| 序章－総論 |
| 1ゼロエミッションとエコバイオエネルギー 植田充美,近藤昭彦 1 |
| 1.1地球環境の抱える問題 1 |
| 1.2京都議定書の持つ意味 2 |
| 1.3サステイナブルサイエンスが支えるエコバイオエネルギーの創出 3 |
| 1.4未来の命運をにぎるエコバイオエネルギー 4 |
| 2バイオマスとバイオテクノロジー 五十嵐泰夫 5 |
| 2.1はじめに 5 |
| 2.2バイオマス生産 6 |
| 2.3バイオマスの有用物質への変換 7 |
| 2.4有機性廃棄物の処理･分解 9 |
| 3国際バイオマスエネルギー動向とバイオマス･アジア戦略 森隆 11 |
| 3.1はじめに 11 |
| 3.2先進国の動向 13 |
| 3.2.1北米 13 |
| 3.2.2EU 14 |
| 3.3発展途上国の動向 16 |
| 3.3.1ブラジル 16 |
| 3.3.2中国 16 |
| 3.3.3ASEAN諸国 17 |
| 3.4アジアのバイオマス資源とCDM-バイオマス･アジア戦略の必要性- 18 |
| 第1章 エコエタノール |
| 1バイオマス糖化･超臨界の利用 阿尻雅文,名嘉節,梅津光央,大原智,佐々木満,秦洋二,佐原弘師,高見誠一 21 |
| 1.1はじめに 21 |
| 1.2セルロースの非平衡水溶化 22 |
| 1.3非平衡可溶化セルロースの超高速酵素糖化 23 |
| 1.4可溶化セルロースからのバイオエタノール製造 25 |
| 1.5おわりに 26 |
| 2セルロース系バイオマスからのエタノール生産用酵母の改良育種 森村茂 27 |
| 2.1はじめに 27 |
| 2.2酵母へのストレス耐性の付与 28 |
| 2.2.1トレハロース合成遺伝子TPS1の高発現による耐熱性の付与 28 |
| 2.2,2pH2.5,発酵条件下で高発現する耐酸性遺伝子の探索 31 |
| 2.3おわりに 33 |
| 3アーミング酵母によるバイオエタノール製造技術(プロトタイプ) 植田充実,加藤倫子,黒田浩一 35 |
| 3.1はじめに 35 |
| 3.2酵母の細胞表層工学(Cell Surface Engineering) 35 |
| 3.3未利用なバイオマス資源をエコバイオエネルギーに変換できる新機能酵母細胞のプロトタイプの分子育種 37 |
| 3.4今後の展望 39 |
| 4アーミング酵母によるバイオエタノール製造技術 近藤昭彦 41 |
| 4.1はじめに 41 |
| 4.2アーミング技術:微生物によるバイオマス変換におけるキーテクノロジー 42 |
| 4.3デンプン系バイオマスからのエタノール生産 45 |
| 4.4リグノセルロース系バイオマスからのエタノール生産 45 |
| 4.4.1セルロースからのエタノール生産 46 |
| 4.4.2ペントース･ヘミセルロースからのエタノール生産 48 |
| 4.4.3アーミング実用酵母の開発とプラントレベルでのテストに向けて 50 |
| 4.5おわりに 51 |
| 5新規エタノール発酵細菌ザイモバクターの育種 築瀬英司 53 |
| 5.1はじめに 53 |
| 5.2新規エタノール発酵細菌,ザイモバクターの出現 54 |
| 5.3ザイモバクターの糖発酵性スペクトラム 54 |
| 5.4ザイモバクターのメタポリックエンジニアリング 55 |
| 5.4.1宿主･ベクター系の開発 55 |
| 5.4.2セルロース部分分解物(セロオリゴ糖)発酵性の付与 56 |
| 5.4.3ペントース発酵性の付与 57 |
| 5.5育種戦略の展開 59 |
| 6RITEバイオプロセスによるエタノール製造 川口秀夫,湯川英明 60 |
| 6.1背景 60 |
| 6.1.1お酒から自動車燃料へ 60 |
| 6.1.2燃料用エタノールの生産事情 60 |
| 6.1.3Lignocellulose系バイオマスを原料とするエタノール生産への試み 61 |
