(57)【要約】【課題】バイオマスから効率よくアルカリ金属を除去し、バイオマス燃料としての有効利用を促進する。【解決手段】アルカリ金属や塩素分を含むバイオマス、例えばアブラヤシの空果房等を圧搾した後に、バイオマスに物理的衝撃を与えながら水洗する。バイオマスを圧搾してバイオマス中の植物細胞を破壊し、その後さらに物理的衝撃を与えながら水洗することで、軟化させたバイオマスからアルカリ金属を効率よく除去することができる。そして、水洗されたバイオマスを水切り後、散水洗浄する。この散水洗浄によってバイオマスに残存していたアルカリ金属を０．２質量％以下にまで低減できる。このアルカリ金属含有量が０．２質量％以下のバイオマスを、乾燥、破砕及び成型して、アルカリ金属含有量が低減された良質なバイオマス燃料を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属を含むバイオマスを圧搾する圧搾工程と、圧搾後のバイオマスに物理的衝撃を与えながら水洗する水洗工程と、水洗後のバイオマスを水切りした後に散水洗浄する散水洗浄工程とを備えることを特徴とするバイオマスの前処理方法。
【請求項２】
前記圧搾工程において、バイオマス中の水分を６０質量％以下まで除去することを特徴とする請求項１に記載のバイオマスの前処理方法。
【請求項３】
前記水洗工程でバイオマスに与えられる物理的衝撃は、連続して加えられる瞬間的な衝撃であることを特徴とする請求項１又は２に記載のバイオマスの前処理方法。
【請求項４】
前記水洗工程でバイオマスの水洗に使用する水量は、水洗されるバイオマス１質量部（乾燥質量）に対して３質量部以上２０質量部以下であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のバイオマスの前処理方法。
【請求項５】
前記散水洗浄工程でのバイオマスに対する散水量は、散水されるバイオマス１質量部（乾燥質量）に対して３質量部以上２０質量部以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のバイオマスの前処理方法。
【請求項６】
前記散水洗浄工程で使用された洗浄水を、前記水洗工程の水洗水に用いることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のバイオマスの前処理方法。
【請求項７】
前記散水洗浄後のバイオマスを圧搾する再圧搾工程を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のバイオマスの前処理方法。
【請求項８】
前記再圧搾工後のバイオマスを散水洗浄した後に圧搾する最終圧搾工程を備えることを特徴とする請求項７に記載のバイオマスの前処理方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載のバイオマスの前処理方法により得られたバイオマスを、水分２０質量％以下まで乾燥させる乾燥工程と、乾燥したバイオマスをかさ密度０．５０ｋｇ／Ｌ以上のペレットにする成型工程とを備えることを特徴とするバイオマス燃料製造方法。
【請求項１０】
前記乾燥工程と前記成型工程の間に、長繊維長が２０ｍｍ以下となるまで前記バイオマスを破砕する破砕工程を備えることを特徴とする請求項９に記載のバイオマス燃料製造方法。
【請求項１１】
前記成型工程において、前記バイオマスの前処理方法で得られたバイオマス由来の油脂を、成型助剤として使用することを特徴とする請求項９又は１０に記載のバイオマス燃料製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ金属を含むバイオマスを燃料として有効利用するにあたって前処理する方法、及び前処理後のバイオマスからバイオマス燃料を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
将来的に石油等の化石燃料が枯渇するおそれがあることなどに鑑み、近年ではバイオマスを燃料として有効利用することを促進する試みがなされている。尚、バイオマスとは、燃料等として利用可能な生物由来の有機質資源であって化石燃料を除くものをいう。【０００３】
ところで、バイオマスはアルカリ金属を多量に含むため、バイオマスをそのまま加熱装置に燃料として供給すると、バイオマス中のアルカリ金属が加熱装置内で化学反応を起こして低融点物質を生成させ、生成した低融点物質が加熱装置の運転トラブルを引き起こすおそれがある。【０００４】
