(57)【要約】【課題】効率良く低アルカリ含有バイオマス燃料を得る方法を提供することである。【解決手段】バイオマスからバイオマス燃料を製造する方法であって、バイオマスを水熱炭化処理または水蒸気炭化処理する工程、及び、得られる処理物を洗浄する工程及び脱水する工程のうち少なくとも一方を含む、バイオマス燃料の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスからバイオマス燃料を製造する方法であって、
バイオマスを水熱炭化処理または水蒸気炭化処理する工程、及び
得られる処理物を洗浄する工程及び脱水する工程のうち少なくとも一方を含む、バイオマス燃料の製造方法。
【請求項２】
洗浄する工程及び脱水する工程の両方を含む、請求項１に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項３】
前記脱水する工程が、遠心脱水または圧搾脱水である、請求項１または２に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項４】
前記遠心脱水における遠心力が１４０〜１５００Ｇである、請求項３に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項５】
前記圧搾脱水における圧搾圧が０．２０〜１．６０トン／ｃｍ２である、請求項３に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項６】
前記水熱炭化処理が１６０〜２５０℃の加圧熱水中で行われる、請求項１〜５のいずれかに記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項７】
前記水蒸気炭化処理が１６０〜２５０℃の飽和水蒸気中で行われる、請求項１〜５のいずれかに記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項８】
得られるバイオマス燃料が、自然発火性評価指標である酸素消費速度（燃料製造直後）が１ｍｇ−Ｏ２／ｇ/日以下であるバイオマス燃料である、請求項１〜７のいずれかに記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項９】
水熱炭化処理または水蒸気炭化処理されたバイオマスを、１４０〜１５００Ｇの遠心力で遠心脱水することによって得られるバイオマス燃料であって、自然発火性評価指標である酸素消費速度（燃料製造直後）が１ｍｇ−Ｏ２／ｇ/日以下である、バイオマス燃料。
【請求項１０】
水熱炭化処理または水蒸気炭化処理されたバイオマスを、０．２０〜１．６０トン／ｃｍ２の圧搾圧で圧搾脱水することによって得られるバイオマス燃料であって、自然発火性評価指標である酸素消費速度（燃料製造直後）が１ｍｇ−Ｏ２／ｇ/日以下である、バイオマス燃料。
【請求項１１】
Ｉ型ドラム強度試験で得られるＩＤＩ６００３．３５（ペレット強度の指標）の値が９３．５％以上である、請求項９または１０に記載のバイオマス燃料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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】
バイオマスは、原料、燃料として利用できる生物起源の有機物である。例えば、木材、乾燥草木、農産廃棄物、畜産廃棄物、食品・飲料廃棄物、生物学的廃水処理設備や下水処理場における初沈汚泥、余剰汚泥などの有機性汚泥やその脱水汚泥などがこれに該当する。
【０００３】
最近では、ＣＯ２排出削減のため、石炭火力発電所におけるバイオマス混焼の試みが進められている（特許文献１）。バイオマスの中でも特に植物由来のバイオマスは、植物の成長過程で光合成により二酸化炭素から変換された炭素資源を有効利用できるため、燃料として燃焼させても全体の二酸化炭素収支で見れば大気中の二酸化炭素を増加させていないことになる（カーボンニュートラル）。
【０００４】
