バイオマスリファイナリー触媒技術の新展開

New Development of Biomass-refinery Catalytic Technology

第1章　バイオマスリファイナリー技術の現状と将来展望　　
1　バイオマスリファイナリー技術と触媒開発(市川　勝)
　　1.1　 はじめに　
　　1.2　バイオマスリファイナリー技術の開発分野
　　1.3　バイオマスの原料問題
　　1.4　バイオマスガスのガス化と工業原料化技術
　　1.5　バイオマスリファイナリー触媒技術の研究開発
　　1.6　まとめ
2　化学工業から見たバイオマス資源化技術と課題(瀬戸山亨)
　　2.1　グリーンサステイナブルケミストリーとバイオマス資源
　　2.2　バイオマスの工業的利用の現状と今後の動向
　　　　2.2.1　糖質系バイオマス利用
　　　　2.2.2　油脂系バイオマス利用
　　　　2.2.3　木質系バイオマス(リグノセルロース)利用
　　2.3　バイオマスの化学資源化の課題と技術動向
　　　　2.3.1　バイオマスの生産までの課題
　　　　2.3.2　バイオ基幹化学品設定の課題
　　　　2.3.3　基幹原料設定の課題:基幹化学品をどうつくるか?
　　2.4　おわりに
3　森林・林業の再生と林地残材バイオマスの利活用(鈴木保志)
　　3.1　はじめに
　　3.2　日本の森林と林業の再生
　　3.3　木質バイオマスとしての林地残材
　　3.4　林地残材の経済的収支
　　3.5　林地残材のエネルギー収支
　　3.6　おわりに

第2章　バイオマスの原料化技術と動向
1　バイオ燃料を巡る原料問題と最近の動向(横山伸也)
　　1.1　はじめに
　　1.2　第二世代バイオ燃料
　　1.3　バイオマス資源
　　1.4　土地利用変化
　　1.5　おわりに
2　バイオマス原料の供給と資源化技術(薬師堂謙一)
　　2.1　バイオマスのカスケード利用
　　2.2　バイオマスの種類と購入価格
　　2.3　農産系バイオマスの収集方法
　　2.4　農産系バイオマス利用の場合の留意点
　　2.5　バイオマス原料の前処理
　　　　2.5.1　原料の乾燥
　　　　2.5.2　異物の除去
　　　　2.5.3　粉砕方法

第3章　バイオマスの前処理技術と工業原料化技術
1　木質バイオマスの前処理技術(水熱処理)(牧　恒雄)
　　1.1　はじめに
　　1.2　水熱処理
　　1.3　実機での検証
2　超臨界流体を用いたバイオマスの処理技術と応用展開(坂　志朗)
　　2.1　はじめに
　　2.2　バイオマス資源
　　2.3　超(亜)臨界流体とは
　　2.4　超臨界水によるリグノセルロースの分解と有用ケミカルス生産　
　　2.5　超臨界水処理物からのバイオメタン生産
　　2.6　超臨界流体によるバイオマスからのバイオリファイナリー
3　膜・吸収ハイブリッド法によるバイオガス精製技術　現状と課題(真野　弘)
　　3.1　はじめに
　　3.2　膜・吸収ハイブリッド法開発の経緯
　　3.3　膜・吸収ハイブリッド法の概要
　　3.4　化学吸収法膜フラッシュ再生プロセスの特徴
　　3.5　バイオガス精製への膜フラッシュ再生技術の適用
　　3.6　フィールド試験
　　3.7　おわりに

