(57)【要約】【課題】廃液等の分解浄化に主として使用されている活性汚泥法は分解能力や後処理問題が色々あって将来性が危ぶまれるので、これに替わって電子供与性環境汚染物質を簡単な装置で速やかに分解浄化する方法を考案し、かつそれを利用してバイオマス・電子供与性化合物や環境汚染物質による燃料電池発電を実現する。【解決手段】上記の系に於いて活性汚泥が無い条件で、遠赤外線照射を行うだけで極めて簡単な装置でしかも速やかに殆どの廃液等の分解浄化が可能となった。また、色々なバイオマスや電子供与性化合物あるいは環境汚染物質による燃料電池発電が可能となった。【選択図】図１
2018094540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工場廃液または水懸濁液、トイレや浄化槽の排水または水懸濁液、畜産等排泄物の排水または水懸濁液、食品残渣または水懸濁液、農業残渣または水懸濁液、森林・植物残渣または水懸濁液、活性汚泥残渣または水懸濁液、下水等の環境汚染物質の水溶液または水懸濁液等にNaOH等のアルカリを入れてpHを塩基性にした後に、遠赤外線を照射することにより環境汚染物質を分解浄化する方法。
【請求項２】
工場廃液または水懸濁液、トイレや浄化槽の排水または水懸濁液、畜産等排泄物の排水または水懸濁液、食品残渣または水懸濁液、農業残渣または水懸濁液、森林・植物残渣または水懸濁液、活性汚泥残渣または水懸濁液、下水等の環境汚染物質の水溶液または水懸濁液等にNaOHなどのアルカリを加えてpHを塩基性にして、この液中で発生する電子を受容して外部回路に流せるアノード（電池の負極）として、または仕事関数が大きい金属板または金属化合物または合金をアノードとして、電子を外部回路から受容して液中に供与できるカソード(電池の正極)として、または仕事関数が小さい金属板または金属化合物または合金をカソードとして設置した発電用セルに入れ、遠赤外線を液中に照射して両電極間に電流と電圧を発生させて電力を得る方法、およびその目的のための発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は紫外光・可視光・近赤外光より波長が長くエネルギーが小さい遠赤外光（FIR）を照射することにより、工場廃液や下水、トイレの浄化槽から出る廃液、畜産排泄物、などの電子供与性の環境汚染物質を、触媒等の化合物はなんら必要とせずに、極めてシンプルな装置により速やかに完全分解浄化する方法と、これを利用した発電の方法及び発電装置に関係する。従来は主として活性汚泥によりこれらの環境汚染物質を分解浄化してきたが、分解ができない環境汚染物質も多くまた分解浄化の時間もかかり、さらに、活性を失って残った汚泥残渣の処理に多くのエネルギーやコストが必要であったりして、新たな分解処理の方法が強く望まれてきた。本FIR法により活性汚泥を全く必要とせずに、殆どの環境汚染物質を短時間で完全分解浄化でき、さらに特筆すべきことは、環境汚染物質水溶液または水中の懸濁液(以下水懸濁液と呼ぶ）を燃料として用いた燃料電池発電に利用できることである。
【背景技術】
【０００２】
20世紀になってから人口の急速な増加と工業の発展により、化石燃料の需要が増大し、その燃焼による二酸化炭素（CO2）排出が急速に増大、CO2による温室効果により地球の平均気温が増大して、それに伴なう気候変動が現在のいわゆる異常気象をもたらし、集中豪雨や旱魃が頻発して多くの人命が失われる事態が発生、その状況は益々深刻化している。CO2発生を減少する為には化石燃料の使用はやめ、自然界がもたらす再生可能エネルギーを利用するべきである。その為の一つの方法として、毎年多量のバイオマスを生産できる植物を燃料とする燃料電池発電による、電力としての再生可能エネルギー生産が可能である。
【０００３】
異常気象ばかりでなく、分解浄化すべき工場廃液や下水、トイレの浄化槽、畜産排泄物、などの環境汚染物質は急速に増加しつつある。これら環境汚染の元凶である汚染水の分解浄化の現状は、数10種類の細菌などを凝集体にした活性汚泥を主として用いて、好気性処理により行なっている。しかしながら汚染水の分解処理後に生ずる汚泥残渣（動植物性)は全産業廃棄物の実に半分近くに達し、汚泥残渣の浄化処理の方法やコスト等が社会問題になっている。不適切な汚泥処理が行われる事例もあり、2次的な汚染源になっている。かかる深刻な全地球的規模の気候変動や環境汚染問題を早急に解決する必要がある。