特許文献１は、石炭火力発電設備での石炭の一部代替燃料として利用可能なバイオマス固形燃料、およびその製造方法について報告されている。具体的には、当該文献には、バイオマス固形燃料の製造方法として、植物系バイオマスファイバーを粉砕する粉砕工程と、粉砕された植物系バイオマスを、酸素濃度５容量％以下の雰囲気中、２００〜２９０℃で加熱して植物系バイオマスを半炭化処理する加熱工程と、得られた半炭化バイオマスを、水又は水蒸気の存在下で加熱しながら加圧成形する成形工程とを有することを特徴とする方法が開示されている。
【０００５】
しかし、バイオマスを火力発電用石炭焚ボイラ等で燃料として用いる場合にはバイオマスの性状が課題となっている。特に木質系・草本系バイオマスにはカリウム等のアルカリ分が含まれており、その燃焼灰中に含まれるアルカリ成分が炉内の溶融塩腐食の原因となる。そのため脱アルカリ処理が必須となる。
【０００６】
この点、特許文献２は、草本系バイオマスを燃料、ガス化原料または炭化物原料として利用する際に、草本系バイオマスにカリウムが含まれることに起因する問題の発生を防ぐための技術について報告している。具体的には、草本系バイオマスを圧搾脱水する第一圧搾脱水工程と、第一圧搾脱水工程で圧搾脱水された脱水草本系バイオマスに加水する加水工程と、加水工程で加水された加水草本系バイオマスを再び圧搾脱水する第二圧搾脱水工程とを有し、一つの圧搾脱水装置により上記三つの工程を行うことを特徴とする草本系バイオマスの前処理方法が当該文献には開示されている。
【０００７】
一方、バイオマス燃料の中には高い自然発火性を示すものがあり、それらは貯蔵・輸送時に発火する危険性がある。例えば、バイオマス燃料の中には、褐炭と同程度の高い自然発火性を有するものもある。対策としては、これまで、特許文献３のように貯蔵容器に工夫を加える方法、具体的には、草本系バイオマスおよび木質系バイオマスのいずれか一方または両方のバイオマスを収容する収容容器と、前記収容容器において生じた水素を除去する、または、該収容容器から水素の発生を抑制する還元環境形成防止手段と、を備えたことを特徴とするバイオマス収容装置が報告されている。また、特許文献４では、バイオマス燃料そのものの自然発火性を抑制する手法、具体的には、廃棄物系バイオマスを炭化し、炭化時に発生する乾留ガスを燃焼させた燃焼排ガスを熱源として利用する炭化システムであって、廃棄物系バイオマスを乾燥させて乾燥バイオマスにする乾燥機と、乾燥バイオマスを加熱して炭化させ、炭化物と乾留ガスを生成する炭化炉と、この炭化炉からの前記乾留ガスを燃焼させて燃焼排ガスを生成する燃焼炉と、前記炭化炉から排出される炭化物に水蒸気又は水を導入するとともに冷却する冷却機構とを具備したことを特徴とする炭化システムが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−２２９７５１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１５３７９０号公報
【特許文献３】特開２０１４−１１８１８７号公報
【特許文献４】特開２０１３−８２７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、確かに脱アルカリ処理の手段の一つとして水洗浄が挙げられるが、特に植物由来のバイオマスをそのまま水洗浄することによる脱アルカリ処理は効果が小さいことがわかってきた。よって、上記特許文献２のような未処理バイオマスからの脱アルカリ処理の効果は限定的である。
【００１０】
またバイオマスの燃料としての品質条件（水分、発熱量、石炭との混焼率等）の観点から、バイオマス原料を上記特許文献１に記載のように乾式半炭化して燃料として用いられることが多いが、乾式半炭化物は疎水性のため、ここでも水洗浄の効果は非常に小さいと考えられる。よって特許文献１記載の方法による低アルカリ含有の炭化燃料製造は難しい。
【００１１】
さらに、バイオマス燃料の自然発火の問題に対して報告されている特許文献３のような技術では、特殊な貯蔵容器が必要となり、コストや様々な制限が課される。特許文献４では、バイオマス燃料そのものを工夫しているが、３００℃以上８００℃以下の炭化で得られるバイオマス燃料に限定されており、３００℃以下で炭化を行って得るバイオマス燃料については適応しにくいという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記の様な問題点に着目してなされたものであって、その目的は、効率良く低アルカリ含有バイオマス燃料を得る方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは鋭意検討を重ね、下記構成によって上記課題が解決できることを見出した。