尚、加熱装置の運転トラブルとしては、例えば、バイオマスを流動層式加熱装置に燃料として供給すると、バイオマス中のアルカリ金属が流動媒体である珪砂と反応して低融点物質を生じさせ、これが流動層の流れを妨げることが挙げられる。【０００５】
このようなトラブルを生じさせないため、燃料として利用されるバイオマス中のアルカリ金属含有量は、０．２質量％以下であることが望まれる。【０００６】
しかし、バイオマスの中でも特に植物細胞を有するものは硬く、このようなバイオマスを水洗してもバイオマス中のアルカリ金属を水洗水に効率よく溶出させることができないため、バイオマスからアルカリ金属を除去するのは困難であった。そのため、バイオマスを燃料として有効利用するのは容易ではなかった。【０００７】
この点は、特にパーム油産業において問題視されている。アブラヤシの果実の果肉や種子からはパーム油と呼ばれる油脂が採れ、今日ではパーム油は食品や洗剤等の様々なものに有効に利用されている。一方、パーム油の生産に伴う副産物としてアブラヤシの空果房（以下、「空果房」という。）が多量に発生する。この空果房は多量のアルカリ金属を含むと共に植物細胞を有するため、空果房を水洗しても多量のアルカリ金属が空果房に残留する。そのため、空果房は有効利用が難しく、パーム油生産地域でその多くが廃棄、放置され、環境汚染が深刻になっていた。【０００８】
そこで、特許文献１には、アルカリ金属を含むバイオマスを加圧処理することで、バイオマス中の細胞を破壊してバイオマスを軟化させ、軟化したバイオマスを水洗することで、バイオマスに含まれるアルカリ金属を効率よく水洗水に溶出させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】日本特開２０１０−２７０３２０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、上記特許文献１に記載の技術は、アルカリ金属を含むバイオマスからアルカリ金属を除去することができるものの、特に、空果房のアルカリ金属含有量を０．２質量％以下にするのは困難であり、改善の余地があった。【００１１】
そこで、本発明は、バイオマス、特に、空果房から効率よくアルカリ金属を除去することができるバイオマスの前処理方法、及び、その前処理方法で得られたバイオマスを使ったバイオマス燃料製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は、バイオマスの前処理方法であって、アルカリ金属を含むバイオマスを圧搾する圧搾工程と、圧搾後のバイオマスに物理的衝撃を与えながら水洗する水洗工程と、水洗後のバイオマスを水切りした後に散水洗浄する散水洗浄工程とを備えることを特徴とする。【００１３】
本発明のバイオマスの前処理方法では、はじめに、圧搾工程においてバイオマスを圧搾してバイオマス中の植物細胞を破壊すると共に、バイオマス中の水分を６０質量％以下にまで除去する。この圧搾工程により、バイオマス中のアルカリ金属が、搾り出された圧搾水と共にバイオマスから除去され、さらに、バイオマスの植物細胞が破壊されることによって、次の水洗工程においてアルカリ金属を効率よくバイオマスから除去することが可能になる。【００１４】
本発明のバイオマスの前処理方法では、次の水洗工程において、バイオマスに物理的衝撃を与え、さらにバイオマス中の植物細胞を破壊しながら水洗する。これにより、前記圧搾工程では搾り出されなかったバイオマス中のアルカリ金属を水洗水中に溶出させることができる。【００１５】
この水洗工程における物理的衝撃は、継続的な加圧でもよいが、瞬間的な衝撃を連続して加えることで、水洗工程に要する時間を必要最小限に抑えることができる。【００１６】
次いで、本発明のバイオマスの前処理方法では、散水洗浄工程において、前記水洗工程後のバイオマスを水切りした後に散水洗浄する。この水切り後の散水洗浄により、バイオマスに付着しているアルカリ金属を除去することができる。【００１７】
また、散水洗浄工程でバイオマスに散水された洗浄水は、溶解しているアルカリ金属量が少ないことから、前記水洗工程の水洗水に利用することができる。これにより、本発明の実施に必要となる水量を低減すると共に、使用後の洗浄水の排水処理を省略することができる。【００１８】