【０００４】
この問題を解決するために本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、工場廃液や下水、トイレの浄化槽廃液、畜産排泄物、などの環境汚染物質の水溶液または水懸濁液は、触媒は全く不要で、そのpHを塩基性にしてから遠赤外線を照射するという極めて安価かつ簡単な方法で速やかに分解浄化できることを見出した。工場廃液や、人・畜産の排泄物中に多いアンモニアやその誘導体（例えばテトラエチルアンモニウムヒドロキシト゛など）は、汚染物質の分解浄化に主として用いられる活性汚泥や他の方法では分解浄化が殆ど不可能なので、特に本FIR法が重要である。本発明のFIR法では極めてシンプルな装置により、アンモニアは勿論、殆ど全ての環境汚染物質を速やかに完全分解浄化できる。そればかりでなく、環境汚染物質(電子供与体）を燃料とする燃料電池発電による再生可能電力を得ることが可能である。
【０００５】
さらに重要なことは、アンモニアの分解は酸化的な過程なので、他の方法で分解できたとしても、窒素（N)の最終生成物は硝酸（HNO3)や亜硝酸（HNO2)のような酸化体で、これらは冨栄養化剤として深刻な環境汚染をもたらしてしまう。本方法では窒素の生成物は窒素分子（N2)で安全なので大気中に放出すればよい(実施例１を参照）。
【０００６】
汚染源物質の多くは電子供与体なのでこれらは遠赤外線（Far Infrared Radiation = FIR）により酸化的に分解し、最終的には完全分解浄化が可能である。FIRは、（１）エネルギーが小さいので省エネルギー光源で、（２）日常生活や自然界にも存在する安全な光で、（３）かつ安価な光源であり、（４）難しい装置は必要とせず極めてシンプルな装置で、色々な汚染源の完全分解浄化と同時発電を行うことができる。
【０００７】
本発明は工場廃液や下水、人や畜産の排泄物等の電子供与性汚染源物質のpHを調整してから遠赤外線（FIR）を照射するだけというシンプルかつ安価な方法で速やかに分解する方法に関する。
【０００８】
バイオマス化合物は電子供与体なので、FIR照射により酸化的に分解する。これを利用すると、例えば植物に由来する化合物はFIRで簡単に分解でき、燃料電池の燃料として利用できる。この時生ずる分解生成物や中間体は活性が高い電子供与体なので、水溶液中または水懸濁液中に電子を受容できるアノード電極(燃料電池の負極)を設置して液中から電子を受容して外部導線に流し、一方その対極としては外部導線から電子を受容できるカソード電極(燃料電池の正極)を設置しておけば、両極の間に起電力と電流が発生し、電力を得ることができる。
【０００９】
バイオマス燃料電池自身はこれまでも研究開発が行われてきたが、大きな欠点があるために実用化は不可能であった。その理由は、これまではバイオマスを分解するのに白金を始めとする貴金属や酵素などの触媒が用いられてきたが、それによる分解率は極めて低く、例えば典型的なバイオマス化合物であるグルコースを燃料とする燃料電池では分解利用率は8％以下と実用化には遠かった。本FIR法ではバイオマスは完全に分解し、実際グルコースの理論的変換効率は熱力学データから計算するとほぼ100%である。
【００１０】
植物バイオマスの地球上蓄積量のわずか1%を燃料電池の燃料にすれば、その発電量は全世界のエネルギー需要を充たすことができる。または、毎年循環する植物量の10%を利用すれば同じく全エネルギー需要を充たせる。さらに、バイオマス系廃棄物と畜産排泄物は燃料電池のよい燃料として作動するので、FIRで環境汚染源を浄化すると同時に発電すれば、これだけで全エネルギー需要の1/3〜1/4程度をまかなえる。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
同様に、遠赤外線のみを用いる極めてシンプルな装置で、バイオマス、有機物、廃液等の高速かつ完全分解浄化が可能な本出願に類似の方法は従来全く知られてない。
【非特許文献】
【００１２】
非特許文献でも遠赤外線をバイオマス、有機物、あるいは廃液等の分解浄化に用いる方法はこれまで全く知られてこなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
