(57)【要約】【課題】  樹木、竹、草などのバイオマスを燃焼し発生するガスを熱源として利用するとともに、分離生成した灰の成分状態を調整して、灰も付加価値の高いものに利用できるようにする。さらに、もとのバイオマスが生体の状態で持っていた有機物も、灰と合わせて、有効利用できるようにする。【解決手段】樹木、竹、草などのバイオマス素材、さらに葉や海藻などを、破砕やペレット化などをして、乾層したのち燃焼する。生成したガス燃焼の０２％、あるいは（CO容積%＋H2容積％）／（CO２容積％）の比などの調整、さらに、灰を水用いて、あるいは気流を用いて選別を行うなどによって、灰の成分を調整する。また、バイオマスの１部を加熱前に水で処理して有機物成分の抽出などを行う。このようにして得られた灰と抽出液などを組み合わせて成形して、飼料、水質浄化材、土壌改質材などを製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹木、竹、草などのバイオマス素材を破砕し、乾燥して水分含有量を４５重量％以下にしたものを燃焼し発生するガスを熱源として利用するとともに、生成した灰を回収し、水で処理後、残った灰を乾燥して利用することを特徴とするバイオマスの燃焼・灰有効利用方法。
【請求項２】
樹木、竹、草などのバイオマス素材を破砕し、乾燥して水分含有量を４５重量％以下にしたものを燃焼し発生するガスを熱源として利用するとともに、生成した灰を回収し、気流を用いて選別して利用することを特徴とするバイオマスの燃焼・灰有効利用方法。
【請求項３】
樹木、竹、草などのバイオマス素材を破砕し、乾燥して水分含有量を４５重量％以下にしたものを燃焼し発生するガスを熱源として利用するとともに、生成した灰を回収し、再加熱した後、気流を用いて選別し利用することを特徴とするバイオマスの燃焼・灰有効利用方法。
【請求項４】
請求項２あるいは３の気流を用いた選別法が、まず、気流によって飛散するものを除いた後、微粉砕処理をしてから再度、気流選別して飛散物の方を回収して利用することであることを特徴とするバイオマスの燃焼・灰有効利用方法。
【請求項５】
樹木、竹、草などのバイオマス素材を破砕し、液体に浸漬して成分の１部を抽出した後、乾燥して水分含有量を４５重量％以下にし、燃焼し発生するガスを熱源として利用するとともに、生成した灰を利用することを特徴とする請求項１、２、３あるいは４のバイオマスの燃焼・灰有効利用方法。
【請求項６】
樹木、竹、草などのバイオマス素材を破砕した時に生成した最大辺が５ｍｍ以下のものに、樹木や竹の葉、草などの緑色物あるいはその処理物をあわせて５〜２０重量％加えて成形し、燃焼し発生するガスを熱源として利用するとともに、生成した灰を利用することを特徴とする請求項１、２、３、４あるいは５のバイオマスの燃焼・灰有効利用方法。
【請求項７】
樹木、竹、草などのバイオマス素材を破砕し、その最大辺が５ｍｍ以下のものに、海藻を５〜２０重量％加えて成形し、燃焼し発生するガスを熱源として利用するとともに、生成した灰を利用することを特徴とする請求項１、２、３、４あるいは５のバイオマスの燃焼・灰有効利用方法。
【請求項８】
請求項１，２、３、４、５、６あるいは７において、樹木、竹、草などのバイオマス素材の破砕物および成形物を燃焼して（CO容積%＋H2容積％）／（CO２容積％）＝２〜８のガスを得るとともに、分離生成する灰の中に含まれる（六価クロム含有量／(全クロム含有量)の比を５×１０−２以下にし、かつ鉛含有量を低減することを特徴とするバイオマスの燃焼・灰有効利用方法。
【請求項９】
請求項８の燃焼において、バイオマス素材の破砕物および成形物のホッパー内貯蔵量の検出、および供給速度の調整によって、炉内温度を６５０〜１４００℃の範囲に調整することを特徴とするバイオマスの燃焼・灰有効利用方法。
【請求項１０】
請求項１、２、３，５，７あるいは８よって得られた灰に、ヌカ，おから、大豆やサトウキビの搾り糟など植物の加工や発酵処理時の発生物を加えて成形し、飼料とすることを特徴とするバイオマスの燃焼・灰有効利用方法。
【請求項１１】
請求項１、２、３，５，７あるいは８よって得られた灰に、ヌカ，おから、大豆やサトウキビの搾り糟など植物の加工や発酵処理時の発生物を加えて成形し、さらに請求項５で得られた、バイオマスを液体に浸漬して得られた抽出液を加えて、飼料として用いることを特徴とするバイオマスの燃焼・灰有効利用方法。
【請求項１２】
請求項１、２、３，５，７あるいは８よって得られた灰にゼオライトを加え、さらに炭素含有量を２〜５０重量%の範囲に調整して成形し水浄化材として用いることを特徴とするバイオマスから分離した灰の有効利用方法。
【請求項１３】
請求項１、２、３，５，７あるいは８よって得られた灰にゼオライトを加え、さらに炭素含有量を２〜５０重量%の範囲に調整して成形した後、６００℃以上に加熱して含有炭素の１／５以上を酸化してから、水浄化材として用いることを特徴とするバイオマスから分離した灰の有効利用方法。
【請求項１４】
請求項１，２、５、６、７あるいは８において得られた、水あるいは気流による選別前の灰に、請求項５で得られた、バイオマスを液体に浸漬して得られた抽出液を加えて成形したものを土壌改質材として用いることを特徴とするバイオマスの燃焼・灰有効利用方法。
【請求項１５】
請求項１，２、５、６、７あるいは８において得られた、水あるいは気流による選別前の灰に粘結剤を加えて成形後、請求項５で得られた、バイオマスを液体に浸漬して得られた抽出液を加えて、土壌改質材として用いることを特徴とするバイオマスの燃焼・灰有効利用方法。
【請求項１６】
請求項１０で得られた土壌改質材を、微生物を含む液に浸して、土壌に添加することを特徴とするバイオマスの燃焼・灰有効利用方法。
【請求項１７】
請求項１，２、５、６、７あるいは８において得られた、水あるいは気流による選別前の灰を成形し、微生物を含む液に浸した後、底泥などの汚泥層に添加することを特徴とするバイオマスから分離した灰の有効利用方法。
【請求項１８】
樹木、竹、草などのバイオマス素材を破砕し、それを乾燥して水分含有量を４５重量％以下にしたものを燃焼し発生するガスを熱源として利用する際に、燃焼炉への酸素の供給量を調節して灰の中に炭素を２〜１5%残留させ、この灰と他の炉から発生したダスト類と混合して、アスファルト添加材として用いることを特徴とするバイオマスの燃焼・灰有効利用方法。
【請求項１９】
樹木、竹、草などのバイオマス素材を破砕し、それを乾燥して水分含有量を４５重量％以下にしたものを燃焼し発生するガスを熱源として利用する際に、燃焼炉への酸素の供給量を調節して灰の中に炭素を２〜１5%残留させ、この灰と他の炉から発生したダスト類と混合して粒化させ、土木用の土代替品として利用することを特徴とするバイオマスの燃焼・灰有効利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、資源枯渇化と地球温暖化の点で問題のある化石燃料を使用せず、循環型資源であるバイオマスを燃焼して熱源として利用するとともに、生成した灰を有効利用することまで含めたシステム化によって、熱利用効率の向上、廃棄物の発生抑制および経済性の改善を同時に可能にするものである。また、灰の中に含まれる有害成分を低く抑えることなどによって、灰を広く付加価値の高い用途に有効利用するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