【００１４】
すなわち、本発明の一局面に係るバイオマス燃料の製造方法は、バイオマスを水熱炭化処理または水蒸気炭化処理する工程、及び、得られる処理物を洗浄する工程及び脱水する工程のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする。
【００１５】
前記バイオマス燃料の製造方法において、洗浄する工程及び脱水する工程の両方を含むことが好ましい。
【００１６】
また、前記バイオマス燃料の製造方法において、前記脱水する工程が、遠心脱水または圧搾脱水であることが好ましい。
【００１７】
さらに、前記遠心脱水における遠心力が１４０〜１５００Ｇであるか、もしくは、前記圧搾脱水における圧搾圧が０．２０〜１．６０トン／ｃｍ２であることが好ましい。
【００１８】
また、前記バイオマス燃料の製造方法において、前記水熱炭化処理が１６０〜２５０℃の加圧熱水中で行われること、あるいは、前記水蒸気炭化処理が１６０〜２５０℃の飽和水蒸気中で行われることが好ましい。
【００１９】
さらに、前記バイオマス燃料の製造方法において、得られるバイオマス燃料が、自然発火性評価指標である酸素消費速度（燃料製造直後）が１ｍｇ−Ｏ２／ｇ/日以下であるバイオマス燃料であることが好ましい。
【００２０】
また、本発明の別の局面に係るバイオマス燃料は、水熱炭化処理または水蒸気炭化処理されたバイオマスを、１４０〜１５００Ｇの遠心力で遠心脱水することによって得られるバイオマス燃料であって、自然発火性評価指標である酸素消費速度（燃料製造直後）が１ｍｇ−Ｏ２／ｇ/日以下であることを特徴とする。
【００２１】
さらに、本発明には、水熱炭化処理または水蒸気炭化処理されたバイオマスを、０．２０〜１．６０トン／ｃｍ２の圧搾圧で圧搾脱水することによって得られるバイオマス燃料であって、自然発火性評価指標である酸素消費速度（燃料製造直後）が１ｍｇ−Ｏ２／ｇ/日以下である、バイオマス燃料も包含される。
【００２２】
また、上記バイオマス燃料において、Ｉ型ドラム強度試験で得られるＩＤＩ６００３．３５（ペレット強度の指標）の値が９３．５％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましい。 
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、効率良く低アルカリ含有バイオマス燃料を得る方法を提供することができる。さらに、本発明によれば、得られるバイオマス燃料の自然発火を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、試験例２における各実施例および比較例のＯＣＲ値を示すグラフである。
【図２】図２は、試験例３における各種ペレット燃料のＩＤＩ値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
上述したように、バイオマス原料及びバイオマス半炭化物ともに水洗浄の効果が小さいことがわかってきた。これは、植物細胞内ではカリウムイオンは生体活動に関わっており細胞壁内側に入っているため、細胞壁および細胞膜を破壊しない限り、洗浄によるカリウムの十分な除去は困難であるためと考えられる。
【００２６】
そこで、本発明者らは、上記知見を応用して、バイオマス原料を水熱炭化もしくは水蒸気炭化した後に洗浄を行うことにより、洗浄によって処理後のバイオマスからカリウムを効率良く除去できることを見出した。
【００２７】
すなわち、本実施形態のバイオマス燃料の製造方法は、バイオマスを水熱炭化処理または水蒸気炭化処理する工程、及び、得られる処理物を洗浄する工程及び脱水する工程のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする。
【００２８】