世界人口の急速な増加と工業の一層の発展により、分解浄化すべき工場廃液や下水、人や畜産の排泄物、などは急速に増加しつつある。これらの汚染水は主として、数10種類の細菌などを凝集体にした活性汚泥を用いて好気性処理により酸化的に分解浄化している。処理後に残る汚泥残渣（動植物性)は全産業廃棄物の実に半分近くに達し、汚泥残渣の廃棄処理の方法やコスト等が大きな社会問題になっている。不適切な汚泥残渣処理が行われる事例もあり、2次的な汚染源になっている。かかる深刻な環境汚染問題を早急に解決するためには、活性汚泥を使用しない革新的な分解浄化の方法を何とか工夫するべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
工場廃液や下水、トイレの浄化槽廃液、畜産排泄物等の環境汚染物質水溶液や水懸濁液を、そのpHを塩基性にしてから遠赤外線を照射するという極めて安価かつシンプルな方法で速やかに分解浄化できる。
【００１５】
本発明によれば、以下の発明が提供される。
（１）工場廃液または水懸濁液、トイレや浄化槽の排水または水懸濁液、畜産等排泄物の排水または水懸濁液、食品残渣または水懸濁液、農業残渣または水懸濁液、森林・植物残渣または水懸濁液、活性汚泥残渣または水懸濁液、下水等の環境汚染物質の水溶液または水懸濁液等にNaOH等のアルカリを入れてpHを塩基性にした後に、遠赤外線を照射することにより環境汚染物質を分解浄化する方法。
【００１６】
（２）工場廃液または水懸濁液、トイレや浄化槽の排水または水懸濁液、畜産等排泄物の排水または水懸濁液、食品残渣または水懸濁液、農業残渣または水懸濁液、森林・植物残渣または水懸濁液、活性汚泥残渣または水懸濁液、下水等の環境汚染物質の水溶液または水懸濁液等にNaOHなどのアルカリを加えてpHを塩基性にして、この液中で発生する電子を受容して外部回路に流せるアノード（電池の負極）として、または仕事関数が大きい金属板または金属化合物または合金をアノードとして、電子を外部回路から受容して液中に供与できるカソード(電池の正極)として、または仕事関数が小さい金属板または金属化合物または合金をカソードとして設置した発電用セルに入れ、遠赤外線を液中に照射して両電極間に電流と電圧を発生させて電力を得る方法、およびその目的のための発電装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、工場廃液や下水、トイレの浄化槽、畜産排泄物、などの環境汚染物質の水溶液や水懸濁液等を、極めてシンプルかつ安価な装置を用いて遠赤外線（FIR）により完全分解浄化できる。
【００１８】
また、FIR分解の過程で発生する電子供与性の活性中間体から発電装置のアノードに電子注入させ、外部回路に導いてカソードに渡すことにより、外部回路に電圧と電流（＝電力）を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は境汚染源物質の水溶液又は水懸濁液を分解浄化する為に，NaOH等のアルカリ水溶液を用いて塩基性に調整した後に，遠赤外線発信光源からの遠赤外線を液中に照射して分解浄化する為の装置のイメージ図である。
【図２】図２はアンモニアFIR分解の時間依存性のグラフである（初期濃度1700ppm）。
【図３】図３はアンモニアFIR分解の時間依存性のグラフである（初期濃度3000ppm）。
【図４】図４はトリプトファン（Try）の実験室照明によるFIR分解と蛍光灯スタンド(15W)の効果のグラフである。
【図５】図５はチオニン色素の実験室照明によるFIR分解の時間依存性のグラフである。
【図６】図６は高濃度アルギンのFIR分解の時間依存性のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下本発明を詳細に説明する。
【００２１】
(１)環境汚染物質水溶液ないしは水懸濁液にNaOH等のアルカリを入れて塩基性に調整し、これに遠赤外線（FIR）を照射すると完全分解浄化が起こる。塩基性は高い方が分解は速い。FIRのみが照射されるように留意するべきである。
【００２２】
(２)環境汚染物質水溶液や水懸濁液を入れる容器の材料はガラス、プラスチック、防水紙等、分解中に廃液等による腐食や漏れ等が起こらなければ何でもよい。
【００２３】
