大成建設、稲わらを材料にした高効率バイオエタノール製造技術を開発

稲わらを材料にした高効率バイオエタノール製造技術の開発
−製造コストの低減とCO2排出量の削減を実現−


　大成建設株式会社（社長：山内隆司）は、稲わらに含まれるセルロースとデンプンから同時にエタノールを製造することで、コスト低減およびCO2削減を可能とした新しい技術を開発しました。
　当社は、サッポロビール株式会社（社長：尾賀真城）と共同で、平成２０年７月から５か年にわたり農林水産省補助事業「ソフトセルロース利活用技術確立事業」を実施、その後もバイオエタノールが石油代替の燃料となり得るための自主研究を継続した結果、今回の技術を確立したものです。

　地球温暖化防止対策のCO2排出量削減を目的とした再生可能エネルギーであるバイオエタノールは、主に米国やブラジルでトウモロコシや砂糖キビなどを原料に製造されていましたが、現在では食糧問題と相まって、食糧と競合しないセルロース系バイオマス（注１）からの製造が注目されており、当社では稲わらを原料に、研究を進めてきました。
　稲わらに含まれる成分のセルロースやデンプンは、糖化・発酵させることでエタノールを製造できます。糖化には複数の方法がありますが、少ないエネルギー投入量で糖化できるものとして酵素糖化があります。ただし、この酵素糖化を効率的に行うためにはそれぞれの成分に応じた前処理が必要です。（注２）

　今回当社は、稲わら中に含まれるセルロースからエタノールを製造するための前処理として開発した「アルカリ処理」（注３）が、同じく稲わらに含まれるデンプンにも作用し、デンプンからエタノールを製造するための処理として有効に利用できることを見出しました。
　この作用を活用し、セルロースからエタノールを製造する工程に、デンプンからエタノールを製造する工程を組み合わせ、稲わらを原料としてセルロースとデンプンから同時にエタノールを製造する高効率な技術を開発しました。

　本技術により原料の稲わら単位重量当たりのエタノール製造効率を高めた結果、エタノール製造コストは７０．７円／L、CO2排出量削減率も５２％を実現しました。（注４）この値はバイオエタノールが石油代替の燃料となり得るための目標値である製造コスト１００円／L以下、CO2排出量削減率５０％以上という基準を満たしています。

　本研究の成果を基に、未利用バイオマスである稲わらをバイオエタノールの原料として利用することで、温暖化ガス排出量の削減のみならず、再生可能な国産エネルギーとして大いに貢献が見込まれます。

　※参考画像は添付の関連資料を参照


　（注１）セルロース系バイオマスとは樹木や草本類等の葉や茎、幹を示し、バイオエタノールの原料には本事業で検討した稲わらの他に廃木材やコーンストーバなどが使われている。
　（注２）稲わらにはセルロース以外にもエタノールの原料とできるデンプンが含まれているが、デンプンをエタノールの原料となる糖に変換するには通常セルロースとは別のプロセスが必要である。デンプン糖化酵素であるアミラーゼによって糖化するためには、加熱等による糊化という前処理が必要である。
　（注３）アルカリ処理は、セルロース系バイオマスの酵素糖化を促進するための前処理方法であり、低コストで省エネルギーな手法である。当社では、このアルカリ処理を組み込んだ稲わらからのエタノール製造技術を開発し、農林水産省「ソフトセルロース利活用技術確立事業」において当該開発技術を組み込んだ実証プラントをサッポロビール北海道工場の敷地内に建設した。なお、当該事業の製造システムではセルロースをエタノール原料としており、デンプンは利用していない。
　（注４）「ソフトセルロース利活用技術確立事業」では、サッポロビールと共同で稲わらからのエタノール製造の高効率化を検討し、原料の収集運搬実験とエタノール製造実験の結果を元に、北海道における稲わらからのエタノール製造工場のケーススタディを行った。エタノール製造規模を１万KL／年とした工場において、工場で使用するエネルギーは地域で発生する廃棄物の焼却熱から得るものとし、製造設備の減価償却費をコストに見込まない場合、エタノール製造コスト８５．２円／L、CO2排出量削減率４５％という結果を得た。
　　　　　上記エタノール製造システムに今回開発したデンプンのエタノール化プロセスを付与することで、「ソフトセルロース利活用技術確立事業」と同条件のケースにて試算した結果、エタノール製造コストは７０．７円／L、CO2排出量削減率は５２％となった。