(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アブラヤシの茎葉を加熱する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）によって加熱された前記アブラヤシの茎葉を圧搾する工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）によって圧搾された前記アブラヤシの茎葉に、物理的衝撃を与えながら水洗する工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）によって水洗された前記アブラヤシの茎葉を、水切りした後に散水洗浄する工程（ｄ）とを有することを特徴とするアブラヤシの茎葉の前処理方法。
【請求項２】
前記工程（ｂ）よりも前の段階で、前記アブラヤシの茎葉を長繊維長が３００ｍｍ以下となるように破砕する工程（ｅ）を有することを特徴とする請求項１に記載のアブラヤシの茎葉の前処理方法。
【請求項３】
前記工程（ａ）は、蒸気を使用した加熱工程であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアブラヤシの茎葉の前処理方法。
【請求項４】
前記工程（ｂ）は、前記アブラヤシの茎葉に含まれる水分が６０質量％以下になるように除去する工程であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアブラヤシの茎葉の前処理方法。
【請求項５】
前記工程（ｃ）は、瞬間的な前記物理的衝撃を前記アブラヤシの茎葉に繰り返し与えながら水洗する工程であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアブラヤシの茎葉の前処理方法。
【請求項６】
前記工程（ｃ）は、水洗される対象となる前記アブラヤシの茎葉１質量部（乾燥質量）に対して、３質量部以上２２質量部以下の水量で、前記アブラヤシの茎葉を水洗する工程であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアブラヤシの茎葉の前処理方法。
【請求項７】
前記工程（ｄ）は、散水される対象となる前記アブラヤシの茎葉１質量部（乾燥質量）に対して、３質量部以上２０質量部以下の散水量で、前記アブラヤシの茎葉を散水洗浄する工程であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のアブラヤシの茎葉の前処理方法。
【請求項８】
前記工程（ｃ）において、前記工程（ｄ）で使用された洗浄水が回収された後の水が用いられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のアブラヤシの茎葉の前処理方法。
【請求項９】
前記工程（ｄ）の後に、前記アブラヤシの茎葉を更に圧搾する工程（ｆ）を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のアブラヤシの茎葉の前処理方法。
【請求項１０】
前記工程（ｆ）の後に、前記アブラヤシの茎葉を更に散水洗浄する工程（ｇ）と、
前記工程（ｇ）の後に、前記アブラヤシの茎葉を更に圧搾する工程（ｈ）とを有することを特徴とする請求項９に記載のアブラヤシの茎葉の前処理方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアブラヤシの茎葉の前処理方法の完了後に、前記アブラヤシの茎葉を、当該アブラヤシの茎葉に含まれる水分が２０質量％以下になるまで乾燥させる工程（ｉ）と、
前記工程（ｉ）の後に、乾燥した前記アブラヤシの茎葉をペレットに成型する工程（ｊ）とを有することを特徴とするバイオマス燃料の製造方法。
【請求項１２】
前記工程（ｉ）と前記工程（ｊ）との間に、前記アブラヤシの茎葉を長繊維長が２０ｍｍ以下となるまで破砕する工程（ｋ）を有することを特徴とする請求項１１に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項１３】
前記工程（ｊ）は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアブラヤシの茎葉の前処理方法の完了後に得られた、前記アブラヤシの茎葉由来の油脂を、成型助剤として使用する工程であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アブラヤシの茎葉をバイオマス燃料として有効利用するにあたって、アブラヤシの茎葉を前処理する方法、及びバイオマス燃料を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界のパーム油生産量は５５００万トンを超え、日本においても年間約７０万トンのパーム油が、インスタント麺等の食品向けや、洗剤や石鹸等の非食品向けに使用されている。【０００３】
ところで、パーム油の生産工程及びパーム油を産するアブラヤシのプランテーションからは、アブラヤシ果房から果実を脱果した後に残る空果房（Empty Fruit Bunches、以後「ＥＦＢ」と称する場合がある。）、２５〜３０年毎に伐採更新されるアブラヤシの樹幹（Oil Palm Trunk、以後「パーム樹幹」又は「ＯＰＴ」と称する場合がある。）、及びアブラヤシ果房１個の採取につき２〜３本が切り落とされ、更にパーム樹幹伐採時にはパーム樹幹１本あたり３０〜５０本生えているアブラヤシの茎葉（Oil Palm Frond、以後「パーム茎葉」又は「ＯＰＦ」と称する場合がある。）が、大量に排出される。【０００４】