| 6.2遺伝子組み換え微生物によるエタノール生産 65 |
| 6.2.1Saccharomyces cerevisiae 62 |
| 6.2.2Zymomonas mobilis 63 |
| 6.2.3Escherichia coli 64 |
| 6.3RITEバイオプロセスによるエタノール生産 65 |
| 7選択的白色腐朽菌による木質バイオマスの糖化･発酵前処理 渡辺隆司 68 |
| 7.1はじめに 68 |
| 7.2木質バイオマスの酵素糖化前処理 68 |
| 7.3白色腐朽菌処理を組み込んだ木質バイオマスリファイナリー 69 |
| 7.4リグノセルロースの酵素糖化･エタノール発酵のための白色腐朽菌前処理 70 |
| 7.5白色腐朽菌処理木材の家畜飼料化とメタン発酵前処理 72 |
| 7.6選択的白色腐朽菌によるリグニン分解機構 74 |
| 7.7おわりに 76 |
| 8建設系廃木材からのエタノール製造技術 佐藤正則 79 |
| 8.1はじめに 79 |
| 8.2バイオエタノール製造技術 79 |
| 8.2.1原料としてのバイオマス資源 79 |
| 8.2.2エタノール製造プロセス 80 |
| 8.2.3木質系バイオマスからのエタノール製造方法 81 |
| 8.3廃建材からのエタノール生産技術の開発 83 |
| 8.3.1開発の概要 83 |
| 8.3.2廃建材の特徴 83 |
| 8.3.3加水分解 84 |
| 8.3.4KO11による発酵 85 |
| 8.3.5エタノール収量 86 |
| 8.4技術開発の展望 86 |
| 8.5おわりに 86 |
| 9エネルギー用高収量サトウキビからのエタノール生産 小原聡,寺島義文 88 |
| 9.1はじめに 88 |
| 9.2バイオマス作物としてのサトウキビ 88 |
| 9.2.1サトウキビの植物学的特徴 88 |
| 9,2.2サトウキビ生産の現状 89 |
| 9.2.3サトウキビ品種育成の現状 90 |
| 9.2.4バイオマス原料用サトウキビ開発の現状とその可能性 91 |
| 9.2.5バイオマス作物としてのサトウキビの更なる可能性 92 |
| 9.3エネルギー用サトウキビからのエタノール生産 93 |
| 9.3.1食糧共存型エタノール生産プロセス 93 |
| 9.3.2プロセスに適したエネルギー用サトウキビの設計･選抜 94 |
| 9.3.3生産シミュレーションによるプロセス評価 94 |
| 9.4今後の課題と展望 95 |
| 10バイオマスアルコールの膜による分離濃縮 喜多英敏 97 |
| 10.1はじめに 97 |
| 10.2アルコールの膜分離技術 97 |
| 10.3ゼオライト膜による浸透気化分離 98 |
| 11バイオマス原料事情とエタノール生産プロセスの経済性評価 山田富明 104 |
| 11.1研究開発の背景と現状 104 |
| 11.2わが国におけるバイオマス原料事情 105 |
| 11.2.1未利用森林資源量 106 |
| 11.2.2製材廃材量 107 |
| 11.2.3竹林 107 |
| 11.2.4建築発生廃材量 108 |
| 11.2.5原料面からの持続可能なバイオエタノール生産サイトの検討 109 |
| 11.3バイオエタノール製造技術 110 |
| 11.3.1NRELプロセス 110 |
| 11.3.2Iogenプロセス 111 |
| 11.3.3NEDOプロセス 111 |
| 11.4エタノール発酵プロセスの最適化に関する検討 112 |
| 11.4.1エタノール生産プラントの経済性評価 113 |
| 11.4.2エネルギー収支の検討 117 |
| 11.5結び 118 |
| 第2章 エコ水素 |
| 1嫌気性ミクロフローラによる水素発酵 上野嘉之,五十嵐泰夫 120 |