(３)用いる遠赤外線（FIR）は多い程エネルギー（Wm-2)が大きく分解速度が速い。ちなみに、遠赤外線のエネルギー（E）は絶対温度（T=273＋温度℃）の4乗に比例する（１）式で計算できる（ステファンボルツマンの法則）（（社）遠赤外線協会ホームペイジ参照）．   
E=5.6697x10-8・T4  [Wm-2]            （１）
【００２４】
FIRは遠赤外線発信機から得ることができる。あるいは自然界では太陽光から地上に送られる熱はFIRとして降り注ぐ。この他エネルギーは大きくないが。我々の居住空間では室内照明の光源から、さらには人間自身もFIRを放出しており、これらはエネルギー（Wm-2)は小さいがこのように身近な遠赤外線を用いることもできる。
【００２５】
(４)分解量の評価は次の方法による。本方法による分解機構は擬1次過程なので、分解する化合物が紫外・可視部に吸収極大があってその吸収スペクトルの紫外・可視吸収極大値（Absorbance）をA,初期のそれをA0とすると，log(A/A0)の経時変化は零を通る直線となる．log(A/A0)＝−１の時は濃度が一桁減少したことになり、また−２では２桁減少となる．一桁二桁と減少する迄の時間は初期濃度の高低によらず一定である。
【００２６】
(５)但し工場廃液、下水、人や畜産の排泄物等は色々な化合物の混合体なので、このような吸収スペクトル法は必ずしも使えない。その場合は分解の指標として色々な分析値濃度（C/C0)を上記（A/A0）の代わりに用いる。例えば多くの場合に化学的酸素要求量（Chemical  Oxygen  Demand＝COD、単位はO2mg/dm3）,またはアンモニア分子ならアンモニア性Nの値（NH3-N ppm＝mg/dm3）などである。
【００２７】
(６)本方法の特徴の一つは、これまでは活性汚泥法では分解浄化が難しく、多くの場合産廃業者に任せるしかなかった化合物でも簡単に分解できることである。その代表例はアンモニア（NH3）で，加えてその類縁体化合物であるテトラエチルアンモニウムヒドロキシド［N(CH2CH2OH)4］等の分子である。アンモニアのFIR分解浄化に関しては実施例１，２で取り上げる。
【００２８】
(７) さらに言えば、活性汚泥法ではその分解力があまり高くない為に、例えば1万ppmや10万ppmなどの濃厚な廃液は分解浄化が難しかった。本FIR法は分解力が高いので、これまでは不可能だった高い濃度でも完全分解浄化が可能である。
【００２９】
(８)廃液中の色素は意外に脱色し難い場合が多く、折角分解浄化しても色が消えないときれいになったようには見えない。本方法では色素の脱色が極めて速いのが特徴の一つである。ただし脱色しても色素分子の元の骨格構造は残っているが、これをFIR下で放置しておくだけで簡単に完全分解できる。これらについて実施例４で示す。
【００３０】
図1は、NaOH水溶液などのアルカリを用いて塩基性に調整した環境汚染物質水溶液または水懸濁液を、FIRを用いて分解浄化する装置のイメージ図である。極めてシンプルな装置を用いて分解浄化できる。
【００３１】
（９）バイオマス燃料電池は、これまではバイオマスを分解するのに白金を始めとする貴金属や酵素などの触媒が用いられてきたが、それらによる分解率（＝利用率）は極めて低く、例えば典型的なバイオマス化合物であるグルコースを燃料とする燃料電池では分解利用率は8％以下と実用化には遠かった。これに対して本発明者らは植物由来のバイオマスを代表とする電子供与性化合物を燃料とし、酸素を酸化剤として用いて、一種の燃料電池方式によりバイオマスを100%完全に分解して電力を取り出す方法を鋭意研究開発し、次の特許及び非特許文献により明らかにしている。
【００３２】
（特許文献１）特許第5982339号
【００３３】
（非特許文献１）Masao Kaneko, Hirohito Ueno, Junichi Nemoto,”Direct biomass fuel cell (BMFC) with anode/catalyst comprising a nanocomposite of a mesoporous n-semiconductor film and a metal thin layer  A new concept of catalyst design “, Catalysis Letters 142, 469-479 (2012).