ＥＦＢは、製紙用パルプ原料やバイオマス燃料への有効利用技術の開発が進められており、ＯＰＴは、搾汁液のエタノール変換等の有効利用技術の開発が進められている。例えば、下記特許文献１には、ＥＦＢをバイオマス燃料として有効利用するための技術が開示されている。【０００５】
しかしながら、アブラヤシの茎葉（ＯＰＦ）は、量的にはＥＦＢやＯＰＴを上回り、例えばマレーシア１国でも乾燥重量で年間４０００万トン以上が排出されるにもかかわらず、プランテーションに放置されたままで、現時点では堆肥的活用以外には利用されていない。この理由としては、ＯＰＦは、量が多いのみならず、個々の長さが５ｍを超える大きさのものが存在するため、人力による運搬が困難であり、車両による運搬が必要である一方で、アブラヤシが生息しているヤシ畑には現時点では大型の車両が走行できるようなスペースが十分には確保されていないという、運搬上の課題によるところが大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】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】
【０００７】
ところで、バイオマス発電は、カーボンニュートラルの観点から、温暖化の進展を抑制する効果が期待されている。このため、現時点では有効利用されていないアブラヤシの茎葉（ＯＰＦ）についても、仮にバイオマス発電用燃料として有効活用できることが分かれば、積極的にＯＰＦを有効活用する機運が高まり、前述したような運搬上の課題は、政策的な理由によって解決する可能性が十分に考えられる。【０００８】
このような背景の下、本発明者らは、ＯＰＦをバイオマス燃料に利用することが可能かどうかにつき、鋭意研究を行った。その結果、ＯＰＦは、ＥＦＢ同等の熱量を有しており、バイオマス燃料として十分に利用可能であることを確認した。一方で、本発明者らは、ＯＰＦが、燃料とした場合に忌避成分となるアルカリ金属や塩素を多量に含んでいることを確認した。【０００９】
アルカリ金属が多く含まれているバイオマス燃料を発電用燃料に利用すると、アルカリ金属が加熱装置（発電ボイラ）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、例えば、流動層式加熱装置内の流動層の流れを妨げる等のトラブルを生じさせるおそれがある。また、塩素が多く含まれているバイオマス燃料を発電用燃料に利用すると、アルカリ金属と同様に発電ボイラ内で低融点物質を生成させたり、発電ボイラを腐食させるおそれがある。【００１０】
従って、本発明者らは、ＯＰＦをバイオマス燃料として有効活用するためには、ＯＰＦに対してアルカリ金属や塩素を除去するための前処理が必要であると考えた。具体的には、燃料中のアルカリ金属含有量は０．２質量％以下であることが好ましく、燃料中の塩素含有量は０．１質量％以下であることが好ましい。しかしながら、現時点において、ＯＰＦをバイオマス燃料として積極的に活用することについては検討されていないところ、このＯＰＦに含まれるアルカリ金属や塩素を効率的に除去する方法についても、現時点では存在していない。【００１１】
本発明は、上記の課題に鑑み、アブラヤシの茎葉（ＯＰＦ）から効率よくアルカリ金属及び塩素を除去することのできる、アブラヤシの茎葉の前処理方法を提供することを目的とする。また、本発明は、この前処理方法を経て得られたアブラヤシの茎葉を用いた、バイオマス燃料の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】
本発明に係るアブラヤシの茎葉の前処理方法は、
アブラヤシの茎葉を加熱する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）によって加熱された前記アブラヤシの茎葉を圧搾する工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）によって圧搾された前記アブラヤシの茎葉に、物理的衝撃を与えながら水洗する工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）によって水洗された前記アブラヤシの茎葉を、水切りした後に散水洗浄する工程（ｄ）とを有することを特徴とする。【００１３】
上記工程（ａ）でアブラヤシの茎葉を加熱されることで、アブラヤシの茎葉中の植物細胞が柔らかくなる。この結果、その後に行われる圧搾工程（ｂ）や水洗工程（ｃ）で、アブラヤシの茎葉の植物細胞が破壊され易くなり、アルカリ金属及び塩素を効率よくアブラヤシの茎葉から除去することが可能になる。【００１４】
この加熱工程（ａ）は、蒸気を使用して加熱する工程とすることができる。一例としては、飽和蒸気を使用することができる。【００１５】
本発明の方法では、圧搾工程（ｂ）において、アブラヤシの茎葉が圧搾されて茎葉中の植物細胞が破壊されると共に、アブラヤシの茎葉に含まれる水分が一定量除去される。この工程（ｂ）の終了後に、アブラヤシの茎葉に含まれる水分が６０質量％以下になるように、水分が除去されるのが好ましい。この圧搾工程（ｂ）により、アブラヤシの茎葉に含まれていたアルカリ金属及び塩素が、搾り出された圧搾水と共にアブラヤシの茎葉から除去される。更に、この圧搾工程（ｂ）において、アブラヤシの茎葉を構成する植物細胞が破壊されることによって、次の水洗工程（ｃ）においてアルカリ金属及び塩素が効率よくアブラヤシの茎葉から除去されやすくなる。【００１６】
本発明の方法では、水洗工程（ｃ）において、アブラヤシの茎葉に物理的衝撃を与えながら水洗される。すなわち、この工程（ｃ）では、アブラヤシの茎葉中の植物細胞が破壊されながら水洗される。これにより、圧搾工程（ｂ）では搾り出されなかったアブラヤシの茎葉中のアルカリ金属及び塩素を水洗水中に溶出させることができる。【００１７】