上記バイオマスの前処理方法において、前記バイオマスを、塩素分をも含むものとすることができる。これにより、アルカリ金属と同時に塩素分をも効率よく除去することができ、バイオマスのアルカリ金属含有量と塩素含有量との両方を効率よく低減することができる。【００１９】
また、本発明では、前記散水洗浄工程の後に、バイオマスを再び圧搾する再圧搾工程を備えてもよい。この再圧搾工程によって、前記圧搾工程又は前記水洗工程において破壊されたバイオマスの植物細胞に内包されている前記水洗工程での水洗水又は前記散水洗浄工程における洗浄水に、溶解しているアルカリ金属や塩素分を除去することができ、バイオマスからのアルカリ金属や塩素分の除去率を向上させることができる。【００２０】
さらに、本発明では、前記再圧搾工程の後に、バイオマスを再度散水洗浄し、該再度散水洗浄後のバイオマスに第３回目の圧搾を行う最終圧搾工程を備えてもよい。これにより、バイオマスに付着しているアルカリ金属や塩素分を十分に除去すると共に、破壊された植物細胞内等のバイオマスの内部に残留する微量のアルカリ金属や塩素分をも除去することができる。【００２１】
また、本発明は、バイオマス燃料製造方法であって、前記バイオマスの前処理方法により得られたバイオマスを、乾燥、破砕及び成型して燃料化することを特徴とする。これにより、アルカリ金属や塩素分が充分に除去されたバイオマスを燃料として好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、バイオマスから効率よくアルカリ金属を除去し、バイオマスの燃料としての有効利用を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るバイオマスの前処理方法及びバイオマス燃料製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明に係るバイオマスの前処理方法及びバイオマス燃料製造方法を実施する装置の一例を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。尚、以下の説明においては、アルカリ金属を含むバイオマスとして、アブラヤシの空果房を前処理及び燃料化する場合を例にとって説明する。
【００２５】
本発明のバイオマスの前処理方法は、図１に示すように、少なくとも、空果房の圧搾工程、圧搾された空果房の水洗工程、及び水洗された空果房の散水洗浄工程を備える。
【００２６】
本発明が適用される空果房は、アブラヤシ果房から果実を脱果したもので、アルカリ金属の中でも特にカリウムを多く含み、その含有量は１．５〜３．０質量％である。また、この空果房は、６５〜９０質量％の水分を含んでいる。
【００２７】
空果房の圧搾工程では、空果房の植物細胞を破壊すると同時に空果房を加圧するので、空果房の植物細胞内に含まれていたアルカリ金属を水分と共に搾り出す。この圧搾工程では、空果房の水分量を６０質量％以下になるまで圧搾する。この圧搾工程において、空果房のアルカリ金属含有量は１．０〜１．５質量％まで減少する。
【００２８】
水洗工程は、空果房に物理的衝撃を与えて空果房の植物細胞を破壊しながら空果房を水洗する工程である。この水洗工程で使用する洗浄水の量は、アルカリ金属を効率的に除去する観点及び洗浄水の使用量を抑制する観点から、洗浄対象である空果房１質量部に対して、好ましくは２〜１３質量部（乾燥質量基準での空果房１質量部に対して（以下、「ドライベース」という。）３〜２０質量部）であり、より好ましくは３〜５質量部（ドライベースで５〜８質量部）である。
【００２９】
また、水洗工程で使用する洗浄水は、空果房から効率的にアルカリ金属を除去する観点から温度の高いものが好ましく、洗浄水の温度は、好ましくは２０℃以上、より好ましくは４０℃以上である。アルカリ金属の除去の観点からは洗浄水の温度に上限はないが、燃料コスト等の観点から、８０℃を超えるとコストが増加してしまうので好ましくない。
【００３０】
この水洗工程を経ることによって、空果房のアルカリ金属含有量は０．３〜０．８質量％まで減少する。
【００３１】
散水洗浄工程は、空果房に付着している水洗水等を水切りした後に散水洗浄して、空果房に付着しているアルカリ金属を除去するために備えられる。この散水洗浄工程で使用する洗浄水には、アルカリ金属や塩素分を含まない水を使用する。
【００３２】
