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最終更新日: 2016年6月7日

バイオディーゼル燃料(BDF)

バイオディーゼル燃料(BDF)導入のポイント、失敗しない製造プラントの選び方、精製のポイント、BDF導入事例など情報満載

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バイオディーゼル燃料

バイオディーゼル燃料精製

バイオディーゼル燃料とは、植物油(日本では使用済み天ぷら油)を原料とし、メタノールと反応させてメチルエステル化等の化学処理をして製造されたディーゼルエンジン用の液体燃料(軽油代替燃料)です。
副産物としてグリセリンが発生します。

ディーゼルエンジンは19世紀末に発明され、もともとピーナッツ油等の植物油を燃料としていました。その後、石油の発見により安価な軽油を燃料とするエンジンとして普及してきました。1970年代のオイルショックを契機に、欧州でバイオディーゼル燃料の検討が進められ、ディーゼルエンジンの進化に合わせて、メチルエステル化により植物油の粘度を下げ、軽油に近い性状としたものがバイオディーゼル燃料として利用されるようになりました。

品確法で軽油に5%(B5と表記)混合することが可能です。(経済産業省平成19年3月31施行)または100%(B100と表記)で軽油代替燃料として利用できます。B100使用であれば、軽油引取税(32.1円)は課税対象外となります。 英語で『BIO DIESEL FUEL(バイオ・ディーゼル・フューエル)=BDF』

バイオディーゼル燃料のメリット

バイオディーゼル燃料
メリット1. 燃料費が削減できます
廃食用油を排出する(集めることができる)企業がバイオディーゼル燃料(BDF)を作れば、軽油の代替燃料として、トラック、バス、パッカー車、ボイラー、船舶、農耕車、重機などの燃料として利用できます。
メリット2.企業のCSRに! CO2削減 地球温暖化対策
バイオディーゼル燃料(BDF)の原料である植物油は生物資源(バイオマス)であるため、植物が太陽の光をエネルギーとして用いて二酸化炭素(CO2)と水から繰り返し生産することができ、石油等の化石燃料と違い、再生可能な燃料です。気候変動に関する国際連合枠組条約ではバイオマス由来燃料の燃焼によるCO2排出は、ゼロカウントとされています。

車の燃料を軽油からBDFに変更した場合、CO2削減量を算出すると、
変更前:2.62kg-CO2/L(軽油のCO2排出原単位)×1L(軽油使用量)=2.62kg-CO2
変更後:0.00kg-CO2/L(BDFのCO2排出原単位)×1L(BDF使用量)=0.00kg-CO2 になります。
軽油を年間で1万L使う車(2トン車相当、燃費5km/Lで5万km走行)では、CO2排出量を26.2トン-CO2削減できます。
メリット3.企業のCSRに! 循環型社会の推進 自動車排ガスのクリーン化
廃食用油を回収して精製すれば資源の有効活用が図れ、水質汚濁の未然防止にも繋がります。
ディーゼルエンジンでバイオディーゼル燃料(BDF)を使用した場合、軽油と比較して、排ガス中の粒子状物質(PM(Particulate Matter):炭素からなる黒煙(すす)の周囲に、燃え残った燃料等が付着しているもの。)が極めて少なく、規制値の1/7から1/3の排出量であり、さらに硫黄酸化物(SOx)は大幅に低下します。

廃食油は、水域への環境負荷(BOD:汚れの尺度)が非常に大きいので、台所の排水に流したり河川に放流したりしてはいけません。また、新聞紙や凝固剤と一緒に可燃物として廃棄する(焼却処分する)こともゴミ減量化にはマイナスです。
※BOD(生物化学的酸素要求量):水中に溶けている有機物(汚染物質)が微生物によって酸化分解されるときに消費される酸素の量
メリット4.環境教育の教材 農山漁村の活性化 観光資源として活用 遊休地の活用
例えば、バイオディーゼル燃料(BDF)の原料となる植物(菜の花)などを学校農園や遊休農地を活用し栽培、収穫したなたねから搾油して学校給食用への食用油利用、調理後の廃食用油から給食配送車の燃料製造等、環境への理解を深めるための取組みとして大変有意義です。

バイオディーゼル燃料の規格

バイオディーゼル燃料

平成20年5月に一部改正された「揮発油等の品質の確保等に関する法律」ではバイオディーゼル燃料(BDF)の品質規格を26項目定めています。今後のバイオディーゼル燃料製造者は、この規格に合ったバイオディーゼル燃料の製造が不可避で、燃料品質を高めることが重要な課題となっています。
※高濃度(B100)バイオディーゼル燃料(BDF)で45%がトラブル(国土交通省発表)

