスからバイオエタノールを生産するシステムについて、最適と思われるプロセスを提案し、そのプロセスにおけるLCA評価および経済性評価を行うことを目的とする。

### 6.2 方法

## （1） プロセスの最適化

## 1 ）原料收集对象範囲

対象となる農産廃棄物は収穫量に比例して発生すると考えられるので、農産物収穫量から対象となる収集範囲を検討した。北海道十勝地方の各市町村の各作物（ビート、大豆、小豆、麦）の収穫量を表6.1に示す。また、表6.1から算出した各市町村の生産割合を表6.2に示す。収穫割合が10%を超える市町村は音更町、芽室町、帯広市の3市町である。これら3市町から収穫される十勝地方の各農産物の割合はそれぞれ、てんさい37.8%、大豆53.9%、小豆44.4%、麦46.3%で、収穫量は同64.0万トン、7.3万トン、18.3万トン、12.2万トンである（全て湿物ベース）。この結果と表1.1の十勝全体の農産残渣賦存量から3市町の農産残渣賦存量を推算すると、ビートトップ6.9万トン、大豆殻0.7万トン、小豆殻0.6万トン、麦わら7.6万トン（全て乾物ベース）である。また、他の最新の報告では3市町の麦わらの利用可能量は3万トン以上であるとされている $ ^{2} $ 。このことから、3市町の農産廃棄物の排出量は十分な量であると判断した。

表 6.1 北海道十勝地方各市町村の農産物収穫量 (H24) $ ^{1)} $

てんさい	大豆	小豆	麦
音更町	197,000	4050	6680	43700
土幌町	138,800	1070	2530	14700
上士幌町	50,900	647	867	3540
鹿追町	72,000	98	1330	8270
新得町	16,500	219	340	3350
清水町	84,000	821	2300	15700
芽室町	209,400	1630	6010	37800
中札内	81100	375	1130	5430
更別村	113,500	262	2470	11900
大樹町	32,300	20	824	2190
広尾町	4,760	-	-	100
幕別町	150,100	578	3210	26400
池田町	68,500	199	1820	13400
豊頃町	36,000	462	2290	7680
本別町	81,800	1150	2200	14800
足寄町	25,900	43	820	5560
陸別町	1780	241	706	735
浦幌町	95,900	-	-	8380
帯広市	233,500	1600	5570	40700
合計	1,694,000	13500	41097	264200

表 6.2 北海道十勝地方各市町村の農産物収穫割合 (H24)

てんさい	大豆	小豆	麦
音更町	11.6%	30.0%	16.3%	16.5%
土幌町	8.2%	7.9%	6.2%	5.6%
上土幌町	3.0%	4.8%	2.1%	1.3%
鹿追町	4.3%	0.7%	3.2%	3.1%
新得町	1.0%	1.6%	0.8%	1.3%
清水町	5.0%	6.1%	5.6%	5.9%
芽室町	12.4%	12.1%	14.6%	14.3%
中札内	4.8%	2.8%	2.7%	2.1%
更別村	6.7%	1.9%	6.0%	4.5%
大樹町	1.9%	0.1%	2.0%	0.8%
広尾町	0.3%	0.0%	0.0%	0.0%
幕別町	8.9%	4.3%	7.8%	10.0%
池田町	4.0%	1.5%	4.4%	5.1%
豊頃町	2.1%	3.4%	5.6%	2.9%
本別町	4.8%	8.5%	5.4%	5.6%
足寄町	1.5%	0.3%	2.0%	2.1%
陸別町	0.1%	1.8%	1.7%	0.3%
浦幌町	5.7%	0.0%	0.0%	3.2%
帯広市	13.8%	11.9%	13.6%	15.4%
合計	100%	100%	100%	100%
図6.1に原料収集範囲を示す。ビートトップ油図6.1に原料収集範囲を示す。ビートトップ油およびバイオエタノール生産工場を芽室町に建設するものと想定すると、収集距離は最長で片道25km程度であるので、平均収集距離は片道12.5km、往復で25kmとした。