| 1.1はじめに 120 |
| 1.2水素発酵の原理 120 |
| 1.3ミクロフローラによる水素発酵 122 |
| 1.3.1ミクロフローラによる水素発酵条件の検討 123 |
| 1.3.2実廃水･廃棄物の連続水素発酵 124 |
| 1.4水素発酵ミクロフローラの菌叢 124 |
| 1.5水素発酵技術の展望 126 |
| 1.5.1水素発酵収率向上の可能性 126 |
| 1.5.2バイオマス利用と水素発酵 127 |
| 1.6おわりに 127 |
| 2水蒸気ガス化技術 美濃輪智朗,佐々木義之 130 |
| 2.1はじめに 130 |
| 2.2ガス化反応 130 |
| 2.3水蒸気ガス化技術 131 |
| 2.4二酸化炭素吸収ガス化 132 |
| 2.5おわりに 135 |
| 3水素･メタン二段発酵技術 中島田豊,西尾尚道 136 |
| 3.1水素とメタンの接点 136 |
| 3.2メタン発酵から水素･メタン二段発酵へ 137 |
| 3,3水素･メタン二段発酵の最適化 138 |
| 3.4二段発酵におけるエネルギー回収効率 139 |
| 3.5おわりに 141 |
| 4微生物を応用した生ゴミからの水素製造技術 雷書紅,堀内勲 142 |
| 4.1序言:水素経済の夢はいよいよ現実になってくるのか? 142 |
| 4.2水素製造法の現状 144 |
| 4.3食品廃棄物処理問題 145 |
| 4.3.1世界初生ゴミ燃料電池発電施設 145 |
| 4.3.2二段発酵法による生ゴミからの水素･メタン回収システム 146 |
| 4.4微生物を応用する生ゴミから水素への製造技術 147 |
| 4.4.1土壌からの微生物を利用して,廃水を原料として水素を製造する 147 |
| 4.4.2キチン質分解の微生物 148 |
| 4.4.3白アリから分離した水素を作る微生物 148 |
| 4.4.4㈱応微研の生ゴミ水素発生システム 148 |
| 4.4.5光合成細菌を用いる水素製造技術 149 |
| 4.5生ゴミからの水素製造も皆の協力意識が必要 150 |
| 4.6生ゴミからの水素製造技術の展望 150 |
| 5バクテリアの発酵水素発生機構 谷生重晴 154 |
| 5.1はじめに 154 |
| 5.2発酵水素発生のメカニズム 154 |
| 5.2.1ギ酸経路の水素発生 154 |
| 5.2.2Fd経路(直接経絡)での水素発生 155 |
| 5.2.3NADH経路による水素発生 157 |
| 5.2.4NADH経路水素発生へのpHの影響 159 |
| 5.2.5Clostrodium butyricumの水素発生例 160 |
| 5.3結言 162 |
| 6光合成色素による水素生産 天尾豊 163 |
| 6.1はじめに 163 |
| 6.2可視光を利用した均一光水素生産反応 163 |
| 6.3クロロフィル-αの光増感作用を利用した光水素生産反応 164 |
| 6.4バイオマスを原料とした光水素生産反応 167 |
| 6.5おわりに 169 |
| 7光合成細菌Phodobacter capsulatusを用いた水素生産プロセス 勝田知尚,大嶋寛 171 |
| 7.1光合成細菌による水素生産の利点と課題 171 |
| 7.2光合成細菌R.capsulatusST410の水素生産特性 172 |
| 7.2.1ヒドロゲナーゼ欠損株の水素生産特性 172 |
| 7.2.2炭素源の影響 173 |
| 7.2.3窒素源の影響 173 |
| 7.2.4エタノールアミンを窒素源としたR.capsulatusによる水素生産 174 |
| 7.3外部照射式円筒型フォトバイオリアクター内の光強度分布 176 |
| 7.4外部照射式円筒型フォトバイオリアクターを用いた水素生産 177 |
| 7.5おわりに 178 |
