(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃油以外の有機廃棄物で構成された対象原料と油脂とを混合して混合物を得、得られた混合物を減圧下で加熱することによって有機廃棄物燃料を製造するに際して、前記対象原料を加熱して水分含量を略５質量％以上略３０質量％以下まで低下させた一次加熱処理物を得、該一次加熱処理物に４質量％以上３０質量％以下の油脂を混合して前記混合物を得、得られた混合物を１５０℃以上２５０℃以下の適宜温度で加熱して、当該混合物を構成する有機化合物の一部を熱分解させる炭化処理を実施することを特徴とする有機廃棄物燃料の製造方法。
【請求項２】
廃油以外の有機廃棄物で構成された対象原料と油脂とを混合して混合物を得、得られた混合物を減圧下で加熱することによって有機廃棄物燃料を製造するに際して、前記対象原料を加熱して水分含量を略５質量％以上略３０質量％以下まで低下させた一次加熱処理物を得、該一次加熱処理物に４質量％以上１２質量％以下の油脂を混合して前記混合物を得、得られた混合物を１５０℃以上２５０℃以下の適宜温度で加熱して、当該混合物を構成する有機化合物の一部を熱分解させる炭化処理を実施することを特徴とする有機廃棄物燃料の製造方法。
【請求項３】
廃油以外の有機廃棄物で構成された対象原料と油脂とを混合して混合物を得、得られた混合物を減圧下で加熱することによって有機廃棄物燃料を製造するに際して、前記対象原料を加熱して水分含量を略５質量％以上略３０質量％以下まで低下させた一次加熱処理物を得、該一次加熱処理物に４質量％以上３０質量％以下の含有量となるように油脂を混合して前記混合物を得、得られた混合物を１５０℃以上２５０℃以下の適宜温度で加熱して、当該混合物を構成する有機化合物の一部を熱分解させる炭化処理を実施することを特徴とする有機廃棄物燃料の製造方法。
【請求項４】
廃油以外の有機廃棄物で構成された対象原料と油脂とを混合して混合物を得、得られた混合物を減圧下で加熱することによって有機廃棄物燃料を製造するに際して、前記対象原料を加熱して水分含量を略５質量％以上略３０質量％以下まで低下させた一次加熱処理物を得、該一次加熱処理物に４質量％以上１２質量％以下の含有量となるように油脂を混合して前記混合物を得、得られた混合物を１５０℃以上２５０℃以下の適宜温度で加熱して、当該混合物を構成する有機化合物の一部を熱分解させる炭化処理を実施することを特徴とする有機廃棄物燃料の製造方法。
【請求項５】
廃油以外の有機廃棄物で構成された対象原料と油脂とを混合して混合物を得、得られた混合物を減圧下で加熱するに際して、前記対象原料を加熱して水分含量を略５質量％以上略３０質量％以下まで低下させた一次加熱処理物を得、該一次加熱処理物に４質量％以上３０質量％以下の含有量となるように油脂を混合して前記混合物を得、得られた混合物を１５０℃以上２５０℃以下の適宜温度で加熱して、当該混合物を構成する有機化合物の一部を熱分解させる炭化処理を実施してなることを特徴とする有機廃棄物燃料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小売店及びレストラン等、食品を提供する店舗にて発生する廃棄物、又は酒、食品といった飲食品の製造工程にて発生する有機廃棄物を用いて経済的かつ効率的な有機廃棄物燃料を製造する方法、及び有機廃棄物燃料に関する。
【背景技術】
【０００２】
小売店及びレストラン等、食品を提供する店舗にあっては、賞味期限が経過したおにぎり、お弁当又はパン、料理に使用する食材の切屑、残飯、廃油等々、多くの有機廃棄物が日々発生している。また、飲食品の製造所においても多くの有機廃棄物が発生している。例えば、酒造所にあっては焼酎粕及び酒粕、ジュース工場にあっては果実の搾り粕、豆腐工場にあってはおから及び廃油、等々である。同様に一般家庭においても、生ごみ又は廃油といった有機廃棄物が発生している。
【０００３】
このような有機廃棄物は多くの場合、焼却処理されているが、焼却処理により発生するエネルギの殆どが回収されていないため、エネルギの損失が甚だしい。
【０００４】
そのため、後記する特許文献１には、有機廃棄物の原料が投入されたホッパから当該原料をスクリューフィーダによって炭化炉の回転キルンの一端側へ供給し、周囲に熱風が導入されている回転キルンを回転させることによって、内部に供給された原料を加熱しつつ当該回転キルンの他端側へ移動させることによって、前記原料を炭化させる方法が開示されている。
【０００５】
しかし、このようにして製造された炭化物にあっては、単位質量当たりの発熱量が少ないため、燃料として使用することが困難であり、炭化物の用途開発がなされていないという問題があった。