散水洗浄工程での水切りは、篩に載せたバイオマスに振動を加えるなどして、バイオマスに大きな水滴が残存しないことを目視で確認できる程度に、バイオマスの付着水分を取り除けばよい。
【００３３】
水切り後の散水洗浄では、空果房の質量１質量部に対して、２〜１２質量部（ドライベースで３〜２０質量部）の洗浄水を散水する。この散水洗浄工程を経ることによって、空果房のアルカリ金属含有量は０．２質量％以下まで減少する。
【００３４】
さらに、本発明のバイオマス燃料製造方法は、上記のバイオマスの前処理方法で得られた空果房を対象とし、図１に示すように、乾燥工程、破砕工程及び成型工程からなる。
【００３５】
乾燥工程は、上記の前処理方法で得られた空果房を乾燥させることで、後段の破砕工程及び成型工程の作業効率を向上させ、得られるバイオマス燃料の品質を均斉化し、さらに得られたバイオマス燃料の湿分による品質変化を抑制するための工程である。この乾燥工程では、空果房の水分量を２０質量％以下とする。
【００３６】
破砕工程は、乾燥処理後の空果房を破砕して、後段の成型工程の作業効率を向上させるための工程である。上記乾燥工程を終了した空果房は、長繊維長が４０〜８０ｍｍであるが、これを破砕して好ましくは２０ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下とする。尚、後述の成型工程において、乾燥工程後のバイオマス燃料のままでも成型が可能である場合には、本破砕工程を省略してもよい。
【００３７】
成型工程は、破砕工程から供給された空果房を成型体とする工程である。この工程により、嵩密度が０．５０ｋｇ／Ｌ以上、圧縮強度が１．５Ｎ／ｍｍ２以上、熱量が３８００ｋｃａｌ／ｋｇ以上のバイオマス燃料を得ることができる。尚、本成型工程では、プレス装置からの熱等によって成型体が加熱されて水分が蒸発するため、得られるバイオマス燃料の水分量は５〜１５質量％となる。また、この成型工程では、前記圧搾工程で副産されたパーム油脂をバイオマスに混合して成型助剤及び補助燃料として利用することができる。
【００３８】
以下、図面を参照して、本発明についてさらに詳細に説明する。但し、本発明の範囲は、以下に説明する実施態様によって何ら限定されるものではない。
【００３９】
図２は、本発明に係るバイオマスの前処理方法、及びバイオマス燃料の製造方法を連続的に実施する装置の一例を示し、このバイオマス燃料化装置１は、空果房ｅ１を受け入れるホッパ２と、ホッパ２から排出された空果房ｅ１を圧搾する圧搾機３と、圧搾機３から排出された空果房ｅ２に物理的衝撃を与えながら水洗する水洗装置４と、水洗装置４に水洗水Ｗ１を添加する水洗水添加装置５と、水洗装置４から排出された空果房ｅ３と廃水洗水Ｗ２の混合物Ｍを空果房ｅ３と廃水洗水Ｗ２に分離する振動篩６と、振動篩６を通過した廃水洗水Ｗ２と圧搾機３から排出された圧搾水ＳＷ１を水分Ｗ３と油脂分Ｏ１に分離する油水分離器７と、前記振動篩６に連続して設置され、振動篩６の篩上の空果房ｅ３が供給される振動篩８と、振動篩８の篩上の空果房ｅ３を散水洗浄するための洗浄水Ｗ４を添加する洗浄水添加装置９と、振動篩８を通過した廃洗浄水Ｗ５を貯留する廃洗浄水タンク１０と、廃洗浄水タンク１０に貯留された廃洗浄水Ｗ５を水洗水添加装置５に送液するための液体ポンプ１１と、振動篩８から排出された空果房ｅ４を圧搾する圧搾機１２と、圧搾機１２から排出された空果房ｅ５を乾燥させる乾燥機１３と、乾燥機１３から排出された空果房ｅ６を破砕する破砕機１４と、破砕機１４から排出された空果房ｅ７を成型する成型機１５と、油水分離器７から排出された水分Ｗ３と、振動篩８から排出された廃洗浄水Ｗ５と、圧搾機１２から排出された圧搾水ＳＷ２とに排水処理を施して適正な排水Ｗ６とする排水処理装置１６と、油水分離器７で分離された油脂分Ｏ１を成型機１５に送るための送油ポンプ１７を備える。
【００４０】
ホッパ２に空果房ｅ１を受け入れ、適宜ホッパ２から圧搾機３へ空果房ｅ１を供給する。空果房ｅ１のアルカリ金属含有量は１．５〜３．０質量％、塩素分含有量は０．３〜０．８質量％である。
【００４１】
圧搾機３は、空果房ｅ１の植物細胞を破壊すると同時に加圧し、空果房ｅ１の植物細胞内に含まれていたアルカリ金属、特にカリウムを水分と共に搾り出すために備えられる。圧搾機３は、圧搾後の空果房ｅ２の水分量を６０質量％以下に圧搾できるものであれば、その型式等は特に限定されず、油圧プレス機（垂直型、水平型）、一軸圧搾機（スクリュー型）、二軸圧搾機（エクストルーダー）等の汎用の装置を使用できる。中でも、所要時間が短く、且つ連続式の処理が可能な二軸圧搾機（エクストルーダー）を使用するのが好ましい。