図 6.1 原料收集範囲

## 2 ）プロセスの概要と検討範囲

ビートトップ油とバイオエタノール生産の概要を図6.2に示す。プロセスの検討範囲は各原料の受け入れからビートトップ油およびバイオエタノール生産までとした。

原料はビートトップ、麦桿、豆殻とし、ビートトップ油を約5t/y、バイオエタノールを約1万5千kL/y生産できる規模とした。小麦の収穫時期は7月下旬から8月中旬 $ ^{3)} $ 、小豆は9月下旬～10月下旬 $ ^{4)} $ 、大豆は10月中旬～下旬 $ ^{5)} $ 、ビートは10月～11月中旬 $ ^{6)} $ である。麦桿、豆殻については天日乾燥によって水分20%以下となることが期待できるので、長期保存が可能である。しかし、ビートトップ油は水分が多く、かつ壊れやすいカロテノイドを含有しているため、長期保存には第1項の結果より低温環境下が良いとされた。そこで、

図 6.2 ビートトップ油とバイオエタノール生産の概要

ビートトップからのビートトップ油およびバイオエタノール生産をビート収穫時期の10月から冬季を挟む150日間とし、その後の150日間で麦桿、豆殻からのバイオエタノールを生産することとした。

ビートトップ油の生産では、ビートトップを受け入れ、粉砕後、粉砕物の一部を固液分離し、固形分からエタノールによってビートトップ油を抽出する。粉砕されたビートトップの一部は固液分離されることなく、糖化・発酵工程へ導入される。また、固液分離後の液分も糖化・発酵工程へ移される。エタノール抽出されたビートトップ油と固形分は再び固液分離され、ビートトップ油を含む液の状態で長期保存し、生産に応じてビートトップ油の分離精製を行う。2 段目の固液分離工程で分離された固形分は糖化・発酵工程へ移動される。
一方、麦桿、豆殻からのバイオエタノール生産工程は、粉砕後、水酸化ナトリウムによるアルカリ処理、蒸煮・爆砕処理を施し、前処理産物を糖化・発酵する。生成したエタノールを蒸留・脱水して製品エタノールを得る。

## 3 ）プロセスの前提条件

これまでに検討してきた成果を踏まえ、ビートトップ油を5t/y、バイオエタノールを1.5万kL/y生産する製造プロセスを検討する。その各種仕様設定を表6.3に示す。

表 6.3 ビートトップ油およびバイオエタノール製造プロセスの各種仕様設定

項目	仕様設定
ビトトツ油生産	粗粉砕	カッターミルによる素粉砕
破碎	マスコロイダーによるゲル化
ビートトップ初期水分	87%
ビートトップ初期脂溶成分含有量	100mg/g-dry
抽出エタノール/基質比	4kg/kg-wet
抽出エタノール初期濃度	85%
抽出エタノール最終濃度	76%
抽出段数	1段
抽出時間	16h
固液分離後固形分濃度	25%
固液分離による脂溶成分の液側への亡失率	46%
エタノール生産	粗粉砕	カッターミルに供給可能な素粉砕
破碎	スクリーンφ5mm通過
アルカリ処理	アルカリ種:NaOH、濃度:13%、固形分濃度:25%、温度:60~75℃、時間:6h
蒸煮爆砕処理	温度:190℃、時間:2分、アルカリ処理+蒸煮爆砕処理の物質回收率:グルカン100%、キシラン86%、処理後のTS:20%
糖化発酵	セルラーゼ使用量:5FPU/g-セルロース、36℃、糖化発酵効率:グルカン80%、キシラン:25%、収率:ビートトップ200L/t、麦桿等220L/t
蒸留・脱水	蒸留:エタノール回收率99.5%、製品濃度92%wt、脱水:ゼオライト膜脱水、エタノール回收率98%、製品濃度99.5%wt