【０００６】
そのため、後記する特許文献２には有機廃棄物の原料に廃油を混合することによって、単位質量当たりの発熱量を増大させた燃料が開示されている。
【０００７】
すなわち、有機廃棄物と廃油とを混合して得られた混合物を減圧状態において７０℃以上１００℃以下の温度で加温し、含水量が４０％程度〜２０％程度になるまで乾燥させることによって有機廃棄物燃料を得るのである。ここで、前記混合物中に含有される有機廃棄物は、その含水量が７０質量％以上である場合、４５質量％以上５５質量％以下になしてあり、混合物中に含有される廃油は５５質量％〜４５質量％になしてある。なお、廃油としては鉱物油又は動植物油のいずれも用いることができる。
【０００８】
このように廃油以外の有機廃棄物に廃油を添加することによって、４０００ｋｃａｌ／ｋｇ（１６７３６ｋｊ／ｋｇ）程度〜５０００ｋｃａｌ／ｋｇ（２０９２０ｋｊ／ｋｇ）程度の発熱量を有する有機廃棄物燃料を得ることができる。廃油を添加せずに製造した有機廃棄物燃料の発熱量は２７８６ｋｃａｌ／ｋｇ（１１６５６ｋｊ／ｋｇ）であったので、廃油を添加することによって、有機廃棄物燃料の発熱量を増大させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−３３４５２７号公報
【特許文献２】特開２００９−７５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような従来の有機廃棄物燃料にあっては、発熱量を増大させるために混合物に廃油を５５質量％〜４５質量％になるように添加する必要があるが、得られた有機廃棄物燃料は廃油で非常にベタベタしており、軽く押さえただけでも廃油が容易に分離漏出してしまうため容易に取り扱うことができない。更に、従来の有機廃棄物燃料は、単位質量当たりの発熱量が１６７３６ｋｊ／ｋｇ程度〜２０９２０ｋｊ／ｋｇ程度と、国内一般炭の単位質量当たりの発熱量である２２５００ｋｊ／ｋｇ、輸入一般炭の単位質量当たりの発熱量である２６６００ｋｊ／ｋｇ及び輸入原料炭の単位質量当たりの発熱量である２８９００ｋｊ／ｋｇに比べて少なく、これらの代替として使用することができないという問題があった。
【００１１】
一方、有機廃棄物を炭化して得られる炭化物は、上述した如き廃油を添加していないため、容易に取り扱うことができるが、前述したように単位質量当たりの発熱量が少なく燃料として用いることが困難であるのに加え、発火点が低く、また吸湿性が高いため、保存安全性に問題があった。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、容易に取り扱うことができる一方、保存安全性が改善され、更に燃料としても十分使用することができる有機廃棄物燃料を製造する方法、及び有機廃棄物燃料を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る有機廃棄物燃料の製造方法は、廃油以外の有機廃棄物で構成された対象原料と油脂とを混合して混合物を得、得られた混合物を酸素を制限した環境下で加熱することによって有機廃棄物燃料を製造するに際して、前記混合物を１００℃を超える適宜温度で加熱して、当該混合物を構成する有機化合物の一部を熱分解させる炭化処理を実施することを特徴とする。
【００１４】
本発明の有機廃棄物燃料の製造方法にあっては、廃油以外の有機廃棄物で構成された対象原料と油脂とを混合して混合物を得、得られた混合物を酸素を制限した環境下、１００℃を超える適宜温度で加熱して、当該混合物を構成する有機化合物の少なくとも一部を熱分解させる炭化処理を実施する。このように、廃油以外の有機廃棄物で構成された対象原料を炭化処理することによって、単位質量当たりの発熱量を高くすることができ、従って油脂の添加量を少なくしても燃料として十分使用することができる。また、製造された有機廃棄物燃料は容易に取り扱うことができる。また、混合物に混合した油脂が残存するように混合物を構成する有機化合物の一部を熱分解させる炭化処理を実施するため、着火点が高く、また吸湿性が抑制され、有機廃棄物燃料の保存安全性が改善される。
【００１５】
ここで、炭化処理は１００℃を超える適宜温度で実施する。炭化処理の温度が１００℃未満である場合、炭化処理に長時間を要するため処理効率が著しく低く現実的でないばかりでなく、廃棄物に起因する臭いが残存して、保存・流通に支障を来すからである。
【００１６】