【００４２】
さらに、この圧搾機３による空果房ｅ１の植物細胞の破壊によって、水洗装置４での水洗工程において、破壊された植物細胞内に水洗水が浸入し、除去されずに残存しているアルカリ金属を水洗水中に溶解させて除去することが可能になる。
【００４３】
ここで、圧搾機３による圧搾後の空果房ｅ２に含まれるアルカリ金属は、そのほとんどが空果房ｅ２中の水分に溶解して存在するため、空果房ｅ２のアルカリ金属含有量は、空果房ｅ２の残存水分量に比例するので、残存水分量をアルカリ金属の含有量の指標とすることができる。さらに、空果房ｅ２の残存水分量は、圧搾機３による空果房ｅ１の植物細胞の破壊の程度の指標にもなり、残存水分量が少ないほど、破壊された植物細胞は多い。
【００４４】
かかる空果房ｅ２の残存水分量は、アルカリ金属含有量及び植物細胞の破壊の双方の観点から６０質量％以下が好ましく、５５質量％以下がより好ましく、５０質量％以下が特に好ましい。空果房ｅ２の残存水分量が６０質量％以下であれば、少なくともこの後の工程として水洗装置４による水洗工程、並びに、振動篩６、振動篩８及び洗浄水添加装置９による散水洗浄工程を経ることで、アルカリ金属含有量が０．２質量％以下の空果房を得ることができる。尚、残存水分量が６０質量％の空果房ｅ２のアルカリ金属含有量は１．０質量％〜１．５質量％、塩素分含有量は０．２〜０．６質量％である。
【００４５】
圧搾機３による圧搾水ＳＷ１は、圧搾水ＳＷ１を水分Ｗ３と油脂分Ｏ１に分離する油水分離器７に送られる。油水分離器７は、油水分離機として、油水分離升を使用可能であるが、排水処理後に系外排出される水分Ｗ３を清浄にするため、高速遠心分離による遠心脱油機の使用がより好ましい。
【００４６】
水洗装置４は、空果房ｅ２に物理的衝撃を与えて空果房ｅ２中の植物細胞を破壊しながら空果房ｅ２を水洗するために備えられる。水洗装置４は、円筒状に構成されると共に軸方向に回転する回転装置（不図示）と、この回転装置内の空果房ｅ２に物理的衝撃を与える衝撃媒体（不図示）とを備える。衝撃媒体としては、例えば棒状部材や球状部材等を用いることができる。また、このような衝撃媒体を備えずに回転装置のみを備え、空果房ｅ２を回転装置内で撹拌することで、回転装置の内部表面から空果房ｅ２へ物理的衝撃を与えてもよい。また、円筒状の装置の内部にパドルを備え付けた軸を設け、軸が回転することによりパドルが空果房ｅ２を押し潰してもよい。尚、水洗装置４には、デソルトセパレータ、湿式トロンメル、パドルミキサ等を用いることができる。
【００４７】
デソルトセパレータとは、水平方向に延設された軸線又は水平方向から若干傾斜した軸線回りに回転する、内面にリフターが付設されたドラム状の容器と、この容器内に移動可能に収容された複数本の鉄棒とを備え、ドラムウォッシャとロッドミルの両方の機能を併せ持つ装置であって、リフターによって持ち上げられた後に落下する鉄棒の衝撃による空果房の植物細胞の破壊と共に、かかる鉄棒の自重と容器の回転による撹拌効果により、空果房を効率よく押しつぶすことができる。
【００４８】
水洗工程で使用する水洗水Ｗ１は、空果房ｅ２が含有するアルカリ金属を溶解して、除去するために用いられるものであることから、アルカリ金属を含まない水が最も好ましい。但し、空果房ｅ２内に含まれる水分中のアルカリ金属濃度が高いことから、水洗水Ｗ１のアルカリ金属含有量は、０．１５質量％以下であればよい。そこで、排水処理装置１６での排水処理量を抑制する観点から、次工程の散水洗浄工程における廃洗浄水Ｗ５を、かかる水洗水Ｗ１として使用することができる。尚、廃洗浄水Ｗ５のアルカリ金属含有量は０．０２質量％以下である。
【００４９】
水洗工程では、水洗装置４に供給する空果房（ｅ２）１質量部に対して、使用する水洗水Ｗ１の量は、好ましくは２〜１３質量部（ドライベースで３〜２０質量部）であり、より好ましくは３〜５質量部（ドライベースで５〜８質量部）である。水洗装置４に水洗水Ｗ１を供給する水洗水添加装置５は、少なくとも、水洗水Ｗ１を貯留するための容器部と水栓から構成される。
【００５０】
水洗装置４での衝撃媒体の使用量は、棒状部材の場合、水洗装置４の試料室の容積Ａｍ３に対して、長さが水洗装置４の試料室の長さとほぼ同じであって、体積が０．０１５Ａ〜０．０４Ａｍ３の棒状部材を４〜１０本使用するのが好ましく、５〜８本使用するのがより好ましい。また、球状部材の場合、φ２５ｍｍ以上の部材を充填率７〜１５％で使用するのが好ましい。
