FFB 81000t/y
CPO
27000t/y
POME 40000t/y COD 40000 ppm SS 15000 ppm solid waste (EFB) 14500t/y solid waste (fiber) 14500t/yAll the energy for the mill can be supplied by
cobustio of fiber. EFB is used for fertilizer
to oil palm plantation
process water 15000t/y methane 400t/y lagoon (anaerobic pond) Large amount of methane is releaed to the atmosphare.
a current palm oil mill
九州工業大学大学院生命体工学研究科/マレーシアプトラ大学食品生物工学部
白井 義人/モハメッド・アリ・ハッサン
GRADUATE SCHOOL OF LIFE SCIENCE AND SYSTEMS ENGINEERING KYUSHU INSTITUTE OF TECHNOLOGY
YOSHIHITO SHIRAI
地球で最も有効なバイオマス産業としての
パームオイル産業
Malaysia Palm Oil Industry and Biomass Industry
Challenger, KIT & UPM!
FACULYT OF FOOD SCIENCE AND BIOTECHNOLOG UNIVERSITY PUTRA MALAYSIA
MOHD. ALI HASSAN
「集中講義」
「パート1」
8000
3000
0
500
1000
1500
2000
100万人
1億人
2億人
3億人
5億人
10億人
世界の人口(67億人)
中国:13億人、インド:11億人、アメリカ:3億人、
インドネシア:2億3千万人、ブラジル:1億9千万人、
パキスタン:1億6千万人、バングラディシュ:1億5千万人、ロシア:1億4千万人
ナイジェリア:1億4千万人、
日本:1億3千万人
、ヨーロッパ全体:5億人
産業革命後
に急に増え
ている
0 50 100 150 200 250 300 350 ア メ リ カ メ キ シ コ ベ ネ ズ エ ラ ノ ル ウ エ ー イ ギ リ ス ロ シ ア リ ビ ア ナ イ ジ ェ リ ア 中 国 イン ド ネ シ ア イ ラ ン イ ラ ク サ ウ ジ ア ラ ビ ア ア メ リ カ メ キ シ コ ベ ネ ズ エ ラ ノ ル ウ エ ー イ ギ リ ス ロ シ ア リ ビ ア ナ イ ジ ェ リ ア 中 国 イン ド ネ シ ア イ ラ ン イ ラ ク サ ウ ジ ア ラ ビ ア 確 認 可 採 埋 蔵 量 [億 バ レ ル ] 0 500 1000 1500 2000 2500 3000
産油国別の石油確認可採埋蔵量
確 認 可 採 埋 蔵 量 [億 ト ン ]1バレル ≒ 130
kg
世界全体で約
8000億バレル
世界全体で約1
000億トン
石油消費の現状
世界全体で約
20億トン/年
アメリカ 9億トン
/年
日本
2.5億トン/年
ドイツ
1.3億トン/年
フランス 1億トン
/年
今から
10年前のデータ
国際的な環境問題について
地球温暖化
酸性雨
沙漠化
オゾンホール
有害物輸出
海洋汚染
森林消失
・
・
産業構造
、
広域
、政治
産業構造
、
広域
、政治
産業構造
、
経済格差
、モラル
キーワード
産業構造、広域性、経済格差
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産業構造
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広域
、技術
産業構造
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広域
、技術
産業構造
、
広域
、
経済格差
産業構造を経済格差を縮めつつ地球環境重視に!
戦略目標
戦 術
・ 省エネルギー
・ 省資源
・ 新エネルギー開発
・ 技術開発
・ 技術援助
・ 経済援助
・ 3Rの促進
・ 廃棄物排出の低減
・ 文化的常識の違い
・ 経済的常識の違い
・ 時間的常識の違い
・ 政治的常識の違い
・ 法的常識の違い
・ 知識水準の問題
これら障壁に当たってしまう
さまざまな地域との積極的交流による
相互理解
が重要かつ必須
都市の恒常性と生体及び生体系の比較
ー系の制御法としてー
生体系
生態系
脳
自
律
神
経
系
内
分
泌
系
完全な制御系
全体が共通した目的をもつ
恒常性(バランス)
が崩れる
病
気
生態系が生体系と同等とみなせる?