バイオディーゼル燃料の原料
バイオディーゼル燃料

バイオディーゼル燃料の原料は主に植物油が用いられます。EUでは主に菜種油・ひまわり、米国では主に大豆油、東南アジアでは主にパーム油原料にしていますが、日本では食料との競合を避けるとともに廃棄物の有効利用(リサイクル)の観点から、廃食用油が用いられています。

廃食用油の量
日本国内における食用油の年間消費量は約237 万トンであり、廃食用油の年間発生量は約40~45 万トンと推定され、約20 万トンは飼料用油脂に、約4 万トンは、石けん、塗料、インキなどの工業用油脂にリサイクルされています。約20 万トンは飼料用油脂に、約4 万トンは、石けん、塗料、インキなどの工業用油脂にリサイクルされています。
残りの16~20万トンは一般家庭から発生しておりほとんど廃棄されているのが現状です。
廃食用油の性状
廃食用油は、植物油と動物油が混ざっており、混ざり方も一定ではありません。一般家庭の場合、ほとんどが市販されている天ぷら油(ナタネ油、大豆油、トウモロコシ油等)に揚げ物から溶出する動物性油脂が微量混入したものですが、事業系の場合は、飽和脂肪酸の含有量が多いパーム油やラード(豚脂)の割合が高くなります。したがって、一般家庭に比べて事業系の廃食用油は常温で凝固しやすい傾向があります。
これら廃食用油をバイオディーゼルに精製した場合も、元の性状はそのまま引き継がれることになりますので注意が必要です。また廃食用油には、遊離脂肪酸が含まれており、バイオディーゼル燃料を製造する上で問題となります。
バイオディーゼル燃料を製造の際、酸価を測定することで、遊離脂肪酸等触媒の働きを阻害する物質の量を知ることができ、触媒の適正量を決定する基礎データとなります。
バイオディーゼル燃料の製造
バイオディーゼル燃料

廃食油は粘度が高く、また引火点も高いなどの特性があるので、そのまま軽油代替燃料として使用するには問題があります。そのため、廃食油を自動車の燃料として使用するには、何らかの方法で廃食油を軽油に近い性状にする必要があります。一つの代表的な方法として、アルカリを触媒としてメタノールと化学反応させることにより、廃食油を脂肪酸メチルエステル(バイオディーゼル燃料)にする方法があります。

バイオディーゼル燃料の主な製造方法
バイオディーゼル燃料の主な製造方法は、下図の通りです。
製造方法 概 要 長 所 課題・注意点
アルカリ触媒法 水酸化カリウムや水酸化ナトリウム等のアルカリ触媒下でメタノールと廃食油のグリセリンをエステル交換します 世界的に実績のある安定した技術 アルカリ廃液が出るので排水処理設備の導入が必須です
酸触媒法 硫酸やフッ酸等の酸触媒により、遊離脂肪酸をメチルエステル化します 遊離脂肪酸の多い廃食油の前処理としても活用できます 製造工程が増えます
超臨界
メタノール法
油脂と、320℃以上・20MPa以上の超臨界メタノールを混合しエステル交換を行います 触媒が不要、反応時間が短い(4分程度)、給排水設備が不要、高融点油脂も処理可能 小規模施設ではコスト高
生物系触媒法 樹脂に固定した酵素(リパーゼ)によりエステル交換を行います 廃液が出ない、グリセリンの純度が高い 反応時間が遅い、酵素が高コスト
固体触媒法 固体塩基触媒(酸化カルシウム、チタン酸バリウム、イオン交換樹脂等)によりエステル交換を行います 触媒回収が容易、グリセリン純度が高い 触媒の耐久性、触媒が高コストなど、課題がある場合もあります
バイオディーゼル燃料製造工程 (アルカリ触媒法)
一般的なバイオディーゼル燃料の製造工程は下図の通りです。
イメージ図1

※一般的に廃グリセリンは廃棄物として処理する他、たい肥化施設で発酵促進剤としての利用、ボイラーで助燃剤としての利用などがあります。
※アルカリ廃液はBOD(汚れの尺度)がBOD 80,000~130,000mg/Lと非常に大きいので、絶対に排水に流したり河川に放流したりしてはいけません。
排水処理設備の導入が必要です。