江戸時代には、燃料の中心として樹木が用いられ、生成した灰も田畑に撒かれて有効利用されていた。さらに、６０〜７０年以上も前までは、石炭とともに燃料の１部として樹木などのバイオマスが有効利用されていたが、生成した灰の方はだんだん利用されなくなって、廃棄物になっていた。さらに６０年くらい前からは石油が安価に輸入されることになって、燃焼調整性、灰処理の問題、さらに経済性において、バイオマスは、燃料としては石油に対抗できなくなってきた。その結果、山林の管理が行われににくくなり、竹の繁殖によって森林の生態系の破壊が進むなどの問題を生じている。
【０００３】
しかし、最近になって化石燃料枯渇化の流れの中での価格の高騰、さらには地球温暖化抑制のために、化石燃料に代わってバイオマスの有効利用が求められている。樹木、竹、草などバイオマスがエネルギーとして有効利用されるようになると、化石燃料から発生する炭酸ガスの量の減少に加え、森林の管理も進むことから、樹木、竹などによる炭酸ガス吸収も進み、地球温暖化抑制に貢献することが期待される。例えば特許文献１、２に示すような方法が提案されている。しかし、廃棄物の最終処分場の逼迫も同時に進んでおり、これへの対応も重要であって、上記の燃焼調整性、灰の処理、さらに経済性を満足し時代の要求に十分に応えるものはない。
【特許文献１】特開２００４−１８０６８４号公報
【特許文献２】特開２０００−０６１２６２号公報  一方、灰を利用するという狙いからは、特許文献３〜５があるが、これらの文献ではエネルギーの有効利用という点が配慮されていない。また、樹木、竹、草などが、生体の状態でもっていた有機物成分と、加熱などの処理の結果として生成したものを、同時に利用することについても配慮されていない。
【特許文献３】特開平１０−０５２２４０号公報
【特許文献４】特開２０００−１９７８７２号公報
【特許文献５】特開２０００−０７０９５６号公報
【０００４】
また、灰の中には種々の微量元素が含まれているが、クロムもその１つである。そのクロムの起源としては、バイオマスそのものに含まれていたもの、あるいは伐採時の金具などから混入したものなど種々のものがあるが、他の元素と異なるクロムの問題は、三価であればほとんど問題にならない含有量レベルであっても、六価になると微量でも人体などに悪影響を及ぼすことである。灰の有効利用のためには六価クロムの含有量を低く押さえることが重要であるが、これまで、これに配慮したものは見られない。また、灰の有効利用拡大のためには灰の中の鉛などの重金属含有量も低く抑えることが重要であるが、そのための方法を配慮したものも見られない。
【０００５】
このように、バイオマス燃料を燃焼してエネルギーを効率的に得るとともに、生成する灰に含まれる六価クロムや鉛などの有害成分量を安定して低くおさえて灰を有効利用し、さらにはその樹木、竹、草などが、生体の状態でもっていた有機物成分なども生かして付加価値をあげることによって、全体として廃棄物発生量の減少、さらには現在、エネルギー源の主体になっている化石燃料使用に劣らない経済性を得る方法の実現が求められているが、これに応えられる方法はこれまで存在していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前述の状況に鑑み、樹木、竹、草などのバイオマスの燃焼の安定化を図り、生成物である灰の成分の調整、安定化を可能にすること、灰の付加価値をあげること、さらに、バイオマスが生体でもつ有機物の効果とも生かして、付加価値向上によって灰の有効利用の拡大を実現すること、また、有効利用しにくい他の廃棄物類の有効利用にも役立つものにすることによって、地球温暖化抑制、廃棄物減少に資することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前述の課題解決のために、第一に、樹木、竹、草などのバイオマス素材を破砕し、乾燥して水分含有量を４５重量％以下にしたものを燃焼し発生するガスを熱源として利用するとともに、生成した灰を回収し、水で処理後、残った灰を乾燥して利用する。これによって、燃焼の安定化、燃焼生成物である灰の有効利用のための性状安定化が可能になる。
【０００８】
第二に、樹木、竹、草などのバイオマス素材を破砕し、乾燥して水分含有量を４５重量％以下にしたものを燃焼し発生するガスを熱源として利用するとともに、生成した灰を回収し、気流を用いて選別して利用することである。これによって、同じく燃焼の安定化、燃焼生成物である灰の有効利用のための性状安定化が可能になる。
【０００９】
第三に、樹木、竹、草などのバイオマス素材を破砕し、乾燥して水分含有量を４５重量％以下にしたものを燃焼し発生するガスを熱源として利用するとともに、生成した灰を回収し、再加熱した後、気流を用いて選別して利用する。これによって、同じく燃焼の安定化、燃焼生成物である灰の有効利用のための性状の安定化が可能になる。
【００１０】
第四に、０００９，００１０の気流を用いた選別法として、まず、気流によって飛散するものを除いた後、微粉砕処理をしてから再度、気流選別して飛散物を回収するという方式にする。これによって、灰の有効利用のための性情の安定化が可能になる。
【００１１】
第五に、樹木、竹、草などのバイオマス素材を破砕した後、液体に浸漬して成分の１部を抽出し、乾燥して水分含有量を４５重量％以下にし、燃焼し発生するガスを熱源として利用するとともに、生成した灰を利用する。これによって、バイオマスのもつエネルギー、灰、さらに生体の状態で持つ有機物をあわせた有効利用が可能になる。
【００１２】
第六に、樹木、竹、草などのバイオマス素材を破砕した時に生成した、最大辺が５ｍｍ以下のものに、樹木や竹の葉、草などの緑色物あるいはその処理物をあわせて５〜２０重量％加えて成形し、燃焼し発生するガスを熱源として利用するとともに、生成した灰を利用する。これによって、最大径が５ｍｍ以下の破砕片のペレットなどへの成形がしやすくなって燃焼の安定化が容易になり、かつ、燃焼生成物である灰成分の調整が可能になる。
【００１３】
第七に、樹木、竹、草などのバイオマス素材を破砕した時に生成した、最大辺が５ｍｍ以下のものに、海藻を５〜２０重量％加えて成形し、燃焼し発生するガスを熱源として利用するとともに、生成した灰を利用する。これによって、同じく最大径が５ｍｍ以下の破砕片のペレットなどへの成形がしやすくなって燃焼の安定化が容易になり、かつ、燃焼生成物である灰成分の調整が可能になる。
【００１４】