また、本発明に係る有機廃棄物燃料の製造方法は、前記対象原料を加熱して水分含量を所定値まで低下させた一次加熱処理物を得、該一次加熱処理物に油脂を適宜量混合して前記混合物を得、得られた混合物について前記炭化処理を実施することを特徴とする。
【００１７】
本発明の有機廃棄物燃料の製造方法にあっては、油脂を混合させるに先立って、対象原料を加熱して水分含量を所定値まで低下させた一次加熱処理物を得、この一次加熱処理物に油脂を適宜量混合して得た混合物を炭化処理する。
【００１８】
熱伝導率が高い媒体である油脂を一次加熱処理物に混合させた混合物を炭化処理するため、炭化処理において、一次加熱処理物に混合させた油脂が熱媒体となって一次加熱処理物に熱が良好に伝導して炭化がより促進される。これによって、炭化処理に要する時間を短縮することができるとともに、炭化をより促進することができ、高発熱量の有機廃棄物燃料を製造することができる。
【００１９】
一方、一次加熱処理の際にも予め油脂を混合させておくことが考えられるが、一次加熱処理の際には被加熱物から多くの水分が気散するため、気散する水分に付随して多くの油脂も気散してしまい、油脂の損失が大きい。本発明にあっては、一次加熱処理の際には油脂が添加されていないため、このような油脂の損失を防止することができるのである。また、このように油脂の気散・排出が防止されるため、加熱機のメンテナンスが容易になるばかりでなく、環境中に油脂が排出されることを回避して、クリーンな操業を実現することができる。
【００２０】
更に、本発明に係る有機廃棄物燃料の製造方法は、前記一次加熱処理物に４質量％以上３０質量％以下の油脂を混合することを特徴とする。
【００２１】
本発明の有機廃棄物燃料の製造方法にあっては、一次加熱処理物に４質量％以上３０質量％以下の油脂を混合する。
【００２２】
油脂を混合させる量が一次加熱処理物の４質量％以上である場合、国内一般炭又は輸入一般炭と同等以上の単位質量当たりの発熱量を呈する有機廃棄物燃料を製造することができる。また、油脂を混合させる量が一次加熱処理物の４質量％以上である場合、前述した炭化処理を行って得られる有機廃棄物燃料の着火点が、油脂を添加せずに炭化処理を行って得られる有機廃棄物燃料の着火点より高く、保存安全性が改善される。
【００２３】
一方、油脂を混合させる量が一次加熱処理物の３０質量％を超える場合、炭化処理を行って得られる有機廃棄物燃料が添加された油脂によってべたつき、取扱性が著しく低下する。
【００２４】
一方、本発明に係る有機廃棄物燃料の製造方法は、前記一次加熱処理物に４質量％以上１２質量％以下の油脂を混合することを特徴とする。
【００２５】
本発明の有機廃棄物燃料の製造方法にあっては、一次加熱処理物に４質量％以上１２質量％以下の油脂を混合する。
【００２６】
油脂を混合させる量が一次加熱処理物の４質量％以上である場合、前同様、炭化処理を行って得られる有機廃棄物燃料の吸湿性が、油脂を添加せずに炭化処理を行って得られる有機廃棄物燃料の吸湿性より低く、保存安全性を改善することができる。
【００２７】
一方、油脂を混合させる量が一次加熱処理物の１２質量％以下である場合、炭化処理を行って得られる有機廃棄物燃料を成型機を用いてペレット状に成型した場合であっても、添加した油脂がしみ出ることなくペレットを得ることができ、取扱性を更に改善することができる。
【００２８】
ところで、対象原料には油脂分を比較的多く含むものが混入している場合があるが、かかる対象原料を用いる場合は次のようにする。すなわち、本発明に係る有機廃棄物燃料の製造方法は、前記一次加熱処理物に４質量％以上３０質量％以下の含有量となるように油脂を混合することを特徴とする。
【００２９】
本発明の有機廃棄物燃料の製造方法にあっては、一次加熱処理物に４質量％以上３０質量％以下の含有量となるように油脂を混合する。
【００３０】
前同様、一次加熱処理物の油脂含有量が４質量％以上となるように油脂を混合させた場合、国内一般炭又は輸入一般炭と同等以上の単位質量当たりの発熱量を呈する有機廃棄物燃料を製造することができる。また、一次加熱処理物の油脂含有量が４質量％以上となるように油脂を混合させた場合、前述した炭化処理を行って得られる有機廃棄物燃料の着火点が、油脂を添加せずに炭化処理を行って得られる有機廃棄物燃料の着火点より高く、保存安全性が改善される。
【００３１】
一方、一次加熱処理物の油脂含有量が３０質量％を超えるように油脂を混合させた場合、炭化処理を行って得られる有機廃棄物燃料が添加された油脂によってべたつき、取扱性が著しく低下する。
【００３２】
更に、本発明に係る有機廃棄物燃料の製造方法は、前記一次加熱処理物に４質量％以上１２質量％以下の含有量となるように油脂を混合することを特徴とする。