水洗工程（ｃ）における物理的衝撃は、継続的（連続的）な加圧によるものでも構わないが、瞬間的な衝撃を断続的に加えることによるものでも構わない。後者を採用することで、水洗工程（ｃ）に要する時間を必要最小限に抑えることができる。【００１８】
本発明の方法では、散水洗浄工程（ｄ）において、水洗工程（ｃ）が完了した後のアブラヤシの茎葉を水切りした後に散水洗浄される。この工程（ｄ）により、アブラヤシの茎葉の表面に付着している水に溶解されているアルカリ金属及び塩素を除去することができる。【００１９】
なお、この散水洗浄工程（ｄ）において、アブラヤシの茎葉に散水された後の水（洗浄後の水）は、水洗工程（ｃ）でアブラヤシの茎葉を水洗した後の水と比較して、溶解しているアルカリ金属量及び塩素量が少ない。このため、散水洗浄工程（ｄ）で使用された水を回収した後、水洗工程（ｃ）の水洗水に利用するものとしても構わない。これにより、本発明の方法で使用される総水量が低減されると共に、散水洗浄工程で使用された後の水の排水処理を省略又は簡略化することができる。【００２０】
ところで、アブラヤシの茎葉の中には、５ｍを超えるような大型のものが存在する。圧搾工程（ｂ）は、例えば圧搾機にアブラヤシの茎葉を投入して稼働させることにより実行される。このため、大型のアブラヤシの茎葉をそのまま圧搾機に投入した場合、アブラヤシの茎葉自体が大きすぎて圧搾機内で十分に圧搾できなかったり、そもそも圧搾機内に投入できない場合も起こり得る。このため、上記方法において、圧搾工程（ｂ）の実行前に、アブラヤシの茎葉を長繊維長が３００ｍｍ以下となるように破砕する工程（ｅ）を有するものとしても構わない。この破砕工程（ｅ）は、加熱工程（ａ）の前に行われるものとしても構わないし、加熱工程（ａ）の後であって、圧搾工程（ｂ）の前に行われるものとしても構わない。【００２１】
上記方法において、水洗工程（ｃ）では、水洗される対象となる前記アブラヤシの茎葉１質量部（乾燥質量）に対して、３質量部以上２２質量部以下の水量で、前記アブラヤシの茎葉を水洗するものとしても構わない。同様に、散水洗浄工程（ｄ）では、散水される対象となる前記アブラヤシの茎葉１質量部（乾燥質量）に対して、３質量部以上２０質量部以下の散水量で、前記アブラヤシの茎葉を散水洗浄するものとしても構わない。この範囲内の水量で水洗／散水洗浄が行われることで、水の使用量を一定の範囲内に抑制しながらも、アルカリ金属や塩素を除去する効果が発揮される。【００２２】
上記方法において、前記工程（ｄ）の後に、前記アブラヤシの茎葉を更に圧搾する工程（ｆ）を有するものとしても構わない。【００２３】
上述したように、圧搾工程（ｂ）及び水洗工程（ｃ）を経て、アブラヤシの茎葉の植物細胞は、少なくとも一部が破壊される。このため、水洗工程（ｃ）及び散水洗浄工程（ｄ）によってアブラヤシの茎葉に供給される水（水洗水／洗浄水）の一部が、アブラヤシの茎葉の植物細胞内に取り込まれる可能性がある。上記のように、散水洗浄工程（ｄ）の終了後に、改めて圧搾工程（ｆ）が実行されることで、アブラヤシの茎葉の植物細胞に内包されている水が取り出されるため、当該水に溶解しているアルカリ金属や塩素が除去される。この結果、アブラヤシの茎葉からアルカリ金属や塩素を更に除去することができる。【００２４】
上記方法において、前記工程（ｆ）の後に、前記アブラヤシの茎葉を更に散水洗浄する工程（ｇ）と、
前記工程（ｇ）の後に、前記アブラヤシの茎葉を更に圧搾する工程（ｈ）とを有するものとしても構わない。【００２５】
この工程（ｇ）及び（ｈ）が実行されることで、アブラヤシの茎葉の表面に付着しているアルカリ金属や塩素を更に除去することができると共に、破壊された植物細胞内等に含有している、アブラヤシの茎葉の内部に残留する微量のアルカリ金属や塩素についても更に除去することができる。【００２６】
また、本発明に係るバイオマス燃料の製造方法は、
上述したアブラヤシの茎葉の前処理方法の完了後に、前記アブラヤシの茎葉を、当該アブラヤシの茎葉に含まれる水分が２０質量％以下になるまで乾燥させる工程（ｉ）と、
前記工程（ｉ）の後に、乾燥した前記アブラヤシの茎葉をペレットに成型する工程（ｊ）とを有することを特徴とする。【００２７】
上記方法によれば、アブラヤシの茎葉を、アルカリ金属や塩素が充分に除去された状態でバイオマス燃料として好適に用いることができる。なお、工程（ｊ）において、ペレットの大きさを、かさ密度０．５０ｋｇ／Ｌ以上とするものとしても構わない。この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設定することができる。【００２８】
上記方法において、前記工程（ｉ）と前記工程（ｊ）との間に、前記アブラヤシの茎葉を長繊維長が２０ｍｍ以下となるまで破砕する工程（ｋ）を有するものとしても構わない。この工程（ｋ）を実行することで、アブラヤシの茎葉が小型化され、成型工程（ｊ）の実行が容易化される。【００２９】
なお、前記工程（ｊ）において、上述したアブラヤシの茎葉の前処理方法の完了後に得られた、前記アブラヤシの茎葉由来の油脂を、成型助剤として使用するものとしても構わない。この油脂を用いることで、アブラヤシの茎葉の利用効率を高めながら、ペレットの熱量を増加させることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の方法によれば、アブラヤシの茎葉（ＯＰＦ）からアルカリ金属及び塩素を効率よく除去できるため、現時点で有効利用されていなかったアブラヤシの茎葉を、バイオマス燃料の利用に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るアブラヤシの茎葉の前処理方法及びバイオマス燃料の製造方法を模式的に示すフローチャートである。
【図２】図１のフローチャートに示される方法を実施する装置の一例を模式的に示すブロック図である。