第八に、樹木、竹、草などのバイオマス素材の破砕物および成形物を燃焼して（CO容積%＋H2容積％）／（CO２容積％）＝２〜８のガスを得るとともに、分離生成する灰の中に含まれる（六価クロム含有量／(全クロム含有量)の比を５×１０−２以下にし、かつ鉛含有量を低減することである。これによって燃焼生成物である灰成分の有害成分を低減できる。
【００１５】
第九に、バイオマスの燃焼において、バイオマス素材の破砕物および成形物のホッパー内貯蔵量の検出、および供給速度の調整によって、炉内温度を６５０〜１４００℃の範囲に調整する。燃焼生成物である灰の有効利用のための性情の安定化が可能になる。
【００１６】
第十に、０００７、０００８、０００９，００１０などの方法で選別された灰に、ヌカ，おから、大豆やサトウキビの搾り糟など植物の加工や発酵処理時の発生物を加えて成形し、飼料とする。これによって、同じく灰を付加価値の大きい用途に用いることができる。
【００１７】
第十一に、同じく選別された灰にヌカ，おから、大豆やサトウキビの搾り糟などのキビの搾り糟など植物の加工や発酵処理時の発生物を加えて成形し、さらに００１１で得られた、バイオマスを液体に浸漬して得られた抽出液を加えて、飼料として用いる。これによって、同じく灰を付加価値の大きい用途に用いることができる。
【００１８】
第十二に、０００７、０００８，０００９，００１０などの方法で選別された灰にゼオライトを加え、さらに炭素含有量を２〜５０重量%の範囲に調整して成形し水浄化材として用いる。これによって、総合的な水浄化機能が高いものを製造することができる。
【００１９】
第十三に、同じく選別された灰にゼオライトを加え、さらに炭素含有量を２〜５０重量%の範囲に調整して成形した後、６００℃以上に加熱して含有炭素の１／５以上を酸化してから、水浄化材として用いる。これによって、さらに水浄化機能を高めたものを製造することができる。
【００２０】
第十四に、バイオマス燃焼によって得られた、水あるいは気流による選別前の灰に、００１１で得られた、バイオマスを液体に浸漬して得られた抽出液を加えて成形したものを土壌改質材として用いる。灰を利用して付加価値の高い土壌改質材が得られる。
【００２１】
第十五に、バイオマス燃焼によって得られた、水あるいは気流による選別前の灰に粘結剤を加えて成形後、００１１で得られた、バイオマスを液体に浸漬して得られた抽出液を加えて、土壌改質材として用いる。これによって灰を利用して、有効期間の長い、付加価値の高い土壌改質材が得られる。
【００２２】
第十六に、００１７で得られた土壌改質材を、微生物を含む液に浸して、土壌に添加する。これによって、バイオマスが生体の状態でもつ有機物および加えられた微生物の効果を生かして、灰を利用した、付加価値の高い土壌改質材とすることができる。
【００２３】
第十七に、バイオマス燃焼によって得られた、水あるいは気流による選別前の灰を成形し、微生物を含む液に浸した後、底泥などの汚泥層に添加する。これによって、汚泥の悪臭の発生を防止し、汚泥の有効利用を行いやすくすることができる。
【００２４】
第十八に、樹木、竹、草などのバイオマス素材を破砕し、それを乾燥して水分含有量を４５重量％以下にしたものを燃焼し、発生するガスを熱源として利用する際に、燃焼炉への酸素の供給量を調節して灰の中に炭素を２〜１5%残留させ、この灰と他の炉から発生したダスト類と混合して、アスファルト添加材として用いる。これによって他のダストが持つ問題点を解消して有効利用できるように、あわせて環境問題の改善に役立つ。
【００２５】
第十九に、樹木、竹、草などのバイオマス素材を破砕し、それを乾燥して水分含有量を４５重量％以下にしたものを燃焼し発生するガスを熱源として利用する際に、燃焼炉への酸素の供給量を調節して灰の中に炭素を２〜１5%残留させ、この灰と他の炉から発生したダスト類と混合して粒化させ、土木用の土代替品として利用する。これによって同じく他のダストが持つ問題点を解消して有効利用できるように、あわせて環境問題の改善に役立つ。
【発明の効果】
【００２６】
このように、特許請求項１，２，３，４、６，７，８および９の発明によれば、燃焼の安定化、燃焼生成物である灰の有効利用のための性状安定化が可能になる。
【００２７】
特許請求項５の発明によれば、バイオマスが生体の状態で持つ有機物の有効利用が可能になる。
【００２８】
特許請求項１０，１１の発明によれば、分離生成した灰を利用して機能性が高く副作用のない動物用飼料を製造することができる。
【００２９】
請求項１２，１３の発明によれば、分離生成した灰を利用して機能性の高い水浄化材を製造することができる。
【００３０】
特許請求項１４，１５、１６の発明によれば、バイオマスが生体の状態でもつ有機物の効果も生かして、機能性の高い土壌改質材を製造することができる。
【００３１】
特許請求項１７の発明によれば、灰を利用して悪臭防止機能の大きい汚泥処理材を製造することができる。
【００３２】
特許請求項１８，１９の発明によれば、他の工程から発生するダストが持つ問題点を解消して有効利用できるように、あわせて環境問題の改善に役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明が対象とする主な素材は、植物類で、とくに存在量が多い樹木、竹、草などである。これらは太陽のエネルギーを受け、炭酸ガスと水から光合成により炭化水素を作り、また土中から各種成分を吸収して種々の無機物および有機物とを合わせて生体を形成する。これらは生態系を安定に保つためには適宜、除伐あるいは間伐する必要がある。このようにして得られた樹木、竹、草などのバイオマスは、炭化水素類を燃焼すれば熱源となる。ここで言う熱源とは、燃焼、すなわち炭化水素の酸化反応によって発生する熱のほかに、酸化反応によって生成した、さらに燃焼できるガス状のものも指している。後者は,いわゆる不完全燃焼によって生成する。また、バイオマスに含まれる有効な成分については、生体の状態で含まれる有機物類は加熱処理前、また、無機物成分は加熱後に分離、抽出できる。
本発明で用いられる樹木、竹、草などのバイオマス種類別の量比率については、それが入手できる割合に応じて幅広く設定できるが、樹木が５〜９５重量％、竹が５〜９５重量％、草が０〜２０重量％の範囲にある。
【００３４】
この樹木、竹、草などのバイオマス素材を、エネルギーとして、また、それに含まれている有機物、無機物を有効に利用するための工程を図１に示す。樹木、竹、草などのバイオマス素材は、除伐あるいは間伐された状態では形状がさまざまであるため、燃焼炉に安定して供給することに問題がある。そこで、まず、形状が大きいものを破砕して扱いやすい形にする。そのためには、たとえばチップ機にかけられる。これによって１辺が数ｍｍから数１０ｍｍの破砕片が得られる。つぎにこの破砕片を篩い分ける。篩下はたとえば最大辺が５ｍｍ以下になるように設定する。篩上部分は、その形状のままで燃焼炉に供給できるが、篩下部分はこの形状では、燃焼炉への安定供給および炉内での安定燃焼に問題があることから成形が必要である。その成形には、たとえばペレット機が用いられる。これは小型の破砕片に粘結材を加えて機械的に圧縮力を加えて塊状化するもので、一辺が数ｍｍから数１０ｍｍにする。また、ブリケット機を用いて同様に成形することもできる。
