(57)【要約】【課題】  バイオマスエネルギーとして利用され排出される木質燃焼灰を、循環型社会において環境に配慮し、肥料として有効利用を行う。【解決手段】  木質燃焼灰に強酸性を示す無機酸を反応させて得られる反応物を用いて肥料を得る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質燃焼灰に強酸性を示す無機酸を反応させて得られる反応物からなる肥料。
【請求項２】
木質燃焼灰が木材樹皮、木端、おがくず及び／又は間伐材チップを燃焼して得られる灰化物であることを特徴とする請求項１記載の肥料。
【請求項３】
木質燃焼灰が蒸気発電システムにおいて木質の燃焼源を燃焼した後に回収されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の肥料。
【請求項４】
粒径1mm未満の粒度分布が80％以上の木質燃焼灰を用いることを特徴とする請求項1乃至３記載の肥料。
【請求項５】
粒径500μm未満の粒度分布が80％以上の木質燃焼灰を用いることを特徴とする請求項1乃至４記載の肥料。
【請求項６】
強酸性を示す無機酸がリン酸、亜リン酸、硫酸及び硝酸から選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする請求項１乃至５記載の肥料。
【請求項７】
強酸性を示す無機酸が亜リン酸であることを特徴とする請求項１乃至６記載の肥料。
【請求項８】
木質燃焼灰に強酸性を示す無機酸を反応させて得られる肥料の製造方法。
【請求項９】
粒径1mm未満の粒度分布が80％以上の木質燃焼灰を用いることを特徴とする請求項８記載の肥料の製造方法。
【請求項１０】
粒径500μm未満の粒度分布が80％以上の木質燃焼灰を用いることを特徴とする請求項８又は９記載の肥料の製造方法。
【請求項１１】
強酸性を示す無機酸がリン酸、亜リン酸、硫酸及び硝酸から選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする請求項８乃至１０記載の肥料の製造方法。
【請求項１２】
強酸性を示す無機酸が亜リン酸であることを特徴とする請求項８又は１１記載の肥料の製造方法。
【請求項１３】
強酸性を示す無機酸として１モル／Ｌ以上の濃度の水溶液を用いて製造されることを特徴とする請求項８乃至１２記載の肥料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質燃焼灰と酸の反応物からなる肥料及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオマスとは、生物資源の量を表し、再生可能な、生物由来の有機性資源のことを呼び、その中、木材からなるバイオマスのことを木質バイオマスと呼ぶ。
木質バイオマスは、主に、樹木の伐採や造材のときに発生した枝、葉などの林地残材、製材工場などから発生する樹皮やのこ屑などのほか、住宅の解体材や街路樹の剪定枝などの種類がある。
【０００３】
近年、地球温暖化の問題や廃棄物の問題への対応から、環境面で優れる木質バイオマスの利用に注目が集まっている。 例えば、製材工場の残材や住宅解体材などは、利用されなければ廃棄物となるが、これらがバイオマスエネルギーとして有効に活用されれば、廃棄物を減らし、循環型社会の形成に役立つことが期待できる。また、間伐材などについては地域の未利用資源をエネルギーとして利用することが行われ、資源の収集や運搬、バイオマスエネルギー供給施設や利用施設の管理・運営など、新しい産業と雇用が創られ、山村地域の活性化にも貢献している。
【０００４】
このようにバイオマスエネルギー源として利用される木質バイオマスであるが、発電施設のような施設においてボイラーなどの焼却設備での燃焼に供されれば灰と化し、その再利用がなければ循環型社会に組み込めず、廃棄処分するしかない。
【０００５】
燃焼灰を再利用することに関しては、従来技術として草木灰にリン酸を反応させて得られる化成肥料（特許文献１）や鶏糞燃焼灰にリン酸を反応させて得られる肥料（特許文献２）が知られる。しかし、これら燃焼灰は比重が軽く発塵が発生しやすく作業衛生上好ましくない。また燃焼灰を肥料に実際に使うにあたっては、微粉のまま残らずに反応物の造粒性が求められる。すなわち造粒性が高まることによって、施肥ムラを抑制し栽培植物の生育が安定するとともに肥料の取り扱い性が向上する。さらに、燃焼灰には肥料成分の高さが求められる。特に植物由来であれば、カリウムが含まれるが、施肥効率を考えれば、肥料原料となる燃焼灰に、より高い肥料成分のあることが望ましい。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１５７９７５
【特許文献２】特開２００５−１２６２５２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、バイオマスエネルギーとして利用される木質燃焼灰について着目し、当該木質燃焼灰を廃棄物として廃棄されることなく循環型社会において環境に配慮し、有効利用できることを解決しようとする課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究した結果、木質燃焼灰に強酸性を示す無機酸を反応させて得られる反応物を用いてなる肥料が優れた効果を発現することを見出し、本発明を完成するに至った。
【発明の効果】
【０００９】
