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2017 年度 実績報告書

資源制約下で物質・エネルギーの生産を可能にする先制的ライフサイクル設計手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H06126
研究機関東京大学

研究代表者

菊池 康紀  東京大学, 総括プロジェクト機構, 特任准教授 (70545649)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワードライフサイクル工学 / 技術導入予測 / プロセスシミュレーション / 将来シナリオ分析 / 再生可能資源
研究実績の概要

(1)Pre-emptive LCDに基づく物質・エネルギー生産システム設計:H28年度に開発した先制的LCD手法のプロトタイプに基づいたケーススタディを実施した。新たに植物工場、食品加工業、下水汚泥処理場、廃棄物中間処理場などの協力を得て、実際に未利用資源の特定もしくは利用について、各産業のプロセスシステムを解析した。未利用資源の有効利用による生産性や環境負荷の改善が可能であることを明らかにしてきた。同時に、これら産業が立地する地域との関係として、社会経済性の分析を試みた。地域の自治体とのワークショップや、産業連関表を用いたPreliminary分析などを行い、先制的LCDの機能をさらに詳細化した。
(2)植物資源・変換技術データベース構築:(1)における分析を基に、特に下水汚泥処理場において適用可能な技術を可能な限り網羅的に列挙し、それぞれを評価可能とするモデルを開発した。このときの条件と結果を格納できるよう、データベース構造を見直した。
(3)具体的地域におけるケーススタディと日本全体におけるマッピング:行政区分だけでなく、雇用圏などの機能区分に基づいた地域のカテゴライズにより、技術の導入効果の見え方が異なり、相互比較における解釈に差がでることを明らかにした。広域的な連携がもたらすメリット・デメリットの解析を、GIS上にマッピングした結果を見ながらステークホルダーを議論を展開することが、実際のライフサイクル設計に有用な情報を抽出することに役立つことがわかった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

H28年度で開発した手法をケーススタディを通して試すことが必要となったが、新たに産業が3社、自治体が1県4市5町からの協力を得ることができるようになり、予定通りケーススタディを実施可能となった。実際の産業現場のデータ等を用いており、また、各組織においてシステムの見直しに対するフェーズが異なるため、技術オプションの詳細度にばらつきが出ている。ケーススタディ同士を比較することがこれによって困難となってしまったが、これが返って異なる条件の課題に対する先制的LCDの試行となり、方法論の開発においては重要な知見を得ることができてきている。研究実績の概要で記している(1)の実績に対してだけではなく、(2)の技術データベース構造に関しても異なる条件のケースを試すことができるようになっている。さらに(3)のマッピングに対するケーススタディとしても、研究協力者が増えたことが進展を早めることができるようになった。具体的なケーススタディに基づく点をGIS上に記していくことにより、広域的連携に関する議論が可能になった。

今後の研究の推進方策

(1)Pre-emptive LCDに基づく物質・エネルギー生産システム設計:2年目までに、食品工場や下水処理工場から得られる廃棄物系の再生可能資源の発生について、具体的な工場についての解析を行った。今後はこの解析を都道府県、市町村、雇用圏などの地域区分ごとに解析する手法を構築する。このとき、Pre-emptiveな解析を実行可能とするため、供給側・需要側の将来的な変化を予測することを目指し、当該地域区分における将来の統計推計などを用いた社会経済的な解析を同時並行して試みる。
(2)植物資源・変換技術データベース構築:上記設計手法の開発と並行して、データベース構造の最終形を設計し、実際にデータの格納をはじめる。
(3)具体的地域におけるケーススタディと日本全体におけるマッピング:特定の地域において異なる解像度の地域区分における植物資源供給・需要のGISマッピングを行う。固定価格買取制度など、既に導入されている技術についても考慮し、より現実的な将来の地域システムを分析できるよう試みる。現在は下水汚泥処理場に関する結果のみ、地域別の可視化と広域的連携の議論が可能となっているが、今後は協力を得ている企業や自治体の条件と同じような他の地域に関するマッピングを進めていく。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Environmental and resource use analysis of plant factories with energy technology options: a case study in Japan2018

    • 著者名/発表者名
      Yasunori Kikuchi, Yuichiro Kanematsu, Naoki Yoshikawa, Tatsuya Okubo, Michiko Takagaki
    • 雑誌名

      Journal of Cleaner Production

      巻: 186 ページ: 703-717

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.03.110

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A region-specific analysis of technology implementation of hydrogen energy in Japan2018

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Teruyuki、Tsukushi Yohei、Hasegawa Kei、Ihara Manabu、Okubo Tatsuya、Kikuchi Yasunori
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.11.128

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A computer-aided socio-technical analysis on national and regional energy systems considering local availability of renewable resources2017

    • 著者名/発表者名
      Yasunori Kikuchi, Miwa Nakai, Kazutake Oosawa, Yuichiro Kanematsu, Kotaro Ouchida, Tatsuya Okubo
    • 雑誌名