【００３５】
破砕後の樹木、竹、草などのバイオマス素材を処理する別法の第一は、破砕された乾燥前の状態で、水などの液体に浸漬して、バイオマスに含まれている成分を抽出したのち、残った固形物は００３４で述べた破砕片の１部として利用することである。この抽出に用いる液体の温度は１０〜２５０℃の範囲とし、温度が上がると水および抽出成分の蒸発を防ぐために、雰囲気を加圧する。加圧の程度は、水の温度がたとえば１００℃の場合は２気圧以上、２００℃の場合は７気圧以上とする。抽出物を含む液には竹などの持つ成長促進などの有効成分が含まれており、灰に添加して土壌改質材とて用いると、作物の成長促進などの効果を発揮するので、別途利用できる。
【００３６】
破砕後の樹木、竹、草などのバイオマス素材を処理する別法の第二は、ＥＭ菌、メタン発酵菌などの各種微生物を含む３０〜７０℃の液体中に、７〜３０日漬けて発酵させる方法である。これによって竹などのバイオマスに含まれている成長促進に役立つ成分などが取り出せるので、別途、利用できる。たとえば直接、田畑に撒いて別の土壌改質材として用いることも可能である。なお、この処理を行ったバイオマス破砕片残渣は、残った固形物は００３４で述べた破砕片の１部として利用することである。
【００３７】
最大辺が５ｍｍ以下のものを成形するときの別法の第一は、樹木や竹の葉、草などの緑色物あるいはその処理物を加える方法である。これらは鉄、亜鉛など特定のミネラル成分を多く含んでいることから、本発明の対象である燃焼によって生成する灰の成分を調整するのに有効である。その方法として、最大辺が５ｍｍ以下のものを成形する時に緑色物あるいはその処理物、すなわち放置して枯れさせたものや加熱したものなどを添加することが適している。それらの添加量は成分的効果を出すには５重量％以上が必要であるが、一方、添加量が２０重量％を超えると、成形物の強度に悪影響を及ぼすので、添加量は５〜２０重量％の範囲が適正である。
【００３８】
最大辺が５ｍｍ以下のものを成形するときの別法の第二は、海藻を加える方法である。海藻には樹木、竹、草などの陸上の植物とは異なる成分、たとえばヨードなどを多く含んでいることから、乾燥した海藻を加えることは燃焼によって生成する灰の成分を調整することができる。その添加量は成分的効果を出すには５重量％以上が必要であるが、一方、添加量が２０重量％を超えると、成形物の強度に悪影響を及ぼすので、添加量は５〜２０重量％の範囲が適正である。なお、この範囲内では、海藻は、成形時に加える粘結剤の必要量を下げ、また、成形時に必要な力を小さくする効果がある。
【００３９】
このように調整されたバイオマス素材からなる加工品を燃焼してガスにするとともに、灰を分離する。本発明で言う燃焼とは、００３３で述べたように、炭化水素類を完全燃焼して直接、熱として利用する場合と、不完全燃焼状態でガス化し、そのガスを別の炉で燃焼して熱に変換する場合の両方を指している。この２つを行う装置を、ここでは燃焼炉と総称する。燃焼は、前記の破砕片や成形物を燃焼炉に添加して,空気などの酸化源を加えて行われる。この際、バイオマス燃料の水分含有量に応じて、燃料の供給の制御に特別の配慮が必要である。燃料の供給の制御が十分に行えなくて燃焼状態が十分に調整されていないと、熱の有効利用率に問題を生じるとともに、生成した灰の性状も不安定になって問題となる。図２にバイオマス燃料供給装置（１）から燃焼炉（８）までの装置と制御系統を示す。まず、バイオマス燃料の水分調整のために乾燥を行うことが望ましく.バイオマス供給ホッパー（３）などへプロセスの２００℃以下の廃ガスを供給して行ない、燃焼炉に供給される時点での水分は４５％以下であること、できれば２０％以下程度にする。次ぎに炉内の制御については、たとえばバイオマス燃料ホッパー（３）の全体重量を重量測定装置（５）で、ホッパー内のバイオマス燃料高さ測定装置（１）で固体燃料のレベルを連続的に測定して、棚つりなどの現象の有無を把握し、異常が見られるとバイブレーター（４）によって振動などを加えて復旧させ、バイオマス燃料自動切出し装置（６）で切り出し速度を調整して、燃焼炉（７）への供給量を制御する。この制御によって維持する望ましい燃焼条件の１つは、生成した灰の粒度が揃っていることである。すなわち、高温に起因する溶融固化がないこと、低温に起因する燃え残りが少ないことが望まれる。そのために炉内の最高温部の温度を、測温装置（８）で測定して、その値が６５０〜１４００℃の範囲、特に好ましくは７００〜９５０℃の範囲に調整される。このためには、炉内高温部の温度を熱電対などで連続的に測定すること、その測定値に対応して、温度を上げたい時は、炉内への燃料の供給速度を増し、一方、炉内温度を下げたい時には、逆に燃料の供給速度を下げるように調整する。
【００４０】
燃焼炉でガスになるのは炭素、水素、酸素から作られるCO、H2、CｍHn（ｍ、ｎは正の整数）、CO2、H2Oなどである。このうちCｍHnは、ｍ、ｎの値が大きくなると温度が下がった時にタールを形成し、また、H2Oは同じく液体になって分離されるため、採取したガスの成分値によって燃焼状態を管理するのは、完全燃焼に近い条件ではO２容積％で、また、ガス化のような不完全燃焼の場にはH2、ＣＯ，CO2の３成分の分析値を用いて、（CO容積%＋H2容積％）／（CO２容積％）の比を用いるのが有効である。燃焼によって生成した灰を有効利用しようとしたときに、この（CO容積%＋H2容積％）／（CO２容積％）の比が重要なのは、灰成分のとくに六価クロムと鉛の含有量への影響である。クロムはもともとバイオマスに含まれているもののほかに、バイオマスを伐採からチップ化までの工程で金具から混入するものがある。このクロムは燃焼によって灰の中に酸化物として残るが、この酸化物の中のクロムの六価含有量が問題である。（CO容積%＋H2容積％）／（CO２容積％）の比と分離生成する灰の中の（六価クロム含有量／(全クロム含有量)の比の関係を図３に示す。六価クロム含有量／(全クロム含有量)の値を５×１０−２以下にすることによって、灰の中に含まれる可能性のある全クロム；０．１％以下で六価クロム含有量を安定して０．００２％（２０ｐｐｍ）以下に保つには、生成するガスの（CO容積%＋H2容積％）／（CO２容積％）の比は２以上が必要であることがわかる。
一方、生成するガスの（CO容積%＋H2容積％）／（CO２容積％）の値と、分離生成する灰の中への残る鉛の残留率（バイオマス資源の中に含まれていた全鉛量に対する灰の中に残る鉛量の割合）の関係を求めると図４のようになり、鉛の残留率を低い値に抑えるには（CO容積%＋H2容積％）／（CO２容積％）の値を８以下にする必要があることがわかる。さらに、設備の耐久性の点から望まれる加熱炉の温度範囲；９５０℃以下で、タール発生による操業トラブルの発生頻度と、（CO容積%＋H2容積％）／（CO２容積％）の値と、タール付着による装置トラブル発生頻度の関系を示すと図５のようになり、タール付着による装置トラブルを抑えるには、（CO容積%＋H2容積％）／（CO２容積％）の値は９以下にすることが望ましい。これらを総合すると、ガスの（CO容積%＋H2容積％）／（CO２容積％）の値は、２〜８の範囲に調整することが必要である。
