(57)【要約】【課題】バイオマス資源を段階的に処理して、最終的な残渣をほとんど生じることなく、メタンガス及び水素ガスを効率よく生成・回収するとともに、特に、高価な木酢液と、ガス吸着性に優れた硬質の炭化物（炭化材）の生成・回収をも可能とするバイオマス資源を有効利用するための処理システム及び処理方法を提供する。【解決手段】本発明の処理システム１は、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を、非酸化性雰囲気で３２０℃超え４００℃以下に加熱し、木酢液、メタンガス及び炭化物含有残渣を生成し、木酢液及びメタンガスを分別回収する低温炭化装置２と、低温炭化装置２で生成した炭化物含有残渣を、非酸化性雰囲気で５８０℃超え１０００℃以下に加熱して、炭化物及び水素ガスを生成し、炭化物と水素ガスを分別回収する高温炭化装置３とを具えることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を、非酸化性雰囲気で３２０℃超え４００℃以下に加熱し、木酢液、メタンガス及び炭化物含有残渣を生成し、木酢液及びメタンガスを分別回収する低温炭化装置と、
低温炭化装置で生成した炭化物含有残渣を、非酸化性雰囲気で５８０℃超え１０００℃以下に加熱して、炭化物及び水素ガスを生成し、炭化物と水素ガスを分別回収する高温炭化装置と、
を具えることを特徴とするバイオマス資源を有効利用するための処理システム。
【請求項２】
植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を、非酸化性雰囲気で３２０℃超え４００℃以下に加熱し、木酢液、メタンガス及び炭化物含有残渣を生成し、木酢液及びメタンガスを分別回収する低温炭化工程と、
低温炭化工程で生成した炭化物含有残渣を、非酸化性雰囲気で５８０℃超え１０００℃以下に加熱して、炭化物及び水素ガスを生成し、炭化物と水素ガスを分別回収する高温炭化工程と、
を具えることを特徴とするバイオマス資源を有効利用するための処理方法。
【請求項３】
バイオマス資源は、１００〜１５０℃に加熱して生成した水蒸気を分別回収してから低温炭化工程で処理する請求項２記載のバイオマス資源を有効利用するための処理方法。
【請求項４】
高温炭化工程後に、生成した炭化物に水蒸気を吹き付けて活性炭を生成する賦活工程をさらに有する請求項２又は３記載のバイオマス資源を有効利用するための処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を段階的に処理して、最終的な残渣をほとんど生じることなく、メタンガス及び水素ガスを効率よく生成・回収するとともに、特に、高価な木酢液と、ガス吸着性に優れた硬質の炭化物（炭化材）の生成・回収をも可能とするバイオマス資源を有効利用するための処理システム及び処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バイオマス資源を用いて炭化材（炭化物）を生成・回収するための従来の炭化装置としては、例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−６４３７６号公報
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の炭化装置は、炭化材の回収を目的としているため、メタンガスや水素ガスのような有用ガスを回収して有効利用する点については考慮していない。しかも、かかる炭化装置は、ロータリーキルン炭化炉であるため、炭化処理を８５０℃以上の高温に維持された単一炭化工程で行なわれていたため、メタンガスと水素ガスとを効率良く生成させたり、分別回収することが難しかった。
【０００５】
また、バイオマス資源を炭化するには、３２０℃以上にすることが必要であるが、特許文献１のように、雰囲気温度を８５０℃以上の高温で炭化処理すると、木酢液も炭化材の一部になるため、木酢液だけを生成して分別回収することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を段階的に処理して、最終的な残渣をほとんど生じることなく、メタンガス及び水素ガスを効率よく生成・回収するとともに、特に、高価な木酢液と、ガス吸着性に優れた硬質の炭化物（炭化材）の生成・回収をも可能とするバイオマス資源を有効利用するための処理システム及び処理方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の処理システムは、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を、非酸化性雰囲気で３２０℃超え４００℃以下に加熱し、木酢液、メタンガス、及び炭化物含有残渣を生成し、木酢液及びメタンガスを分別回収する低温炭化装置と、低温炭化装置で生成した炭化物含有残渣を、非酸化性雰囲気で５８０℃超え１０００℃以下に加熱して、炭化物及び水素ガスを生成し、炭化物と水素ガスを分別回収する高温炭化装置とを具えることにある。
【０００８】
また、本発明の処理方法は、前記バイオマス資源を、非酸化性雰囲気で３２０℃超え４００℃以下に加熱し、木酢液、メタンガス、及び炭化物含有残渣を生成し、木酢液及びメタンガスを分別回収する低温炭化工程と、低温炭化工程で生成した炭化物含有残渣を、非酸化性雰囲気で５８０℃超え１０００℃以下に加熱して、炭化物及び水素ガスを生成し、炭化物と水素ガスを分別回収する高温炭化工程とを具えることにある。
【０００９】
さらに、バイオマス資源は、１００〜１５０℃に加熱して生成した水蒸気を分別回収してから低温炭化工程で処理すること、及び／又は、高温炭化工程後に、生成した炭化物に水蒸気を吹き付けて活性炭を生成する賦活工程をさらに有することがより好適である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に従うバイオマス資源を有効利用するための処理システムを図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の代表的な処理システムのフローチャートを示したものである。
