(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
甲殻類・昆虫類・菌類から選ばれるキチン質を含む有機物・有機性廃棄物に、水及びアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物から選ばれるアルカリ剤を加え、空気を除去して、初期圧力を30〜50気圧に加圧し、その後、200〜400℃で加熱保持して反応させることを特徴とするキチン質を含む有機物・有機性廃棄物からのガス製造方法。
【請求項２】
空気を除去するに際して、不活性ガス又は還元性ガスをパージガスとして用いる請求項１に記載したキチン質を含む有機物・有機性廃棄物からのガス製造方法。
【請求項３】
反応温度が３００〜３５０℃であり、加熱保持する時間が、１分〜６時間である請求項１又は請求項２に記載したキチン質を含む有機物・有機性廃棄物からのガス製造方法。
【請求項４】
反応を密閉容器で行う請求項１ないし請求項３のいずれかひとつに記載したキチン質を含む有機物・有機性廃棄物からのガス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物・有機性廃棄物からの燃料ガス製造法に関し、より詳しくは、キチン質を含む有機物・有機性廃棄物からの燃料ガス製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料代替エネルギー源としてバイオマスの利用に注目が集まっている。中でもキチン質は、甲殻類・昆虫類・菌類などに多く含まれる資源であるが、強固な結晶構造を有するため処理問題と合わせて有効利用が求められている。
カニ・エビ殻などのキチン質含有有機性廃棄物は、水を含んでいることが多いため、有効的に利用を目指すためには、乾燥工程が必要となり多くのエネルギーを必要とする問題点を抱えている。
【０００３】
キチンやキトサンは、関節痛などに治癒効果を示すことから、医薬品や健康食品および医療用素材などに利用されている。しかしその利用量は、未利用キチンの量に対して僅かであり、新たな利用法の開発が求められている。
【０００４】
本発明は、甲殻類・昆虫類・菌類などキチン質を含む有機物・有機性廃棄物などのバイオマスから原料の乾燥を行わずに水素・メタンなどの燃料ガスを製造するための方法に関するものであり、その利用分野は、水産加工業などキチン質を含む廃棄物を排出する分野に利用できる省エネルギープロセスである。
【０００５】
甲殻類・昆虫類・菌類などキチン質を含む有機物・有機性廃棄物は、その一部が健康・医療の分野で利用されているが、未利用キチン質の量に対して僅かである。また、キチン質を含む菌類などから水素を製造する方法も検討されているが、それらの方法は、微生物を使った方法であり、より効果的な方法が求められている。また、水を含む廃棄物では、乾燥工程で、多くのエネルギーが消費されるため、簡易で省エネルギー型のプロセスが求められている。
【０００６】
キチン質含有廃棄物から水素ガスを回収する方法が知られている（特許文献１参照）。この方法は、微生物を用いた方法であり、本特許の手法である熱化学的な方法とは全く異なる手法である。
【０００７】
水熱反応（注：水と熱による反応を云う）を利用した燃料ガスの製造方法も知られている（特許文献２〜４参照）。この方法では、原料が液状有機物であり、本特許の固体＋水の条件とは異なっている。しかも、甲殻類・昆虫類・菌類およびキチン質を含む有機物・有機性廃棄物を原料として利用することについての記載はない。ここでは、触媒として金属塩を用いており、水酸化ナトリウムなどのアルカリを用いていることについてはなんら開示されていない。
【０００８】
さらに、キチン質を水熱条件下、低分子に分解することについての先行技術が存在する（特許文献５参照）。しかし、ここでは、低分子化触媒として、酸触媒を用いていることが示され、分子量の低分子化を目的としており、水素などのガスの生成に関する記載はなく、ガスの生成については、何ら開示されていない。
【特許文献１】特許公開２００２−２８２８２５号公報
【特許文献２】特許公開２００２−１０５４６６号公報
【特許文献３】特許公開２００４−３５２７５６号公報
【特許文献４】特許公開２００５−２２５８９８号公報
【特許文献５】特許公開２００３−２１２９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
発明者らは、未利用な甲殻類・昆虫類・菌類から選ばれるキチン質を含む有機物・有機性廃棄物から有害な窒素酸化物等を含まない水素などの燃料ガスを得る方法を提供する。さらに水を含んでいても原料の乾燥を必要とすることなく、比較的低い温度領域で、短時間・省エネルギー型の方法により水素などの燃料ガスを製造する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を続けた結果、キチン質を含む有機物・有機性廃棄物から空気を取り除き、アルカリの存在下で、一定の温度、圧力で反応させることにより、目的を達成できることを見出した。
すなわち、本発明は、甲殻類・昆虫類・菌類から選ばれるキチン質を含む有機物・有機性廃棄物に、水及びアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物から選ばれるアルカリ剤を加え、空気を除去して初期圧力30〜50気圧加圧し、その後、200〜400℃加熱保持して反応させることを特徴とするキチン質を含む有機物・有機性廃棄物からのガス製造方法である。