【００４１】
このように、灰を六価クロムや鉛の含有量がきびしく制限されるものに利用する場合は、
本発明の燃焼炉はバイオマスを不完全燃焼してガス化し、そのガスを別の燃焼炉で熱に変換することになる。一方、インプット量が少ないために六価クロムや鉛に配慮する必要がない場合には、バイオマスを完全燃焼して直接,熱源として利用することもできる。いずれの場合にも、燃焼し発生するガスを熱源として利用するという点では共通である。
【００４２】
なお、この燃焼炉に供給する酸素源の１つである空気は、排出ガスで予熱することで、熱利用効率を上げることができる。燃焼炉内温度を調整することによって、燃焼時に燃料に含まれている各種元素の蒸発による飛散の程度を安定化して、灰の成分を安定化できる。
【００４３】
本発明においては、バイオマスが燃焼によって主成分がガス状になり、その際、分離生成した灰は回収、利用される。この灰の成分は、各種バイオマス素材の配合比率と燃焼条件によってきまる。成分のうち、まず炭素分は、燃焼の温度、燃焼雰囲気の酸素あるいはCOガス濃度によってきまる。炭素濃度を低くしようとすれば酸素濃度を高め、ガス温度を高めて燃焼を行い、さらに必要によって燃焼後に回収された灰を微酸化性雰囲気で再加熱する。この時、７００℃以上に加熱、空気を供給して雰囲気中の酸素濃度は０．０１〜０．５％、加熱温度は４００〜８００℃の範囲にする。これによって灰の炭素含有量を低減するとともに、六価クロムの生成を抑制できる。一方、灰の中の炭素濃度を高めるには、CO；２％以上の還元性雰囲気で燃焼する。これによって灰の炭素濃度１５％以下の範囲で調整できる
【００４４】
回収された灰に対して行う、成分を調整するための第一の方法は、水を用いた選別処理である。水処理によってまず水に溶出するものを分離することができるが、これに該当する成分は、塩化ナトリウム、塩化マグネシウムなどの塩化物、クロムのうち六価クロムなどがある。また、灰を水に加えて攪拌してから２０分以内放置して、灰の１部を含む水を分離し、沈殿して残った灰を除去すると、沈殿物に濃縮した鉛などの重い元素の含有量を低減することが出来る。ついで、その灰を懸濁させた液を２時間以上放置して、灰の大部分を沈殿させ水の方を捨てると、炭素、ナトリウムなどの軽い元素の濃度を低減できる。ただし、この方法で選別を行うと、用いた水を系外に排出するのは、廃水の処理が必要になる。
【００４５】
回収された灰の成分を調整するために行う処理の第二の方法は、回収された灰を、気流を用いて選別することである。気流による選別は、灰の中の粒子の大きさと、その比重によって決まる。灰の中に含まれる成分のうち、濃度を低減した方が好ましい元素には、塩素、フッ素などのハロゲン元素、炭素、ナトリウムなどと、鉛、カドミウムなどの重金属元素、それに特に六価クロムである。まず、六価クロム濃度を必要なレベルまで低下することは、気流を用いた乾式選別法では困難である。したがって、気流を用いた乾式選別の処理対象になるのは、００４０で述べた、燃焼（ガス化）時の（CO容積%＋H2容積％）／（CO２容積％）の比が２以上の場合に限定される。この条件で、燃焼（ガス化）して分離された灰から上記のような元素を低減するには、回収された灰をある速度の上昇気流に乗せて、飛散したものを除去する方法と、もっと大きい別の速度の上昇気流に乗せて、残留したものを除去する方式がある。本発明において灰の中に含まれる好ましくない元素類を除去するために方法の１つは、これを組み合わせて行うことである。すなわち、まず、縦方向に設置された管の中に常温で空気のようなガスを吹き込んで上昇気流を作り、それに回収された灰を添加して、飛散するものを除去する。これによって塩素、フッ素などのハロゲン元素、炭素、ナトリウムなどが低減できる。たとえば、飛散量を５重量％にすることによって、ハロゲン元素の濃度を４０〜７０％下げることができる。次に、飛散しなかったものを集めて微粉砕して、再度、気流を用いた選別を行う。この場合は、残留したものが除去される。これによって、鉛などの重金属類が優先的に除去できる。鉛の場合、気流選別による灰の分離比率（すなわち、処理前の灰重量に対する気流選別により管内に残り除去されるものの比率）と、鉛の分離比率（すなわち、この処理前の灰に含まれていた鉛の除去率）の関係は図６に示すように、たとえば灰の中の１０重量％を除去することにより、鉛分の４０〜８０％を除去できることになる。
このような方法で、ハロゲン分や、重金属類を灰本体から除くことができ、以下に述べる諸用途に適した性状にすることができる。
【００４６】
つぎに選別後の灰の利用方法について述べる。まず、湿式法で処理されたものは乾燥される。この湿式法で選別されたものを乾燥したもの、あるいは気流を用いた乾式法で選別されたものは、たとえば、食品、化粧品などへの添加材に用いる場合には、粉のまま供給される。
【００４７】
それ例外の選別後の灰の用途の第一は動物用の飼料である。その方法の１は、００４４，００４５で述べた方法で選別されて得られた灰に、ヌカ，おから、大豆やサトウキビの搾り糟などの植物の加工や発酵処理時の発生物を加えて成形する。この混合物の中の灰処理物は５〜７０重量％の範囲内であることが適正である。５重量％未満では、灰添加によるミネラルなどの成分の補給の効果が小さく、一方、７０重量％を越えると、動物の嗜好性を害するおそれがあるからである。成形には必要に応じて澱粉質が粘結剤として添加される。成形後、８０℃以下の温度で加熱して乾燥し、動物用飼料として供給される。
【００４８】
動物用の飼料を作る方法の２は、ヌカ，おから、大豆やサトウキビの搾り糟などの植物の加工や発酵処理時の発生物を加えて成形し、これと、００３５で述べた方法で得られた抽出液、あるいは／および００３６で得られた発酵液をあわせて、飼料とすることである。抽出液、あるいは発酵処理後の液には飼料として有効な有機物成分および微生物が含まれているが、微生物が生存できる水分範囲で、長期間、飼料の変質を防止することが難しいので、別途、容器に入れて保管しておき、動物に与える直前に成形物に加える。この場合、加える液の割合は１０〜４０重量％が適正である。
【００４９】
選別された灰の用途の第二は水浄化材である。そのための方法の１は、００４４，００４５で得られた灰にゼオライトを加え、さらに炭素含有量が２〜5０重量%の範囲になるように粉状の炭素を添加、調整する。そして必要に応じてベントナイトなどの粘結材を加えて成形される。炭素は水中の有害成分の吸着、固定に有効である。ゼオライトは同じく水中の有害成分の吸着・固定に有効であり、５〜２０重量％添加される。灰は、水にミネラル成分が不足している場合は溶解によって供給し、逆に多すぎる場合は水から吸着によって分離する。これによって水中に存在する微生物の活動を活発にすることで有機物を分解して水浄化を行う。このように、灰、炭およびゼオライトが、それぞれ独自の効果を持ち、総合的に水浄化を進める。この際、六価クロムや鉛などによる水汚染を起こさないことが本発明の特徴である。