【００１１】
本発明のバイオマス資源を有効利用するための処理システム１は、主に、低温炭化装置２と高温炭化装置３とを具えている。
【００１２】
低温炭化装置２は、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を、非酸化性雰囲気で３２０℃超え４００℃以下に加熱し、木酢液、メタンガス及び炭化物含有残渣を生成し、木酢液及びメタンガスを分別回収する装置である。
【００１３】
ここで、低温炭化装置２での処理雰囲気を非酸化性雰囲気に限定したのは、生成する塩素ガスが酸素と結合することによってダイオキシンが発生するのを抑制するためであり、また、雰囲気温度を３２０℃超え４００℃以下と限定したのは、３２０℃以下では、木酢液が生成しないからであり、４００℃超えでは、木酢液が炭化物の一部になるため、木酢液だけを生成して分別回収することができなくなるからである。
尚、「非酸化性雰囲気」とは、具体的にはＮ２、Ａｒ等の不活性ガスを充満させた雰囲気をいう。
【００１４】
低温炭化装置２で生成されるメタンガスは、分別回収されてガスホルダ４に送られ、ガスホルダ４に送られたメタンガスは、例えば、ガス発電設備８の燃料ガスとして利用することができるとともに、この低温炭化装置２自体の他、高温炭化装置３における炭化用の燃料ガスとして利用することができ、この場合には、新たな燃料ガスの消費量を削減することができる。
【００１５】
そして、この発明の処理システム１では、特に低温炭化装置２で、炭化物含有残渣とは別に、木酢液を生成して分別回収することができ、この木酢液は、例えば、入浴剤、除草剤、殺虫剤（殺菌）肥料等に有効利用することができる。
【００１６】
加えて、バイオマス資源は、低温炭化装置２に投入する前に、必要に応じて、乾燥装置５で、１００〜１５０℃に加熱して水分を蒸発させて乾燥させることが、低温炭化装置での処理時間の短縮化を図る上で好ましい。
【００１７】
尚、低温炭化装置２で炭化しきれなかったバイオマス資源は、残渣となるが、この発明では、この残渣を高温炭化装置３のバイオマス資源（原料）として使用するため、低温炭化装置２の処理では、残渣は全く生じない。
【００１８】
高温炭化装置３は、低温炭化装置２で生成した炭化物含有残渣を、非酸化性雰囲気で５８０℃超え１０００℃以下に加熱して、炭化物及び水素ガスを生成し、炭化物と水素ガスを分別回収する装置であり、残渣はほとんど生じない。しかしながら、高温炭化装置で残渣が生成される場合には、図示しない溶融炉、例えば残渣を１０００℃超えで高温溶融させる還元ガス化溶融炉をさらに設けて、この残渣を高温溶融して無害化することが好ましく、このように構成すれば、高温炭化装置３で残渣が生成したとしても、この残渣を溶融炉で完全無害化できるので、システムとしては残渣が全く生じないことになる。
【００１９】
ここで、高温炭化装置３での処理雰囲気を非酸化性雰囲気に限定したのは、生成する塩素ガスが酸素と結合することによってダイオキシンが発生するのを抑制するためであり、また、雰囲気温度を５８０℃超え１０００℃以下と限定したのは、炭の硬度が硬質であり、親水性で、表面ｐＨが塩基性であり、ミクロな多孔質体からなる炭化物を生成するためであって、５８０℃以下では、炭の硬度が軟質であり、疎水性で、表面ｐＨが酸性であり、マクロな多孔質体となり、ガス吸着性に優れた硬質の炭化物（炭化材）の生成ができなくなるからであり、１０００℃超えでは、水素（Ｈ２）ガスの生成量が少なくなり、水素ガスの回収効率が低下するからである。尚、水素ガスの生成量は、６００℃付近で最大となるため、水素ガスの高回収効率を重視する場合には、できるだけ雰囲気温度を低く設定することが好ましい。
ここで、「非酸化性雰囲気」とは、具体的にはＮ２、Ａｒ等の不活性ガスを充満させた雰囲気をいう。
【００２０】
生成した水素ガスは、ガス改質処理装置６を経てガスホルダ７に送られた後、例えば、水素燃料電池（図示せず）等に有効利用すればよい。
【００２１】
また、高温炭化装置３で生成した炭化物は、炭化材として各種用途に有効利用してもよい。加えて、本発明では、高温炭化装置３で生成した炭化物に水蒸気を吹き付けて活性炭を生成する賦活装置８をさらに設けてもよい。この場合、乾燥装置５で蒸発させた水蒸気を賦活装置８で有効利用することもできる。
【００２２】
上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。
【００２３】
【発明の効果】
この発明によれば、植物、畜産物、魚介類またはそれらの廃棄物、あるいは生ゴミや畜産物の糞などの汚物を含むバイオマス資源を段階的に処理して、最終的な残渣をほとんど生じることなく、メタンガス及び水素ガスを効率よく生成・回収するとともに、特に、高価な木酢液と、ガス吸着性に優れた硬質の炭化物（炭化材）の生成・回収をも可能とするバイオマス資源を有効利用するための処理システム及び処理方法の提供が可能になった。
【００２４】
しかも、この発明では、バイオマス資源を段階的に適正に処理することにより、小規模設備でエネルギー（資源）を高効率で回収することができ、エネルギー（資源）を各装置内で有効利用することによって、低コストでのバイオマス資源の処理を行うことができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う代表的なバイオマス資源を有効利用するための処理システムのフローチャートを示したものである。
【符号の説明】
１  処理システム
２  低温炭化装置
３  高温炭化装置
４、７  ガスホルダ
５  乾燥装置
６  ガス改質装置
８  賦活装置
【図１】
2005041944.tif 000003