また、本発明においては、空気を除去するに際して、不活性ガス又は還元性ガスをパージガスとして用いることができる。
さらに、本発明においては、反応温度が300〜350℃であり、加熱保持する時間が、1分〜6時間とすることができる。
また、本発明においては、反応を密閉容器で行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、上記のような発明で甲殻類・昆虫類・菌類などキチン質を含む有機物・有機性廃棄物などを乾燥させる工程を必要とすることなく、キチン質由来の窒素が、窒素酸化物にならないので、有害ガスを含むことなく、比較的低い温度領域、短時間・省エネルギーで簡便な方法により水素などの燃料ガスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明において用いるアルカリ剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属化合物又は酸化カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウムなどのアルカリ土類金属化合物を挙げることができる。安価で入手しやすい水酸化ナトリウムが好ましく用いられる。アルカリ剤は、２種以上を併用しても良い。
また、本発明では、甲殻類・昆虫類・菌類から選ばれるキチン質を含む有機物・有機性廃棄物を処理するに際して、有害な窒素酸化物等を発生させないため、予め酸素を取り除いておくことが必要である。このため、本発明においては、キチン質を含む有機物・有機性廃棄物から空気をパージしておくことが必要である。パージに使うガスは、窒素やアルゴン等の不活性ガス又は水素や炭化水素などの還元性ガスを用いることができる。本発明においては、安価で入手しやすい窒素ガスを用いることが望ましい。
さらに、本発明では、反応温度は特に限定する必要はないが、100℃〜400℃が好ましい。
より好ましくは、300〜350℃である。
また、本発明で用いる初期圧力は、１〜50気圧加圧が好ましい。より好ましくは、20〜30気圧である。
さらに、本発明での加熱保持は、1分〜6時間保持が好ましい。より好ましくは、30分〜4時間である。
また、本発明において、反応は連続的に行うのが理想的であるが、装置が大きくなるので、手軽には密閉容器で行うと良い。
【実施例】
【００１３】
本発明の実施例を示す。また、実施例で用いた装置を図１に、および実施例のフローチャートを図２に示す。
通常の内容量100mlのステンレス製オートクレーブに、キチン3ｇおよび10wt%の水酸化ナトリウム溶液30mlを投入する。オートクレーブを密閉後、窒素ガスによりオートクレーブ内の空気を除去し、初気圧30気圧にまで加圧する。ヒーターによりオートクレーブを200〜350℃にまで加温した。指定温度に到達後は、直ちに冷却し、オートクレーブを開ける。350℃の条件での1および4時間保持も併せて行った。得られた水素などの燃料ガスは、気体であるため、混合物中から容易に分離できる。表１に得られた成分ガスの収量を示す。本結果は、二酸化炭素をほとんど含まない燃料ガスが得られることを示している。発生した二酸化炭素は水溶液中に溶解されていると予想される。
【表１】
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【００１４】
（比較例１）
アルカリ触媒の効果の確認を行うため、通常の内容量100mlのステンレス製オートクレーブに、キチン3ｇのみを投入する。オートクレーブを密閉後、窒素ガスによりオートクレーブ内の空気を除去し、初気圧30気圧にまで加圧する。ヒーターによりオートクレーブを350℃にまで加温した。指定温度に到達後1時間保持した。結果を表２に示す。この条件では水素の収量が低く、効果的に水素を得るためにはアルカリ触媒が必要である。本条件では、二酸化炭素が主生成ガスとなっている。
【表２】
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【００１５】
（比較例２）
原料として有機物（キチン）が関与していることの確認を行うため、通常の内容量100mlのステンレス製オートクレーブに、10wt%の水酸化ナトリウム溶液30mlのみを投入する。オートクレーブを密閉後、窒素ガスによりオートクレーブ内の空気を除去し、初気圧30気圧にまで加圧する。ヒーターによりオートクレーブを350℃にまで加温した。指定温度に到達後1時間保持した。結果を表２に示す。この条件ではガスの生成はなかった。水素生成には、キチンが関与していることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明のキチン質を含む有機物・有機性廃棄物からのガス製造方法は、キチン質を含む有機物・有機性廃棄物から燃料ガスを得ることができるばかりか、燃料ガス中に有害な窒素酸化物を含まないので環境に優しく、小型の装置でも燃料ガスを発生させることが出来るため、産業上の利用が期待できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のガス製造装置の一例
【図２】本発明の実施例のフローチャート
【図１】
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【図２】
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