【００３３】
本発明の有機廃棄物燃料の製造方法にあっては、一次加熱処理物に４質量％以上１２質量％以下の含有量となるように油脂を混合する。
【００３４】
前同様、一次加熱処理物の油脂含有量が４質量％以上となるように油脂を混合させた場合、国内一般炭又は輸入一般炭と同等以上の単位質量当たりの発熱量を呈する有機廃棄物燃料を製造することができる。また、一次加熱処理物の油脂含有量が４質量％以上となるように油脂を混合させた場合、前述した炭化処理を行って得られる有機廃棄物燃料の着火点が、油脂を添加せずに炭化処理を行って得られる有機廃棄物燃料の着火点より高く、保存安全性が改善される。
【００３５】
一次加熱処理物の油脂含有量が１２質量％以上となるように油脂を混合させた場合、前同様、炭化処理を行って得られる有機廃棄物燃料を成型機を用いてペレット状に成型した場合であっても、添加した油脂がしみ出ることなくペレットを得ることができ、取扱性を更に改善することができる。
【００３６】
ところで、本発明に係る有機廃棄物燃料の製造方法は、前記炭化処理は１５０℃以上２５０℃以下の適宜温度で実施することを特徴とする。
【００３７】
本発明の有機廃棄物燃料の製造方法にあっては、炭化処理は１５０℃以上２５０℃以下の適宜温度で実施する。
【００３８】
炭化処理の温度が３００℃を超えるとダイオキシンが発生する虞があるが、１５０℃以上２５０℃以下ではかかる心配は無用となる。
【００３９】
一方、炭化処理を１５０℃以上２５０℃以下の温度範囲で実施した場合、炭化処理設備を簡素化・小型化することができるのに加え、比較的短時間で炭化処理を行うことができ、ランニングコストを可及的に低減することができる。
【００４０】
本発明に係る有機廃棄物燃料は、廃油以外の有機廃棄物で構成された対象原料と油脂とを混合して混合物を得、得られた混合物を減圧下で加熱するに際して、前記対象原料を加熱して水分含量を略５質量％以上略３０質量％以下まで低下させた一次加熱処理物を得、該一次加熱処理物に４質量％以上３０質量％以下の含有量となるように油脂を混合して前記混合物を得、得られた混合物を１５０℃以上２５０℃以下の適宜温度で加熱して、当該混合物を構成する有機化合物の少なくとも一部を熱分解させる炭化処理を実施してなることを特徴とする。
【００４１】
本発明の有機廃棄物燃料にあっては、廃油以外の有機廃棄物で構成された対象原料と油脂とを混合して混合物を得、得られた混合物を減圧下で加熱するに際して、前記対象原料を加熱して水分含量を略５質量％以上略３０質量％以下まで低下させた一次加熱処理物を得、該一次加熱処理物に４質量％以上３０質量％以下の含有量となるように油脂を混合して前記混合物を得、得られた混合物を１５０℃以上２５０℃以下の適宜温度で加熱して、当該混合物を構成する有機化合物の少なくとも一部を熱分解させる炭化処理を実施してなるため、前同様、容易に取り扱うことができる一方、保存安全性が改善され、更に燃料としても十分使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る有機廃棄物燃料を製造する手順を示すフローチャートである。
【図２】真空加熱機の外観斜視図である。
【図３】真空加熱機の内部構成斜視図である。
【図４】表に示した試料及び対照１について経時的な吸湿性試験を行った結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、本発明に係る有機廃棄物燃料を製造する手順を示すフローチャートである。
本発明に係る有機廃棄物燃料を製造するには、図１に示したように廃油以外の有機廃棄物に対して一次加熱処理を実施する（ステップＳ１）。
【００４４】
ここで、本工程における原料の対象とする対象原料は、廃油以外の有機廃棄物であれば特に限定されず、例えば、小売店及びレストラン等、食品を提供する店舗にて発生する賞味期限が経過したおにぎり、お弁当又はパン、料理に使用する食材の切屑又は残飯、酒造所で発生する焼酎粕若しくは酒粕、ジュース工場で発生する果実の搾り粕、豆腐工場で発生するおから等々、又は一般家庭で発生する生ごみ、或いはこれらの混合物が含まれる。また、下水事業における汚泥等も対象原料とすることができる。なお、対象原料の水分状態に応じて予め脱水処理を行ってもよい。
【００４５】
対象原料の一次加熱処理は、対象原料の水分含量を略５質量％〜略３０質量％、好ましくは略１０質量％〜略１５質量％になるまで減少させることを目的としている。ここで、一次加熱処理物の水分含量が略５質量％未満の場合、一次加熱処理に長時間を要するため、処理効率が低く、ランニングコストも嵩む。また、一次加熱処理物の水分含量が略３０質量％を超える場合、後述する炭化処理工程において一次加熱処理物に残存する水分が気散するのに伴って、一次加熱処理物に混合させた油脂が過度に損失してしまう虞がある。