【００５０】
水浄化材としての方法の２は、灰にゼオライトを加え、さらに炭素含有量が２〜5０重量%の範囲になるように粉状の炭素を添加、調整し、ペレットなどに成型するまでは００２９で述べたのと同じであるが、その後、６００℃以上に加熱して含有炭素の一部を酸化する。加熱することにより成型物の硬化が進むとともに、加熱雰囲気の酸化度によって炭素分の酸化が起こる。重量変化から計算できる炭素の酸化率と、水浄化機能指数の関係を図７に示す。水浄化機能指数は、同じ量の炭素を加えた水の浄化機能を、００２９の方法の場合を１として、加熱処理した場合の水の浄化機能を比で表したものである。炭素の酸化率が２０％以上、すなわち、加熱前に含まれていた炭素の１／５以上が酸化されると、水浄化機能が大きく向上することがわかる。これは炭素の１部が酸化されることで炭素の比表面積が増加し、活性炭の状況に近づくためである。このように、加熱によって成型物の強度が増し、炭素の表面積が増すことによって、通常、生物活性炭と呼ばれている水の浄化機能が、安価な炭素粉を用いて実現できる。
【００５１】
次に、灰として、００４４，００４５で述べた選別を必要としないで、燃焼生成物の灰のままで利用できる用途について述べる。
その方法の第一は土壌改質材である。その方法の1は、燃焼により生成した灰に、必要に応じて１０重量％以下のベントナイトなどを粘結剤として加え、００３５で述べた方法で得られた抽出処理後の液体を加えて成形することである。抽出後の液の添加量は灰の重量の２〜５％で、たとえばこれを加えた灰を転動させることでペレット化する。得られた粒径２ｍｍ以上のものを、袋詰めした状態で保管し、田畑や温室の土壌に散布する。これに含まれてミネラル類や抽出物などの有効成分が作物に有効に作用し、たとえば連作障害などが抑制される。この効果が十分に発揮される保管期間は２年程度である。
【００５２】
その方法の２は、必要に応じて１０重量％以下のベントナイトなどを粘結剤として加えて、２〜１０％の水分を加えて、一旦、成形し、乾燥した状態で保管したのち、田畑や温室の土壌に散布する時に、別途、容器に入れて保管しておいた、００３５で述べた方法で得られた抽出処理後の液体と合わせて土壌改質材として使用することである。この際、用いる発酵処理後の液の量は、灰成形物の２〜１２重量％である。この方法によって、００４６と同様にネラル類や抽出物などの有効成分が作物に有効に作用し、たとえば連作に伴う障害などが抑制される効果がある。００４６と異なるのは、保管期間を長くしても安定した効果が得られることである。
【００５３】
その方法の３は、００５１あるいは００５２の方法で作られた灰の成型物を袋詰めた状態で保管し、別途保管されていた００３６で述べた方法によって得られた発酵液と合わせて田畑や温室の土壌に散布することである。これによって、土壌改質材の効果としては、００４６，００４７で述べたことに加えて、微生物の活動による土壌肥沃化が促進される。微生物の活動が灰に含まれるミネラル成分によって活発化されるという相乗効果も得られる。
【００５４】
燃焼生成物の灰のままで利用できる用途の第二は、底泥などの汚泥処理材である。燃焼によって得られた灰をペレットなどに成型する。これを硬化させるために、セメントなどの粘結材を１０〜３０重量％加えるか、あるいは、６００℃以上に加熱する。このようにして得られた成型物を微生物を含む液に浸した後、底泥などの汚泥層に添加する。微生物の種類としては、汚泥処理の初期の段階は嫌気性のものを用いるが、処理の程度が進むと好気性のものに切り替えてゆく。あるいは、ペッレトの中に酸素供給源となるもの、たとえばFe2O３の粉を１０〜３０重量％、セメントを１０〜３０重量％加え、常温で硬化させてから、好気性微生物を含む液に浸漬した後、汚泥処理の初期の段階からこれを用いる。これらの方法によって、微生物は灰の中に含まれるミネラル分によって活性化し、汚泥層の有機物の分解を進めることによって、悪臭防止機能の大きい汚泥処理材とすることができる
【００５５】
燃焼生成物の灰のままで利用できる用途の第三は、アスファルト添加である。現在、社会全体として処理に困っている各種の燃焼炉から発生したダスト類の処分方法の１つとして、アスファルトへの添加が考えられている。しかし、用いるダスト中の重金属類の含有量次第では、その溶出が懸念されている。それに対して本発明で得られた灰に、他の炉から発生したダスト類を混合して、加熱・塊成化し、必要に応じて再破碎して、アスファルト添加材として用いると、ダスト類に含まれる重金属類を固定することができる。灰にはＳｉＯ２が多量に含まれているので他の炉から発生したダストにこれを加えると、溶融軟化温度が下がる。このために、要求される加熱温度が下がり、結果として加熱時に飛散する重金属なども抑制して、アスファルトに加えても安定なものにできる。この効果を安定して発揮するためには、本発明の灰と他の燃焼炉から発生したダストとの混合物中の灰の割合は１０重量％以上が必要である。この混合物から生成したものはアスファルトの中に５〜１５重量％安定に入れることができる。
【００５６】
燃焼生成物の灰のままで利用できる用途の第四は、土木用の土代替品への添加である。００５１で述べたように、他の炉から発生したダストの処分方法として、土木用の土代替品にすることが考えられているが、この場合も、用いるダスト中の重金属類の含有量次第では、その溶出が懸念されている。それに対して本発明の燃焼炉への酸素の供給量を調節して灰の中に炭素を２〜１5%残留させ、この灰と他の炉から発生したダスト類と混合して粒化させて用いることによって、土木用の土代替品として安定して用いることが可能になる。この効果を安定して発揮するためには、本発明の灰と燃焼炉から発生したダストとの混合物中の灰の割合は３０重量％以上が必要である。  
【００５７】
以下では、特に燃焼するバイオマス資源として、とくに竹を用いた場合で、灰を微粉状のセラミックスとして高度な用途に用いる方法について述べる。竹を燃焼させた時には灰としてＳｉＯ２が高い安定したものが得られる。その方法の１は、生成した灰を回収して別の炉で７００℃以上に加熱・再燃焼し炭素分を除去し、気流を用いて細かい部分を分離し、残った部分を再度、粉砕して微紛の灰を得る。炭素分を除去した後、気流を用いて、細かい部分として、３０％以上を分離すると、ミネラル分の９０％以上を除去し、残ったものはＳｉＯ２濃度を９０重量％以上にすることができる。これを再度粉砕してサブミクロンオーダーの微粉を得ると、微粉セラミックスとして化粧品、塗料、陶器や釉薬などの添加物として用いると、それぞれの機能の安定化に役立つ。
【００５８】