## （2） LCA 評価

バイオエタノール(BE)プラントにおいて、ビートトップ(BT)からビート油を生産し、その残渣と他のセルロース系バイオマスからバイオエタノール(BE)を生産するシステムについて原料調達から製品製造に至るプロセスのLCIを算出した。BTおよび豆殻・麦稈を圃場における廃棄物とし、システム境界は図6.3に示すように、圃場におけるビートトップおよび豆殻・麦稈の回収からBEプラントまでの輸送、BE製造、ビート油の製造とした。BEプラントは芽室町に建設、周辺3市町から原料を調達すると設定し、ビート油もBEプラントにて製造するとした。土地利用の変化に伴う排出および建設に係る排出は除外した。
機能単位は BE 生産量（kL）当たりの CO₂ 排出量(t/kL)とした。各プロセスのユーティリティおよび資材量のデータは、本研究における試験データおよび既設 BE プラントのプロセスデータから収集した。さらに原料回収・運搬、ビート油製造プロセスのデータは文献や類似工程の事例報告 $ ^{7-11} $ を参照して作成した。排出原単位は JEMAI-LCA データベースおよび文献 $ ^{12-14} $ の排出源単位表、産業連関表より得た。

図6.3 システム境界

上記を基本シナリオとし、環境負荷低減シナリオでは、蒸留残渣を BE 製造プロセスにおける重油代替燃料としてエネルギー利用した場合の $ CO_{2} $ 排出量を検討した。さらに、収穫した豆殻・麦稈の一部も重油代替燃料として利用する場合を検討した。利用形態はバイオマスボイラーにて発生した蒸気を最大限に電力に変換し、他を蒸気として熱源利用することとし、変換効率は電力 13%、熱 67% とした。

## （3） 経済性評価

6．2（1）プロセスの最適化の項で設定されたビートトップ油およびバイオエタノール生産プロセスの変動費（原料費、薬品類費用、ユーティリティ費用、ビートトップ油生産費用等）について概算し、経済性評価を行った。ビートトップ油の生産費用、販売利益をバイオエタノールの生産費用に換算し、バイオエタノールの生産価格がどの程度低減できるかについて検討を行った。以下に費用別の設定仕様を示す。

## 1 ）原料費

麦桿の収集、運搬にかかる費用は、農林水産省が実施したソフトセルロース利活用技術確立事業での大型ロールベール（φ1.5m×高さ1.2m）を用いた稲わらに関する検討結果 $ ^{15} $ から、麦桿も同様と考え、
13.7 円/kg-dry（運搬費用 16km 分含む）とした。また、豆殻のうち大豆殻は一般に圃場に鋤込まれている場合が多く、小豆殻は病害防止のため、野焼きされていることが多い。特に小豆殻は農家による収集、運搬が期待されるため、機器のメンテナンス等に係る経費を計上した値 2.4 円/kg-dry $ ^{16} $ を豆殻の収集運搬費とした。

ビートトップについては、民間企業が開発中のビートハーベスタを改良したビートトップハーベスタで収集が可能であることが分かった。収集コストはビートハーベスタと同等とすると1畦牽引式で171,248円/ha $ ^{17} $ 、ビートトップの発生量はビート収穫量と同じであるとすると、帯広市、芽室町、音更町のビート栽培面積9,350ha $ ^{1} $ 、同ビート収穫量639,900トンから、ビートトップの収穫費用を2.5円/kg-wetとした。また、ビートトップの運搬費用は、10トントラック1ヶ月、1台当たりの運送単価850,976円／（台・月） $ ^{18} $ を用いた。3市町内での往復移動距離25km、1日輸送可能回数8回、ビートトップ輸送量を22万トンとすれば輸送経費は0.4円/kg-wetとなる。よって、ビートトップの収集費用を2.9円/kg-wetとした。

## 2 ）電力費

このシステムでは、バイオエタノール発酵工程で排出される蒸留残渣を脱水後、バイオマスボイラで燃焼させ発電（出力約1.6MW）と余剰の蒸気を所内の熱源として利用することとした。リグニンの含有率から供給熱量を算出し、発電効率を13%（熱利用率67%）と仮定して、単位バイオマス当たりの電力取得量をビートトップ：213kWh/t-dry 麦桿：115kWh/t-dry、豆殻：99kWh/t-dry とした。電力料金は11円/kWh とした。所内で使用する電力を超過する場合に売電を行うこととし、固定価格買い取り制度（FIT）のバイオマス廃棄物（木質以外）燃焼発電買い取り料金17.85円/kWh を売電単価とした。バイオエタノールの生産に消費する電力使用量は、LCAの検討結果を使用した。