【００４６】
一方、一次加熱処理の水分含量が略１０質量％〜略１５質量％である場合、当該処理を比較的短い時間で終了することができるとともに、炭化処理工程にあっても添加された油脂の損失は殆どみられない。更に、保存性も高い。
【００４７】
対象原料の加熱乾燥方法としては特に限定されず、例えば、対象原料を撹拌しつつ、熱を直接的又は間接的に対象原料へ導入することによって対象原料を加熱処理することができる。
【００４８】
この場合、一次加熱処理を減圧環境下で実施すると、処理時間を短くすることができるため好ましい。例えば、真空加熱機ＧＶ−３５（株式会社ガイア製）を用いた場合、−０．０８ｍｐａ〜−０．０９ｍｐａの圧力、１９０℃〜２００℃という条件下、８時間でキャベツ残渣の水分含量を略１０質量％に低減させた一次加熱処理物を得ることができる。また、本真空加熱機を用いた場合、排気温度が４８℃程度になったタイミングを一次加熱処理の終点とすることができる。
【００４９】
なお、一次加熱処理における加熱温度は、例えば５０℃〜２５０℃と適宜に設定することができる。
【００５０】
次に、このようにして得られた一次加熱処理物に油脂を添加し（ステップＳ２）、添加した油脂と一次加熱処理物とを両者が略均一になるように混合する（ステップＳ３）。なお、油脂と一次加熱処理物との混合作業は、一次加熱処理を行った加熱機内で実施してもよく、また当該加熱機から一次加熱処理物を取り出して専用混合機で実施してもよい。
【００５１】
添加する油脂の種類は特に限定されず、動植物油脂及び／又は鉱物油を用いることができる。常温で固体状・液体状のいずれであってもよいが、常温で液体状の場合は後述する混合作業を円滑に行うことができるため好適である。また、外食店、食品工場で発生する廃油及び／又は廃油汚泥を用いると廃棄物リサイクルの観点から好適である。
【００５２】
一方、油脂の添加量は、一次加熱処理物に対して当該一次加熱処理物の４質量％以上３０質量％以下、好ましくは４質量％以上１２質量％以下である。
【００５３】
油脂含有量を殆ど考慮しなくてもよい対象原料を用いた場合はこのようであるが、対象原料には油脂分を比較的多く含むものが混入している場合がある。そのような対象原料を用いる場合にあっては、一次加熱処理物が４質量％以上３０質量％以下の油脂含有量となるように、好ましくは４質量％以上１２質量％以下の油脂含有量となるように油脂の添加を実施する。
【００５４】
一次加熱処理物の油脂含有量が４質量％以上となるように油脂を添加混合させた場合、前述した炭化処理を行って得られる有機廃棄物燃料の着火点が、油脂を添加せずに炭化処理を行って得られる有機廃棄物燃料の着火点より高く、保存安全性を改善することができる。
【００５５】
一方、一次加熱処理物の油脂含有量が３０質量％を超えるように油脂を添加混合させた場合、炭化処理を行って得られる有機廃棄物燃料が添加された油脂によってべたつき、取扱性が著しく低下する。
【００５６】
一方、一次加熱処理物の油脂含有量が１２質量％以上となるように油脂を添加混合させた場合、炭化処理を行って得られる有機廃棄物燃料を成型機を用いてペレット状に成型した場合であっても、添加した油脂がしみ出ることなくペレットを得ることができる。
【００５７】
更に、一次加熱処理物の油脂含有量が４質量％以上となるように油脂を添加混合させた場合、炭化処理を行って得られる有機廃棄物燃料の単位質量当たりの発熱量が、国内一般炭の単位質量当たりの発熱量である２２５００ｋｊ／ｋｇ及び輸入一般炭の単位質量当たりの発熱量である２６６００ｋｊ／ｋｇを超えるものであり、石炭の代替燃料とすることができる。
【００５８】
一方、油脂の添加量が一次加熱処理物の２質量％の場合であっても、一次加熱処理物の油脂含有量が２質量％以上であれば、国内一般炭の単位質量当たりの発熱量と同程度の発熱量を有しており、燃料として十分に使用することができる。
【００５９】
なお、一次加熱処理物に添加すべき油脂の量は、前述したステップ１で得られた一次加熱処理物に含有される油脂量に基づいて定めればよい。なお、一次加熱処理物に含有される油脂量を測定するには、例えば、溶剤としてノルマルヘキサンを用いるノルマルヘキサン抽出物質分析法を適用することができる。
【００６０】