燃焼するバイオマス資源として、とくに竹を用いて灰を高度の用途に利用する方法の第二は、生成した灰を回収して別の炉で７００℃以上に加熱・再燃焼し炭素分を除去したものを、他の工程で作られた炭素粒子と混合使用する。この、他の工程で作られた炭素粒子とは、炭素を電子線照射や超音波処理して得られたナノカーボンと呼ばれる超微粉末である。この微粉カーボンは微粉状態では極めて活性であるが、凝集して不活性化しやすい。この微粉カーボンの凝集を防止して安定に分散させるために、本発明においては灰の処理物を用いる。そのためには、竹を燃焼してＳｉＯ２が高い灰を得て、別の炉で７００℃以上に加熱・再燃焼し炭素分を除去した後、必要に応じて、気流を用いて細かい部分を分離し、残った部分を再度、粉砕して微紛の灰を得る。この得られた灰を、上記のナノカーボンに、３０〜７０重量％配合することで、ナノカーボンの活性度を保つことができる。
【実施例１】
【００５９】
バイオマスの配合条件を表１に示す。
表１．バイオマス配合条件  （数字は、配合の重量比を示す）
2007196214.tif 000003
なお、破砕物の水分含有量は、樹木は平均３５重量％、竹は平均４５重量％、草は、平均５０重量％であった。また、ペレット成形に成形する前に、いずれの原料も水分２０重量％以下まで乾燥した。
表１のD、Gの項目「その他」書いてある加温水による抽出については、破砕後の竹１ｔに水を２００ｋｇの割合で加え、５０〜６０℃に保ちながら２日間抽出させ、抽出液を得た。また、表１のEの項目「その他」に書いて微生物含有水による処理は、破砕後の竹１ｔにEM菌を含む水を２００ｋｇの割合で加え、５０〜６０℃に保ちながら２５日間保持して発酵液を得た。
なお、上記の抽出および発酵の後の残渣は、乾燥して水分含有量が平均２５重量％になるように乾燥してから燃焼に用いた。
【実施例２】
【００６０】
実施例１で示した各種のバイオマス配合条件のものを、表２に示すような条件で燃焼して、熱をボイラーの加熱に用いるとともに、生成した灰を回収した。灰の分析結果を表３に示す。
表２  燃焼炉条件
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表３  得られた（選別前の）灰の分析値
2007196214.tif 000005
このほかに、配合条件がBの場合には、鉄などのミネラル分の増加（約４割）、配合条件Cではヨウ素分の増加（約６割）が認められた。
【実施例３】
【００６１】
実施例２で得られた灰を常温の水の中に入れて攪拌し、１５分後に液を別の容器に移して、もとの容器に残った灰（処理前の灰の約８重量％）を分離した。ついで、別の容器に移した液を４時間放置して灰の大部分を沈殿させ、上澄み液を分離した、沈殿した灰を乾燥して得られた灰の成分分析値を表４に示す。なお、灰の回収率は８２％であった。
表４．得られた（水を用いての選別後の）灰の分析値
2007196214.tif 000006
なお、鉛の除去率は、３０〜５０％であった。
【実施例４】
【００６２】
実施例１で示した各種のバイオマス配合条件のものを、表５に示すような条件で燃焼して、バイオマスをガス化して（その成分を表５に示す）、そのガスを完全して燃焼してガス発電に用いた。
表５. 燃焼（ガス化）条件
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なお、表５のS、TおよびUの場合の燃焼（ガス化）炉内ガス温度は６７０〜８９０℃の範囲である。ガス化過程で生成した灰については炉内に残留したもののみを回収した。回収された灰（選別前）の分析結果を表６に示す。
表６．得られた（選別前の）灰の分析値
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なお、灰の他の成分の分析結果（配合条件A、燃焼（ガス化）炉条件Tの場合）は表７に示す通りである。
表６．灰の他の成分（重量％）
2007196214.tif 000009
【実施例５】
【００６３】
表６の配合条件F、燃焼（ガス化）条件Tで得られた灰（炭素含有量０．７重量％）を、酸素含有量０．４％の窒素ガス雰囲気で５５０℃まで加熱して、炭素含有量を０．１％まで下げることができた。この際、六価クロム含有量は、１０ｐｐｍ以下が保たれた。
【実施例６】
【００６４】
実施例４で得られた灰を常温の水の中に入れて攪拌し、１５分後に液を別の容器に移して、もとの容器に残った灰（処理前の灰の５〜９％重量％）を分離した。ついで、別の容器に移した液を、４時間放置して、灰の大部分を沈殿させ、上澄み液を分離した、残った灰を乾燥して得られた灰の成分分析値を表７に示す。なお、灰の回収率は、７６〜８５％であった。
表７．水で選別後の灰の分析値
2007196214.tif 000010
なお、実施例５で得られた灰について、同じ処理を行うことによって、炭素含有量０．１％、全クロム含有量０．０７％、六価クロム含有量１０ｐｐｍ以下、鉛０．０２％の灰が得られた。
【実施例７】
【００６５】
実施例７の中で、燃焼（ガス化）条件がTで得られた灰について、以下の条件で気流を用いた乾式選別を行った。
（１）縦方向に置かれた直径２０ｃｍの管の中に常温の空気を吹き込んで、上昇ガス流速約３ｍ／ｓの上昇気流を作り、それに灰を吹き込んで、飛散するものを分離除去した。これによって除去された灰の重量は、装入した灰の３〜６％であった。
（２）飛散せずに管内に残った灰を、高速回転式に微粉砕器にかけて、平均粒径を１／4以下にした。
（３）微粉砕されたものを（１）と同じ気流選別装置にかけて、上昇ガス流速約５ｍ／ｓの上昇気流を作り、飛散したものを回収した。管内に残留したものを分離除去されるが、その比率は重量で１０〜２５％であった。
この処理による各種成分の除去率は表８に示すとおりである。
表８  気流による乾式選別による灰の中の各種成分の除去率
2007196214.tif 000011
【実施例８】
【００６６】
実施例７の配合Aで得られた選別後の灰５０ｋｇに、ヌカを２０ｋｇ、おからを２０ｋｇ、とうもろこしの絞ったもの発酵液を５ｋｇ、澱粉を５ｋｇの割合で混合させた、ペレット機で造粒した。このうち、３ｍｍ以上のものを７５℃で乾燥して、水分が重量０.５％以下の状態で保管して、牛の飼料として用いた。牛乳の量を通常の場合にくらべて約３０％増しにすることができた。
【実施例９】
【００６７】
実施例７の配合条件Eで得られた選別後の灰５０ｋｇに、ヌカを２０ｋｇ、おからを２０ｋｇ、とうもろこしの絞ったもの実施例１で得られた発酵液を５ｋｇ、澱粉を５ｋｇの割合で混合しペレット機で造粒した。このうち、３ｍｍ以上のものを７５℃で乾燥して、水分が重量０.５％以下の状態で保管して、牛の飼料として用いた。牛乳の量を通常の場合にくらべて約４０％増しにすることができた。
【実施例１０】
【００６８】
実施例７の配合条件Aで得られた選別後の灰に、炭素紛を炭素含有量が９重量％になるように調整し、それにゼオライト紛１０重量％、ベントナイトを５重量％配合して、水を加えてペレット造粒して、還元性雰囲気で５００℃に加熱して硬化させ水浄化材を製造した。この加熱で炭素分の減少は無視できる程度であった。これを水道の蛇口の前に作られた空間に収めて飲料水の浄化を行った。耐用期間は１年であった。