このような構成により、効率良く低アルカリ含有バイオマス燃料を得ることができる。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態についてより具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００３０】
（バイオマス原料）
本実施形態で使用する植物由来バイオマスについては、特に限定はされないが、植物由来のバイオマスであることが好ましい。植物由来のバイオマスとは、植物由来の有機物資源をいい、木材、乾燥草木、農業系や林業系の廃棄物が含まれる。当該バイオマスは典型的にはセルロース、ヘミセルロース及びリグニンを主成分とする。
【００３１】
具体的には、例えば、間伐材、剪定枝、廃材、樹皮チップ、その他の木材、竹、草、やし殻、パームオイル残渣（ＥＦＢ：Ｅｍｐｔｙ  Ｆｒｕｉｔ  Ｂｕｎｃｈ）、過剰生産による廃棄野菜、野菜クズ、カット野菜、果実、おが屑、麦わら、稲わら、籾殻等を挙げることができる。これらの植物由来バイオマスの中でも、資源量が豊富であるという観点から、木質系バイオマス、ＥＦＢ等を用いることが好ましい。
【００３２】
（炭化処理）
本実施形態では、まず、上述したようなバイオマス原料を炭化処理に供する。本実施形態の炭化処理は湿式炭化であり、水熱炭化処理または水蒸気炭化処理である。
【００３３】
バイオマス原料はそのまま炭化処理に供してもよいが、必要に応じて、破砕手段で適度な大きさに破砕してから用いてもよい。
【００３４】
炭化処理は、具体的には、水熱炭化処理の場合、例えば、処理容器にバイオマス原料と水を１：１０〜１５程度の割合で投入し(バイオマス原料は絶乾重量)、窒素雰囲気下にて、１６０〜２５０℃の加圧熱水中で行うことが好ましい。より好ましい処理温度は、１８０〜２２０℃である。また、水熱処理時間は、１０〜６０分間程度であることが好ましい。処理容器内の圧力は、０．６〜４．０ＭＰａ程度であることが好ましい。
【００３５】
水蒸気炭化処理の場合は、処理容器にバイオマス原料と水を１：２〜５程度の割合で投入し、例えば、窒素雰囲気下にて、１６０〜２５０℃の飽和水蒸気中で行うことが好ましい。より好ましい処理温度は、１８０〜２２０℃である。また、水蒸気処理時間は、１０〜６０分間程度であることが好ましい。処理容器内の圧力は、０．６〜４．０ＭＰａ程度であることが好ましい。
【００３６】
前記水熱炭化または水蒸気炭化処理のみでもある程度のカリウムの低減が見られるが、その後で水洗及び／または脱水処理することでバイオマス燃料におけるさらなるカリウム含有量の低減を実現できる。よって、本実施形態の方法では、バイオマス原料に湿式炭化処理を行った後、洗浄工程または脱水工程の少なくとも一方を実施する。
【００３７】
好ましくは、洗浄工程及び脱水工程の両方を実施することにより、バイオマス燃料中のカリウム含有量をより確実に低減することができる。その場合、洗浄工程を先に行ってから、脱水工程を行うことが望ましい。
【００３８】
（洗浄工程）
本実施形態における洗浄工程では、上記炭化処理で得られる処理物が洗浄器に投入されて、洗浄液によって洗浄される。洗浄液としては、特に限定はなく、工場用水や水道水などの水を使用することができる。用いる洗浄液の量は、バイオマス炭化処理物重量（ドライベース）の２〜２５倍程度であることが望ましい。洗浄時間は処理量などによって適宜設定できるが、例えば、１０〜６０分間程度洗浄すればよい。
【００３９】
このような洗浄工程によって、前記炭化処理でバイオマス原料の細胞壁や細胞膜が破壊されて細胞内から放出されたカリウムイオンが、周囲の水に移行すると考えられる。
【００４０】
（脱水工程）
本実施形態における脱水工程は、上記炭化処理で得られる処理物、もしくは、上記洗浄工程を経た後の処理物を、脱水する工程である。具体的な脱水手段としては、例えば、遠心脱水または圧搾脱水などが挙げられる。
【００４１】
遠心脱水は、例えば、遠心分離器に処理物を投入し、好ましくは、１４０〜１５００Ｇ程度の遠心力となるように回転数を調整して遠心分離することによって行うことができる。遠心脱水の時間は遠心力や処理量によって適宜設定すればよいが、例えば、１〜３分間程度でよい。
【００４２】
圧搾脱水は、例えば、加圧成型機などを圧搾脱水機として用いて、処理物を投入し、好ましくは、０．２０〜１．６０トン／ｃｍ２程度の圧搾圧で圧搾することによって行うことができる。圧搾脱水の時間は圧搾圧や処理量によって適宜設定すればよいが、例えば、１〜３分間程度でよい。
