バイオエネルギー

科目基礎情報

学校 北九州工業高等専門学校 開講年度 平成31年度 (2019年度)
授業科目 バイオエネルギー
科目番号 0035 科目区分 専門 / 選択
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 生産デザイン工学専攻 対象学年 専1
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 生物化学工学(講談社:ISBN978-4-06-139831-3)
担当教員 後藤 宗治

目的・到達目標

1.バイオ生産における生産、分離プロセスを説明できる。
2.バイオリアクターの物質収支を理解し、反応率と反応時間の関係式を導出できる。
3.生体触媒の固定化方法、評価方法を理解できる。

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安未到達レベルの目安
評価項目1最適なバイオ生産プロセスを構築できる。バイオプロセスの上流、中流、下流の種類と利点、不利点を説明できる。バイオプロセスの上流、中流、下流を説明できない。
評価項目2バイオ生産物に最適な反応器、反応時間を決めることができる。反応時間や反応率を求めることができる。バイオリアクターの物質収支式が理解できない
評価項目3バイオ生産物において最適な生体触媒の固定化方法を決めることができる。生体触媒の活性、有効触媒効率を求めることが出来る。生体触媒の固定化方法や利点、不利点を説明できない。

学科の到達目標項目との関係

専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SA② 説明 閉じる
専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB② 説明 閉じる
専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SF② 説明 閉じる

教育方法等

概要:
エネルギーの種類には、再生可能エネルギー、化石エネルギー、核エネルギー等に分類され、再生可能エネルギーの一つであるバイオエネルギーが注目されている。生物学および生化学を基礎とした化学工学的手法を用いてバイオエネルギーを生産するプラントの設計と運転に必要な要素を学習する。
授業の進め方と授業内容・方法:
酵素、微生物等の生体触媒を利用し、物質生産を行う技術を学ぶ。生体触媒の基礎的事項、バイオ生産物の生産例を示し、バイオ生産物の化学工学的手法について解説、演習をする。
注意点:
流動、伝熱、物質収支といった化学工学の基礎知識、および、反応工学の基礎知識である反応速度、反応器の特徴などを理解しておくことが必要。

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 総論
バイオマス、バイオエネルギー
バイオマス、バイオエネルギーの定義を理解している。
2週 バイオ生産物の生産プロセス バイオ生産物の全生産プロセスを説明できる。
3週 生体触媒の利用
酵素反応
酵素反応の型、酵素反応の物質収支を説明できる。
4週 生体触媒の利用
微生物反応
微生物反応の物質収支を理解している。
5週 バイオリアクター
回分反応器
律速段階近似法により反応速度式を導出できる。
6週 バイオリアクター
槽型反応器
律速段階近似法により吸着を伴う反応速度式を導出できる。
7週 バイオリアクター
管型反応器
生物反応、微生物反応の速度式を導出できる。
8週 総合演習 回分反応器、槽型反応器、管型反応器の演習を行い、上記反応器の性能差について理解を深める。
2ndQ
9週 固定化生体触媒 固定化触媒の利点、不利点、触媒有効効率について説明できる。
10週 固定化触媒を用いたバイオリアクター
回分反応器
固定化触媒を用いた回分反応器の物質収支を理解し、反応時間と反応率を求めることができる。
11週 固定化触媒を用いたバイオリアクター
槽型反応器
固定化触媒を用いた槽型反応器の物質収支を理解し、空間時間と反応率を求めることができる。
12週 固定化触媒を用いたバイオリアクター
管型反応器
固定化触媒を用いた管型反応器の物質収支を理解し、空間時間と反応率を求めることができる。
13週 曝気を伴う反応器 曝気を伴う反応器の酸素供給速度を求め、反応器の性能を評価できる。
14週 バイオセパレーション バイオ生産物の性質を理解し適切な分離方法について説明できる。
15週 期末試験 1~14週までの授業内容を網羅した試験により、授業内容の定着と理解を図る。
16週 試験解説 期末試験の内容を理解する。

評価割合

試験発表相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合10000000100
基礎的能力0000000
専門的能力10000000100
分野横断的能力0000000