農業・工業横断型の解析とモデル化による植物資源由来の製造システムの設計・評価

• 研究課題/領域番号: 25870163
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 反応工学・プロセスシステム; 持続可能システム
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 菊池 康紀 東京大学, 「プラチナ社会」総括寄付講座, 特任准教授 (70545649)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: バイオマス / 再生可能資源 / サトウキビ / 産業共生 / 農工横断解析 / 品種改良 / 選択的発酵 / 逆転生産プロセス / ヒートインテグレーション / 社会経済性解析 / IDEF0 / 地域資源 / 未利用資源 / エネルギーシステム / 高付加価値生産 / 社会経済性 / 未利用エネルギー / さとうきび / 食糧

研究成果の概要

本研究では植物資源由来の製造システムの例として、サトウキビ由来の砂糖とエタノールの複合生産に関する設計手法を開発した。ここでは農工横断的な視点に基づき、品種改良や技術開発・導入をシミュレーションするモデルを構築することで、生産性の変化を解析できるようにした。本研究により、食料生産と化成品製造の競合を回避するために、農業側・工業側の技術オプションの組み合わせが重要であることが分かった。得られる農業側・工業側技術オプションに対するシミュレーション結果は、農家や製糖工場、エタノール工場をはじめとする利害関係者とのコミュニケーションを可能とする。