## 3 ）A重油、工業用水

LCA の検討結果より、ビートトップ油、バイオエタノール生産ラインで消費される A 重油量はそれぞれ 1,540 kL/y、4,290 kL/y で、合計 5,830 kL/y であった。サーマルリサイクルした際に得られる熱回収量を A 重油換算し、A 重油使用量から差し引いた。A 重油の単価は 77 円/L とした。

工業用水については、工場建設を想定している芽室町の工業団地では地下水の利用が一般的であるので、経済的な評価は行わないこととした。

## 4 ）菜品類

麦桿、豆殻の前処理で使用する水酸化ナトリウムや硫酸については、これまでの試験結果に基づいて使用量を決定した。水酸化ナトリウムおよび硫酸の単価はそれぞれ、55円/kg（液状、固形97%換算）、23円/kgである。糖化・発酵過程で使用するセルラーゼについては、工場内で生産する。そのための生産コストはNREL/TP-5100-47764 $ ^{19} $ で示された5円/L-ethanolとした。

## 5 ）排水処理

排水処理に係る費用については、NREL/TP-5100-47764 $ ^{19)} $ で示された1円/L-ethanolとした。
## 6 ）ビートトップ油生産

2．2　5）で示されたビートトップ油素材の製造工程において、バッチ処理で精製ビートトップ油20kgを生産するものとして費用等を見積もった。生産に必要な吸着剤、活性炭は250kg、100kgであり、それらの単価は400円/kg、500円/kgである。抽出に必要なエタノールはバイオエタノール製造で得られたものを使用する。排水処理などの費用を10,000円/20kgとした。

精製されたビートトップ油を抗酸化材などと混合させてソフトカプセルを製造した場合、1カプセルを200mg、内ビートトップ油50mg含有すると20kgの原料油から約40,000カプセル製造することができる。その製造コストを50万円とした。一月分60カプセルを一箱とすると、40,000カプセルは約650箱に相当し、4,000円/箱で販売できると想定した。

### 6.3 結果

## （1） プロセスの最適化

22 万トン（水分 87%）のビートトップおよび3.5 万トン（水分 15%）の麦桿、豆殻からビートトップ油 5.2 トン、バイオエタノールを 1.5 万 kL 製造するプロセスを提案した（図 6.4）。以下にその概要を示す。

ビートトップからの油およびバイオエタノール製造はビート収穫開始時期の10月から150日間とし、保存が比較的容易な麦桿・豆殻からのバイオエタノール製造は、それに続く150日間とした。

ビートトップは摩砕されたのち一部が固液分離され、得られた固形分から脂溶性物質がエタノールによって抽出される。抽出に必要なエタノールは糖化・発酵によって製造されたエタノールとし、ビートトップ油生産後、再利用する。脂溶成分を含むエタノール溶液は固液分離され、得られた液分を低温環境下（寒冷外気を利用）で遮光しながら保存する。必要に応じて保存された脂溶成分を含むエタノール溶液をビートトップ油精製工程に導入し、3月までの寒冷時期にビートトップ油を精製する。ビートトップ油精製工程の詳細は2.25）項を参照のこと。ビートトップ摩砕後のほとんどの原料は、そのままバイオエタノール製造の糖化・発酵工程へ導入される。また、摩砕されたビートトップの固液分離後の液分、脂溶成分抽出エタノール溶液の固液分離後の固形分、ビートトップ油精製後の糖を含んだ廃液はともに、バイオエタノール糖化・発酵工程へ導入される。

一方、麦桿、豆殻は粉砕、前処理（アルカリ処理+爆砕処理）後に同時糖化・発酵され、蒸留、脱水を経て99.5%のエタノールとして製品化される。蒸留残渣は脱水後、発電、余熱回収される。排出される灰分は再び圃場へと還元される。
図6.4 ビートトップ油5.2t/y とバイオエタノール1.5万kL/y 生産プロセス
## （2） LCA 評価

図6.5にBE生産量15,000kL/yと想定した場合の機能単位あたりの$\mathrm{CO}_{2}$排出量を示した。比較として示した事例データは15,000kL/y規模の稲わら（事例1）および規格外小麦（事例2）からのBE製造である。本研究での$\mathrm{CO}_{2}$排出量は81kg-$\mathrm{CO}_{2}$/GJ-BEであり、事例データの31～50kg-$\mathrm{CO}_{2}$/GJ-BEに比較して高い排出量となっている。特に豆殻・麦稲エタノール化工程における排出量が高く、63kg-$\mathrm{CO}_{2}$/GJ-BEであり、その70%以上がアルカリ処理および蒸煮爆砕処理の前処理に投入される重油由来の排出であった。

