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2015 年度 実績報告書

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

研究課題/領域番号 25870163
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
キーワード農工横断解析 / 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
研究実績の概要

平成26年度までに構築してきた、農工横断型のプロセスシステムモデルを、実際の産業現場に適用するケーススタディを行い、モデルの検証および改良を行った。まず、平成26年度までに主に情報を収集してきた製糖工場Aにおいて、農業側・工業側の技術オプションの適用により、原料糖の生産性や場内の蒸気フロー、余剰として発生するバガス(搾りかす)の量などの変化を分析するために、各年次データを用いた評価を行った。技術オプションによっては場内に新しい熱の需要が発生することも明らかとなったため、温熱/冷熱の区別をつけながら、製糖工場における技術の実装に必要な物質・エネルギーの流れを可視化できるようにモデルを拡張した。さらに、国内の他の地域にある2工場についても同様な解析ができるかを試行した。結果、幾つかのデータライブラリの更新が必要ではあるが、同じモデルフレームで他の工場・地域でも議論できることが分かった。
構築してきたモデルをベースとしつつ、地域の社会経済性に与える影響を分析するための枠組みとして、産業連関表やアンケート調査などのツールとの連携について検討を行った。産業連関表においては、これまで売電や売熱を行っていない製糖工場からの新たな生産を表現するために部門の追加を行った表の拡張が必要であるが、構築したモデルがこの拡張において必要となる物質・エネルギーの流れを出力できるものであることを確認した。また、アンケート調査については、実際に調査が展開された他の事業からの協力を得て、サトウキビ由来のバガスに関する選好性を調査することに成功した。サトウキビ地域におけるサトウキビへの期待の高さを分析結果から把握でき、モデルシミュレーションによる定量化の意義を確認できた。
さらに、本研究で行ってきた地域における物質・エネルギーのフロー分析や技術実装をIDEF0モデルとして可視化し、他地域への水平展開を議論可能とした。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Distributed cogeneration of power and heat within an energy management strategy for mitigating fossil fuel consumption2016

    • 著者名/発表者名
      5.Yasunori Kikuchi, Yuichiro Kanematsu, Ryuichi Sato, Takao Nakagaki
    • 雑誌名

      Journal of Industrial Ecology

      巻: 20 ページ: 289-303

    • DOI

      10.1111/jiec.12374

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Industrial Symbiosis Centered on a Regional Cogeneration Power Plant Utilizing Available Local Resources: A Case Study of Tanegashima2016

    • 著者名/発表者名
      6.Yasunori Kikuchi, Yuichiro Kanematsu, Masamichi Ugo, Yosuke Hamada, Tatsuya Okubo
    • 雑誌名

      Journal of Industrial Ecology

      巻: 20 ページ: 276-288

    • DOI

      10.1111/jiec.12347

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Impact of local conditions on bio-based chemical process design: selection of input feedstock and production scale and scenario2016

    • 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 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

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A new approach for design and assessment of bio-based chemical processes toward sustainability2015

    • 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 ページ: 5494-5504

    • DOI

      10.1021/ie503846q

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [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 – 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 – 2016-03-04
  • [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 – 2016-03-04
  • [学会発表] A computer-aided scenario planning of future regional and national energy systems based on feasible technology options2015

    • 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 – 2015-10-18
    • 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 – 2015-09-11
  • [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 – 2015-08-21
    • 招待講演
  • [学会発表] A computer-aided scenario analysis of future energy demand/supply systems: A case study in Japan2015

    • 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 – 2015-06-04
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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