「生物リサイクル工学特論」について 2015年４月９日大学院生命体工学研究科生体機能専攻白井義人講義の目的廃棄物のリサイクルと資源化について生物機能を模倣、利用して合理的な方法論を知らしめること。講義の方法毎回、廃棄物のリサイクルと資源化に関するトピックス的話題を提供し、生物機能（代謝、競争、共生、寄生、進化等）と比較しつつ、合理的なリサイクル・資源化法について学生諸君と共に考察する。講義予定４月９日講義方法の説明。リサイクルに関する基本的な考え方「生ゴミからプラスチックの生産」 ‐都市の肝臓‐ ４月９日ケミカルリサイクルについて「グリーンプラスチックのケミカルリサイクル」 ‐都市の食物連鎖‐ ４月10日地球温暖化とヒートアイランド「生ゴミ肥料とビル緑化」 ‐都市の共生‐ ４月10日都市ゴミ発電（バイオ発電）「RDF発電の問題点とその解決」 ‐都市のエネルギー代謝‐ ５月14日都市における廃棄物の輸送「メタン発酵と下水官」 ‐都市の循環系‐ ５月14日リサイクルにおける経済性とは？「空き缶デポジットくじ」 ‐都市の競争‐ ５月14日温暖化ガス削減と国際的取り組み「パームオイル産業におけるメタンの削減」 ‐地球規模の共生‐ ５月15日沙漠緑化と新エネルギー「沙漠における太陽電池発電と水素エネルギー」 ‐地球規模の競争と進化‐ ５月15日ゼロエミッション社会について「廃棄物の資源化とゼロエミッション」 ‐都市における競争、寄生と共生のための共進化‐ 5月21日公益社団法人日本工学アカデミー九州支部講演会「資源開発に関する国際活動と工学の役割」 13時30分～17時北九州学術研究都市遠隔講義室１（学術情報センター 1階）「南米におけるリチウム資源開発プロジェクト」北九州市立大学国際環境工学部教授吉塚和治「九州工大マレーシア拠点(MSSC)におけるバイオマス再資源化プロジェクト」九州工業大学大学院生命体工学研究科教授白井義人「チリ共和国シエラゴルダ鉱山を例にした最近の銅鉱山開発について」住友金属鉱山株式会社シエラゴルダ推進本部技術部長佐藤涼一５月22日ゼロエミッション社会実現シナリオ「都市のゼロエミッションと環境産業」 ‐都市の進化‐ ５月22日リサイクル社会批判「これまでのリサイクル議論について」 ‐進化した生態系としての都市‐ ５月22日目指すべき21世紀型環境都市「生物リサイクル工学とは何か」 ‐さらなる都市進化の方向性‐ ６月11日生物リサイクル工学討論会６月11日生物リサイクル工学討論会２６月11日生物リサイクル工学討論会３成績と評価出席と提出レポート及び生物リサイクル工学討論会における発言内容により評価する。特に、生物リサイクル工学の確立に貢献した意見や提案のあったレポートには高い評価をつける。都市のエネルギー問題ライフスタイル、人口過密エネルギー需要の増加人口過密、経済性、産業構造エネルギー密度の増加都市機能増強利便性、経済性、ライフスタイル車の増加ライフスタイル、経済性、産業構造温暖化ガス問題化石燃料依存経済性、産業構造、ライフスタイル・・産業構造、ライフスタイル、経済性都市のエネルギー問題の解決のため産業構造、ライフスタイル、経済性の見直し戦略目標：現在のライフスタイルと経済性を肯定してエネルギーの安定供給ができる産業構造戦略目標達成のための戦術・原子力発電の推進 ←安心できない・自然エネルギーの利用 ←密度が低い・再生可能エネルギーの利用←経済性が低い・省エネルギーの推進 ←もはや限界生体のエネルギー獲得脳 C6H12O6 + 6O2 + 36 Pi + 36ADP → 6CO2 + 6H2O + 36ATP グリコーゲン NADH + 1/2O2 + H+ + 3Pi + 3ADP → NAD+ + H2O + 3ATP ATP 1molの合成に 7.7kcal 必要筋肉筋肉グルコースの燃焼で688kcal/mol 肺肝臓 7.7×36/688 = 0.403 生体のエネルギー変換効率心肺臓胃大腸腎臓脂肪小腸直腸生体におけるエネルギー獲得の特徴・比較的高いエネルギー変換効率（40％）・エネルギーのストック（グリコーゲン、脂肪）・低温かつ定温でのエネルギー変換都市におけるエネルギー獲得の特徴・主に熱からのエネルギー獲得 ← 低いエネルギー変換効率・エネルギーのストック（化石資源） ← 資源の枯渇と地球温暖化・高温の操作環境 ← 安全性と大きな投資熱と運動エネルギーの関係運動エネルギーはすべて熱に！熱はすべて運動エネルギーに変わるわけではない P Q=0 カルノー効率以上は不可能Ｑ１Ｔ１Ｑ２膨張Ｔ２Q = 0 V 収縮 η= （Ｑ１－Ｑ２）/Ｑ１＝ 1－Ｔ２/Ｔ１ → 熱はエネルギーの墓場都市のＲＤＦ発電とその問題点 Refuse Derived Fuel （ゴミ起源燃料）地域でゴミを乾燥、圧縮してＲＤＦ発電所に輸送する都市ゴミの水分とＲＤＦの嵩が問題ゴミの乾燥と加工のエネルギー＜発電量？？都市ゴミ発電の問題点・発熱量が不安定・温度が低い・スケールメリットがない生ゴミの乾燥家庭での自然エネルギーの利用エネルギーバッファー水素生ゴミの家庭での乾燥の意義アペ 4 ッ 6ル g 5 ス 6 2 5 g / チ g 容 / 3 g 他可 / ( 5 4 g 7 容 4 器 g / 2 自治 7 ( ﾌ ( / ( トミ( / 7 人ー ( 人器人燃人 3 4 ﾟ人 5 g ﾗ体粗ボ他人 /缶 ( g / 日ル瓶日物 9 ｽ日ﾁ日 g ｯ 1 が処 4人家族で1日１ｋｇの生ごみ → 1日 800ｇの水分を蒸発させればよい洗濯ものを乾かすよりエネルギーは要らない！問題は取り扱いと防臭生ゴミ全国ネットワーク福渡事務局長のアイデア太陽新聞紙で包む風網のかご・1日で生ゴミはカサカサに乾く・臭わない・毎日生ゴミを入れて1週間から10日後に回収すればよい・分別が容易＊生ゴミの水分が新聞紙上を毛管現象で広がる＊広い表面積で乾燥速度が上がる＊新聞紙に加え、乾燥した生ゴミ成分が防臭に役立つ（選択拡散理論で説明できる）コーヒー成分の皮膜（塊）皮膜のために香り成分は移動できない水分のみ移動コーヒーの噴霧乾燥水素の特徴・重量あたりの発熱量が大きい約3万kcal/kg ・無害である・水しか副生しないクリーンエネルギー・金属内に貯蔵できる水素とメタンの物性比較水素分子量沸点密度（気体）発熱量[25℃, kcal/m3] [25℃, kcal/kg] 可燃混合率[%]（空気中）最小点火エネルギー[mJ] 酸素中最高温度[℃] 燃焼速度[m/sec] 2.016 -252.6 8.2×10-5 2580 30972 4～75 0.02 2800 2.87 メタン 16.04 -161.2 7.17×10-4 8562 12843 5～15 0.3 2600 0.31 製法アルカリ水の電気分解水素１Nm3に3.5kWh=3010kcal必要 2580/3010→86%の効率で電気を水素化電気貯蔵用のエネルギーバッファーに水素の問題点１．製造貯蔵コストが高い２．メタンより貯蔵、輸送が難しい３．水素用のインフラができていない・沸点がメタンより100℃も低く、液化が難しい・引火性等、メタンより危険・ニッケル・マグネシウム合金の結晶格子間に水素がうまくはまり込むが、重量あたり１％程度しか貯蔵できない容積あたりでは金属の比重を８とすれば 80ｇ/Lとなり、2400kcal/Lとなり、メタノール程度はある。しかし、重さの点でタンカー等に組み込むことは不可能今後の研究に拠るところが大きい