図 6.5 機能単位あたり CO_{2} 排出量（化石燃料投入時）

そこで、環境負荷低減シナリオでは、エタノール化工程の蒸留廃液を脱水した蒸留残渣（リグニン）をバイオマスボイラーにて燃焼し、工程に必要なエネルギーに全量を使用して、重油および電力消費量を削減した。さらに、負荷低減方策として一部の豆殻・麦稈を、粉砕後にバイオマスボイラーの燃料として使用し、重油および電力消費量を削減した場合の CO₂

排出量を算出した。

表 6.4 に各環境負荷低減シナリオにおける蒸留残渣および豆殻・麦稈の使用量を示した。各シナリオにおける CO₂ 排出量を図 6.6 に示した。

表 6.4 環境負荷低減シナリオ

全エネルギーを化石燃料投入により生産したシナリオ 1

に対し、蒸留残渣のみを燃焼利用したシナリオ 2 では $ CO_{2} $

排出量が $ 56kg-CO_{2}/GJ-BE $ であり、30%の $ CO_{2} $ 排出が削減さ

れた。さらに、豆殻・麦稲の燃焼利用では利用率にしたがい $ CO_{2} $ 排出量は削減され、25%燃焼利用では $ 39kg-CO_{2}/GJ-BE $ となった。BE 原料である豆殻・麦稲の燃焼利用により重油使用量が削減されたほか、BE 原料量の減少により前処理に投入されるエネルギー量が削減されたためである。しかし、工程所要エネルギー量も減少することから、25%を超えた燃焼利用では、 $ CO_{2} $ 排出量の削減効果は得られなかった。

蒸留残渣利用	豆殻・麦稺利用
シナリオ1	利用なし	利用なし
シナリオ2	全量利用	利用なし
シナリオ3	全量利用	5%利用
シナリオ4	全量利用	10%利用
シナリオ5	全量利用	25%利用
図 6.6 機能単位あたり CO₂ 排出量（蒸留残渣および豆殻等燃焼）

## （3） 経済性評価

表 6.5 に経済性評価（変動費のみ）の結果を示す。各原料の設定した収集価格で計算した結果、原料費は59円/L-BEであり、そのうち42円/L-BEはビートトップの収集費用であった。1畦収集から複数畦収集などビートトップハーベスタの改良により、収集にかかる費用を低減できると思われた。リグニン燃焼ボイラによる発電が行われない場合、所内で消費される電力料金は9円/L-BEと推算されたが、発電により7円/L-BE安くなり2円/L-BEに軽減されている。今回想定された発電出力が1.6MWと小さいため想定される発電効率が13%程度と低かった。エタノール生産規模を大きくすることによって発電規模を大きくできれば、発電効率が上昇するのでさらに電力料金が低減できると思われた。リグニン燃焼ボイラによる熱供給がない場合、A重油使用料は22円/L-BEであった。リグニン燃焼ボイラによる熱供給によりその費用は14円/L-BEに軽減された。このように、リグニンの燃焼による電気、熱の回収は経済上重要であることが分かった。

ビートトップ油の生産費用はエタノール1L当たりに換算すると11円/L-BEであった。一方、ビートトップ油カプセルの販売により42円/L-BEの収入が見込まれ、全体として31円/L-BEの価格が低減できることが示された。

以上のことから今回、提案したプロセスにおけるバイオエタノールの変動費は71円/L-BEとなり、100円/L-BEを大幅に下回る価格となることが分かった。

表 6.5 経済性評価結果

項目	单位	数值	備考
計画生産規模	規模	kL/y	15000
麦わら、豆殻	kL/y	7830
ビートトップ	kL/y	7170
処理量	麦わら、豆殻	t/y	35591
ビートトップ	t/y	28160
変動費	原料費	円/L	59	麦等13.7円/kg-dry、豆殻2.4円/kg-dry、ビートトップ(BT):2.9円/kg-wet
電力売電	円/L	0	FITバイオマス廃棄物(木質以外)燃焼発電17.85円/kWh
電力使用	円/L	2
A重油	円/L	14
工業用水	円/L	0
薬品類	NaOH	円/L	14
硫酸	円/L	3
酵素	円/L	5	NRELの酵素生産の5.1円/L
その他	円/L	5	日本アルコール協会ベース、軟水剤など
小計	円/L	27
排水処理	円/L	1	NRELベース
ビートトップ油	生産費用	円/L	11	3.3万円/kg-BT油
売油収入	円/L	-42	13万円/kg-BT油
合計	円/L	71
### 6.4 結論