第4章　ガス化技術　　
1　バイオマスの浮遊外熱式ガス化技術の現状と展開(坂井正康)
　　1.1　概要と展開
　　1.2　浮遊外熱式ガス化法の基本原理
　　　　1.2.1　浮遊外熱式ガス化の手法
　　　　1.2.2　ガス化反応式
　　　　1.2.3　ガス化生成ガス組成
　　　　1.2.4　生成ガス組成の特徴
　　1.3　技術実証試験プラント「農林バイオマス3号機」
　　　　1.3.1　「農林バイオマス3号機」の概要
　　　　1.3.2　プラントの構成
　　　　1.3.3　ガスエンジン発電
　　　　1.3.4　低圧多段抽出メタノール合成
　　1.4　実用機・ガス化発電と低圧メタノール製造併用プラント
　　1.5　むすび
2　バイオマスの触媒ガス化技術(川本克也)
　　2.1　はじめに
　　2.2　ガス化および改質プロセスの基礎
　　2.3　実用されるガス化技術
　　2.4　触媒を適用したガス化および改質からのガス回収
　　　　2.4.1　無触媒でのガス化
　　　　2.4.2　担持貴金属触媒を用いたガス化・水素生成
　　　　2.4.3　触媒および補助的材料の適用によるガス化ガスの改質
　　2.5　触媒ガス化システムの展望
3　バイオマスタールの水蒸気改質触媒の開発(冨重圭一)
　　3.1　緒言
　　3.2　水蒸気改質
　　　　3.2.1　熱分解タールの水蒸気改質
　　　　3.2.2　担持ニッケル触媒
　　　　3.2.3　CeO2添加Ni/Al2O3触媒
　　　　3.2.4　Fe添加Ni/Al2O3触媒
　　3.3　まとめ
4　バイオマスの熱分解ガス化技術と導入の実際(笹内謙一)
　　4.1　はじめに
　　4.2　バイオマス発電の特徴
　　4.3　バイオマスのガス化とは
　　4.4　直接燃焼発電とガス化発電
　　4.5　熱分解ガス化用バイオマス原料における留意点
　　4.6　ガス化炉の種類とガス化発電の実際
　　4.7　導入の留意点
　　4.8　まとめ

第5章　発酵法によるガス化技術　　
1　Megasphaera elsdeniiによる簡便な水素発酵システムの可能性(大西章博)
　　1.1　はじめに
　　1.2　水素生産技術における水素発酵の位置づけ
　　1.3　水素発酵の運用技術と問題点
　　1.4　廃棄物系バイオマスの簡便な水素発酵システムモデル
　　　　1.4.1　前処理を必要としない水素発酵微生物群の探索
　　　　1.4.2　簡便な水素発酵システムモデルの構築
　　　　1.4.3　水素発酵メカニズムの解析
　　　　1.4.4　Megasphaera elsdeniiの分離と水素生産能の検証
　　1.5　おわりに
2　様々な発酵水素生産法(中島田豊,西尾尚道)
　　2.1　はじめに　　
　　2.2 　微生物の発酵水素生産経路
　　　　2.2.1　偏性嫌気性菌
　　　　2.2.2　通性嫌気性菌
　　2.3　発酵水素生産速度の向上戦略
　　2.4　水素と他のバイオ燃料の複合生産
　　　　2.4.1　水素?メタン二段発酵
　　　　2.4.2　水素?アンモニア-メタン発酵
　　　　2.4.3　水素?アルコール発酵
　　2.5　おわりに
3　アンモニア回収型乾式メタン発酵法の開発(中島田豊,西尾尚道)
　　3.1　固形物濃度によるメタン発酵の分類と特徴
　　3.2　乾式メタン発酵の阻害因子
　　3.3　余剰脱水汚泥のアンモニア遊離・回収型乾式メタン発酵二段プロセス
　　3.4　鶏糞の単槽乾式メタン発酵プロセス
　　3.5　おわりに