【実施例１１】
【００６９】
実施例７の配合条件Aで得られた選別後の灰に、炭素紛を炭素含有量が３０重量％になるように調整し、それに、ベントナイトを５重量％配合して、水を加えてペレット造粒したのち、弱酸化性雰囲気で６５０℃に加熱して水浄化材を製造した。この加熱の段階でのペレットの炭素分の１２％が酸化した。これを水道の蛇口の前に作られた空間に詰めて飲料水の浄化を行った。耐用期間は２年であった。
【実施例１２】
【００７０】
実施例７の配合条件Aで得られた灰に炭素紛を炭素含有量が９重量％になるように調整し、それにゼオライト紛１０重量％、ベントナイトを５重量％配合して、水を加えてペレット造粒して、還元性雰囲気で５５０℃に加熱して水浄化材を製造した。これを水道の蛇口の前に空間を作って飲料水の浄化を行った。耐用期間は２年である。
【実施例１３】
【００７１】
実施例２の配合条件Dで得られた選別前の灰にベントナイトを５重量％加え、されに実施例１で得られた抽出液を４重量％加えて、ペレット機で造粒した。このうち、３ｍｍ以上のものを乾燥して、温室の土壌にまいて、トマトを連作した。連作障害なしに収穫を通常の場合の約２５％増しにすることができた。
【実施例１４】
【００７２】
実施例２の配合条件Eで得られた灰にベントナイトを５重量％加え、されに実施例１で得られた発酵処理液を４重量％加えて、ペレット機で造粒した。このうち、３ｍｍ以上のものを６０℃で乾燥して、水分が２重量％含まれる状態で温室の土壌にまいて、トマトを連作した。連作障害なしに収穫を通常の場合の約３０％増しにすることができた。  
【実施例１５】
【００７３】
実施例２の配合条件Eで得られた選別前の灰にベントナイトを５重量％加え、水を５重量％加えてペレット機で造粒した。このうち、３ｍｍ以上のものを７５℃で乾燥して、水分が２重量％含まれる状態で保管しておき、温室の土壌時に実施例１で得られた発酵処理液を１０重量％降りかけて、畑に撒いてトマトを連作した。連作障害なしに収穫を通常の場合の約４０％増しにすることができた。
【実施例１６】
【００７４】
実施例２の配合条件Eで得られた灰に、ゼオライトを１０重量％、セメントを１５重量％、炭素粉を５重量％を加えてペレットに成型した。これを、メタン発酵菌を含む液体に浸漬した後、湖の底質汚泥に添加することを、毎月１回、３ヶ月続けて行った。その後、実施例２の配合条件Eで得られた灰に、ゼオライトを１０重量％、セメントを１５重量％、炭素粉を５重量％加えてペレットに成型した。これを、実施例１で得られた発酵液に浸して、同じ湖の汚泥層に毎月１回、６ヶ月続けて行った。毎月、汚泥層のサンプルを採取して悪臭発生の程度を調べ、上記の処理後に悪臭発生を防止できることを確認した。
【実施例１７】
【００７５】
実施例２の配合条件Aで得られた選別前の灰を、炭素紛を炭素含有量が３０重量％になるように調整し、それに、ベントナイトを５重量％配合して、水を加えてペレット造粒したのち、弱酸化性雰囲気で６５０℃に加熱したものを、実施例６で得られた発酵液に浸して、湖の底質汚泥に添加することを毎月１回、９ヶ月続けておこなった。毎月、汚泥層のサンプルを採取して悪臭発生の程度を調べ、上記の処理後に悪臭発生を防止できることを確認した。
【実施例１８】
【００７６】
実施例２の配合条件Aで得られた選別前の灰と焼却炉の生成ダストを重量比で１：３の混合物に、７００℃で生成したものを破砕して、重金属類の溶出量がすべて検出できないレベルに抑えることができたので、それを、アスファルトに１０重量％添加して道路舗装に使用した。工事に伴う問題点は認められなかった。
【実施例１９】
【００７７】
実施例２の配合条件Aで得られた選別前の灰と焼却炉の生成ダストを重量比で１：１の混合物に、３重量％のセメントを配合してペレット造粒機で直径が２ｍｍ以上の粒にし、重金属類の溶出量がすべて検出できないレベルに抑えることができたので、土砂の代替品として土木工事の裏込め材として使用した。工事に伴う問題点の指摘はなかった。
【実施例２０】
【００７８】
竹を燃料として得られた炭素を1重量％含む灰を回収して、７５０℃で再加熱して、炭素含有量を１ｐｐｍ以下に低下させ、気流で飛散した１０重量％は分離した後、残った灰を再度、乱流状態で気流粉砕して、直径が１ミクロン以下の微紛を得た。これを陶器塗料に１０重量％配合することによって、なめらかさを向上させた。
【実施例２１】
【００７９】
竹を燃料として得られた炭素を1重量％含む灰を回収して、７５０℃で再加熱して、炭素含有量を１ｐｐｍ以下に低下させ、気流で飛散した１０重量％は分離した後、残った灰を再度、乱流状態で気流粉砕して、直径が１ミクロン以下の微紛を得た。炭素を電子線処理してナノカーボンを得る装置で、生成したナノカーボンを連続的に取り出す部分で、ナノカーボンに対して４０〜６０重量％の割合で、微紛の粉を供給して混合物とすることで、生成したナノカーボンの活性度を通常の場合の５倍に高めることができた。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、化石燃料に代わる樹木、竹、草などバイオマスを燃料とする燃焼、熱利用、および発生物有効利用を含むシステムとして用いることによって、エネルギー問題、廃棄物処理問題などに総合的に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の方法のシステム図を示す。
【図２】燃料供給および燃焼炉の装置と制御系統を示す。
【図３】バイオマス資源を加熱する時に生成するガスの（CO容積%＋H2容積％）／（CO２容積％）の値と、分離生成する灰の中に含まれる（六価クロム含有量/／(全クロム含有量)の比の関係を示す
【図４】バイオマス資源を加熱する時に生成するガスの（CO容積%＋H2容積％）／（CO２容積％）の値と、分離生成する灰の中への残る鉛の残留率の関係を示す。
【図５】バイオマス資源を加熱する時に生成するガスの（CO容積%＋H2容積％）／（CO２容積％）の値と、タール付着による装置トラブル発生頻度の関係を示す。
【図６】気流選別によって分離された灰の重量比率と、もとの灰に含まれていた鉛の分離比率の関係を示す。
【図７】炭素の酸化率が、水浄化機能指数（成型後の炭素の酸化率がゼロの場合を１とする）の関係を示す。
【符号の説明】
【００８２】
１    バイオマス燃料高さ測定装置
２    バイオマス燃料供給装置
３    バイオマス燃料ボッパー
４    バイブレーター
５    重量測定装置
６    バオイマス燃料自動切出し装置
７    燃焼炉
８    燃焼炉内高温部の測温装置
【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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【図７】
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