北海道十勝地方の各市町村の各作物（ビートトップ、大豆、小豆、麦）の収穫量から農産廃棄物量を推定し、ビートトップ油およびバイオエタノール生産工場を芽室町に建設して平均収集距離が往復で25kmの3市町からなる収集範囲を設定した。

この収集範囲から22万トン（水分87%）のビートトップおよび3.5万トン（水分15%）の麦桿、豆殻を収集し、ビートトップ油5.2トン、バイオエタノールを1.5万kL製造するプロセスを提案した

プロセスの LCA 評価では、農産廃棄物であるビートトップおよび豆殻・麦稲を原料とした BE 生産における CO₂ 排出量は 81kgCO₂/GJ であるが、蒸留残渣（リグニン）および豆殻・麦稲を燃焼して投入エネルギーに利用することにより約 50% 削減され、39kgCO₂/GJ となった。また、ビートトップ油生産における CO₂ 排出量は、生産規模が BE に比較して小さいため、全体に対する影響は僅かであった。

経済性評価では、原料費が59円/L-BEと最も高かった。しかし、蒸留残渣（リグニン）の発電、熱源利用により12円/L-BE、さらにビートトップ油カプセルの販売により31円/L-BE低減されることが分かった。結局BE生産価格は71円/L-BE（変動費のみ）となり、100円/L-BEを大幅に下回る価格となることが分かった。
### 6.5 参考文献

1）北海道十勝総合振興局、「十勝の農業」資料編 平成25年12月 http://www.tokachi.pref.hokkaido.lg.jp/ss/num/2013tokachi_siryou.pdf

2）中辻敏朗他、戦略研究報告書「地球温暖化と生産構造の変化に対応できる北海道農林業の構築」45-47(2014)

3）北海道農政部生産振興局農産振興課ホームページ、「5．麦ができるまで」http://www.pref.hokkaido.lg.jp/ns/nsk/mamemugi/mugi_change_mugidekirumade.htm

4）（公財）日本豆類協会ホームページ、「あずき－産地における栽培概要－総論」http://www.mame.or.jp/saibai/azu_souron.html

5）（地独）北海道立総合研究機構農業研究本部十勝農業試験場大豆科ホームページ、「北海道におけるダイズ栽培の地帯区分と品種選択」

6）ホクレン農業協同組合連合会ホームページ「てんさい糖ができるまで」

7）北海道バイオ燃料地域協議会："バイオ燃料地域利用モデル実証事業平成21年度事業評価報告書"

http://www.maff.go.jp/j/shokusan/zyunkan/biomass/bio_model01/pdf/haihu_siryo05.pdf

8）折笠貴寛ら："稲わらのバイオエタノール資源としての評価"、第4回日本LCA学会研究発表会講演要旨、(2009)、pp.300-301

9）楊翠芬ら："稲わらからのバイオエタノール生産システムに関する評価"、"日本 LCA 学会誌、vol5、No4(2009)、pp.501-509

10）十勝圈振興機構："北海道十勝地域の規格外農産物および農産加工残渣物利用におけるバイオエタノール変換システムに関する事業化可能性調査報告書"、(2005)

11）増田清敬ら："各種技術の導入によるバイオエタノール生産の温室効果ガス削減効果の評価"、第3回日本LCA学会研究発表会講演要旨、(2008)、pp.168-169

12)三津橋浩行：LCAの実務、産業環境管理協会、(2005)、pp.42-54

13)環境省："バイオ燃料の温室効果ガス削減効果関するLCAガイドライン"、(2010)

14）国立環境研究所地球環境研究センター："産業連関表による環境負荷原単位データブック（3EID）"、(2005)