第6章　バイオマスのガス化とケミカルス・燃料合成触媒技術
1　バイオメタンからベンゼンと水素をつくるバイオMTB触媒技術と実用化展開(市川　勝)
　　1.1　はじめに
　　1.2　メタンの脱水素芳香族化(MTB)反応と触媒開発
　　1.3　MTB反応の触媒安定化のための水素・CO2添加効果と触媒再生法
　　1.4　MTB触媒技術の実証試験と工業化展開
　　1.5　バイオメタンを利用するMTB技術の実証試験と技術課題
　　1.6　MTB触媒技術を活用する工業化学的二酸化炭素固定法
　　1.7　おわりに
2　バイオマスからの液体燃料油化技術と触媒開発(朝見賢二)
　　2.1　はじめに
　　2.2　鉄系FT合成触媒の開発
　　　　2.2.1　沈殿鉄出発塩と還元条件の影響
　　　　2.2.2　沈殿鉄触媒の担持効果
　　　　2.2.3　炭素系担体の効果　
　　　　2.2.4　反応条件の影響と触媒の安定性
　　2.3　おわりに
3　バイオマスのガス化・エタノール直接合成触媒技術の展開(市川　勝)
　　3.1　はじめに
　　3.2　合成ガスからエタノールなどC2-含酸素化合物の合成反応と触媒開発
　　3.3　エタノール直接合成用の複合Rh触媒の研究開発
　　3.4　木質バイオマスのガス化・エタノール直接合成技術の研究開発
　　3.5　エタノール直接合成技術の実用化システム開発
　　3.6　バイオマスからのガス化・エタノール直接合成技術の生産性と経済性
　　3.7　ガス化・エタノール直接合成技術と発酵法との比較検討
　　3.8　ガス化・複合Rh触媒技術を利用するバイオケミカルス合成の展開
　　3.9　おわりに
4 バイオマスからのメタノール・DME合成技術(大野陽太郎)
　　4.1　はじめに
　　4.2　バイオマスガス化による合成ガスの製造
　　　　4.2.1　バイオマスガス化プロセス
　　　　4.2.2　ガス組成
　　　　4.2.3　ガス精製
　　4.3　メタノール合成技術
　　　　4.3.1　上向き噴流層ガス化炉と従来技術によるメタノール合成(三菱重工,中部電力,産業総合研究所)
　　　　4.3.2　浮遊外熱式ガス化炉と多段反応器によるメタノール合成(長崎総合科学大,清水建設)
　　　　4.3.3　循環流動層ガス化炉と凝縮部を設けた反応器によるメタノール合成(タクマ)
　　4.4　DME合成技術
　　　　4.4.1　固定床ガス化炉と固定床反応器によるDME合成(産業総合研究所)
　　　　4.4.2　黒液の噴流層ガス化炉とメタノール経由DME合成(Chemrec)
　　4.5　バイオマスガス化DME全体システム
　　　　4.5.1　酸素吹き加圧循環流動床ガス化DME合成システム
　　　　4.5.2　小型酸素富化ダウンドラフト固定床ガス化DME合成システム
5　バイオマスガス化-FT合成　現状と技術課題(松本啓吾)
　　5.1　はじめに
　　5.2　バイオマスガス化FT合成プロセスの概要と課題
　　5.3　開発状況と技術課題
　　　　5.3.1　世界での開発状況
　　　　5.3.2　わが国での開発状況
　　　　5.3.3　当社での取組み
6　フィッシャー・トロプシュ化学(椿　範立)
　　6.1　はじめに
　　6.2　FTのケミストリー
　　6.3　FT合成触媒の研究と開発
　　　　6.3.1　共通特徴
　　　　6.3.2　鉄系触媒
　　　　6.3.3　コバルト系触媒
　　　　6.3.4　ルテニウム触媒
　　6.4　各種FT合成反応
　　　　6.4.1　気相反応
　　　　6.4.2　 液相反応
　　　　6.4.3　超臨界反応法
　　　　6.4.4　イソパラフィンの合成
　　6.5　代表的FT合成の工業プロセス
　　　　6.5.1　サソール
　　　　6.5.2　エクソン
　　　　6.5.3　シェル
　　　　6.5.4　日本
　　6.6　将来への展望
7　エタノールから低級オレフィンを製造する触媒と反応メカニズム(藤谷忠博,中村潤児)
　　7.1　はじめに
　　7.2　8員環ゼオライト触媒
　　7.3　10員環ゼオライト触媒
　　7.4　ZSM-5触媒でのエタノール転換反応のメカニズム
　　7.5　おわりに
8　バイオメタンを用いるナノ炭素繊維の合成と応用(多田旭男, 白川龍生)
　　8.1　はじめに
　　8.2　DMR-CNTの特徴,合成方法
　　　　8.2.1　特徴
　　　　8.2.2　合成方法
　　8.3　DMR-CNTの応用:無処理DMR-CNTの用途
　　　　8.3.1　ナノカーボン添加セメントモルタルの電磁波遮へい性
　　　　8.3.2　DMR-CNT-樹脂複合材料
　　　　8.3.3　DMR-CNT添加アスファルト
　　　　8.3.4　DMR-CNT-ゴム複合材料
　　　　8.3.5　その他
　　8.4　DMR-CNTの応用:DMR-CNTの処理と用途
　　　　8.4.1　DMR-CNTの分散処理とDMR-CNT分散液の用途
　　　　8.4.2　DMR-CNTの高純度化・高結晶化とCNT化
　　8.5 おわりに
9　バイオマスなどからの合成ガスを利用するLPG合成触媒技術の現状と展望(黎　暁紅)
　　9.1　触媒の反応機構
　　9.2　 ゼオライトへの金属添加効果と水素の役割
　　9.3　固定床気相反応におけるハイブリッド触媒の効果
　　9.4　スラリー床におけるハイブリッド触媒の効果