なお、きゃべつ、ヤングコーン、ごぼう、さやいんげん、さやえんどう、サラダ菜、サニーレタス、葉しょうが、そら豆、たけのこ、たらの芽、つるむらさき、にんにくの茎、赤ピーマン、ピーマン、アスパラガス、オクラ、かぶ、かぼちゃ、カリフラワー、きゅうり、水菜、クレソン、こまつな、しそ、ズッキーニ、スナップえんどう、セロリ、だいこん(根)、だいこん(葉)、たまねぎ、ちんげん菜、とうがん、トマト、ながねぎ、なす、にがうり、にんじん、はくさい、みょうが、芽きゃべつ、ゆりね、レタス、レッドキャベツ、れんこん、うど、ふき、もやし、わけぎ、柿、ぐみ、さくらんぼ、バナナ、パパイヤ、いちご、いちじく、キウイフルーツ、すいか、なし、パインアップル、びわ、ぶどう、ブルーベリー、マンゴー、メロン、もも、りんご等にあっては、それ自身殆ど油脂分を含有していないので、一次加熱処理物に含有される油脂分を調べることなく、一次加熱処理物に対して４質量％以上３０質量％以下、好ましくは４質量％以上１２質量％以下の油脂分を添加することができる。
【００６１】
ステップ３にて、添加した油脂と一次加熱処理物とを混合して混合物が得られると、当該混合物を炭化処理して（ステップＳ４）、有機廃棄物燃料を得る（ステップＳ５）。
【００６２】
かかる炭化処理は、酸素を制限した環境下で混合物を加熱することによって、当該混合物を構成する有機化合物の少なくとも一部を熱分解することをいい、これによって混合物の単位質量当たり炭素の量を豊富化させることができる。
【００６３】
本実施形態では、混合物を加熱する加熱室から気体を吸引して当該加熱室１０内を減圧することによって酸素を制限した環境下になしている。これによって、酸素を制限した環境が保持されるとともに、炭化処理中に有機化合物の熱分解によって生じるガス等を除去することができる。
【００６４】
ここで、炭化処理を実施する温度としては１００℃を超え、混合物を構成する有機化合物が熱分解する温度であればよいが、１５０℃以上２５０℃以下、更に好ましくは２００℃以下の温度範囲が好適である。炭化処理の温度が１００℃未満である場合、炭化処理に長時間を要するため処理効率が著しく低く現実的でないばかりでなく、廃棄物に起因する臭いが残存して、保存・流通に支障を来す。また、炭化処理の温度が３００℃を超えるとダイオキシンが発生する虞がある。
【００６５】
一方、炭化処理を１５０℃以上２５０℃以下の温度範囲で実施した場合、炭化処理設備を簡素化・小型化することができるのに加え、比較的短時間で炭化処理を行うことができ、ランニングコストを可及的に低減することができる。更に、１５０℃以上２００℃以下の温度範囲で実施した場合、これらの効果に加え、炭化処理中に発生するタール分や有機ガス成分の量を抑えることができるため、有機廃棄物燃料の収率が増大するという効果を奏する。
【００６６】
減圧下、１５０℃以上２５０℃以下の温度範囲で炭化処理を実施することができる装置としては前述した真空加熱機ＧＶ−３５（株式会社ガイア製）を用いることができる。なお、本装置には撹拌機が内蔵されているので、前述した一次加熱処理、一次加熱処理物と油脂との混合及び炭化処理を１台で実施することができる。
【００６７】
図２及び図３は、前記真空加熱機（ＧＶ−３５）の外観斜視図及び内部構成斜視図であり、縦型に構成してある。
【００６８】
縦長の匡体１の正面には、前述した有機廃棄物又は混合物といった被加熱物を投入する投入口扉２、及び加熱済みの被加熱物を排出するための排出口扉３が上下に位置を異ならせて開閉可能に配設してあり、投入口扉２を開けて投入された被加熱物は短寸円筒状の加熱部１０の天井部分から加熱部１０内へ投入されるようになっている。
【００６９】
加熱部１０は、所要の間隙を隔てて配置した内筒及び外筒を具備する二重筒構造になしてあり、前記被加熱物は内筒内に投下されるようになっている。内筒と外筒との間には流動性を有する熱媒体が封入してあり、該熱媒体は加熱部１０の底部に配したヒータ１１及び外筒の外周面に巻回させたバンドヒータ１２によって適宜の温度に加熱されるようになっている。
【００７０】
また、内筒内には周囲に撹拌羽根を設けてなる１又は複数の撹拌用軸が鉛直方向に配設してあり、撹拌用軸は加熱部１０の天井部に取り付けられた撹拌モータ５によって回転駆動される。
【００７１】
このような構造の加熱部１０にあっては、ヒータ１１及びバンドヒータ１２によって熱媒体の温度を正確に調整することができるため、前述した一次加熱処理及び炭化処理を所定の温度で実施することができる。また、流動性を有する熱媒体を介して内筒に熱を伝導させるため、内筒の全体にむらなく熱を伝えることができ、更に内筒内に投下された被加熱物を撹拌するため、被加熱物の全体を均一に加熱処理することができる。
【００７２】