【図３】本発明に係るアブラヤシの茎葉の前処理方法及びバイオマス燃料の製造方法の別実施形態の態様を模式的に示すフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートに示される方法を実施する装置の一例を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係るアブラヤシの茎葉の前処理方法及びバイオマス燃料の製造方法の実施形態につき、適宜図面を参照して説明する。
【００３３】
図１は、本発明に係るアブラヤシの茎葉の前処理方法及びバイオマス燃料の製造方法の一実施形態を模式的に示すフローチャートである。また、図２は、本発明に係るアブラヤシの茎葉の前処理方法及びバイオマス燃料の製造方法を実施する装置（以下、「バイオマス燃料化装置」と呼ぶ。）の一例を模式的に示すブロック図である。図２において、バイオマス材料の流れを矢印付きの実線で示し、液体（水分や油分）の流れを矢印付き破線で示す。
【００３４】
図１に示されるように、本発明に係るバイオマス燃料の製造方法は、前処理工程に対応するステップＳ１０と、後処理工程に対応するステップＳ２０とを含んで構成される。
【００３５】
図１に示される例では、前処理工程Ｓ１０は、加熱工程Ｓ１１、圧搾工程Ｓ１２、水洗工程Ｓ１３、散水洗浄工程Ｓ１４、及び圧搾工程Ｓ１５を備える。また、後処理工程Ｓ２０は、乾燥工程Ｓ２１、破砕工程Ｓ２２、及び成型工程Ｓ２３を備える。
【００３６】
また、図２に示されるように、本実施形態のバイオマス燃料化装置１は、前処理装置２と、後処理装置３とを有して構成される。前処理装置２は、加熱機１１、ホッパ１２、圧搾機１３、水洗装置１４、振動篩（ふるい）１５、振動篩１６、洗浄水供給装置１７、排洗浄水タンク１８、送水ポンプ１９、水洗水供給装置２１、油水分離機２２、排水処理装置２４、及び圧搾機２５を含んで構成される。後処理装置３は、乾燥機３２、破砕機３３、成型機３４、及び送油ポンプ３５を含んで構成される。
【００３７】
以下、それぞれの工程について、適宜図２を参照しながら詳述する。
【００３８】
［前処理工程］
まず、前処理工程Ｓ１０について説明する。
【００３９】
（加熱工程Ｓ１１）
まず、プランテーション等から採取されたアブラヤシの茎葉ｅ１が、加熱機１１に投入され、同加熱機１１において加熱される。アブラヤシの茎葉ｅ１は、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、葉の部分が０．２〜０．５質量％、茎の部分が０．８〜１．３質量％である。また、塩素の含有量は、葉の部分が０．２〜０．４質量％、茎の部分が０．１〜０．６質量％である。そして、このアブラヤシの茎葉ｅ１は、６０〜７０質量％の水分を含んでいる。
【００４０】
加熱後のアブラヤシの茎葉ｅ２は、その植物細胞が柔らかくされた状態となる。加熱後のアブラヤシの茎葉ｅ２の柔らかさの程度は、次工程以降でのハンドリングに支障が生じない程度に、全体に柔軟性を持たせるのが好ましい。より具体的には、この加熱工程Ｓ１では、１００〜２００℃の飽和蒸気を用いて１５〜６０分加熱するのが好ましい。
【００４１】
加熱機１１は、加熱後のアブラヤシの茎葉ｅ２が柔らかくなって、ハンドリングしやすい状態を実現できる範囲内であれば、装置態様や加熱原理には限定されないが、蒸気又は飽和蒸気を使用して加熱するのが好適である。一例として、加熱機１１は、蒸し器、スチーマー、温風装置（ドライヤー）、温水溜め（鍋）等の、植物を柔らかくするための一般的な装置が使用され得る。これらの中では、短い所要時間でアブラヤシの茎葉ｅ１を十分に柔らかくすることができるという理由により、蒸し器やスチーマーを使用するのが好ましい。
【００４２】
ところで、アブラヤシは、マレーシアやインドネシアといった熱帯雨林気候地帯に多く生息している。これらの地域においては、２週間程度の期間、アブラヤシの茎葉ｅ１を野外に野積みするだけで、植物細胞を十分に柔らかくすることができる場合がある。このような場合、アブラヤシの茎葉ｅ１を一定期間にわたって野積みする工程が加熱工程Ｓ１１に対応し、前処理装置２は必ずしも加熱機１１を備えなくても構わない。
【００４３】
この加熱工程Ｓ１１が、前記工程（ａ）に対応する。
【００４４】
（圧搾工程Ｓ１２）
加熱工程Ｓ１１を経て柔らかくされたアブラヤシの茎葉ｅ２は、ホッパ１２に投入されて蓄えられる。そして、このアブラヤシの茎葉ｅ２は、ホッパ１２から所定の流量（速度）で、適宜圧搾機１３へと供給される。
【００４５】
圧搾機１３は、投入されたアブラヤシの茎葉ｅ２に加圧することで、既に柔らかくされていたアブラヤシの茎葉ｅ２の植物細胞を破壊すると共に、同植物細胞に含まれていたアルカリ金属及び塩素を、水分と共に絞り出す。このとき、圧搾機１３は、圧搾後のアブラヤシの茎葉ｅ３の水分量を６０質量％以下に圧搾するのが好ましく、この範囲内で圧搾できるものであれば、その形式には限定されない。一例として、圧搾機１３は、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。これらの中では、所要時間が短く、且つ連続式の処理が可能であるという理由により、二軸圧搾機（エクストルーダー）を使用するのが好ましい。
【００４６】
この圧搾工程Ｓ１２により、アブラヤシの茎葉ｅ２の植物細胞に含まれていたアルカリ金属及び塩素の一部が溶け込んだ水が、アブラヤシの茎葉ｅ２から絞り出されて排出される。この結果、圧搾工程Ｓ１２が完了した後のアブラヤシの茎葉ｅ３は、圧搾工程Ｓ１２実行前のアブラヤシの茎葉ｅ２と比較して、アルカリ金属及び塩素の含有量が低下する。
【００４７】
