2020 Fiscal Year Research-status Report

木質バイオマス資源有効活用に向けたプロセス設計と林業の活性化に向けた提案

Research Project

Project/Area Number	19K23692
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	海邉健二東北大学, 材料科学高等研究所, 特任准教授 (50851705)
Project Period (FY)	2019-08-30 – 2022-03-31
Keywords	木質バイオマス / プロセス設計 / バイオマス発電 / 木材 / 経済性評価
Outline of Annual Research Achievements	研究代表者は、これまで個々に研究されてきた木質バイオマスの生産からエネルギー利用までを統合的に評価対象とし、各プロセスを作業工程/機器構成/操作条件等の要素毎に階層化し、更に各要素をデータベース化・モデル化して技術開発・改善の方向性予測とそれらが最終的な数値に及ぼす影響を評価できるプロセスモデルを構築してきた。本研究ではこの方法論を活用し、生産コスト低減とその向け先のバランス(用材/エネルギー利用の割合)に焦点をあて、(1)地域毎に異なる生産作業に対応できるよう詳細化する。併せて(2)用材利用とエネルギー利用の最適化による利用量の最大化を試算できるよう現在のプロセスモデルを再構築し、地域の実情に応じた技術開発・作業改善の方向性とそれらが発電コスト等の最終的な数値に与える影響、要素間の連成関係を明らかにすることを目的としている。 2020年度は、林業の低コスト化と近隣地域にて用材/エネルギー利用の地産地消に取り組んでいる山形県(東北地方の事例)及び栃木県(関東地方の事例)の特定の地域の現地調査を基に高精度化したプロセスモデル2.0に、施業体制やエネルギー需給が異なる地域のデータを文献調査等の結果をもとに追加し、更なる高精度・汎用化を行った。このプロセスモデルを基に、木質バイオマス生産・燃料製造・エネルギー利用の各要素間の連関性を明らかにした他、木質バイオマス生産のコスト低減と森林資源循環に向けた地域の取り組みについて経済性評価を行った。その他木質バイオマス利用拡大に向けた対応策について検討を行った。これらの結果の一部について2020年8月及び2021年3月に学会にて報告を行ったほか、論文として投稿をしているところである。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 2019年度に林業の低コスト化と近隣地域にて用材/エネルギー利用の地産地消に取り組む山形県(東北地方の事例)及び栃木県(関東地方の事例)の特定の地域を対象とした調査に基づきこれまでに構築をしていたプロセスを詳細化・高精度化した。2020年度はこれら2地域と施業体系やエネルギー需要等が大きく異なる北海道や西日本において、低コスト化や地産地消に向けた取り組みを行っている地域を現地調査の対象に加え、プロセスモデル2.0の汎用化を図る予定であった。しかし新型コロナウィルスの感染拡大の影響を受け、現地調査を実施することができなかった。このため、各種調査報告書等に基づく文献調査に切り替えて汎用化に努めたが、各数値の前提条件の詳細までを把握することが困難な場合も多く、目標とする精度を実現するに至っていない。一方、2019年度に実施をした先行2地域等の調査・分析結果については、学会発表を行うとともに論文として纏め、ジャーナルに投稿をしている。
Strategy for Future Research Activity	今後は、新型コロナウィルスの感染拡大の状況を踏まえつつ、2019年度及び2020年度に山形県と栃木県の各県内2地域のデータや文献調査結果をもとに高精度化したプロセスモデル2.0を、これら2地域と施業体系やエネルギー需要等が大きく異なる北海道や西日本において、低コスト化や地産地消に向けた取り組みを行っている地域の現地調査を実施し、更なる汎用化と高精度化を図る。現地調査の実施に向けて複数の森林組合等から調査協力を受諾いただいているところである。また分析結果等の研究成果については、本研究の調査にご協力をいただいた森林組合等に対して、コスト低減や技術改善/技術開発の方向性について情報提供を行っているが、引き続きコミュニケーションを図りながら、地域の実情と要望に則したより精度の高い情報の提供を行う予定である。将来的には、各地域のデータを充実させることによって日本全国の地域に適用できる汎用性と各要素の精度がより高いプロセスモデルX.0に改修を行う。また当該モデルを用いて、全国各地の森林組合等に対して生産コスト低減や技術改善等の方向性について、地域の実情と要望に則した情報提供を行い、木質バイオマスの利用拡大と収支の改善を通じた日本の林業の活性化に貢献することを目指す。
Causes of Carryover	2020年度は、新型コロナウィルスの感染が急速に拡大したため、研究成果の発表を予定していた研究大会が中止やオンライン開催になったほか、予定していた現地調査を実施することができなくなった。このため旅費やその付随費用に関する予算を予定通りに執行することができなかった。新型コロナウィルスの終息動向を見ながら、現地調査の実施を目指しつつ、実施できない場合はオンラインによるヒアリング等の代替案を想定ししながら、文献調査、シミュレーションの重層化、研究成果の取り纏め等を行い、その関連費用として全額を使用予定である。