(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然界に植生する植物、又はバイオマスとしての利用を目的として栽培された作物を収集して裁断した原料バイオマスを、その一部が炭化するまで加熱乾燥して、嵩張りの原因となる草や細枝、葉のみが炭化した粗バイオマス燃料とし、この粗バイオマス燃料をスクリュー搬送機で抵抗をかけながら搬送することにより、炭化した草や細枝、葉を粉化して嵩張りを解消する、粉粒混合状態のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項２】
請求項１の記載の製造方法により得られる粉粒混合状態のバイオマス燃料。
【請求項３】
請求項２に記載のバイオマス燃料を炭化して得られるバイオマス炭。
【請求項４】
請求項３に記載のバイオマス炭を粉砕して得られるバイオマス粉炭。
【発明の詳細な説明】
【技術の分野】
【０００１】  バイオマス燃料と加工技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  雑草や樹木の枝葉等をバイオマスとして、一部が炭化するまで加熱乾燥することによって、生産されるバイオマス燃料とそのバイオマス燃料の加工技術。
【先行技術文献】
【０００３】
【特許文献１】  特願２０１１−２３０１７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  今の日本社会は全ての物資が買い手市場であって物が有り余っているというのが現状である。その様な中でどう仕様もないのが石油、石炭などの化石燃料と電気である。化石燃料は外国から買えるが電気は買えない、買えない電気を作るために化石燃料を買っているのが現実である。【０００５】  電気を作るために膨大な量の化石燃料が輸入される。これによって膨大な燃料代が外国に支払われる。この負担を軽くするために原子力発電が導入され働いていたがその推進事業も２０１１年３月の震災で潰れてしまった。これを機に日本は原子力エネルギーに代わる新しいエネルギー源を探し始め雑草を始とするバイオマスに着目したのである。然し、今の日本にはバイオマスを燃料として活用する知識や技術は全く無いといってよい。従ってこれから一連の技術を確立することが大きな課題である。【０００６】  この技術に関する最大の課題は、雑草というバイオマスを経済的に利用できる条件のバイオマス燃料に加工する技術を確立することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  このバイオマス燃料の原料として収集されるバイオマスは、主たるものが雑草と言う事であるが、実際には雑草を始とする自然界に植生する全ての植物及び、バイオマスとしての利用を目的に栽培された作物を主とする農作物であって、道路の法面、公園、街路、里山、山林原野、河川堤防、耕作放棄農地等に繁茂する雑草樹木の枝打ち枝葉、潅木類、竹、篠、笹、蔦、等全ての植物と、休耕農地等で栽培される作物等、植物と認められるものは全てが対象となる。【０００８】  これらのバイオマスは採集しながら裁断するか、普通に採集して搬入してから裁断するかのいずれかの手段で一定の寸法に裁断した後に、バイオマスの一部が炭化するまで加熱乾燥するものである。【０００９】  収集するバイオマスは無差別に収集裁断するので、裁断されたバイオマスの比較的太い幹や、枝、茎、等は、大小様々なペレット状であって、草や細枝葉が炭化するまで加熱しても、比較的大きなペレットは炭化せずに表面が焦げただけの所謂生焼けの状態であって、炭化した草や細枝葉と生焼けペレット、変色した程度の草の茎などが混じった粗バイオマス燃料ができる。【００１０】  この様な加工によってできた粗バイオマス燃料は、かなりの嵩張りがあって取り扱いの上での不都合が多い。従って嵩張りを解消するために、炭化した草や細枝葉を粉砕するのであるが、常識で考えると炭化した草や細枝葉と生焼けペレットを分別しないと粉砕できないが、本発明はこれらの作業を簡略化して生産コストを削減するために、分別はせずスクリュー搬送機で抵抗をかけながら搬送することで炭化した部分のみを粉砕する。この粉砕の技術は旧式の精米機の機能の応用である。【００１１】  この様な手段で加工されたバイオマス燃料は、粗細混合の粉炭と比較的炭化が進んだ小中粒のペレットと表面が焦げた中大粒のペレットと殆ど炭化していない草の茎などが混合した状態で、焚き火の燃え残りのゴミの様なバイオマス燃料になる。