研究成果

• [雑誌論文] Distributed cogeneration of power and heat within an energy management strategy for mitigating fossil fuel consumption (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Kikuchi, Yuichiro Kanematsu, Ryuichi Sato, Takao Nakagaki
  • 雑誌名: Journal of Industrial Ecology 巻: 20, 2 号: 2 ページ: 289-303
  • DOI: 10.1111/jiec.12374
  • 査読あり
• [雑誌論文] Industrial Symbiosis Centered on a Regional Cogeneration Power Plant Utilizing Available Local Resources: A Case Study of Tanegashima (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Kikuchi, Yuichiro Kanematsu, Masamichi Ugo, Yosuke Hamada, Tatsuya Okubo
  • 雑誌名: Journal of Industrial Ecology 巻: 20, 2 号: 2 ページ: 276-288
  • DOI: 10.1111/jiec.12347
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of local conditions on bio-based chemical process design: selection of input feedstock and production scale and scenario (2016)
  • 著者名/発表者名: 4.Thuy Nguyen T. H., Yasunori Kikuchi, Masaru Noda, and Masahiko Hirao
  • 雑誌名: Environmental Progress & Sustainable Energy 巻: 35 号: 1 ページ: 174-182
  • DOI: 10.1002/ep.12188
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 帰結的ライフサイクル思考に基づく離島地域のエネルギーシステム設計 (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊池康紀, 尾下優子, 福島康裕
  • 雑誌名: PETROTECH 巻: 39 ページ: 61-67
  • NAID: 40020877469
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A new approach for design and assessment of bio-based chemical processes toward sustainability (2015)
  • 著者名/発表者名: 8.Thuy T. H. Nguyen, Yasunori Kikuchi, Masaru Noda, and Masahiko Hirao
  • 雑誌名: Industrial & Engineering Chemistry Research 巻: 54 号: 20 ページ: 5494-5504
  • DOI: 10.1021/ie503846q
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Conceptual design of light integrated gasification fuel cell based on thermodynamic process simulation (2015)
  • 著者名/発表者名: Bin Nur Taufiq, Yasunori Kikuchi, Takayoshi Ishimoto, Kuniaki Honda, Michihisa Koyama
  • 雑誌名: Applied Energy 巻: 147 ページ: 486-499
  • DOI: 10.1016/j.apenergy.2015.03.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] 地域資源利活用のための統合的情報基盤の要件定義 (2015)
  • 著者名/発表者名: 菊池康紀, 尾下優子
  • 雑誌名: 人工知能 巻: 30 ページ: 157-162
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A scenario analysis of future energy systems based on an energy flow model represented as functionals of technology options (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Kikuchi, Seiichiro Kimura, Yoshitaka Okamoto, Michihisa Koyama
  • 雑誌名: Applied Energy 巻: 132 ページ: 586-601
  • DOI: 10.1016/j.apenergy.2014.07.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Present status and points of discussion for future energy systems in Japan from the aspects of technology options (2014)
  • 著者名/発表者名: Michihisa Koyama, Seiichiro Kimura, Yasunori Kikuchi, Takao Nakagaki, Kenshi Itaoka
  • 雑誌名: Journal of Chemical Engineering of Japan 巻: 47 ページ: 499-513
  • NAID: 130004056966
  • 査読あり
• [雑誌論文] 持続可能性を考慮したプロセス評価のアクティビティモデルとデータモデル (2014)
  • 著者名/発表者名: 菊池康紀
  • 雑誌名: 化学工学論文集 巻: 未定
  • NAID: 130004855785
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design Methodology of Biomass Utilization System Considering Impacts on Petroleum Refining Industry (2014)
  • 著者名/発表者名: Baharuddin Maghfuri, Hirokazu Sugiyama, Yasunori Kikuchi, Masahiko Hirao
  • 雑誌名: Computer-Aided Chemical Engineering 巻: 未定
  • 査読あり
• [学会発表] 供給制約・需要制約下における地域エネルギーシステム:種子島の事例 (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊池康紀
  • 学会等名: 応用物理学会第63会春季講演会
  • 発表場所: 東京工業大学, 東京都目黒区
  • 年月日: 2016-03-19
  • 招待講演
• [学会発表] 地域特性を考慮したエネルギーキャリアの導入効果分析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 筑紫洋平、大久保達也、菊池康紀
  • 学会等名: 日本LCA学会 第11回研究発表会
  • 発表場所: 東京大学, 千葉県柏市
  • 年月日: 2016-03-02
• [学会発表] 植物工場におけるエネルギーマネジメント (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊池康紀、兼松祐一郎 、大久保達也 、高垣美智子
  • 学会等名: 日本LCA学会 第11回研究発表会
  • 発表場所: 東京大学, 千葉県柏市
  • 年月日: 2016-03-02
• [学会発表] A computer-aided scenario planning of future regional and national energy systems based on feasible technology options (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Kikuchi, Yuichiro Kanematsu, Tatsuya Okubo
  • 学会等名: The 7th China-Japan Symposium on Chemical Engineering
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2015-10-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 持続可能なシステム設計におけるPSEの役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 菊池康紀
  • 学会等名: 化学工学会第47回秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学, 北海道札幌市
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 農林業地域における地域システム設計と知能研究の役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 菊池康紀
  • 学会等名: ネットワークが創発する知能研究会(JWEIN2015)
  • 発表場所: 日本大学, 東京都千代田区
  • 年月日: 2015-08-19
  • 招待講演
• [学会発表] A computer-aided scenario analysis of future energy demand/supply systems: A case study in Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Kikuchi, Yuichiro Kanematsu, Yoshifumi Takayama, Michihisa Koyama, Yutaka Genchi, Masahiko Hirao
  • 学会等名: the 12th International Symposium on Process Systems Engineering and the 25th European Symposium on Computer-Aided Process Engineering
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 2015-05-31
  • 国際学会
• [学会発表] 産業共生に基づく地域エネルギーシステムの計画手法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 兼松祐一郎, 菊池康紀, 大久保達也
  • 学会等名: 化学工学会第80年会
  • 発表場所: 芝浦工科大学
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] 地域資源を活用した産業共生：離島におけるケーススタディ (2015)
  • 著者名/発表者名: 兼松祐一郎, 菊池康紀, 大久保達也
  • 学会等名: 第10回日本LCA学会研究発表会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2015-03-09 – 2015-03-11
• [学会発表] Monetary and physically flow analyses on products of agriculture (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuko Oshita, Yasunori Kikuchi
  • 学会等名: The International Conference on EcoBalance 2014
  • 発表場所: International Congress Center (Tsukuba, Ibaraki, Japan)
  • 年月日: 2014-10-27 – 2014-10-30
• [学会発表] Design of Factories to Achieve Economic, Social, and Environmental Sustainability (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Kikuchi
  • 学会等名: International Workshop on Energy Technologies, Emerging Technologies, Life Cycle and Supply Chain Assessment, Systematic Design, and Decision Making
  • 発表場所: Campus Innovation Center Tokyo (Minato-ku, Tokyo, Japan)
  • 年月日: 2014-10-06
  • 招待講演
• [学会発表] エネルギーシステムにおけるシナリオ分析と統合化工学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菊池康紀
  • 学会等名: 化学工学会46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] Design Methodology of Biomass Utilization System Considering Impacts on Petroleum Refining Industry (2014)
  • 著者名/発表者名: Baharuddin Maghfuri, Hirokazu Sugiyama, Yasunori Kikuchi, Masahiko Hirao
  • 学会等名: European Symposium on Comupter-Aided Process Engineering
  • 発表場所: Budapest, Hungary
• [学会発表] Modeling and Analysis of Combined Sugar and Ethanol Production Considering Agricultural and Industrial Process Alternatives
  • 著者名/発表者名: Yasunori Kikuchi, Kotaro Ouchida, Yasuhiro Fukushima, Satoshi Ohara, Akira Sugimoto and Masahiko Hirao
  • 学会等名: AIChE 2013 Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] 種子島の地域特性を考慮した再生可能資源利活用システムの設計モデル
  • 著者名/発表者名: 宇郷 将道、菊池 康紀、大久保 達也
  • 学会等名: 化学工学会第７９年会
  • 発表場所: 岐阜、岐阜大学
• [学会発表] バイオマス利活用戦略開発のための石油精製システム解析
  • 著者名/発表者名: Maghfuri Baharuddin、杉山 弘和、菊池 康紀、平尾 雅彦
  • 学会等名: 化学工学会第７９年会
  • 発表場所: 岐阜、岐阜大学
• [学会発表] 石油精製への影響を考慮したバイオマス利活用システム設計手法
  • 著者名/発表者名: Maghfuri Baharuddin、杉山 弘和、菊池 康紀、平尾 雅彦
  • 学会等名: 化学工学会第７９年会
  • 発表場所: 岐阜、岐阜大学
• [学会発表] 植物資源を中心とした地域システム設計にむけた技術モデリング
  • 著者名/発表者名: 菊池 康紀、森 純一郎、大久保 達也
  • 学会等名: 化学工学会第45回秋季大会
  • 発表場所: 岡山、岡山大学