【００４３】
このような脱水工程によって、バイオマス燃料におけるカリウム含有量を効率良く低減することができる。
【００４４】
（その他の工程）
前記洗浄工程および／または脱水工程の後、必要に応じて、得られるバイオマス燃料を乾燥する工程を実施してもよい。乾燥手段については特に限定はなく、例えば、天日乾燥の場合は１日から数日、乾燥機を用いる場合は８０℃〜１５０℃の温度で３０〜１２０分間程度乾燥させることができる。さらに、本実施形態の製造方法には、バイオマス燃料をペレット化するなど適度な形状に成型する工程が含まれていてもよい。なお、ペレット化する具体的な手段としては特に限定はなく、公知の手法で本実施形態のバイオマス燃料をペレット化することができる。
【００４５】
（バイオマス燃料）
得られるバイオマス燃料は、様々な場面で燃料として使用できる。本実施形態の製造方法によって得られるバイオマス燃料はカリウム含有量が少ないため、溶融塩腐食などによって炉内が損傷することを抑制することができる。
【００４６】
さらに、驚くべきことに、本発明者らは、バイオマスを上述のような工程で脱アルカリ処理することによって、同時に、得られるバイオマス燃料の自然発火を抑制できることも見出した。よって、本実施形態のバイオマス燃料の製造方法によって得られるバイオマス燃料は、自然発火性が抑えられており、具体的には、自然発火性評価指標である酸素消費速度（ＯＣＲ）（燃料製造直後）が１ｍｇ−Ｏ２／ｇ/日以下となるバイオマス燃料であることが好ましい。ここでいうＯＣＲ値は、後述の実施例に記載の方法で測定することができる。
【００４７】
また、上述したような本実施形態の製造方法によって得られるバイオマス燃料は、Ｉ型ドラム強度試験で得られるＩＤＩ６００３．３５（ペレット強度の指標）の値が９３．５％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましい。この値もまた、後述の実施例に記載の方法で測定することができる。
【００４８】
以下では、本発明を、実施例を用いてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されない。
【実施例】
【００４９】
［試験例１］
（実施例１）
〔バイオマスの水熱炭化処理〕
バイオマス原料として、パーム油産業残渣であるＥＦＢ（アブラヤシ空果房、カリウム濃度約１．４％）を用いて、以下の条件の水熱炭化処理を行った。
・仕込み：乾燥ＥＦＢ／水＝１５０ｇ／４０００ｇの割合で内容積５Ｌの加圧濾過オートクレーブ（株式会社東洋高圧社製、設計圧力２９．４MPa、設計温度５００℃）に仕込み
、窒素置換のあと、０．５ＭＰａの窒素で封入した。
・処理：２００℃（試料部温度）まで昇温し、２００℃で３０分間保持した後、冷却し常温に戻した。２００℃保持中の処理容器内圧力は１．６ＭＰａであった。
・回収：オートクレーブ内の処理後ＥＦＢを回収し、重量を測定した。回収時には、軽く液切りをした。得られたＥＦＢ炭化物の分析サンプルを酸溶解し、原子吸光分析法によってカリウム濃度を求めたところ０．５１質量％であった。
【００５０】
〔遠心脱水〕
以下の方法で、ＥＦＢ炭化物の遠心脱水を行った。
・以下に示す試料を大寸遠沈管（５０ｍｍφ×１００ｍｍＨ；１９６ｍＬ）に入れた。
底：３ｍｍφ程度のアルミナボール  ５０ｍＬ程度
上：濡れた処理後ＥＦＢ  約５ｇ
（アルミナボールとＥＦＢの間にＰＴＦＥろ紙を挟んだ。）
・回転数１０００ｒｐｍ（遠心力１４５Ｇに換算）で遠心分離し、１分間保持した。
・遠心分離後、迅速に試料を取り出し、重量を測定した。
・最終的に、遠心分離後ＥＦＢを減圧下で１２０℃にて２時間乾燥し、その乾燥重量を求めた。また、乾燥後試料中のカリウム濃度を上記と同じ方法で測定した。
【００５１】
脱水工程後の含水率を以下の式で求めた：
・含水率−ｗｂ（ｗｅｔ  ｂａｓｅ；％）＝
（サンプル重量−サンプル絶乾重量）／サンプル重量×１００
・含水率−ｄｂ（ｄｒｙ  ｂａｓｅ；％）＝
（サンプル重量−サンプル絶乾重量）／サンプル絶乾重量×１００
得られた各含水率およびカリウム濃度を表１に示す。
【００５２】
（実施例２）