撹拌モータ５の上方位置には真空ポンプ６が配設してあり、真空ポンプ６は加熱部１０の内筒内から排気してその内部を減圧する。なお、加熱部１０、該加熱部１０に連通された投入口扉２及び排出口扉３は気密を保持し得るように構成されている。
【００７３】
一方、真空ポンプ６と加熱部１０との間には気液分離器７が介装してあり、前記内筒からの排気は気液分離器７によって気体と液体とに分離されたのち、分離された液体及び気体は各別に浄化・脱臭されるようになっている。
【００７４】
なお、図２及び図３では縦型の装置例を示したが、加熱部１０を横臥させる横型の装置であってもよい。なお、本発明の一次加熱処理及び炭化処理に使用し得る装置はこれらに限られるものでないことはいうまでもない。
【００７５】
ところで、図２及び図３に示した真空加熱機は比較的コンパクトであるので、例えば当該真空加熱機を外食店舗又は生鮮食料品を取り扱う商店等に設置して、前記ステップＳ１で説明した一次加熱処理を実施し、得られた一次加熱処理物を、減圧下で炭化処理を行う大型の装置が設置してある炭化処理場に回収し、そこで前記ステップＳ２〜Ｓ５で説明したように油脂を添加混合して炭化処理を行うようにすることができる。
【００７６】
この場合、各店舗にて生じる有機廃棄物はその店舗で一次加熱処理されるので有機廃物の嵩及び重量が大幅に減少される。そのため、一次加熱処理をせずに有機廃棄物を回収する場合に比べて、回収作業及び回収効率を大幅に改善することができ、回収コストが低減する。また、有機廃棄物の腐敗も回避することができるため、衛生管理も改善することができる。一方、大型の装置にて炭化処理を行うことによって、炭化処理の効率を向上させて製造コストを低減することもできる。
【００７７】
次に、比較試験を行った結果について説明する。
次の表は、前述した一次加熱処理物に油を、２質量％から３０質量％までその添加量を種々異ならせて添加した各混合物をそれぞれ炭化処理して得た有機廃棄物燃料の高位発熱量、低位発熱量、及び着火点をそれぞれ測定した結果を示すものである。なお、対照として一次加熱処理物に油を添加せずに炭化処理して得た有機廃棄物燃料の高位発熱量、低位発熱量、及び着火点を測定した結果を示す。
【００７８】
なお、高位発熱量及び低位発熱量はいずれもＪＩＳ−Ｍ−８８１４に準じて測定し、着火点はクロイレン測定法により測定した。なお、クロイレン測定法により測定された着火点の値は、その測定原理より発火点の値と略同じであると考えられる。
【００７９】
ここで、一次加熱処理物は次のようにして調製した。すなわち、市販のキャベツを６ｃｍ角程度の大きさに切断して前述した真空加熱機ＧＶ−３５（株式会社ガイア製）に投入し、−０．０８ｍｐａ〜−０．０９ｍｐａの減圧下、１９０℃〜２００℃の温度で一次加熱処理を行った。そして、真空加熱機の排気温度が４８℃程度になったタイミングで一次加熱処理を終了した。一次加熱処理に要した時間は８時間であった。
【００８０】
このようにして得られた一次加熱処理物に市販の大豆油を添加し真空加熱機ＧＶ−３５を用いて混合し、混合物を得た。この混合物を真空加熱機ＧＶ−３５を用いて炭化処理した。本比較試験では経験的に、真空加熱機の排気温度が４３℃程度になったタイミングで炭化処理を終了した。炭化処理に要した時間は試料１から試料５にあっては２〜３時間であったが、対照１は１０時間を要した。
【００８１】
なお、炭化処理を終了するタイミングは上述した如き排気温度のみならず、適宜定めればよい。
【００８２】
【表１】
0005597332.tif 000002
【００８３】
なお、本表中、アスタリスク印が付記されている値は対照２を対照としており、それ以外の値は対照１を対照としている。
【００８４】
本表から明らかなように、油を添加した試料１〜試料５のいずれにあっても着火点の値は、油を添加していない対照１の着火点の値より１０℃以上上昇しており、保存安全性を改善することができた。
【００８５】
一方、油脂を添加していない対照１の発熱量（高位発熱量）は２０８５０ｋＪ／ｋｇであり、添加油脂である大豆油の発熱量は３９０００ｋＪ／ｋｇである。この大豆油を５質量％となるように一次加熱処理物に添加した試料４にあってはその予測発熱量は下式のように計算できる。
（２０８５０＋３９０００×５／１００）／１．０５＝２１７１４（ｋＪ／ｋｇ）
【００８６】
しかしながら、前記表から明らかなように、試料４の発熱量（高位発熱量）は２８７２０ｋＪ／ｋｇであり、予測発熱量より略３２％高い値であった。
【００８７】
しかも、前述したように炭化処理において、真空加熱機の排気温度が４３℃程度まで低下するのに要する時間は対照１では１０時間程度であったのに対し試料４の所要時間は２時間程度であり、略１／５に短縮されていた。