【００５１】
水洗された空果房ｅ３を、廃水洗水Ｗ２との混合物Ｍとして、振動篩６に供給する。振動篩６における水切りによって、混合物Ｍは、空果房ｅ３（篩上）と廃水洗水Ｗ２（篩下）に分離する。次に、振動篩６から連接する振動篩８に、篩上の空果房ｅ３を供給する。
【００５２】
振動篩８では、空果房ｅ３に、洗浄水添加装置９から供給される洗浄水Ｗ４を散水する。この散水洗浄工程で使用される洗浄水Ｗ４には、アルカリ金属含有量が０．０１５質量％以下のものを用い、かかる洗浄水Ｗ４の散水量は、空果房（ｅ３）１質量部に対して、好ましくは２〜１２質量部（ドライベースで３〜２０質量部）であり、より好ましくは３〜５質量部（ドライベースで５〜８質量部）である。尚、これら振動篩６、振動篩８及び洗浄水添加装置９による散水洗浄工程から供給される空果房ｅ４のアルカリ金属含有量は０．２質量％以下、塩素分含有量は０．１質量％以下である。
【００５３】
振動篩６及び振動篩８の篩目は、空果房ｅ３又は空果房ｅ４を回収するため、公称目開き４ｍｍ以下が好ましく、２．８ｍｍ以下がさらに好ましい。また、互いに連接する振動篩６及び振動篩８は、空果房ｅ３の水切りと、その後の空果房ｅ３を散水洗浄して空果房ｅ４を得ることが可能であれば、１機の振動篩を使って上流側で空果房ｅ３の水切りを、下流側で空果房ｅ３の散水洗浄を行ってもよい。
【００５４】
振動篩６で分離された廃水洗水Ｗ２は、油水分離器７に送られ、圧搾機３からの圧搾水ＳＷ１と共に、水分Ｗ３と油脂分Ｏ１に分離される。
【００５５】
振動篩８で分離された廃洗浄水Ｗ５は、廃洗浄水タンク１０に回収された後、一部は液体ポンプ１１によって水洗水添加装置５に供給され、残部は排水処理装置１６に供給される。液体ポンプ１１は、液体用ポンプであれば特に制限はなく、渦巻きポンプやピストンポンプなどの汎用の装置を使用できる。
【００５６】
本発明に係るバイオマスの前処理方法によれば、少なくとも、上記散水洗浄工程からアルカリ金属含有量が０．２質量％以下の空果房を得ることができるが、図２には、さらに圧搾機１２による再圧搾工程を含む態様を示している。
【００５７】
圧搾機１２は、空果房ｅ４を加圧して、空果房ｅ４に含まれている洗浄水を搾り出すために備えられる。圧搾機１２は、圧搾後の空果房ｅ５の水分量を７０質量％以下に圧搾できるものであれば特に限定されず、圧搾機３と同様の油圧プレス機（垂直型、水平型）、一軸圧搾機（スクリュー型）、二軸圧搾機（エクストルーダー）等の汎用の装置を使用できる。
【００５８】
この圧搾機１２によって水分量が７０質量％以下となった空果房ｅ５のアルカリ金属含有量は０．１質量％以下、塩素分含有量は０．０５質量％以下である。
【００５９】
圧搾機１２から排出される圧搾水ＳＷ２は、排水処理装置１６に供給される。
【００６０】
排水処理装置１６に供給された水分Ｗ３、廃洗浄水Ｗ５及び圧搾水ＳＷ２は、適切な排水処理を施した後、排水Ｗ６として系外に排出する。これにより、排水処理を排水処理装置１６において一箇所でまとめて行うことができる。ここで、上記の水分Ｗ３、廃洗浄水Ｗ５及び圧搾水ＳＷ２は、ＢＯＤ（生物的酸素要求量）、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）及びＳＳ（懸濁物質）が高いので、排水処理装置１６には、沈殿槽や活性汚泥槽（曝気槽）を使用するのが好ましい。
【００６１】
次に、乾燥工程、破砕工程、及び成型工程からなるバイオマス燃料製造方法について説明する。
【００６２】
圧搾機１２から供給された空果房ｅ５は、乾燥機１３によって、その水分が、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１７質量％以下になるように乾燥させる。乾燥機１３は、空果房ｅ５を水分量２０質量％以下まで乾燥可能であれば、特にその型式等は限定されないが、連続運転が可能なロータリードライヤーが最適である。また、気温、湿度等の環境が整えば、天日干しによっても水分量２０質量％以下まで空果房ｅ５を乾燥することが可能である。
【００６３】
乾燥機１３で乾燥させた長繊維長が４０〜８０ｍｍの空果房ｅ６は、破砕機１４に供給されて長繊維長が２０ｍｍ以下の空果房ｅ７となる。破砕機１４には、一軸、二軸破砕機等の一般的な設備が使用できる。尚、空果房ｅ６の状態でも成型が可能であれば、この破砕工程を省略してもよい。