BOD:魚が棲めるのは5mg以下

バイオディーゼルプラントの導入

廃食油の回収量(予定)に合ったバイオディーゼル生産能力を検討して導入することになります。

バイオディーゼルプラント導入 イニシャルコスト
一般に、アルカリ触媒法で1バッチ100L程度の量の廃食油から生産するバイオディーゼル製造装置が350万円~700万円程度です。ただし、洗浄水洗い工程を必要とする製造装置の場合、排水処理設備の導入が必要となります。
既存で排水設備を有していない場合、洗浄工程の不要なバイオディーゼル製造装置をお勧めします。
バイオディーゼルプラント導入 ランニングコスト
一般的な小型の製造装置でバイオディーゼル燃料を製造する場合のランニングコスト(バイオディーゼル燃料1リットル当たりのコスト)は、@25~30円です。この中には、製造するための電力、薬剤(メタノールや苛性カリなど)などが含まれています。含まれていないのは原料コスト(廃食用油)、製造装置の減価償却費、人件費などです。ただしバイオディーゼル燃料の製造にはそれほど手間(人の手)はかかりません。
廃食用油回収条件・地域・その他のエネルギー価格などにより変動しますので、事前にご相談ください。
バイオディーゼルプラント導入時の補助金

バイオディーゼル燃料(BDF)の導入に関しては、国・地方公共団体・金融機関などによる、様々な助成制度や優遇制度があります。これら以外にも各地域で様々な支援制度がありますので、地方公共団体については、各地方公共団体にお問い合わせ下さい。助成制度・優遇制度の利用にあたっては、適用外の設備もあるため、詳しい条件の確認が必要です。また終了の可能性もありますのでその都度関係省庁に相談・確認して下さい。

バイオディーゼル事業に関する法令関係

バイオディーゼル燃料製造事業者に関連し、以下のような法令があります。

消防法
「バイオディーゼル燃料」「メタノール」「グリセリン」「廃食用油」は、消防法の危険物に該当し、指定数量が設定されています。
危険物 種別 品名 性質 指定数量
バイオディーゼル燃料 第4類 第3石油類 非水溶性液体 2,000L
メタノール 第4類 アルコール類 400L
グリセリン 第4類 第3石油類 水溶性液体 4,000L
廃食用油 第4類 植物油類 非水溶性液体 10,000L

危険物は、それぞれの指定数量によって取扱が異なるので、貯蔵・保管には注意が必要です。指定数量の1/5未満の危険物を取り扱う場合、市町村の火災予防条例の規制を受けますが、届出は必要ありません。例えばバイオディーゼル燃料を400L未満(指定数量の1/5未満)で貯蔵することに届出義務はありません。指定数量の1/5以上・指定数量未満の危険物を取り扱う場合、少量危険物として市町村の火災予防条例の規制を受け、市町村への届出が必要になります。 例えばバイオディーゼル燃料を500Lのタンク一杯で貯蔵すると規制の対象となります。指定数量以上の危険物を取り扱う場合、危険物の貯蔵・保管に関しては許可を受けた危険物施設(製造所、貯蔵所、取扱所)で行わなければなりません。ただし、2つ以上の危険物については、各危険物の保有量をその指定数量で除した数値の総和が1以上になるか否かで判断します。 また、危険物の取り扱いは、危険物取扱者または危険物取扱者の立ち会いのもとでそれ以外の者が行わなければなりません。

環境法令

その他に、BDFの製造工程にろ過工程などが含まれている場合、水質汚濁防止法の特定施設に該当します。当該施設からの排水を下水道に排出する場合は、下水道法の手続きが必要となる場合があります。
他の事業者が排出した廃棄物(排出事業者から処理費をとった廃食油)を受け入れてバイオディーゼル燃料の製造を行う場合、廃棄物処理業(処分業)の許可が必要です。また、バイオディーゼル燃料F製造の副産物(グリセリン等)が不要になった場合、その副産物は廃棄物に該当するので、廃棄物処理業者に委託するなど適正に処理しなければなりません。
なお、BDF製造施設の建屋の床は、廃食油やBDF等を誤ってこぼしたときに直接土壌にしみ込まないよう、不浸透性のコンクリート敷きにするなどの対策が必要です。
また、廃食油やBDFは独特の臭いがあるので、近隣の迷惑にならないよう十分に気を付ける必要があります。このため、事前に支庁や関係市町村に相談してください。

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