(ガイア仮説)
食
物
連
鎖
自
然
淘
汰
共
生
寄
生
バランスが崩れる=生態系の病気?
個体はその繁殖を第一とする
利己的遺伝子
生態系=動的平衡状態
競
争
調
和
生体の循環系
肺
諸器官
腎臓
肝臓
心
臓
都市の循環系
運輸系
都市機能
商品
廃棄物
焼却炉
下水処理場
最終処分場
地球温暖化
化石資源の消費
省化石資源
太陽電池
上昇気流
電気分解による
水素製造
太陽電池
雨が太陽電池裏に溜まる
降 雨
太陽電池
緑が増える
サウジアラビア
面積:215万km 2
原油輸出量:2億7千4百万トン
エネルギー量:2.74×10 9Gcal
水素換算:8千百万トン
水の電気分解で水素をえる
ための電力:3.19×10 6GWh
太陽電池発電量:0.38GWh/km 2・日
=1.39×10 2GWh/km 2・年
必要敷設面積:2万3千km 2
次へ
ポリ乳酸
食糧との取り合いなし?
エタノールバイオマスに関する基本コンセプト
太陽エネルギー以上はできない
食糧かエネ
ルギー・資
源か?
バイオマス
資源を一瞬
に使うべき
でない!
バイオマス
も
2
次資源
(
フィード・ス
トック)に!
最終的にエネ
ルギーに!
Consumption World Consumption
Grains 100kg/capita y 1 billion t/y
150kg/capita y
Meat 100kg/capita y 800 million t/y
40kg/capita y
grains for meat
Edible Oil 18kg/capita y 80 million t/y
9kg/capita y
World Supply
Vegetable Oil 110 million t/y
80% for food
20% for Industry
Grains 2 billion t/y
(Rice, Wheat, Corn, Potato, Cassava)
World Demand for Bio-diesel in the near future
5 million t/y
バイオマス資源の長所と短所
長所
・ 持続可能である
・ 地球上に広く分布している
・ 地球温暖化防止につながる
短所
・ 安定した品質の保証が困難
・ 安定した供給が困難
・ 輸送が困難
・ 前処理が困難
油ヤシの木
油ヤシ実房(Fresh Fruit Bunch: FFB)
油ヤシの実
FFBの蒸煮用トロッコ
FFB蒸煮ドラム
パームオイル工場(Palm Oil Mill)
EFBの集積地
油ヤシの実の繊維(Fiber)
パームオイル廃液 (Palm Oil mill
マレーシアパームオイル産業における物質の流れ
C P O
P K
POME
FFB: fresh fruit
bunch
(油やし房実)6000万t/y
実
繊維 + 油
殻
種
核油
EFB: empty fruit bunch
(ヤシ空房)
1440万t/y
水分含率:
65%
燃焼エネルギー:
1400kcal/kg
ヤシ核油 +
ヤシ核ケーキ
計300万t/y
380 US$/t
殻:
400万t/y
水分含率:
10%
燃焼エネルギー
4500kcal/kg
繊維:
600万t/y
水分含率:
40%
燃焼エネルギー
2700 kcal/kg
CPO: crude
palm oil
(粗ヤシ油)1100万t/y
400 US$/t
蒸煮による
実の分離
搾油工程
洗 浄
水
POME: palm oil mill effluent
パームオイル廃液
COD >40000ppm, 2500万t/y
ラグーン(嫌気処理池)
メタン
肥 料
スタート
バイオマス産業としてのパームオイル産業の
ADVANTAGES!!
Business as Usual
(BaU)
BaUとして
季節性なく安定してバイオ
マスが集まる
・CDMによる広大な敷
地とバイオエネルギー
・低いカントリーリスク
・優秀な労働力
(英語力)・相手企業の資本力
・環境と経済の両立
をイメージ発信できる
BaUとして、わずか1工場に年5万トンを越える均質のバイオマス廃棄物が流通している
資源
エネルギー
BaUとして
すべての工場から
輸出港までロジ
の問題がない
CDM
先進工業国
共同プロジェクト
開発途上国
温暖化ガス削減量
境界
空間的
時間的
<
2012
ベースライン
検証可能
共同プロジェクト
No
Yes
温暖化ガス
削減量
クリーン開発メカニズム
• Methane sinks
– Employs anaerobic treatment for palm oil mill effluent
– Extensive and efficient system
– The largest methane emission
– Not yet commercialized, WHY?