（非特許文献２）Masao  Kaneko,  Hirohito  Ueno,“Direct biomass fuel cell (BMFC) for polymeric biomass with anode/catalyst device comprising a mesoporous n-semiconductor film/Co,Ni,or Cu thin film layer”, Eletrochmica Acta, 90,682-689(2013).
【００３４】
（１０）本特許出願においては、グルコースのようなバイオマス分子等の電子供与性燃料の分解を特許文献１および非特許文献１，２のように行うに当たり、遠赤外線（FIR）を用いることにより燃料の分解を速めることができ、従って電流密度を高めることができる。また本方法によれば、セルロース、澱粉、アガロース、タンパク質、リグニンのような高分子バイオマスも直接燃料とすることも出来る（非特許文献２を参照のこと）。
【００３５】
(１１) さらに重要なことは、非特許文献1，2のように精密なアノードを用いなくても、FIRによる電子供与性燃料の分解を利用することにより、アノード、カソード両電極の設置により定常電流と定常起電力を取り出して電力を得ることができる。具体的には仕事関数が大きい金属は電子受容性、小さい金属は電子供与性なので、例えばPtは仕事関数が5.64eVで大きいので(液中から)電子受容性のアノード(電池の負極)、Znは仕事関数が3.63eVで小さいので(液中で)電子供与性のカソード（電池の正極）として作動し、電力を発生できる。
【００３６】
（バイオマス化合物のFIR分解発電）
１）バイオマス化合物として典型的なグルコースを例にとり述べる。NaOHによりpH 13.5に調整したグルコース１M水溶液を10mL用意し、10mLのパイレックス（登録商標）ガラス製のビーカーに入れる。これにカソードとして酸化用の白金板(仕事関数5.64eV)電極（1cmx1cm）、アノードとして還元用のZn(3.63eV)電極（1cmx1cm）を所定の距離に向い合せて設置する。発信管(15W)からのFIRの非照射系と照射系で電圧/電流曲線を測定して較べれば、FIRの効果を知ることができる。
【００３７】
２）FIRによる分解法は塩基性条件下で行うので、過酸化水素（H2O2)が発生する。過酸化水素は塩基性条件下では強い酸化剤としては働くので、アノード電極から外部回路を伝わってカソードPtに急速に注入される。高効率でバイオマス分解が可能となる。
【００３８】
３）仕事関数と電気化学的な電位は真空準位から-4.50eVの準位が電気化学的な2H++2e-=H2の酸化還元電位でこれが0Vとして一般的に定義されてきた。さらに厳密な値は-4.44eVの準位とも言われ、ここではこの値を用いている（参照：渡辺正、中林誠一郎著“電子移動の化学”、朝倉書店（1996））。
【００３９】
４）これらからバイオマス発電の機構は次のように示される：
4-1)H2またはバイオマス等の電子供与体は酸化用アノードであるZn電極で電子を引き抜かれて酸化される。これによりH2は2H+となり、バイオマス等に含まれる炭素は完全に酸化されて二酸化炭素（CO2）になる。また、バイオマス等に窒素原子が含有していればそれば完全に酸化されて窒素分子（N2）になる。この系では硝酸、亜硝酸のような環境汚染源の酸化物は生成せず、安全なN2になって大気中に戻るのが重要な特徴である。
4-2)  上記２）に示したように、水中で発生したH2O2は還元用カソードで強い酸化剤として作用して分解し、水（H2O）に変化する。
4-3)  これらの過程で外部回路に電子が酸化用アノードから還元用カソードに流れるので、電流は逆に還元用カソードから酸化用アノードに向かって流れる。両電極間には電圧が発生するので、電力が得られることになる。
【実施例】
【００４０】
以下実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本発明の技術的範囲がこれに限定されるものではない。実施例でＭとあるのはモル濃度（mol dm-３）である。また、特に断らない限り温度は全て室温（２５℃）である。