ところで、圧搾工程Ｓ１２が完了した後のアブラヤシの茎葉ｅ３に含まれるアルカリ金属及び塩素は、そのほとんどがアブラヤシの茎葉ｅ３内に含まれる水分に溶解して存在する。従って、アブラヤシの茎葉ｅ３のアルカリ金属及び塩素含有量は、アブラヤシの茎葉ｅ３の残存水分量に比例するといえる。つまり、アブラヤシの茎葉ｅ３の残存水分量を、アブラヤシの茎葉ｅ３に含まれるアルカリ金属及び塩素の含有量の指標とすることができる。更に、アブラヤシの茎葉ｅ３の残存水分量は、圧搾機１３によるアブラヤシの茎葉ｅ２の植物細胞の破壊の程度の指標ともなり、この残存水分量が少ないほど、破壊された植物細胞の量が多いことを意味する。
【００４８】
このアブラヤシの茎葉ｅ３の残存水分量は、アルカリ金属及び塩素含有量を低下させる観点、及び植物細胞を多く破壊する観点から、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。アブラヤシの茎葉ｅ３の残存水分量が６０質量％以下であれば、この後に行われる水洗工程Ｓ１３、及び散水洗浄工程Ｓ１４を経ることで、アルカリ金属含有量が０．２質量％以下であり、且つ、塩素含有量が０．１質量％以下のアブラヤシの茎葉を得ることができる。なお、残存水分量が６０質量％のアブラヤシの茎葉ｅ３のアルカリ金属含有量は０．２〜０．８質量％であり、また塩素含有量は０．１〜０．５質量％である。
【００４９】
なお、本実施形態では、圧搾工程Ｓ１２が実行されることで得られる排出水（以下、「圧搾水」という。）ＳＷ１が、油水分離機２２に送られる。油水分離機２２は、供給された圧搾水ＳＷ１を、水分Ｗ３と油脂分Ｏ１とに分離する。油水分離機２２は、水分と油脂分とが混在する液体から、水分と油脂分とを分離する機能を実現することができる構成であれば、その形式には限定されない。例えば、油水分離機２２としては、油水分離桝や遠心脱油機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を清浄にする観点からは、高速遠心分離による遠心脱油機を使用するのが好ましい。
【００５０】
この圧搾工程Ｓ１２が、前記工程（ｂ）に対応する。
【００５１】
（水洗工程Ｓ１３）
圧搾工程Ｓ１２が完了した後のアブラヤシの茎葉ｅ３は、水洗装置１４に送出され、この水洗装置１４において水洗工程Ｓ１３が実行される。水洗工程Ｓ１３は、アブラヤシの茎葉ｅ３に物理的衝撃を与えてアブラヤシの茎葉ｅ３の植物細胞を破壊しながら、アブラヤシの茎葉ｅ３を水洗する工程である。水洗装置１４は、水洗水供給装置２１から水洗水Ｗ１が供給され、この水洗水Ｗ１を用いてアブラヤシの茎葉ｅ３を水洗する。水洗水供給装置２１は、水洗水Ｗ１を貯水するためのタンクと、貯水された水洗水Ｗ１を所定の流量で水洗装置１４に送出するための注水口とを備える。
【００５２】
水洗装置１４は、より好ましくは、アブラヤシの茎葉ｅ３に対して、瞬間的な物理的な衝撃を、断続的に加えながら水洗を行うことができる構成が好ましい。例えば、水洗装置１４は、水洗水供給装置２１から水洗水Ｗ１が供給される円筒形状の装置であって、軸方向に回転する回転機構と、この装置内に収容されたアブラヤシの茎葉ｅ３に物理的衝撃を与える衝撃媒体とを備える構成を採用することができる。
【００５３】
具体的な例として、水洗装置１４は、水洗水供給装置２１から水洗水Ｗ１が供給される円筒形状の装置であって、同装置の内部に、複数のパドルを備え付けた軸を有し、この軸が回転可能に構成されている。このような装置は、パドルミキサと称されることがある。アブラヤシの茎葉ｅ３は、装置の一方の端部付近から同装置内に供給され、水洗水Ｗ１の流れに従って装置の他方の端部付近へと流れる。このようにアブラヤシの茎葉ｅ３が水洗装置１４内を移動中に、パドルの設置箇所を通過する時点で、パドルによって押しつぶされる。この結果、パドルが設けられている箇所を通過するたびに、瞬間的な衝撃を受けながら、アブラヤシの茎葉ｅ３は水洗装置１４内で水洗処理が行われる。この態様では、パドルが衝撃媒体に対応する。
【００５４】
水洗装置１４は、アブラヤシの茎葉ｅ３に対して物理的衝撃を加えながら水洗を行うことのできる構成であれば、上記のようなパドルミキサに限定されない。他の例としては、水洗水供給装置２１から水洗水Ｗ１が供給される、デソルトセパレータを利用することもできる。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る。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ってアブラヤシの茎葉ｅ３の植物細胞を破壊すると共に、かかる鉄棒の自重と容器の回転による撹拌効果により、アブラヤシの茎葉ｅ３を効率よく押しつぶすことができる。
【００５５】
水洗装置１４をデソルトセパレータで構成する場合、衝撃媒体としての鉄棒は、水洗装置１４の試料室の容積Ａｍ3に対して、長さが水洗装置１４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、衝撃媒体を球状部材とすることも可能であり、この場合、φ２５ｍｍ以上の部材を充填率７〜１５％で使用するのが好ましい。
【００５６】
水洗装置１４のその他の例としては、湿式トロンメルを採用することができる。また、水洗装置１４は、必ずしも衝撃媒体を備える必要はなく、回転装置のみを備え、アブラヤシの茎葉ｅ３を回転装置内で撹拌することで、アブラヤシの茎葉ｅ３の自重によって回転装置の内側面に向かって複数回落下させることでアブラヤシの茎葉ｅ３に対して物理的衝撃を与える構成を採用することもできる。
【００５７】
この水洗工程Ｓ１３で使用される水洗水Ｗ１の量は、アブラヤシの茎葉ｅ３からアルカリ金属及び塩素を効率的に除去する観点、及び水洗水Ｗ１の使用量を抑制する観点から、洗浄対象であるアブラヤシの茎葉ｅ３の１質量部に対して、好ましくは２〜１３質量部（乾燥質量基準でのアブラヤシの茎葉ｅ３の１質量部に対して（以下、「ドライベース」という。）３〜２２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。