| 8バイオ水素の可能性:水素生成の条件と収率 河野孝志,李玉友 180 |
| 8.1はじめに 180 |
| 8.2バイオ水素の発酵原理 180 |
| 8.2.1発酵代謝産物と水素収率 180 |
| 8.2.2バイオ水素に係わる微生物 181 |
| 8.3バイオ水素の発酵条件 184 |
| 8.4バイオ水素システムのエネルギー効率と工学的可能性 185 |
| 8.4.1バイオ水素システムのエネルギー効率 185 |
| 8.4.2バイオ水素システムの工学的可能性 186 |
| 8.5まとめ 186 |
| 第3章 エコメタン |
| 1バイオマスのメタン発酵によるサーマルリサイクル 劉凱,木田建次 189 |
| 1.1はじめに 189 |
| 1.2メタン発酵のエネルギー生産プロセスとしての優位性 190 |
| 1.3食品系廃水･廃棄物のメタン発酵によるサーマルリサイクル 190 |
| 1.4廃棄物バイオマスのメタン発酵によるサーマルリサイクルプロセスの開発 191 |
| 1.4.1生ごみの高速度メタン発酵によるサーマルリサイクル 191 |
| 1.4.2下水汚泥のメタン発酵によるサーマルリサイクル 193 |
| 1.4.3家畜糞尿搾汁液のメタン発酵 195 |
| 1.4.4地域特性を考慮したメタン発酵によるサーマルリサイクル 198 |
| 1.5おわりに 198 |
| 2メタン発酵による廃棄物系バイオマスのエネルギー資源化 李玉友 201 |
| 2.1はじめに 201 |
| 2.2メタン発酵の原理と化学量論 201 |
| 2.2.1メタン発酵における物質変換の概要 201 |
| 2.2.2メタン発酵の化学量論 202 |
| 2.3メタン発酵の環境条件と運転指標 203 |
| 2.3.1撹拝と混合 203 |
| 2.3.2温度 203 |
| 2.3.3pH 204 |
| 2.3.4有機酸濃度 204 |
| 2.3.5アンモニア 204 |
| 2.3.6アルカリ度 205 |
| 2.3.7ガス組成と硫化水素 205 |
| 2.4メタン発酵による廃棄物系バイオマスのエネルギー資源化の現況 205 |
| 2.4.1下水汚泥のメタン発酵 205 |
| 2.4.2生ごみのメタン発酵 206 |
| 2.4.3｢汚泥再生処理センター｣のメタン発酵技術 206 |
| 2.4.4畜産排泄物のメタン発酵とエネルギー回収 207 |
| 2.5バイオガスのエネルギー利用技術 208 |
| 3高効率メタン発酵の為の分子生態学的手法による微生物の迅速モニタリング 重松亨 210 |
| 3.1はじめに 210 |
| 3.2メタン発酵の機構と関与する微生物 210 |
| 3.3分子生態学的微生物叢解析手法の登場 212 |
| 3.4分子生態学的手法によるメタン発酵槽内微生物の解析 213 |
| 3.5メタン発酵槽の微生物叢解析結果の運転管理への利用 217 |
| 4コンポストガスの資源化と農業利用 東城清秀 220 |
| 4.1はじめに 220 |
| 4.2コンポスト化 220 |
| 4.2.1コンポスト化の諸条件 220 |
| 4.2.2コンポスト化のプロセス制御 221 |
| 4.2.3コンポスト化プロセスで発生する揮発性物質 221 |
| 4.3作物栽培によるコンポストガスの利用 222 |
| 4.3.1ゼロエミッション型コンポスト化システム 222 |
| 4.3.2ガス発生量およびガス回収率 223 |
| 4.3.3コンポストガスの成分回収と資源化 224 |
| 4.3.4作物の生育 226 |
| 4.4触媒フィルタによる成長阻害物質の除去 227 |
| 4.5まとめ 227 |
| 5下水消化汚泥からの石油関連製品製造の可能性･増田隆夫 229 |
| 5.1緒言 229 |
| 5.2水可溶化有機物のケトン化反応 230 |
| 5.3ケトンの芳香族化反応 234 |