第7章　機能性材料を利用するバイオマスのアップグレード触媒技術　
1　バイオマス派生物の化学変換触媒技術と展開(白井誠之,日吉範人,山口有朋)
　　1.1　はじめに
　　　　1.1.1　バイオマスからの化学原料合成
　　　　1.1.2　水と二酸化炭素を利用する環境調和型有機合成
　　1.2　超臨界二酸化炭素と固体触媒を利用したアルキルフェノールの水素化反応
　　1.3　高温水を利用する多価アルコールの脱水反応
　　1.4　おわりに
2　固体触媒によるセルロースの糖化技術　現状と課題(小林広和,福岡　淳)
　　2.1　はじめに
　　2.2　セルロースの水素化分解反応
　　　　2.2.1　水素化分解条件の適用
　　　　2.2.2　セルロースの移動水素化反応
　　2.3　セルロースの加水分解反応
　　2.4　おわりに
3　ゼオライト触媒を用いたオレフィン類製造(稲葉　仁)
　　3.1　はじめに
　　3.2　種々のゼオライト担体を用いたエタノール変換
　　3.3　種々の金属を担持したH-ZSM-5型ゼオライト触媒によるエタノール変換
　　3.4　Fe担持H-ZSM-5型ゼオライト触媒によるエタノール変換
　　　　3.4.1　触媒の初期活性
　　　　3.4.2　選択率の経時的変化と回復
　　　　3.4.3　反応機構
　　　　3.4.4　Fe担持量,反応温度の影響
　　　　3.4.5　第2成分(P)添加の影響
　　3.5　他の修飾H-ZSM-5型ゼオライト触媒を用いたエタノール反応
　　3.6　エタノール変換によるエチレン製造
　　3.7　プロパノール変換によるプロピレン製造
　　3.8　ブタノール変換によるプロピレン製造
　　3.9　グリセロール変換反応
　　3.10　おわりに

第8章　グリーンバイオケミストリーにおける触媒利用技術　
1　リグニンの化学変換技術とケミカルス合成(坂　志朗)
　　1.1　維管束植物の化学
　　1.2　リグニンからの有用ケミカルス
2　グリセロールからのプロピレングリコールとアクリル酸合成(ソルビトール, 乳酸からプロピレングリコール合成を含む)(室井髙城)
　　2.1　バイオマス原料
　　　　2.1.1　グリセロール
　　　　2.1.2　グルコース
　　　　2.1.3　乳酸
　　2.2　PGとアクリル酸の合成ルート
　　2.3　グリセロールからPG
　　2.4　グリセロールから1,3-PD
　　　　2.4.1　グリセロールの水素化分解
　　　　2.4.2　菌体による3-ヒドロキシプロピオンアルデヒドを経由した1,3-PGの合成
　　　　2.4.3　グリセロールからの連続合成
　　2.5　グルコースから1,3-PGの合成
　　2.6　乳酸からPG
　　　　2.6.1　乳酸の水素化脱水
　　2.7　ソルビトールからPG
　　　　2.7.1　ソルビトール
　　　　2.7.2　ソルビトールの水素化分解
　　2.8　アクリル酸の合成
　　　　2.8.1 プロピレンからのアクリル酸の合成
　　　　2.8.2　グルコースからアクリル酸の合成
　　　　2.8.3　バイオアクロレインの合成
　　2.9　おわりに
3　バイオマスを原料とするアクリル酸製造技術(高橋　典)
　　3.1　アクリル酸の市場と用途
　　3.2　石油由来のアクリル酸製法および触媒
　　3.3　石油資源から再生可能資源へ
　　3.4　バイオマスアクリル酸製造技術
4　グリセリンからのプロパンジオール製造のための触媒開発(冨重圭一,中川善直)
　　4.1　緒言
　　4.2　グリセリンの水素化分解触媒の開発
　　　　4.2.1　修飾Rh触媒
　　　　4.2.2　Re修飾Ir触媒(Ir-ReOx/SiO2)
　　4.3　まとめ

第9章　バイオ燃料の精製・分離技術と課題　
1　バイオアルコール等の濃縮・脱水技術(京谷智裕,倉田恒彦,中根　堯)
　　1.1 　発酵によるバイオアルコールの意義
　　1.2 バイオエタノールの製造プロセスとその技術課題
　　1.3　バイオエタノールの濃縮脱水プロセス
　　　　1.3.1　既往脱水プロセスとその技術的問題点
　　　　1.3.2　親水性ゼオライト膜による脱水技術
　　　　1.3.3　疎水性ゼオライト膜による濃縮技術
　　1.4　A型ゼオライト膜によるバイオエタノール濃縮脱水の実施例
　　1.5　シリカライト膜のバイオリファイナリーへの応用検討例
　　1.6　ゼオライト膜の将来展望
2　バイオエタノールなどの濃縮用膜と応用展開(喜多英敏)
　　2.1　はじめに
　　2.2　ゼオライト膜
　　2.3　炭素膜
　　2.4　おわりに