【００５８】
また、この水洗水Ｗ１は、アブラヤシの茎葉ｅ３が含有するアルカリ金属及び塩素を溶解して、除去するために用いられるものであることから、アルカリ金属及び塩素を含まない水であることが最も好ましい。ただし、上述したように、アブラヤシの茎葉ｅ３内に含まれる水分中のアルカリ金属及び塩素濃度は、それぞれ０．２〜０．８質量％、０．１〜０．５質量％と高いことから、水洗水Ｗ１のアルカリ金属及び塩素含有量は０．１質量％以下であればよい。そこで、後述される排水処理装置２４での排水処理量を抑制する観点から、本実施形態では、次工程の散水洗浄工程Ｓ１４で使用された後の排洗浄水Ｗ５を、水洗水Ｗ１として使用することができる。なお、後述されるように、排洗浄水Ｗ５のアルカリ金属及び塩素含有量は０．０２質量％以下であり、水洗水Ｗ１として利用できる範囲内である。
【００５９】
この水洗工程Ｓ１３が、前記工程（ｃ）に対応する。
【００６０】
（散水洗浄工程Ｓ１４）
水洗工程Ｓ１３が完了した後のアブラヤシの茎葉ｅ４は、水切りがされた後に、散水洗浄が施される。より具体的には、以下の通りである。
【００６１】
水洗工程Ｓ１３が完了した後のアブラヤシの茎葉ｅ４は、水洗工程Ｓ１３で使用された後の水（排水洗水Ｗ２）と共に、振動篩１５に供給される。振動篩１５は、アブラヤシの茎葉ｅ４は通過させず、水（排水洗水Ｗ２）は通過可能な範囲の大きさの孔部が複数設けられている。このため、振動篩１５に供給された、アブラヤシの茎葉ｅ４と排水洗水Ｗ２の混合物は、振動篩１５の篩上面に残存するアブラヤシの茎葉ｅ４と、振動篩１５の篩下面に流出する排水洗水Ｗ２とに分離される。
【００６２】
その後、振動篩１５の篩上面に残存したアブラヤシの茎葉ｅ４は、この振動篩１５に連接して設けられた振動篩１６に移動される。振動篩１６では、アブラヤシの茎葉ｅ４に対して、洗浄水供給装置１７から供給される洗浄水Ｗ４が散水される。洗浄水供給装置１７は、洗浄水Ｗ４を貯水するためのタンクと、貯水された洗浄水Ｗ４を振動篩１６に向けて散水するための散水用注水口とを備える。
【００６３】
この散水洗浄工程Ｓ１４で使用される洗浄水Ｗ４には、アルカリ金属及び塩素含有量が０．０１質量％以下のものを用いるのが好ましい。また、この洗浄水Ｗ４の散水量は、アブラヤシの茎葉ｅ４の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。
【００６４】
この散水洗浄工程Ｓ１４によって、水洗工程Ｓ１３の完了後にアブラヤシの茎葉ｅ４の表面に付着した、アルカリ金属及び／又は塩素が溶解した水が洗い流される。この結果、散水洗浄工程Ｓ１４の完了後、すなわち振動篩１６から供給されるアブラヤシの茎葉ｅ５は、アルカリ金属含有量が０．２質量％以下であり、塩素含有量が０．１質量％以下に低下する。
【００６５】
振動篩１６は、振動篩１５と同様に、アブラヤシの茎葉ｅ５は通過させず、水（排洗浄水Ｗ５）は通過可能な範囲の大きさの孔部が複数設けられている。これにより、アブラヤシの茎葉ｅ５の表面に付着した、一定量以上の洗浄水Ｗ４（排洗浄水Ｗ５）が、振動篩１６によって振り落とされ、アブラヤシの茎葉ｅ５が水切りされる。振動篩１６は、篩に載せたアブラヤシの茎葉ｅ５に振動を加えるなどして、アブラヤシの茎葉ｅ５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、アブラヤシの茎葉ｅ５に付着された水分を取り除けばよい。
【００６６】
なお、振動篩１５及び振動篩１６の篩目は、水とアブラヤシの茎葉とを分離して回収するため、より詳細には、排水洗水Ｗ２とアブラヤシの茎葉ｅ４、及び排洗浄水Ｗ５とアブラヤシの茎葉ｅ５をそれぞれ分離して回収するため、公称目開き４ｍｍ以下が好ましく、２．８ｍｍ以下が更に好ましい。
【００６７】
また、本実施形態では、振動篩１５及び振動篩１６が相互に連接して設けられているものとして説明した。しかしながら、アブラヤシの茎葉ｅ４の水切りと、水切り後のアブラヤシの茎葉ｅ４を散水洗浄した後、散水洗浄処理完了後のアブラヤシの茎葉ｅ５の水切りとを行うことができれば、１機の振動篩で実現しても構わない。すなわち、１機の振動篩の上流側でアブラヤシの茎葉ｅ４の水切りが行われ、下流側でアブラヤシの茎葉ｅ４に対する散水洗浄及び水切りが行われるものとしても構わない。
【００６８】
本実施形態では、振動篩１５で振り分けられた、排水洗水Ｗ２は、上述した油水分離機２２に送出される。油水分離機２２では、圧搾機１３から排出された圧搾水ＳＷ１と、この排水洗水Ｗ２との混合流体を、水分Ｗ３と油脂分Ｏ１とに分離する。なお、圧搾水ＳＷ１を油水分離する機構と、排水洗水Ｗ２を油水分離する機構とを、別体で設ける構成としても構わない。
【００６９】
また、本実施形態では、振動篩１６で振り分けられた排洗浄水Ｗ５は、排洗浄水タンク１８に回収・貯水される。排洗浄水タンク１８に貯水された排洗浄水Ｗ５は、一部が、送水ポンプ１９によって水洗水供給装置２１に供給されて、水洗水Ｗ１として循環利用される。また、排洗浄水Ｗ５の他の一部は、排水処理装置２４に供給される。送水ポンプ１９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。
【００７０】
この散水洗浄工程Ｓ１４が、前記工程（ｄ）に対応する。
【００７１】
（圧搾工程Ｓ１５）