【００６４】
破砕機１４で破砕した空果房ｅ７は、成型機１５でかさ密度が０．５０ｋｇ／Ｌ以上のペレット（バイオマス燃料）となる。この成型工程で得られる上記ペレットは、圧壊強度が１．５Ｎ／ｍｍ２以上、熱量が３８００ｋｃａｌ／ｋｇ以上である。尚、かさ密度は、ＪＩＳ Ｚ ７３０２−９「廃棄物固形化燃料−第９部：かさ密度試験方法」に規定する試験方法に、圧壊強度は、ＪＩＳ Ｚ ８８４１「造粒物−強度試験方法」に規定する試験方法に、熱量は、ＪＩＳ Ｚ ７３０２−２「廃棄物固形化燃料−第２部：発熱量試験方法」に規定する試験方法に準拠した試験で得られた測定値である。
【００６５】
ペレットの成型では、上記油水分離器７で得られた油脂分Ｏ１を、油脂分Ｏ１のアルカリ金属含有量を勘案して成型助剤として使用してもよい。油脂分Ｏ１は熱量を有するので、ペレット（バイオマス燃料）の熱量を増加させる効果も有する。スラッジ状の油脂分Ｏ１は、送油ポンプ１７によって成型機１５に送られる。
【００６６】
ペレットの大きさは、輸送効率やハンドリング性を考慮して適宜決定することができる。成型体は、発電用のＣＦＢ（循環流動層）ボイラ装置等で固形燃料として用いたり、セメント焼成装置等で石炭代替燃料として使用することができる。
【００６７】
次に、上記前処理装置１を用いた前処理方法の試験例について、表１を参照しながら説明する。尚、表１に示すカリウム含有量は、試料を酸で全溶解して得られた溶液をＩＣＰ発光分光分析法で測定した結果であり、また、塩素含有量は、ＪＩＳ Ｚ ７３０２−６「廃棄物固形化燃料−第６部：全塩素分試験方法」の試験方法に準拠して得られた試験結果である。また、表１のカリウム又は塩素の除去率欄の括弧なしの値は各々の工程までの総除去率（質量％）を、括弧内の値は前工程からの除去率（質量％）を示している。
【００６８】
【表１】
2018020726.tif 000003
【００６９】
表１には、未処理（ｅ１）、圧搾工程（ｅ２）、水洗工程（ｅ３）、散水洗浄工程（ｅ４）及び再圧搾工程（ｅ５）後の空果房の各々について、カリウム含有量と塩素含有量を示している。ここで、散水洗浄工程（ｅ４）及び再圧搾工程（ｅ５）は、本発明の実施例に相当する。
【００７０】
表１の圧搾工程は、未処理（ｅ１）では７０質量％であった水分量を５６質量％になるまで圧搾した空果房（ｅ２）に関するもので、この工程によってカリウムの４４％、及び塩素の３３％が除去されている。但し、空果房（ｅ２）中のカリウム含有量は、燃料として利用可能な程度までは低減されていない。
【００７１】
表１の水洗工程は、上記圧搾工程後の空果房（ｅ２）を、空果房／水洗水の重量比が１／７で、衝撃媒体として水洗装置４の試料室の０．０２倍の体積を有する棒状部材６本を使用し、１０分間攪拌して得られた空果房（ｅ３）に関するもので、この工程によって空果房（ｅ２）からカリウムの６６％。及び塩素の６０％が除去され、未処理（ｅ１）からの総除去率は、カリウムが８１％に、塩素が７３％に達している。しかしながら、空果房（ｅ３）中のカリウム含有量は、燃料として利用可能な程度までは未だ低減されていない。
【００７２】
表１の散水洗浄工程は、本発明の実施態様に相当し、上記水洗工程後の空果房（ｅ３）を、水切り後、空果房／洗浄水の重量比が１／７で散水洗浄して得られた空果房（ｅ４）に関するもので、この工程によって空果房（ｅ３）からカリウムの５１％。及び塩素の５４％が除去され、未処理（ｅ１）からの総除去率は、カリウムが９１％に、塩素が８８％に達している。空果房（ｅ４）のカリウム量は、０．１７質量％と目安値の０．２質量％を下回っており、バイオマス燃料として利用可能である。
【００７３】
表１の再圧搾工程は、前述した本発明の実施態様の１つであり、上記散水洗浄工程後の空果房（ｅ４）では７６質量％であった水分量を７０質量％になるまで圧搾した空果房（ｅ５）に関するもので、この工程によって空果房（ｅ４）からカリウムの４７％。及び塩素の５５％が除去され、未処理（ｅ１）からの総除去率は、カリウムが９５％に、塩素が９４％に達している。空果房（ｅ５）のカリウム量は、０．０９質量％と目安値の０．２質量％の半分量まで低減できている。
【００７４】
以上のように、本発明の実施の形態によれば、アブラヤシの空果房のアルカリ量を０．２質量％以下に、効率よく除去することができる。また、上記実施の形態においては、塩素もアルカリと同等の除去率で除去することができる。