遠心脱水の遠心力を、回転数３１００ｒｐｍ（遠心力１４００Ｇに換算）に変更した以外は、実施例１と同様にして各含水率およびカリウム濃度を求めた。結果を表１に示す。
【００５３】
（実施例３）
遠心脱水の代わりに下記に示す圧搾脱水を行った以外は実施例１と同様にして、試料を得た。
【００５４】
〔圧搾脱水〕
一軸加圧成型機を用いて、下記条件でＥＦＢ炭化物の脱水工程を行った。
・濡れた処理後ＥＦＢを大ダイス（３０ｍｍφ×６００ｍｍＨ；４２ｍＬ）に入れた。
・圧搾圧０．２２トン／ｃｍ２で１分間保持した。
・圧力開放後、試料を取り出し、重量を測定する。
・最終的に、加圧後ＥＦＢを減圧下で１２０℃にて２時間乾燥し、その乾燥重量を求め、上記と同様にして含水率を計算した。また、乾燥後試料中のカリウム濃度を上記と同じ方法で測定した。得られた各含水率およびカリウム濃度を表１に示す。
【００５５】
（実施例４）
圧搾脱水の圧搾圧を、１．５０トン／ｃｍ２に変更した以外は、実施例３と同様にして各含水率およびカリウム濃度を求めた。結果を表１に示す。
【００５６】
（実施例５）
脱水工程の代わりに下記に示す洗浄工程を行った以外は実施例１と同様にして、試料を得た。
【００５７】
〔洗浄工程〕
水熱炭化処理で得られたＥＦＢ炭化物を３Ｌビーカーに入れ、水１８００ｇを加え、３０分浸漬した。浸漬後、ＳＵＳメッシュフィルターでろ過し、ろ残ＥＦＢ炭化物を得た。
【００５８】
洗浄後のＥＦＢ炭化物の含水率及びカリウム濃度を実施例１と同様にして求めた。結果を表１に示す。
【００５９】
（実施例６）
実施例１と同様にしてＥＦＢ水熱炭化物を得て、実施例５と同様の洗浄工程を行った後、実施例１と同じ遠心脱水を行い、試料を得た。そして、得られたＥＦＢ炭化物の含水率及びカリウム濃度を実施例１と同様にして求めた。結果を表１に示す。
【００６０】
（実施例７）
遠心脱水の遠心力を、回転数３１００ｒｐｍ（遠心力１４００Ｇに換算）に変更した以外は、実施例６と同様にして各含水率およびカリウム濃度を求めた。結果を表１に示す。
【００６１】
（実施例８）
実施例１と同様にしてＥＦＢ水熱炭化物を得て、実施例５と同様の洗浄工程を行った後、実施例３と同様の圧搾脱水を行い、試料を得た。そして、得られたＥＦＢ炭化物の含水率及びカリウム濃度を実施例１と同様にして求めた。結果を表１に示す。
【００６２】
（実施例９）
圧搾脱水の圧搾圧を、１．５０トン／ｃｍ２に変更した以外は、実施例８と同様にして各含水率およびカリウム濃度を求めた。結果を表１に示す。
【００６３】
（比較例）
実施例１と同様の水熱炭化処理を行ったＥＦＢ水熱炭化物を、そのまま洗浄工程も脱水工程も行うことなく、試料として用いた。当該ＥＦＢ炭化物の含水率及びカリウム濃度を実施例１と同様にして求めた。結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
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【００６５】
（考察）
表２に各実施例および比較例における水熱炭化処理後の各処理と脱水または洗浄処理後の含水率、及び最終的なカリウム濃度を示した。
【００６６】
原料ＥＦＢのカリウム濃度は約１．４％であったため、水熱炭化処理のみでもある程度のＫ濃度の低減が見られたが（比較例）、その後水洗処理することでさらなるカリウム濃度の低減が確認された。また水洗処理の有無に関わらず、最後に脱水処理を行うと、脱水後のサンプル含水率とカリウム濃度が比例することが分かった。このことから、水熱炭化または水蒸気炭化反応によりバイオマス原料の細胞壁・細胞膜が効果的に破壊され、細胞内部のカリウムイオンが周囲の水に移行し、残留水に溶解していると考えられる。つまり、バイオマス原料の水熱炭化もしくは水蒸気炭化を行った後、洗浄及びまたは脱水を行うことによって効率の良い脱アルカリ操作が可能となることが確認された。
【００６７】
［試験例２］
本発明の水熱炭化処理（脱アルカリ処理）を行ったバイオマス燃料（ＥＦＢ炭化物）の自然発火性を検証した。
（実施例１０）
バイオマス原料として、パーム油産業残渣であるＥＦＢ（アブラヤシ空果房、カリウム濃度約１．４％）を用いて、以下の条件の水熱炭化処理を行った。