本実施形態では、散水洗浄工程Ｓ１４が完了した後のアブラヤシの茎葉ｅ５が圧搾機２５に供給され、再度圧搾工程が実行される。圧搾機２５は、アブラヤシの茎葉ｅ５を加圧して、アブラヤシの茎葉ｅ５に含まれている洗浄水Ｗ４又は排洗浄水Ｗ５を搾り出すために備えられる。圧搾機２５は、圧搾後のアブラヤシの茎葉ｅ６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１３と同様に、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。
【００７２】
この圧搾機２５によって水分量が７０質量％以下となったアブラヤシの茎葉ｅ６は、アルカリ金属含有量が０．１質量％以下、塩素含有量が０．０５質量％以下に低下する。
【００７３】
なお、この圧搾機２５から排出される圧搾水ＳＷ２は、排水処理装置２４に供給される。排水処理装置２４には、油水分離機２２によって分離された水分Ｗ３、及び排水タンク１８に貯水されていた排洗浄水Ｗ５についても供給される。排水処理装置２４に供給された水分Ｗ３、排洗浄水Ｗ５及び圧搾水ＳＷ２は、適切な排水処理を施した後、排水Ｗ６として系外に排出される。これにより、排水処理を排水処理装置２４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、排洗浄水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２４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。
【００７４】
この圧搾工程Ｓ１５は、工程（ｆ）に対応する。
【００７５】
本発明の前処理工程Ｓ１０によれば、少なくとも、アルカリ金属含有量が０．２質量％以下で、塩素含有量が０．１質量％以下のアブラヤシの茎葉ｅ５を得ることができる。更に、本実施形態のように、散水洗浄工程Ｓ１４の後に圧搾工程Ｓ１５を実行することで、アルカリ金属含有量が０．１質量％以下で、塩素含有量が０．０５質量％以下のアブラヤシの茎葉ｅ６を得ることができる。
【００７６】
［後処理工程］
次に、後処理工程Ｓ２０について説明する。
【００７７】
（乾燥工程Ｓ２１）
前処理工程Ｓ１０が実行された後のアブラヤシの茎葉ｅ６は、乾燥機３２に投入され、乾燥機３２において、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れる。乾燥機３２は、アブラヤシの茎葉ｅ６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を好適に用いることができる。
【００７８】
また、気温、湿度等の環境に依存するが、天日干しによっても水分量２０質量％以下までアブラヤシの茎葉ｅ６を乾燥することが可能である。この場合、乾燥工程Ｓ２１を実行するために乾燥機３２を用いる必要はない。
【００７９】
この乾燥工程Ｓ２１を経て得られる乾燥後のアブラヤシの茎葉ｅ７によれば、含有する水分が少なくなっていることから、後段の破砕工程Ｓ２２及び成型工程Ｓ２３の作業効率を向上させることができる。これにより、得られるバイオマス燃料の品質が均斉化されると共に、得られたバイオマス燃料の湿分による品質変化が抑制される。
【００８０】
この乾燥工程Ｓ２１が、前記工程（ｉ）に対応する。
【００８１】
（破砕工程Ｓ２２）
乾燥工程Ｓ２１が完了した後のアブラヤシの茎葉ｅ７は、破砕機３３に供給されて長繊維長が２０ｍｍ以下のアブラヤシの茎葉ｅ８に変形される。破砕機３３としては、一軸破砕機、二軸破砕機等の一般的な設備が使用できる。
【００８２】
この破砕工程Ｓ２２は、乾燥工程Ｓ２１の完了後のアブラヤシの茎葉ｅ７を破砕して、後段の成型工程Ｓ２３の作業効率を向上させるための工程である。乾燥工程Ｓ２１の完了後のアブラヤシの茎葉ｅ７は、長繊維長が３００ｍｍ程度にまで達するものが含まれている場合があるため、この破砕工程Ｓ２２においてアブラヤシの茎葉ｅ７を破砕して、好ましくは２０ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下のアブラヤシの茎葉ｅ８に変形する。ただし、後述の成型工程Ｓ２３において、乾燥工程Ｓ２１の完了後のアブラヤシの茎葉ｅ７のままで成型が可能である場合には、この破砕工程Ｓ２２を省略しても構わない。
【００８３】
この破砕工程Ｓ２２が、前記工程（ｋ）に対応する。
【００８４】
（成型工程Ｓ２３）
破砕工程Ｓ２２が完了した後のアブラヤシの茎葉ｅ８は、成型機３４に供給されて、ペレット（バイオマス燃料）ｅ９に変形される。この成型工程Ｓ２３により、かさ密度が０．５０ｋｇ／Ｌ以上、圧縮強度が１．５Ｎ／ｍｍ2以上、熱量が３５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上の、ペレット状のバイオマス燃料ｅ９が生成される。なお、かさ密度は、ＪＩＳＺ 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それぞれ準拠した試験で得られた測定値である。
【００８５】
本実施形態では、成型機３４内のアブラヤシの茎葉ｅ８に対して、油水分離機２２で分離されることで得られたスラッジ状の油脂分Ｏ１が、送油ポンプ３５によって供給される。この油脂分Ｏ１は、成型機３４において、成型助剤として利用される。油脂分Ｏ１は、熱量を有しているため、これをアブラヤシの茎葉ｅ８に供給して成型することで、成型後のバイオマス燃料ｅ９の熱量を増加させることができる。ただし、油脂分Ｏ１に含有されるアルカリ金属及び／又は塩素の含有量が多い場合には、この油脂分Ｏ１を成型助剤として用いないものとすることができる。
【００８６】
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。成型後のバイオマス燃料ｅ９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。
【００８７】