【発明の効果】
【００１２】  ２０１１年に日本国内の道路、公園、堤防などから発生した植物ゴミは約２００万トンといわれる。これ等のゴミの大半は焼却処分されているが、そのゴミ全てを燃料として火力発電をすると約４５億キロワットの電力が得られ、その電力量は標準家庭１３２万世帯が一年間使用できる電力量に相当するといわれる（国土交通省試算−２０１１年９月１８日  茨城新聞掲載）。因みに原発一基（標準−１００万キロワット時）の発電量は８６億キロワット／年とされ、実にその半分のエネルギーがゴミとして経費をかけて処分されているのが現実である。【００１３】  植物ゴミもこの様に評価すれば立派な資源＝バイオマスである。この試算の下に国内に存在するバイオマスの量を想定すると、２０１１年の国土交通省の試算の数十万倍を下ることはないことは確実なことである。仮にこの存在量の１０パーセントが利用できたとすると、試算の数万倍のバイオマスが燃料になり、その燃料によって生産される電力量は原発５０００基分以上に達するはずである。【００１４】  このバイオマス燃料は、ＣＯ２削減対策の中のカーボンニュートラル燃料であって、ＣＯ２削減対策に貢献するものは非常に大きなものがある。又、貧資源国日本が大量に輸入している化石燃料に代わるエネルギー資源になることは確実である。【００１５】  従ってこのバイオマスは未開発の資源であるので、実用技術の確立によって新産業が興り、労働力の雇用や関連産業を通して社会に貢献するものは非常に大きい。
【発明を実施するための形態】
【００１６】  このバイオマス燃料の原料となるバイオマスは、道路、街路、公園、里山、河川堤防、山林原野、耕作放棄農地等に自生繁茂する全ての植物及び、休耕農地等に栽培されるバイオマス作物等、収集可能な全ての植物の、幹、茎、枝葉等であって、そのほかにも植物に由来する食品工業等の工業残渣等、植物の性状が残っているものであれば全て原料として利用することが可能である。
【００１７】  これらのバイオマスは、雑草、樹木の剪定枝葉、間伐材、潅木類、竹、篠、笹、蔦、等の未利用の植物であって、植生する場所や種類に関係なく一律無差別に採集しながら一定の寸法に裁断するか、普通に刈り取られて集められたものを一定の寸法に裁断するが、裁断するする寸法については特に拘る必要はなく、加工する設備の規模やバイオマスの条件にあったものにすればよい。
【００１８】  この裁断は加熱乾燥の工程の前処理の工程と考えられるものであって、雑草や樹木の枝打ち枝葉、篠、笹、蔦等の様な比較的細かいバイオマスを扱う中小規模の設備の場合は長さ２〜３センチ程度の寸法の裁断が扱い易く、樹木の間伐材や雑木、潅木を主として扱う大規模な設備の場合には長さ５センチでも１０センチでも状況に合わせて裁断すればよいものであって、裁断された草の茎や樹木の幹、太枝等は既にペレットになっていると考えればよい。
【００１９】  本発明はこの様に前処理されたバイオマスの嵩張りの原因となる草や細枝葉のみを炭化し、炭化した部分のみを粉砕し、嵩張りを解消すると同時に乾燥を行うだけの極めて単純なバイオマス燃料の加工技術である。然し、バイオマスの前処理については特定の手段や形状に拘る必要はなく裁断の寸法を微細にしたり、すり潰したり、バイオマスの条件によっては裁断せずに直接加熱乾燥した後に粉砕してもよい。
【００２０】  そのバイオマス燃料の工業的な加工手段は、前処理されたバイオマスを工業的な炭化装置によって雑草や樹木の細枝葉等が炭化する程度まで加熱乾燥するだけのものである。
【００２１】  この様に加熱乾燥されるバイオマスは、雑草や樹木、潅木類、竹、篠、笹、などの細枝葉等、嵩張りの原因となる乾燥の早いものは炭化するが、中程度以上のペレットは生焼けであったり、表面がこげた程度であったり、珪酸分の多い草の茎は変色した程度の物の混合状態の粗バイオマス燃料になる。
【００２２】  この状態の粗バイオマス燃料は炭化装置より排出された後、撹拌機で撹拌するか、スクリュー搬送機で抵抗をかけながら搬送すると炭化した草や細枝葉は簡単に粉砕され、嵩張りが解消して粗細混合の粉炭、生焼けや焦げたペレット、乾燥した茎等の混合状態の焚き火の燃え残りゴミのような、粉粒混合状態のバイオマス燃料ができあがる。