【００７５】
さらに、本発明は、アブラヤシの空果房以外のバイオマスでも、アブラヤシの空果房同様にアルカリ金属を除去することがきる。
【符号の説明】
【００７６】
１  バイオマス燃料化装置
２  ホッパ
３  圧搾機
４  水洗装置
５  水洗水添加装置
６  振動篩
７  油水分離器
８  振動篩
９  洗浄水添加装置
１０  廃洗浄水タンク
１１  液体ポンプ
１２  圧搾機
１３  乾燥機
１４  破砕機
１５  成型機
１６  排水処理装置
１７  送油ポンプ
ｅ１〜ｅ７  空果房
Ｍ  混合物
ＳＷ１、ＳＷ２  圧搾水
Ｏ１  油脂分
Ｗ１  水洗水
Ｗ２  廃水洗水
Ｗ３  水分
Ｗ４  洗浄水
Ｗ５  廃洗浄水
Ｗ６  排水
【図１】
2018020726.tif 000004
【図２】
2018020726.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月28日(2018.2.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属を含むバイオマスを圧搾する圧搾工程と、圧搾後のバイオマスに物理的衝撃を与えながら水洗する水洗工程と、水洗後のバイオマスを水切りした後に散水洗浄する散水洗浄工程とを備え、
該散水洗浄工程で使用された洗浄水を、前記水洗工程の水洗水に用いることを特徴とするバイオマスの前処理方法。
【請求項２】
前記圧搾工程において、バイオマス中の水分を６０質量％以下まで除去することを特徴とする請求項１に記載のバイオマスの前処理方法。
【請求項３】
前記水洗工程でバイオマスに与えられる物理的衝撃は、連続して加えられる瞬間的な衝撃であることを特徴とする請求項１又は２に記載のバイオマスの前処理方法。
【請求項４】
前記水洗工程でバイオマスの水洗に使用する水量は、水洗されるバイオマス１質量部（乾燥質量）に対して３質量部以上２０質量部以下であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のバイオマスの前処理方法。
【請求項５】
前記散水洗浄工程でのバイオマスに対する散水量は、散水されるバイオマス１質量部（乾燥質量）に対して３質量部以上２０質量部以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のバイオマスの前処理方法。
【請求項６】
前記散水洗浄後のバイオマスを圧搾する再圧搾工程を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のバイオマスの前処理方法。
【請求項７】
前記再圧搾後のバイオマスを散水洗浄した後に圧搾する最終圧搾工程を備えることを特徴とする請求項６に記載のバイオマスの前処理方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のバイオマスの前処理方法により得られたバイオマスを、水分２０質量％以下まで乾燥させる乾燥工程と、乾燥したバイオマスをかさ密度０．５０ｋｇ／Ｌ以上のペレットにする成型工程とを備えることを特徴とするバイオマス燃料製造方法。
【請求項９】
前記乾燥工程と前記成型工程の間に、長繊維長が２０ｍｍ以下となるまで前記バイオマスを破砕する破砕工程を備えることを特徴とする請求項８に記載のバイオマス燃料製造方法。
【請求項１０】
前記成型工程において、前記バイオマスの前処理方法で得られたバイオマス由来の油脂を、成型助剤として使用することを特徴とする請求項８又は９に記載のバイオマス燃料製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は、バイオマスの前処理方法であって、アルカリ金属を含むバイオマスを圧搾する圧搾工程と、圧搾後のバイオマスに物理的衝撃を与えながら水洗する水洗工程と、水洗後のバイオマスを水切りした後に散水洗浄する散水洗浄工程とを備え、該散水洗浄工程で使用された洗浄水を、前記水洗工程の水洗水に用いることを特徴とする。
【国際調査報告】
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2018020726.tif 000007
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