・仕込み：乾燥ＥＦＢ／水＝５００ｇ／８０００ｇの割合で内容積１３Ｌの加圧濾過オートクレーブ（株式会社東洋高圧社製）に仕込み、窒素置換のあと、０．５ＭＰａの窒素で封入した。
・処理：２００℃（試料部温度）まで昇温し、２００℃で３０分間保持した後、冷却し常温に戻した。２００℃保持中の処理容器内圧力は、約２.５ＭＰａであった。
・回収：オートクレーブ内の処理後ＥＦＢを回収し、重量を測定した。回収時には、軽く液切りをした。
その後、以下（１）〜（３）の順でＥＦＢ水熱炭化物の水洗浄と脱水を実施した。
（１）圧搾脱水（１回目）：  ＥＦＢ水熱炭化物（約１５００ｇ−ｗｂ）を圧搾用の袋に入れ、圧搾機（アズワン、１−７６０７−０１  ＨＧＳ−０１）を用いて、ある程度脱水した。
（２）水洗浄：１５Ｌの容器に、圧搾脱水（１回目）後のＥＦＢ水熱炭化物と蒸留水（  約８０００ｇ）を投入し、軽くかき混ぜ、約３０分放置した後、ＥＦＢ水熱炭化物を回収した。
（３）圧搾脱水（２回目）：水洗浄後のＥＦＢ水熱炭化物を、（１）と同じ要領で脱水した。
得られたＥＦＢ炭化物を約５日間天日乾燥させた後、含水率及びカリウム濃度を実施例１と同様にして求めた。
【００６８】
（比較例２）
小型乾留炉（アイメックス株式会社製、型式：ＩＭＣ−ＡＳＨ−１０３型）を用いて、２６０℃乾式炭化を行った。
・仕込み：石英容器１個当たり約１２０ｇのＥＦＢペレットを仕込んだ。
・サンプルを充填した石英容器４個を設置した黒鉛製ルツボを小型乾留炉内に設置後、窒素を２Ｌ／分で流通させ、全体を窒素置換し、その後、炉温を５℃／分で昇温し炭化反応を開始した。サンプル温度が所定の目的温度（２６０℃）の−１０℃に達した時点から６０分経過後、小型乾留炉ヒータを切り、容器を冷却させ反応を停止した。
・カリウム濃度は実施例１と同様にして求めた。
【００６９】
（ＯＣＲ（Ｏｘｙｇｅｎ  Ｃｏｍｓｕｍｐｔｉｏｎ  Ｒａｔｅ、酸素消費速度）の測定）
上記実施例１０および比較例２〜３の試料について、ＯＣＲの測定を行った。具体的には、各試料約５０ｇを容器に入れて密封し、一定時間（１〜２時間）後の容器内の酸素量を測定した。そして、酸素の消費量、試料重量、時間からＯＣＲ値を算出した。ＯＣＲ値の単位は、「ｍｇ−Ｏ２／ｇ／日」であり、これは試料１ｇが１日に消費する酸素量を示す。測定は、約２４時間ごとに、５〜７日間（試料の活性が低下するまで）行った。なお、測定時以外は、試料を４０℃、ＲＨ９５％の恒温恒湿槽で保管した。また、本試験でいう「酸素の消費量」とは、酸化と吸着により減少した空気中の酸素のことをいう。
結果を、図１に示す。
【００７０】
（考察）
図１のグラフから明らかなように、本発明の方法で脱アルカリ処理を行った実施例１０では、一般的に使用されている一般炭よりも低い自然発火性を示した。これにより、本発明の製造方法によって得られるバイオマス燃料では、自然発火を抑制できることが示された。
【００７１】
［試験例３］
実施例１０で得たＥＦＢ水熱炭化物をペレット化し、ペレット強度が高いことを確認した。本試験では、Ｉ型ドラム強度をペレット強度の指標とした。
【００７２】
（Ｉ型ドラム強度試験について）
・Ｉ型ドラム（φ１３０×７００の円筒、吉田製作所製）に、ペレットサンプル（４ｍｍふるい上）を約２００ｇ投入・封印し、Ｉ型ドラムを２０ｒｐｍで６００回転させた。
・回転終了後に回収したサンプルを、３．３５  ｍｍ篩いで分級し、初期投入重量に対する３．３５ｍｍ篩い上重量の割合（百分率）をＩＤＩ６００３．３５として示す。
結果を表２及び図２に、市販の木質ペレット及び上記比較例２で得た乾式炭化ペレットを用いて行った同試験の結果とともに示す。
【表２】
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【００７３】
（考察）
通常、一般的な未処理の木質ペレットのＩＤＩ６００３．３５は９３〜９６であるので、表２および図２の結果より、本発明の製造方法によって得られるバイオマス燃料は木質ペレットと同程度にペレッド強度が非常に高いことも確認できた。
【図１】
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【図２】
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