木質燃焼灰に強酸性を示す無機酸を反応させて得られる反応物を用いてなる肥料は、造粒性に優れ、施肥効率を上げるとともに施肥時に取り扱い易さも向上する。また、カリウム成分を多く含むことでも施肥効率を上げることができる。特に発電施設のような施設においてバイオマスエネルギー源として木質バイオマスが利用されるような場合は、ボイラーなどの焼却設備での燃焼後に大量の燃焼灰が排出され、これを有効利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に使用される木質燃焼灰は、木材樹皮、木端、おがくず、間伐材チップ等を燃焼して得られる灰化物であり、いずれの木質由来のものであっても用いることができ、またその樹木の種類も杉、松、檜、竹などいずれのものであっても用いることができる。
【００１１】
木質燃焼灰は、上記の通りいずれのものでも用いることができるが、特に発電施設のような施設においてボイラーなどの焼却設備での燃焼後に排出される木質燃焼灰が好ましい。すなわち、発電施設より得られる木質燃焼灰は、燃焼工程を段階的に時間をかけて行っており、この工程を踏むことで、微細な粉体を得ることができ、本発明におけるこの後の工程において、高い造粒性の肥料を得るのに好ましく、またカリウム成分も多く含んでいる。木質燃焼灰の粒径としては、1mm未満の粒度分布が80％以上であることが好ましく、さらには粒径500μm未満の粒度分布が80％以上であることが特に好ましい。
【００１２】
木質燃焼灰は、アルカリ性を示し、本発明においては次に酸による中和処理工程を経る。酸としては、強酸性を示すもののうち無機酸を用いることができ、効率よく中和反応を行うことができ、適度な造粒性をもたらすことができる。当該無機酸としては、リン酸、亜リン酸、硫酸、硝酸等があげられ、このうち工程中の取り扱い性においては、反応が穏やかな亜リン酸を用いることが好ましい。すなわち、この中和工程において発熱反応があり、槽内で発泡が起こるが、その度合いの大きさによって、安全衛生上危険度は増す。また、反応の激しさに比例して、反応物の装置への付着が増し、歩留まりを低下させる。亜リン酸の投入においては、反応が穏やかであり、こうしたデメリットを低減させ、また得られる反応物の造粒性も均一性を増す。当該無機酸は、効率良く反応させ、かつ高い造粒性をもたらすためには、一定以上の濃度の溶液を用いることが好ましく、１モル／Ｌ以上の溶液を用いることが好ましい。これにより後の乾燥工程の時間を短縮することができる。
【００１３】
中和処理工程は、木質燃焼灰に対し酸を、７０：３０〜５０：５０の割合で添加する。この割合による処理により、中性域のpHを示す反応物を得る。攪拌装置に木質燃焼灰を投入し、撹拌しながら、酸を添加するが、反応により起こる激しい発泡の状態を見ながら添加を徐々に行う。撹拌に用いる装置は、混合して撹拌できるものであれば、その形式、形状を問わず、これに用いることができ、例えば容器固定型のリボン式やパドル式、容器回転型の混合機の他、スクリューコンベア、パドルミキサーコンベア等を使用することができる。全量添加した後は静置し、pHの安定を待つ。この後、反応物の乾燥を行い、水分の除去を行う。
【００１４】
こうして得られた本発明の木質燃焼灰に強酸性を示す無機酸を反応させて得られる反応物は、このまま肥料として使用することもできるが、適宜他の肥料原料を選択し、これらと混合して化成肥料、配合肥料、液状肥料とすることもできる。
【実施例１】
【００１５】
（反応性試験）
発電システムにおいて、杉のオガ及び樹皮を燃焼源として用い燃焼後に排出された木質燃焼灰を用意した。この木質燃焼灰の仮比重及び粒度分布を表１、成分分析を表２に示した。これに表３に記載する割合でそれぞれ無機酸（リン酸：濃度75％（WP54％）、亜リン酸：濃度70％（WP61.6％）、硫酸：濃度70％）を反応させ撹拌を行った。反応時の状態、静置後の化学性データを同表に示した。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【００１６】
いずれの反応物も、粒状体は造粒がされており、肥料として利用あるいはこれを配合して肥料に利用するには適した形状をなしていた。さらに、いずれも粉粒混合の状態であったが、水分が10％程度あるいはやや超えるものの状態が、粉の度合いが少なく、かつ適度な湿潤感のあるものであった。また、無機酸の投入時にはいずれも発泡が起こり、反応物を得るのに影響を及ぼすものではなかったが、作業工程上、試験No.３の反応が穏やかで最も好ましかった。
【実施例２】
【００１７】
（栽培試験）
栽培試験を以下に示す方法により３連で行った。
１L容ポットに沖積土を１L充填し、Nが150mg／kgとなるように硫安を施肥した。さらに実施例１で得られた木質燃焼灰反応物のうちＮｏ.１、３及び６の反応物（成分分析値は表４の通り）と、対照として塩化カリを、K2Oとしてそれぞれ75、150、225mg/kgとなるように施用した。
【００１８】
それぞれのポットに、コマツナ種子３粒ずつを4か所に播種し栽培を行った。間引き後の2株について、播種後５４日目に収穫調査を行った。上記と同様に試験区及び対照区を設け、それぞれポットにホウレンソウ種子を３粒ずつ4か所に播種し、栽培を行った。間引き後の2株について、播種後５４日目に収穫調査を行った。
試験結果を表５に示した。
【表４】
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【表５】
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【００１９】
いずれの試験区も乾物重は対照の塩化カリを上回り、カリ吸収量も同等以上であった。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の木質燃焼灰に強酸性を示す無機酸を反応させて得られる反応物を用いてなる肥料は、造粒性が高く、カリウム成分も富んでいる。循環型社会において、廃棄物を削減し環境への負荷の軽減を実現するとともに農業界において有効に利用することができる。