Methodology
• Period of observation – 52 weeks
• Method of data collection – Static collection chambers
• Parameters observed
– Biogas flow rate – Wet Gas Meter
– CH
4
content (%) – Cosmos CH
4
detector
– COD of raw and treated POME – Hach Reagents (Cr)
• Data collection: Daily fresh fruit bunch (FFB) processed
Site Descriptions
• Serting Hilir Palm Oil Mill
• Anaerobic Treatment:
– 3600 m
3open digesting
tank (6 tanks)
– HRT 20 days
• Serting Palm Oil Mill
• Anaerobic Treatment:
– 7500 m
3anaerobic pond (4
ponds)
Biogas emission pattern
• Average CH
4% were 36%
(tank) & 54% (pond)
• Average biogas flow rate were
5.4 l/min/m
2(tank) and 2.1
l/min/m
2(pond)
• Biogas flow rate was
negatively correlated with
CH
4% content
• Active bubbling was observed
in tanks and ponds
Open digesting tank
0 20 40 60 80 C H 4 (% ) 0 2 4 6 8 10 12 F lo w r at e Anaerobic pond 0 20 40 60 80 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 Time (week) C H 4 (% ) 0 2 4 6 8 10 12 F lo w r at e
CH
4(%)
Flowrate
Biogas yield
• Factors affecting CH
4emission:
– Oil palm seasonal yield &
closure of mill (public holidays)
• Affecting the volumetric
POME discharge
• Reduction in biogas
emission
– Activities of palm oil mill
• Affecting the property of
POME (COD)
• Average CH
4emission:
– Open tank – 518.9
kg/day/tank
– Anaerobic pond – 1043.1
kg/day/tank
Serting Mill 0 5000 10000 15000 20000 2003年10月 2004年1月 2004年4月 2004年7月 F F B & P O M E ( t/ m th ) 0 40 80 120 160 C H 4 (t /m th )Serting Hilir Mill
0 10000 20000 30000 40000 2002 年7月 2002 年10 月 2003 年1月 2003 年4月 F F B & P O M E ( t/ m th ) 0 30 60 90 120 150 C H 4 (t /m th )
CH
4(%)
FFB
POME
Findings: CH
4
emission & COD removed
• Correlation between CH
4emission & COD removed
– Open tank – 0.109kg CH
4per
kg COD removed
– Anaerobic pond – 0.238kg
CH
4per kg COD removed
• COD removal efficiencies of
anaerobic process
– Open tank – 80.7%
– Anaerobic pond – 97.8%
• Correlation between CH
4emission & POME discharge
– Open tank – 5.5kg CH
4per
tonne POME
– Anaerobic pond – 12.36kg
CH
4per tonne POME
Open Digesting Tank
0 400 800 1200 1600 5000 5500 6000 6500 7000 C H4 ( kg /d ay ) Anaerobic pond 0 500 1000 1500 2000 2500 0 2000 4000 6000 8000 Total COD Removed (kg/day)
C H4 ( kg /d ay )
digesting tanks facultative pond FFB 360000t/y EFB FFB x 0.24 = 86400t/y Fiber FFB x 0.1 = 36000t/y mill CPO 65000t/y POME 160000 m3/y Biogas (Methane+CO2) Biogas (Methane+CO2)
総バイオガス排出量
600万m
3/年
この工場からの総メタン排出量
1000t/y
(20000t-CO
2
/y)
no biogas (30%)モデル工場での試算結果
現在の自家発電能力1.3MW
shell FFB x 0.066 = 24000t/yEFBによる発電能力2.4MW
(
21000MWh)
6000t-CO
2
/y
FELDA社 Serting Hilir工場バイオマス発電と温暖化ガス削減
総温暖化ガス排出量 =
30000 + 6000 =
36000t-CO
2
/y
共同研究先のFELDA社
(マレーシア最大のパームオイル企業)
本社(クアラルンプール)
左より FELDA社顧問 渡辺氏 (前マレーシア日本人会事務局長) 白井、Subash統括工場長兼R&D部長 (FELDA社カウンターパート)Mohamed Ali 教授(UPMカウンターパート)
Serting Hilir
Kuala Lumpur
Kuala Lumpur
International
Airport (KLIA)
水平のラインは FELDA社のパーム オイル工場の所在 地を示す。FELDA社 はマレーシア全土に 72工場をもつ。FELDA社のパームオイル搾油工場の所在地
digesting tanks facultative pond FFB 360000t/y EFB FFB x 0.24 = 86400t/y Fiber FFB x 0.1 = 36000t/y mill CPO 65000t/y POME 160000 m3/Sep Biogas (Methane+CO2) Biogas (Methane+CO2) no biogas (30%)
500m
3メタン発酵システム
KITとUPMが協力して
Serting Hilir工場に設置
九州工業大学(KIT)・マレーシアプトラ大学(UPM)・FELDA社による
国際産学連携共同研究
現地での建設見積もり
2千3百万円
(メタン発酵槽、スクラバー、ガス貯留
タンク、その他関連機器含む)
日本の設計により滞留時間は10日
に短縮される(現在20日).