【００８８】
本発明方法にあっては前述した如く、熱伝導率が高い媒体である油脂を一次加熱処理物に混合させた混合物を炭化処理するため、炭化処理において、一次加熱処理物に混合させた油脂が熱媒体となって一次加熱処理物に熱が良好に伝導して炭化がより促進されたためであると考えられる。
【００８９】
つまり本発明方法にあっては、炭化処理に要する時間を短縮することができるとともに、炭化をより促進することができ、高発熱量の有機廃棄物燃料を製造することができるのである。
【００９０】
このように炭化処理を施すことによって、油脂添加量が少なくても燃料としても十分使用することができる有機廃棄物燃料を製造することができる一方、油脂添加量が相対的に少ないため、試料１乃至試料５のいずれにあっても、プレスといった圧力を加えない通常の扱いでは油脂がしみ出るといったことはなく、容易に取り扱うことが出来た。更に、試料１乃至試料５にあっては成型機でペレット状に成型することができ、更に取り扱いを容易にすることができる。
【００９１】
ところで、前述した如く被加熱物に油脂を混合させることによって、被加熱物に熱が良好に伝導するので、一次加熱処理の際にも予め油脂を混合させておくことが考えられる。しかしながら、一次加熱処理の際には被加熱物から多くの水分が気散するため、気散する水分に付随して多くの油脂も気散してしまい、油脂の損失が大きい。本発明にあっては、一次加熱処理の際には油脂が添加されていないため、このような油脂の損失を防止することができるのである。また、このように油脂の気散・排出が防止されるため、加熱機のメンテナンスが容易になるばかりでなく、環境中に油脂が排出されることを回避して、クリーンな操業を実現することができる。
【００９２】
次に、表に示したいくつかの試料及び対照１について吸湿性を調べた結果について説明する。
【００９３】
図４は、前述した表に示した試料及び対照１について経時的な吸湿性試験を行った結果を示すグラフである。なお、本吸湿性試験は次のようにして行った。すなわち、予め十分に乾燥させた各秤量瓶にそれぞれ各試料を投入して初期質量を測定した後、硫酸カリウムを用いてその内部の相対湿度を略９８％に調製したデシケータ中に各秤量瓶を静置してから適宜日数経過したときの質量をそれぞれ測定することによって含水量を算出した。なお、試料を投入する前の各秤量瓶の質量は予め測定しておいた。
【００９４】
また、図中、白抜き菱形印は前述した表に示した試料１の結果を示しており、黒三角印は同じく試料２の結果を示しており、黒丸印は同じく試料４の結果を示しており、ばつ印は同じく試料５の結果を示している。なお、白丸印は、前述した如く一次加熱処理物に市販の大豆油を１０質量％添加した混合物を前同様に炭化処理して得た有機廃棄物燃料（試料６）の結果を示している。一方、黒菱形印は前記表に示した対照１の結果を示している。
【００９５】
図４から明らかな如く、対照１の吸湿性が最も高く、本発明に係る各試料の吸湿性はいずれも対照１より低いものであった。更に、試料２、試料４〜６の吸湿性は試料１の吸湿性に比べて明らかに低いものであった。
【００９６】
これらのことより、一次加熱処理物に３質量％以上の油脂を含有させることによって、経時的な吸湿性をより抑制して保存安全性を更に改善することができるといえる。
【００９７】
次に、このようにして製造された有機廃棄物燃料を用いて燃焼試験を行った結果について説明する。
【００９８】
燃焼試験には、前記表に示した試料４の有機廃棄物燃料を１時間当たり１７ｋｇ用いた。この有機廃棄物燃料を木質ペレット・木質チップ兼用温水ボイラーＦＢ−８（旭設備株式会社製）に供給して連続運転を実施した。なお、本機の燃焼室容量は０．３８ｍ３であり、燃焼空気量は３ｍ３／分（５０ｍｍａｑ，０．１ｋＷ）である。
【００９９】
その結果、本発明に係る有機廃棄物燃料にあっては着火性及び燃焼安定性とも良好であった。また、燃焼により発生した灰は比較的少量であり、当該灰の融解等による排出トラブルも発生しなかった。更に、燃焼試験中に排出されたガスについても、ＳＯＸ及びＮＯＸともに規制値以下であった。
【符号の説明】
【０１００】
１    匡体
２    投入口扉
３    排出口扉
５    撹拌モータ
６    真空ポンプ
７    気液分離器
１０    加熱部
１１    ヒータ
１２    バンドヒータ
【図１】
0005597332.tif 000003
【図２】
0005597332.tif 000004
【図３】
0005597332.tif 000005
【図４】
0005597332.tif 000006