      Computer-Aided Chemical Engineering

      巻: 40 ページ: 2485-2490

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A design of rural energy system by industrial symbiosis considering availability of regional resources2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Kanematsu, Kazutake Oosawa, Tastuya Okubo, Yasunori Kikuchi
    • 雑誌名

      Computer-Aided Chemical Engineering

      巻: 40 ページ: 1987-1992

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation-based analysis for operational decision support on scheduling in sugar crystallization considering quality of molasses and syrup2017

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Ouchida, Yosuke Hamada, Tatsuya Okubo, Yasunori Kikuchi
    • 雑誌名

      Computer-Aided Chemical Engineering

      巻: 40 ページ: 1807-1812

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Greenhouse gas emissions and socioeconomic effects of biomass-derived products based on structural path and life cycle analyses: A case study of polyethylene and polypropylene in Japan2017

    • 著者名/発表者名
      Yasunori Kikuchi, Yuko Oshita, Kazuya Mayumi, Masahiko Hirao
    • 雑誌名

      Journal of Cleaner Production

      巻: 167 ページ: 289-305

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.08.179

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 農林業地域における産業共生の計画プロセスのアクティビティモデルとデータモデル2017

    • 著者名/発表者名
      兼松祐一郎、大久保達也、菊池康紀
    • 雑誌名

      化学工学論文集

      巻: 43 ページ: 347-357

    • DOI

      https://doi.org/10.1252/kakoronbunshu.43.347

    • 査読あり
  • [学会発表] バイオマス利活用のための技術システムの設計と評価2018

    • 著者名/発表者名
      菊池康紀
    • 学会等名
      化学工学会第82年会
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物資源の利活用に向けた農工横断型シナリオ計画のアクティビティモデリング2018

    • 著者名/発表者名
      大内田弘太朗、兼松祐一郎、大久保達也、菊池康紀
    • 学会等名
      化学工学会第82年会
  • [学会発表] 地域性を考慮した下水汚泥処理における技術選定2018

    • 著者名/発表者名
      清水亮智、大久保達也、菊池康紀
    • 学会等名
      化学工学会第82年会
  • [学会発表] 下水汚泥処理における技術オプションの地域別代替案生成2018

    • 著者名/発表者名
      清水亮智、大久保達也、菊池康紀
    • 学会等名
      日本LCA学会第13回研究発表会
  • [学会発表] 植物資源由来生産におけるシステミックな問題とライフサイクル思考2018

    • 著者名/発表者名
      大内田弘太朗、兼松祐一郎、大久保達也、菊池康紀
    • 学会等名
      日本LCA学会第13回研究発表会
  • [学会発表] A computer-aided socio-technical analysis on national and regional energy systems considering local availability of renewable resources2017

    • 著者名/発表者名
      Yasunori Kikuchi, Miwa Nakai, Kazutake Oosawa, Yuichiro Kanematsu, Kotaro Ouchida, Tatsuya Okubo
    • 学会等名
      the 27th European Symposium on Computer-Aided Process Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] A design of rural energy system by industrial symbiosis considering availability of regional resources2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Kanematsu, Kazutake Oosawa, Tastuya Okubo, Yasunori Kikuchi
    • 学会等名
      the 27th European Symposium on Computer-Aided Process Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation-based analysis for operational decision support on scheduling in sugar crystallization considering quality of molasses and syrup2017

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Ouchida, Yosuke Hamada, Tatsuya Okubo, Yasunori Kikuchi
    • 学会等名
      the 27th European Symposium on Computer-Aided Process Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] プラチナ社会における植物資源の役割2017

    • 著者名/発表者名
      菊池康紀
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 地域特性を考慮した植物工場の導入シナリオ分析に向けて:要件定義2017

    • 著者名/発表者名
      菊池康紀
    • 学会等名
      化学工学会 関西支部「未来の食糧生産を支えるスマートアグリ: 植物工場の社会実装を考える」
    • 招待講演
  • [学会発表] 種子島の事例に見る地域のエネルギーと技術導入の試み2017

    • 著者名/発表者名
      菊池康紀
    • 学会等名
      石油学会 新エネルギー部会次世代バイオ燃料分科会 研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] A regional empowerment by industrial symbiosis involving agriculture and forestry: A case study of remote island in Japan2017

    • 著者名/発表者名
      Yasunori Kikuchi, Kazutake Oosawa, Yuichiro Kanematsu, Kotaro Ouchida, Miwa Nakai, Aya Heiho and Tatsuya Okubo
    • 学会等名
      The 9th biennial conference of the International Society for Industrial Ecology (ISIE)
    • 国際学会
  • [学会発表] System design of combined sugar and bioethanol production based on analysis integrating agricultural and industrial processes2017

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Ouchida, Yasuhiro Fukushima, Satoshi Ohara, Tatsuya Okubo and Yasunori Kikuchi
    • 学会等名
      The 9th biennial conference of the International Society for Industrial Ecology (ISIE)
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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