| 5.4結言 234 |
| 6高温メタン発酵式有機性廃棄物処理システム｢メタクレス｣ 東郷芳孝 235 |
| 6.1はじめに 235 |
| 6.2メタクレスのフローと特長 235 |
| 6.2.1前処理プロセス 236 |
| 6.2.2メタン発酵プロセス 236 |
| 6.2.3バイオガス利用プロセス 237 |
| 6.2.4発酵液処理プロセス 237 |
| 6.3実績 238 |
| 6.3.1燃料電池との組合せ 238 |
| 6.3.2マイクロタービン発電機との組合せ 239 |
| 6.4おわりに 241 |
| 7バイオガスコージェネレーションシステムの開発 菱沼祐一,国分晋裕,一色大輔 242 |
| 7.1概要 242 |
| 7.2はじめに 242 |
| 7.3開発の背景 243 |
| 7.4バイオガス混焼制御 244 |
| 7.4.1バイオガス発生量の変動 244 |
| 7.4.2バイオガス発生量変動対策 244 |
| 7.4.3不足熱量の補完 244 |
| 7.5天然ガス空気希釈制御 245 |
| 7.5.1性状の異なるガスを混焼させる際の課題 245 |
| 7.5.2天然ガスの空気希釈 246 |
| 7.5.3空気希釈率の決定 246 |
| 7.6バイオガスの前処理 248 |
| 7.6.1シロキサン除去 248 |
| 7.6.2L除湿処理 248 |
| 7.7実証試験･導入･運転 248 |
| 7.8結論 250 |
| 7.9おわりに 250 |
| 第4章 エコアセトン・ブタノール |
| 1アセトン･ブタノール発酵の概説 田代幸寛,小林元太,国元謙二 251 |
| 1.1はじめに 251 |
| 1.2ABE発酵の歴史 251 |
| 1.3アセトン･ブタノール薗(イソプロパノール･ブタノール菌)の種類とその代謝 252 |
| 1.4ABE発酵の問題点 255 |
| 1.5ABE発酵によるバイオマスからのエネルギー生産 255 |
| 1.6ABE発酵におけるゼロエミッション型社会の構築 257 |
| 2アセトン･ブタノール発酵による新しい燃料生成プロセス 青木義則,沖田雅一,星野貴由,川口浩美,党正治,石崎文彬,園元謙二 259 |
| 2.1はじめに 259 |
| 2.2プロセスの概要 260 |
| 2.3前処理 261 |
| 2,4ABE発酵 262 |
| 2.5エネルギー抽出 263 |
| 第5章 エコディーゼル（バイオディーゼル） |
| 1食用油のエステル化燃料 山根浩二 266 |
| 1.1はじめに 266 |
| 1.2ディーゼル燃料としての利用動向 269 |
| 1.2.1海外における動向 269 |
| 1.2.2国内における動向 269 |
| 1.3燃料品質とバイオディーゼル燃料の機関特性 272 |
| 1.3.1燃料品質 272 |
| 1.3.2機関性能および排気特性 272 |
| 2酵素法によるバイオディーゼル燃料の生産技術 福田秀樹 276 |
| 2.1はじめに 276 |
| 2.2whole cell biocatalyst(全菌体生体触媒) 276 |
| 2.3糸状菌whole cell biocatalystによるメタノリシス反応 278 |
| 2.4酵母whole cell biocatalystによるメタノリシス反応 280 |
| 2.5おわりに 283 |
| 3超臨界メタノール法によるバイオディーゼル燃料の創製 坂志朗 285 |
| 3.1はじめに 285 |
| 3.2既存のバイオディーゼル燃料製造技術 286 |
| 3.3Saka(一段階超臨界メタノール)法によるバイオディーゼル燃料製造技術 287 |
| 3.4Saka-Dadan(二段階超臨界メタノール)法によるバイオディーゼル燃料製造技術 290 |
| 3.5バイオディーゼル燃料の品質規格 291 |