メタン発酵
6000MWh
(650kW)
高圧蒸気
20000t
(20000Gcal)
バイオマス火力発電
21000MWh
(2400kW)
高圧蒸気
120000t
(120000Gcal)
digesting tanks facultative pond FFB 360000t/y EFB FFB x 0.24 = 86400t/y Fiber FFB x 0.1 = 36000t/y mill CPO 65000t/y POME 160000 m3/Sep Biogas (Methane+CO2) Biogas (Methane+CO2) no biogas (30%)
500m
3メタン発酵システム
KITとUPMが協力して
Serting Hilir工場に設置
九州工業大学(KIT)・マレーシアプトラ大学(UPM)・FELDA社による
国際産学連携共同研究
現地での建設見積もり
2千3百万円
(メタン発酵槽、スクラバー、ガス貯留
タンク、その他関連機器含む)
日本の設計により滞留時間は10日
に短縮される(現在20日).
有機酸発酵
酢酸
: 800t/y
プロピオン酸
: 400t/y
酪酸
: 400t/y
EFB(炭素成分)
セルロース
40%
ヘミセルロース
30%
リグニン
25%
バイオマス資源 (潜在生産量)
セルロース
: 10000t/y
リグニン
: 10000t/y
六単糖
: 11000t/y
五単糖
: 11000t/y
乳酸
: 22000t/y
ポリ乳酸
: 20000t/y
Venue for Experiments in Serting Hilir Mill
Left three UPM staffs who wish to enter KIT Ph D course under This study.
Right two Visiting students from KIT.
KIT・UPM
Methane fermenta-tion system for UPM and KIT
Power Boiler
Sign board indicat-ing collaboration between UPM & KIT
Serting Hilir Biogas
CDM Project
マレーシアパームオイル産業の廃棄物利用による新事業
CDMによりラグーン
を工場用地にし、廃
棄物発電で電気を
格安で供給する
CDM事業により広大なラグーン
を閉めて更地にする
CDM事業により更地に進出し
てきた企業に電気を提供する
CDMにより温暖化ガスの削減
ができるばかりでなく地域的な
公害の防止(ラグーンからの悪
臭の防止)と雇用増やす(企業
誘致により)ことができる
更地になる
森林伐採によるプランテーションの開発はすべきでないしもはや経済的
に合わない。一方、今後もパームオイルの需要は増え続けるため、都市
や他産業とパームオイル産業の共生は今後必須になる。
バイオマス産業としてのパームオイル産業の
ADVANTAGES!!