この成型工程Ｓ２３が、前記工程（ｊ）に対応する。
【００８８】
［実施例］
前処理装置２を用いた前処理方法の実施例について、表１を参照して説明する。なお、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る。また、塩素含有量は、ＪＩＳＺ 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のカリウム及び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％）を示しており、括弧内の値は前工程からの除去率（質量％）を示している。
【００８９】
【表１】
0006289789.tif 000002
【００９０】
表１によれば、散水洗浄工程Ｓ１４が完了した時点で、アブラヤシの茎葉のアルカリ含有量は０．１６質量％、塩素含有量は０．０７５質量％である。更に、その後に圧搾工程Ｓ１５が実行された場合、アブラヤシの茎葉のアルカリ含有量は０．０８質量％、塩素含有量は０．０２５質量％である。
【００９１】
以上により、本発明の前処理工程Ｓ１０によれば、アブラヤシの茎葉のアルカリ含有量を０．２質量％以下、塩素含有量を０．１質量％以下にまで低下させることができる。
【００９２】
［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。
【００９３】
〈１〉上述した実施形態では、前処理工程Ｓ１０において、散水洗浄工程Ｓ１４の完了後に圧搾工程Ｓ１５を実行するものとしたが、この圧搾工程Ｓ１５を省略しても構わない。図３は、この別実施形態に対応したフローチャートを図１にならって図示したものであり、図４は、この別実施形態の方法を実行するための装置の構成例を、図２にならって図示したものである。図４に示すように、この構成では、振動篩１６で水分が振り分けられた後のアブラヤシの茎葉ｅ５が、乾燥機３２に供給され、乾燥工程Ｓ２１が実行される。
【００９４】
上述したように、圧搾工程Ｓ１５を実行しない場合であっても、散水洗浄工程Ｓ１４の完了後に得られるアブラヤシの茎葉ｅ５は、アルカリ含有量を０．２質量％以下、塩素含有量を０．１質量％以下にすることができる。なお、この別実施形態では、図２に示す圧搾機２５を備えないため、排水処理装置２４には、水分Ｗ３及び排洗浄水Ｗ５が供給されている。
【００９５】
〈２〉圧搾工程Ｓ１２の実行前において、アブラヤシの茎葉を破砕する工程を更に備えるものとしても構わない。具体的には、前処理装置２が、破砕機３３と同様の破砕機を備えると共に、この破砕機が、加熱機１１に投入する前のアブラヤシの茎葉ｅ１、又は、圧搾機１３に投入する前のアブラヤシの茎葉ｅ２を、長繊維長が３００ｍｍ以下となるように破砕するものとしても構わない。これにより、圧搾機１３における圧搾工程を効率的に行うことができる。
【００９６】
この破砕工程は、工程（ｅ）に対応する。
【００９７】
〈３〉図１において、圧搾工程Ｓ１５の実行後、更に散水洗浄工程Ｓ１４と圧搾工程Ｓ１５を１回又は複数回繰り返し実行するものとしても構わない。これにより、アブラヤシの茎葉ｅ６の内部に残留する微量のアルカリ金属や塩素を更に除去することができる。圧搾工程Ｓ１５の実行後に再び実行される散水洗浄工程Ｓ１４が工程（ｇ）に対応し、その後に実行される圧搾工程Ｓ１５が工程（ｈ）に対応する。
【００９８】
〈４〉上記の実施形態では、排洗浄水Ｗ５を水洗水供給装置２１に循環供給することで、水洗水Ｗ１として利用するものとして説明したが、この態様は任意である。すなわち、排洗浄水Ｗ５を全て排水処理装置２４に排出するものとしても構わない。
【００９９】
〈５〉上記の実施形態において、圧搾機２５から排出される圧搾水ＳＷ２を排水処理装置２４に供給する構成としたが、圧搾水ＳＷ１と同様に、油水分離機２２を経由して、水分Ｗ３を排水処理装置２４に供給し、油脂分Ｏ１を成型機３４に供給するものとしても構わない。
【０１００】
〈６〉上記の実施形態において、油水分離機２２で分離した油脂分Ｏ１を成型機３４に供給するか否かは任意である。
【符号の説明】
【０１０１】
１      ：    バイオマス燃料化装置
２      ：    前処理装置
３      ：    後処理装置
１１      ：    加熱機
１２      ：    ホッパ
１３      ：    圧搾機
１４      ：    水洗装置
１５      ：    振動篩
１６      ：    振動篩
１７      ：    洗浄水供給装置
１８      ：    排洗浄水タンク
１９      ：    送水ポンプ
２１      ：    水洗水供給装置
２２      ：    油水分離機
２４      ：    排水処理装置
２５      ：    圧搾機
３２      ：    乾燥機
３３      ：    破砕機
３４      ：    成型機
３５      ：    送油ポンプ
【要約】
アブラヤシの茎葉（ＯＰＦ）から効率よくアルカリ金属及び塩素を除去することのできる、アブラヤシの茎葉の前処理方法を提供する。
本発明に係るアブラヤシの茎葉の前処理方法は、アブラヤシの茎葉を加熱する工程（ａ）と、工程（ａ）によって加熱されたアブラヤシの茎葉を圧搾する工程（ｂ）と、工程（ｂ）によって圧搾されたアブラヤシの茎葉に、物理的衝撃を与えながら水洗する工程（ｃ）と、工程（ｃ）によって水洗されたアブラヤシの茎葉を、水切りした後に散水洗浄する工程（ｄ）とを有する。【図１】
0006289789.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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