| 第6章 エコメタノール |
| 1メタンモノオキシゲナーゼによるメタノール生産 蒲地利章,大倉一郎 294 |
| 1.1はじめに 294 |
| 1.2菌体を用いたメタノール生産 294 |
| 1.3メタノール生産のための培養条件の検討 295 |
| 1.4半回分式メタノール合成法 297 |
| 1.5メタン資化細菌を用いたポリヒドロキシブタン酸の生産 297 |
| 1.6膜結合型メタンモノオキシゲナーゼの性質 298 |
| 1.7おわりに 300 |
| 2好熱性メタン資化菌によるメタン/メタノール変換技術 山下信彦,坪田潤 301 |
| 2.1はじめに 301 |
| 2.2メタン資化菌研究の現状 301 |
| 2.3メタン資化菌によるメタン/メタノール変換技術と問題点 303 |
| 2.4好熱性メタン資化菌を用いた気相バイオリアクター 305 |
| 2.5今後の課題 306 |
| 2.6おわりに 307 |
| 第7章 エコ未来型電池－バイオ電池 |
| 1バイオ電池の最新動向 辻村清也,加納健司,池田篤治 308 |
| 1.1はじめに 308 |
| 1.2これまでの流れとバイオ電池 308 |
| 1.3現在の研究動向 310 |
| 1.3.1基本構成と特性制御因子 310 |
| 1.3.2生体触媒 311 |
| 1.3.3メディエーターと電極材料 312 |
| 1.4実用を志向した展開 312 |
| 1,4.1酵素バイオ電池 312 |
| 1.4.2微生物バイオ電池 313 |
| 1.5おわりに 314 |
| 2光合成呼吸電池の可能性 辻村清也,加納健司,池田篤治 316 |
| 2.1はじめに 316 |
| 2.2光合成呼吸電池の考えと従来の研究 316 |
| 2.3ラン藻を用いる光合成アノード反応 319 |
| 2.4ラン藻とBODを用いる光合成呼吸電池-特性解析および今後の課題と可能性- 322 |
| 3太陽光バイオナノ燃料電池 外邨郡正,Devens Gust,Thomas A.Moore,Ana L.Moore 325 |
| 3.1はじめに 325 |
| 3.2太陽光バイオナノ燃料電池の動作原理 326 |
| 3.3色素増感光アノード 326 |
| 3.4NADH/NAD+酸化還元カップル 327 |
| 3.5酵素反応1(メタノール燃料電池) 329 |
| 3.6酵素反応2(グルコース燃料電池) 329 |
| 3.7実用電池に向かって 331 |
| 3.8水素製造,センサー,生体反応制御への応用 332 |
| 4グルコース酸化用機能性電極の開発とグルコース-空気電池の作製 谷口功 334 |
| 4.1はじめに 334 |
| 4.2グルコース酸化反応とグルコース-空気燃料電池の起電力 334 |
| 4.3燃料電池構成のための電極反応に要求される特性 335 |
| 4.4金属電極を用いたグルコース酸化 335 |
| 4.5金属アド原子を用いたグルコースの酸化用触媒金電極 336 |
| 4.5.1アンダーポテンシャルデポジション法による触媒電極の作製 337 |
| 4.5.2異種金属担持金電極上でのグルコース酸化反応特性 337 |
| 4.5.3アルカリ中で動作するグルコース-空気電池の作製 339 |
| 4.6燃料電池特性と課題 340 |
| 4.7酵素反応を用いたグルコース-空気燃料電池 341 |
| 4.7.1酵素反応を用いたグルコース酸化と酸素還元 341 |
| 4.7.2電極特性の改良 342 |
| 4.8おわりに:グルコース-空気電池の将来 343 |
| 序章－総論 |
| 1ゼロエミッションとエコバイオエネルギー 植田充美,近藤昭彦 1 |
| 1.1地球環境の抱える問題 1 |
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