Business as Usual
(BaU)
BaUとして
季節性なく安定してバイオ
マスが集まる
・CDMによる広大な敷
地とバイオエネルギー
・低いカントリーリスク
・優秀な労働力
(英語力)・相手企業の資本力
・環境と経済の両立
をイメージ発信できる
BaUとして、わずか1工場に年5万トンを越える均質のバイオマス廃棄物が流通している
資源
エネルギー
BaUとして
すべての工場から
輸出港までロジ
の問題がない
パームバイオマスイニシアチブの創造と発展
フェルダ社との共同開発
で完成した500m
3の
パームオイル廃液
メタン発酵システム。
エネルギー供給可能な技
術移転と成った。
アブラヤシ空房 1400万トン/年 パームオイル製造廃液 4500万トン/年 搾油工場に“通常業務” で集積した 均質かつ膨大なバイオマス 糖 バイオマスプラスチック バイオエタノール セルロース エネルギー・電力 有機酸 バイオマス プラスチック メタン発酵 発酵 リグニン リグノフェノール 機能性材料パーム・バイオマス・イニシアティブの4本柱
・ パームバイオマスの有効利用
→ 新しいグリーン産業の創造
・ 地球温暖化ガスの削減
→ CDM事業の推進
・ 熱帯雨林の適切な開発方針
・ パームオイル産業による貧困からの脱出
→ 地球環境保全と途上国の自立
PBIによる若手研究者の育成
・ 協力して博士学位を与える。
・ PBIが若手研究者を雇用できることを
めざす
現在、
プランテーション
への有機肥料施肥
が最も重視
されている
アジアに広がるパームバイオマスの教育研究ネットワーク
マレーシアプトラ大学
カセサート大学 ボゴール大学 九州工業大学マレーシア サテライトオフィス九州工業大学
広島大学 東京大学 (独)国際農林水産業 研究センター 日本の協力機関 と研究協力者インターネット
テレビ会議での
研究交流の推進
アジアの拠点機関 と協力者 三重大学 豊橋技術科学大学 マラヤ大学 マレーシアパームオイル局 マレーシア森林研究所 マレーシアエネルギーセンター インドネシア自然森林保全センター 北九州市立大学 (独)産業技術総合研究所 (独)森林総合研究所 (独)食品総合研究所 高知大学 (独)森林総合研究所マレーシアを基点として、
アジア・アフリカの
パームオイル産油国
とりわけイスラム圏の
貧困脱出と持続可能な
社会実現に貢献し、
相互互恵関係の
構築を目指します。
九州工業大学は、
マレーシアに
サテライトオフィスを
設置しています。
国際共同研究と
留学の窓口業務
を実施しています。
(写真:マレーシア駐在の 渡辺伸特任教授) ランプン大学中近東・
アフリカの
貧しい国の
優秀な人材
誰もが現場を
確かめる拠点に
Out of Sight
Out of Mind
パーム
バイオマス
イニシアティブの
関係者が
連携して
教育する
九州大学本学よりマレーシアプトラ大学
(前列3名、2006年9月)
マレーシアプトラ大学より本学
(合計3名、2006年11月)
国際交流
フィールド調査
学術セミナー
プランテーションへホームステイ
(左端九工大学生、2007年2月)
熱帯林の持続可能性を調査
(九工大3名参加、2006年9月)
関連セミナーを年に複数回開催
(UPMにて開催、2006年10月)
RSPO 第四回円卓会議に参加
(九工大1名参加、2006年11月)
1994年からマレーシアと研究交流開始 NEDO, RITE等の資金獲得 による研究基盤の形成 九工大マレーシア サテライトオフィス 日本の大学初! 現地法人格取得!! 特任教授が常駐!!! 実証研究共同スペース (CDM実証メタン発酵タンク) 世界最大のプランテーション企業 FELDA社、マレーシアプトラ大学、 九州工業大学による 国際産学協同研究 熱帯雨林や生物多様性を損なわない
バイオ燃料・
バイオプラスチック
バイオマス 産業による 途上国との 相互互恵技
術
移
転
九州工業大学がめざすマレーシアパームオイル産業
からのバイオマスの有効利用と地球温暖化ガス削減
温室効果ガス パームオイル工場 ⇒バイオマスの宝庫 (均質な木質系バイオマスが 通常業務で膨大に集積)油ヤシ空房
(1400万トン/年) 左:マレーシアプトラ大学の産学連携施設内に設置した共同研究施設(AIST-UPM-KIT) 右:産業総合研究所、マレーシアプトラ大学、九州工業大学の共同研究調印式(2008年11月) 関心表明パートナー自
動
車
電
力
石
油
食
品
商
社
バイオマスの実証研究を行う環境が
マレーシアに整っています
パームオイル製造廃液 を原料とするプラスチック (PHA)ヤシ油廃液
(4500万トン/年)2 48 1 3 75 1 20 8 1 50 1 1 3 1 4 1 1 100 14 1450 179 3 31 37 9 2 1 25 20 2 36 20 7 15 7 143 9 1 6