15）（社）地域環境資源センター 第一部ソフトセルロース利活用技術確立事業（2）兵庫県ソフトセルロース利活用プロジェクト No.7、8-17(2011)

16）芽室町 農業残渣からのエネルギー！豆殻、長いもつる・ネットペレットプロジェクト（平成20年度）報告書、63-67（2008）

17）(社) 北海道でん菜協会 てん菜自走式多畦ハーベスタの導入による低コスト精算に向けて、特産種苗 No.11、54-57(2011)

18）国土交通省自動車局貨物課、(社)全日本トラック協会 トラック運送事業の運賃・原価に関する調査報告書、44-47(2010)
### 7. 総まとめ

原料収集、保存に関する検討では、原料の賦存量を明らかにした。また、企業が開発しているビートトップ回収機によるビートの回収が可能であることが分かった。また、糖類、カロテノイドについて9ヶ月まで長期保存できる条件を見いだした。また、カロテノイドは、遮光＋低温により著しく保存性が改善された。

原料に含まれる有用成分評価では、ビートトップ脂質量や成分を明らかとし、ビートトップ脂質中のネオキサンチンの生物活性とその分子機構の一端を解明すると共に、グリセロ糖脂質の酸化安定性が格段に高いことを見出した。さらに、製品化プロセスを確立した。

原料の前処理では、グルコース収率は麦桿が90%、大豆殻は77%となる前処理条件を見いだした。安定した運転が可能な連続前処理装置の開発を行った。

同時糖化発酵では、創製した機能性温度ストレス耐性酵母は高温におけるセルロース原料からの同時糖化発酵において高いエタノール生産性を示した。また、高温糖化により液化が早期に進行し、糖化発酵効率が向上することが認められた。

エタノール蒸留残渣焼却灰の成分評価では、ビートトップ灰、麦桿灰、大豆殻灰の全てが粗製加里塩の基準以上の酸化カリウムを含有しており、肥料として安全に利用できることが分かった。

以上の研究結果を踏まえて、北海道十勝地方にモデルを設定しビートトップ油とバイオエタノールの生産プロセスを提案し、そのプロセスについて LCA 評価、経済性評価を行った。

これらより、農産廃棄物から有用物質を生産し、その残渣を利用したバイオエタノール生産プロセスを構築し、価格競争力のあるバイオエタノール生産体系を確立できた。
### 8. 学会発表等

## 学会発表等

1) 前多隼人・阿部美菜子・細川雅史・宮下和夫・片方陽太郎. 小松菜に含まれるネオキサンチンによる脂肪細胞での代謝調節作用. 第25回カロテノイド研究談話会,2011年9月13日～9月14日.

2) Yamaguchi, T., Shimajiri, J., Abe, M., Hosokawa, M. and Miyashita, K. Oxidative stability of glycoglycerolipids containing high levels of omega-3 polyunsaturated fatty acids. International Conference and Exhibition on Nutraceuticals and Functional Foods 2011, November 14-17, 2011, Sapporo.

3) Kamogawa, H., Hosokawa, M., Abe, M. and Miyashita, K. Anti-obesity effect of vegetable allenic-carotenoid, neoxanthin. 103 $ ^{th} $ AOCS Annual Meeting & Expo, April 29-May 2, 2012, Long Beach, USA. (Poster)

4) Miyashita, K., Yamaguchi, T., Suda, M., Shimajiri, J., Abe, M. and Hosokawa, M. Oxidative characteristics of omega-3 PUFA in glyceroglycolipids. 10th Euro Fed Lipid Congress. November 23-26, 2012, Cracow, Poland.

5) Miyashita, K., Yamaguchi, T., Shimajiri, J., Abe M. and Hosokawa, M. Oxidative stability of omega-3 PUFA in polar lipids. World Congress on Oleo Science & 29th ISF Congress. September 30-October 4, 2012, Sasebo, Japan.

6) Miyashita, K., Yamaguchi, T., Yamane, K., Abe, M., Hosokawa, M. Oxidative characteristics of glyceroglycolipids. 2013 The 80 $ ^{th} $ Annual Meeting of KoSFoST, August 28-30, 2013, Cheonan, Korea. (Invited)

7) Miyashita, K., Hosokawa, M. Antioxidant characteristics of polar amino lipids. 2013 International Conference on Nutraceuticals and Functional Foods, November 5-9, 2013, Taipei, Taiwan.