【００２３】  この様にしてできた粉粒混合状態の燃料が目的とするバイオマス燃料で、この状態のバイオマス燃料の中の生焼けや焦げた状態のペレットにはかなりの水分が残っているが、この水分の量は燃料全体の中の一部分の僅かなものなので、時間の経過と共に全体に分散吸収されてしまうので品質や燃焼に影響を及ぼすものではない。
【００２４】  このバイオマス燃料の特徴は、原料のバイオマスの２０〜３０パーセントが炭化し、残りは半炭化又は表面がこげたものや変色した程度のものの混合状態であって、バイオマスの条件、つまり草と樹木の枝葉、潅木類等の混合割合によって、炭化物の割合の比が異なる。
【００２５】  従ってこのバイオマス燃料は、一見して焚き火の燃え残りの半焼けゴミのような状態であるが、燃料としての性状は木質チップや薪に比べて着火温度が低く燃焼速度も速いが、燃焼温度は薪に近い良質な燃料である。然し全体的な傾向は、炭化の程度が低いほどよく燃えるが嵩張りが大きく保管性を始とする取り扱い上の不都合が大きい。又炭化が進み過ぎると炭化物が多くなる。つまり粉炭やペレット炭が多くなって嵩張りが解消して保管性を始とする取り扱いはよくなるが燃えが悪くなる。この傾向も燃焼炉内の温度が高くなれば余り拘ることではない。
【００２６】  このバイオマス燃料も、使用目的によって炭化の程度を変えることや、炭化部の粉砕を省略すること等は自由である。例えば、バイオマスの大部分を炭化させ粉砕して、木質チップや石炭などの助燃材として混合燃焼等に使用すると燃焼効率が良くなる。又使用目的によって粉砕の必要がない場合には粉砕をしないほうがよく燃える。
【００２７】  この様に本発明は、日本中に溢れかえって手の施しようのない厄介者のバイオマスを、極限まで下げた生産コストで加工できる技術によって加工したバイオマス燃料であって、バイオマスを炭化するというよりも過度に加熱乾燥するだけのものであり、その上でバイオマスの炭化した部分のみを粉砕したことを特徴とするバイオマス燃料とそのバイオマス燃料の加工技術である。
【００２８】  ここではロータリーキルン式炭化炉による加熱乾燥を実施例として説明しているが、炭化装置の選択については特に拘る必要はなく、どのような装置や手段を用いてもバイオマスの加熱乾燥の結果が説明のバイオマス燃料になればよい。
【００２９】  又、これ等のバイオマスは、完全に炭化した物を原料炭として粉砕しバイオマス粉炭とすることで燃料以外に利用することも可能である。例えば農業での土壌改良材や、工業では煉炭等の成形炭の原料として利用することもできる。
【００３０】  又、牧草や芝草ばかりのような木質が混じっていないか混じっていても小さいか少ないバイオマスの場合には、一部が炭化するまで加熱せず粉砕できる程度に乾燥するだけでよい。この手段は高温の熱風の利用が効果的であるので、燃料の生産設備の条件や使用目的、使用条件によっては全てのバイオマスの加工にも共通する。例えばこのバイオマス燃料生産技術以外の産業で排出される高温の熱を利用するもので、廃棄物処分場等の燃焼炉に併設することによって、熱風による乾燥は容易なものになる。又排煙などを利用する炭化炉などを併設することも有効な手段である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】  欧米では栽培されたバイオマスによって火力発電が行われている。最新の情報によれば、日本でもこれに倣って、環境整備で発生する植物ゴミをバイオマスとして火力発電をする研究が始まるということである。従って、この分野での利用の可能性が最も大きなものである。【００３２】  本発明のバイオマス燃料は、実用バイオマス燃料として完成しているものなので、効果的な燃焼技術が確立されれば、農業用、工業用等の分野で化石燃料に代わる燃料として利用される可能性は大きなものである。【００３３】  バイオマスを完全に炭化して得るバイオマス炭と、このバイオマス炭を粉砕して得るバイオマス粉炭は多目的利用を前提に考案したものであって、燃料以外に農業用の土壌改良剤や融雪剤、工業では煉炭等の成形炭や消臭剤の利用の可能性が大きい。