【００４１】
実施例１〜４では、セルはお互いの比較の為に全て、100mLのパイレックス（登録商標）ガラス製のビーカーを用いて、この中に汚染源分子水溶液のモデル化合物を50mL入れ、電磁撹拌を回転数300rpmで行った。  但し，アンモニアの分解浄化を行う時はそれらのFIR分解は極めて速いので撹拌は行なってない．
【００４２】
〔実施例１〕
（アンモニア水の遠赤外線（FIR）分解(図2）)
【００４３】
28%の濃アンモニア水を用いて1700mg/L（=1700ppm）水溶液を50mL調整し，100mLのパイレックス（登録商標）製ビーカーに入れた。この液のpH=10.55であった。これに1MNaOHを添加してpH=12.07に調整した。FIR発信管を上方に設置し, 撹拌は行わず静置して、液中にFIRを照射した。結果を図２に示し、またアンモニアが２桁減少する迄の時間を、アンモニア臭の消失と一緒に表１に示した。アンモニア初期濃度分析値の1400ppm値を出発点として分解率を計算した。アンモニアの分解が極めて速い事が分かる。窒素からの生成物の分析からN2が生成したことを確認できた。
【表１】
2018094540.tif 000003
【００４４】
〔実施例２〕
（人屎尿中濃度レベルのアンモニア水の分解(図3)）
【００４５】
屎尿中の尿素は自然界に存在するウレアーゼの作用により速やかにアンモニアに変化するので、屎尿処理は基本的にはアンモニア処理と同じである。この時のアンモニア濃度は色々な条件により異なるが、検討の結果3000ppm程度の濃度が一般的であった。この濃度は実施例１より2倍近く高いので、FIR分解の活性を高めてモデルアンモニア水で検討した。アルカリを加えてpHを高くする場合に、実施例１ではpH=12.07に調製したが、ここではそれより塩基性が高いpH=13.54に調整した。実施例1と同じく撹拌は行わず静置して、ビーカー上方からFIR発信管からのFIRを液中に照射した。結果を図３に示し、またアンモニアが３桁減少する迄の時間を、アンモニア臭の消失と一緒に表２に示した。今、単にアンモニア水を撹拌しながら空気を吹き込むとアンモニアは揮発するが、1桁減少する迄は5日程度かかった。しかし本FIR分解法では静置条件下にも拘わらず、単なる揮発より15倍速く分解消滅し、約1日程度で3桁も減少した。
【表２】
2018094540.tif 000004
【００４６】
〔実施例３〕
（実験室の照明蛍光灯によるアミノ酸（Tryptophan＝Try）のFIR分解とFIR発信管（１５W）の効果(図4)）
【００４７】
必須アミノ酸のトリプトファン（Try）は生体を構成する代表的分子である。濃度5mM水溶液50mLを用いて、はじめに実験室の照明（東芝32W2本一組の照明が天井の近くに設置、セルから見える範囲が5台=10本＝320W）でFIR分解を行い、次いで発信管からのFIRを水面から17ｃｍの距離から照射して分解を行った。Tryの紫外光吸収極大280nmの吸光度（A）を用いてlog(A/A0)の経時変化を図４にプロットした。結果は：
１）室照明のみによるFIR分解は当然ながらあまり速くない．図4から275h（約11日）で濃度が半分に減少すると見積もられる．これから計算すると、一桁減少する迄に約33日かかる。 
2)  FIR発信管で速度を簡単に増加できる． 
3)  始めからFIR発信管を利用し，速度を速めた時のシミュレーションでは，220h(約9日）で一桁減少することになる。FIR発信管を用いると、33日/9日＝3.7倍の速度で分解が起こる。
【００４８】
〔実施例４〕
（色素の脱色(図5)）
【００４９】
チオニン色素水溶液の15μML-1では可視部の598nmに吸光度0.687の極大吸収ピークを有する。青紫色で、pH=7.91の弱塩基性である。この水溶液50mLに１MNaOH水溶液を(1.2mL)加えてpH=11.55にした。300rpmの電磁撹拌を行いながら実施例３に示したと同じ実験室照明下に置いたところ、図5に示した結果が得られた。即ち僅か4時間で色素濃度が3桁減少し、完全に脱色した。ちなみに、pH=7.91の弱塩基性のままでは色素は極めて安定で退色は全く起こらない。