8) 加茂川寛之・細川雅史・宮下和夫, 糖尿病/肥満モデル KK-Ay マウスの血糖値に対するアレンカロテノイドの影響. 平成 25 度日本水産学会春季大会, 2013 年 3 月 26～3 月 30 日.

9) 北口敏弘・三津橋浩行・山越幸康・富田恵一・近藤昭彦・宮下和夫. 農産廃棄物循環利用バイオエタノール製造システムの構築. 第23回廃棄物資源循環学会研究発表会,2012年10月22日～10月24日,仙台

10) 北口敏弘・三津橋浩行・山越幸康・富田恵一・近藤昭彦・宮下和夫. 農産廃棄物循環利用バイオエタノール製造システムの構築（第二報）. 第24回廃棄物資源循環学会研究発表会, 2013年11月2日～11月4日, 札幌.

11) 北口敏弘、三津橋浩行、山越幸康、富田恵一、高橋徹力スケード型バイオエタノール製造システムの構築、（地独）北海道立総合研究機構工業試験場技術移転フォーラム、2013年5月、札幌

12)北口敏弘、三津橋浩行、山越幸康 農産廃棄物力スケード型循環利用バイオエタノール製造システムの開発 平成24年度産業技術連携推進会議東北地方部会秋季合同分科会、2013年10月31日、仙台

13) 北口敏弘、三津橋浩行、山越幸康 農産廃棄物カスケード型循環利用バイオエタノール製造システムの開発 平成24年度産業技術連携推進会議北海道地域部会合同分科会、2014年2月18日、札幌

## 論文発表

1) Yamaguchi, T., Sugimura, R., Shimajiri, J., Suda, M., Abe, M., Hosokawa, M., Miyashita, K. Oxidative stability of glyceroglycolipids containing polyunsaturated fatty acids. J. Oleo Sci., 61, 505-513 (2012).

2) 加茂川寛之・細川雅史・阿部真幸・宮下和夫. クロレラに含まれるカロテノイドの定量とケン化反応による濃縮. 北大水産彙報, 62, 83-88 (2012).
9．知的財産取得状況

なし
## 「農業廃棄物カスケード型循環利用バイオエタノール製造システムに関する研究」

## 背景

☑ 化石燃料からの脱却

→セルロース系バイオマスを利用したバイオエタノール製造コストの削減

農産廃棄物の圃場への鋤込み

→地球温暖化ガスの発生

● 持続可能型地域バイオマス利用システム技術の確立が望まれている

## 目的

ビートップなどのセルロース系農業廃棄物から有価物を回収して廃棄物のカスケード利用を図り、効率的なエタノール製造方法を検討し、安価なバイオエタノール製造技術体系を確立し、地球温暖化防止に貢献する。

● エタノール 蒸留残渣のサーマルリサイクル 後に得られる焼却灰を肥料等として圃場還元する廃棄物循環利用システムを構築する。

## 期待される成果

● 農業廃棄物のカスケード利用、循環利用が可能となり、廃棄物の鋤込みあるいは野焼きが抑制され、亜酸化窒素などの地球温暖化ガス発生抑制に貢献。

● セルロース系廃棄物を原料とすること及び有価物を回収、商品化するカスケード利用により、安価なバイオエタノール製造技術が確立され、地球温暖化ガス抑制に貢献。

● このシステムは北海道オホーツク、道北、道南地方など他の畑作地域にも応用展開が可能。

● 農業廃棄物からエタノール抽出した有用物質の機能性、活性成分の同定、その作用機序が明確化。

● エタノールによる有用物質抽出後の残渣を対象とした新たな前処理技術に関する知見の取得。

● 高温耐性を持つ細胞表層提示酵母の創製は、省エネルギー、低コストな糖化発酵プロセスが実現可能。さらに、高温耐性遺伝子の特定は、様々な機能性酵母への人為的な高温耐性の付与が可能。

● バイオエタノール 蒸留残渣のサーマルリサイクル 後に得られる焼却灰の肥効性や安全性に関する知見の取得。