【００５０】
廃液等は着色している場合が多く通常その脱色は簡単ではない。折角汚染源物質を分解浄化しても、着色していると清浄になったとは見なされがたく、放流も難しい。しかしながら本発明の方法によると色素は簡単に脱色できる。但しこの場合の脱色は色素分子が完全分解した訳ではなく、色素分子の骨格分子構造は色が消えたまま残存している。しかしながらこれを蛍光灯照明がある室にしばらく(約10日)放置するだけで、色素分子は完全に分解し浄化できた。
【００５１】
脱色の為には遠赤外線照射が必要であることは次のように確認した。遠赤外線は金属により反射されるので、例えばアルミホイルで周囲を覆った箱中には遠赤外線は入らない。室照明下では4時間で色素濃度が3桁減少して完全に脱色したにもかかわらず、アルミホイル箱中では24時間でも全く退色せず、遠赤外線照射の効果が証明できた。
【００５２】
〔実施例５〕
（アルギン酸の分解(図6)）
【００５３】
アルギン酸を1MNaOH水溶液に溶解して使用した。アルギン酸(Alginic acid ）自身は水に不溶だがそのNa塩（＝アルギン）は可溶性である。［参考迄にアルギニン（Arginin，塩基性αアミノ酸）は水に易溶］。104ppm濃度の試料では１MNaOH水溶液に所定量のアルギン酸を溶解した（ビーカーは200mLで反応）。105ppm濃度では試薬量が多いので液量は計10mL（ビーカーは20mL）で行なった。 pHは共に13.52、室温25℃で分解、FIR光源＝（室照明＝32W蛍光灯/近場天井に8本）＋15W蛍光灯スタンドで、背後にアルミ反射板を置いた。扇風機で冷却。分解測定は276nmの吸収ピークの吸光度減少から求めた。
【００５４】
104ppmでは始めに誘導期が少し観測された後濃度が減少し，180時間(約7.5日）で一桁減少した。105ppmでは始めに濃度が増えたように観測され、次いで濃度減少が起こって200時間(約8.3日）で一桁減少した。これは濃度が高い為，初期に全てが溶解しきれずに時間とともに溶解量が増え，その後に定常的に濃度減少が起こったことによる。高濃度でも同様な速度で分解が起こることが分かる。ちなみに本方法による分解は擬一次過程で起こるので、濃度が違っても本来は同じ速度で分解が起こる。活性汚泥法ではこのような高濃度は原理的に分解処理が不可能であるが、本FIR分解法では問題なく完全分解浄化できる。
【００５５】
〔実施例６〕
（バイオマス化合物としてグルコースを用いたFIR分解発電）
【００５６】
NaOHによりpH=14に調整したグルコース１M水溶液を10mL用意し、10mLのパイレックス(登録商標)ガラス製のビーカーに入れた。これにアノードとして白金板(仕事関数5.64eV)電極（1cmx1cm）、カソードとしてMg(3.66eV),In(4.09eV),Mn(4.1eV),またはZn(3.63eV)電極（1cmx1cm）を1cmの距離に向い合せて設置した。発信管(15W)からのFIRを上方から照射して、電圧/電流曲線を測定した。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明によれば、遠赤外線（FIR）による分解処理はシンプルな装置により殆どの環境汚染物質を速やかに完全分解浄化し、かつ必要に応じて電力に変換でき、また植物バイオマスから再生可能エネルギーを電力として得られるので、産業上の利用価値は極めて高い。環境・エネルギー問題の最終的解決になるので、地球温暖化とそれに伴う気候変動を解決できるポテンシャルを持つ。
【符号の説明】
【００５８】
１  FIR発信管
２  ガラス製ビーカー
３  被分解液
４  攪拌子
５  電磁攪拌装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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