フジタ技術研究報告㻌第㻡㻡号㻌 㻌 㻞㻜㻝㻥年㻌
㻌

㻌

炭素貯留を実現する水処理と肥料化技術の開発（その１）㻌
㻌㻌
横 山 㻌 茂 輝㻌㻌

倉 澤 㻌 響㻌㻌袋 㻌 昭 太㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌概㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 要㻌㻌

地球温暖化を1.5℃以内に抑えるためには、世界全体の人為起源㻯㻻㻞排出量を㻞㻜㻡㻜年前後には正味ゼロに達する必要があるとされており、㻯㻰㻾（大気中二酸化炭素の直接除去技術）の実現が期待されている。筆者らは、大気中の二酸化炭素を取り込んだ木質を常温常圧環境下で安定な炭化物へと変換し、地中に貯留するシステムの確立に取り組んでいる。具体的には、間伐材等の木質を原料にガス化発電し、発電により副生する炭化物に水処理機能を付加し、水処理後の炭化物を肥料利用するカスケードシステムの確立を目指している。㻌
本報告では、木質ガス化発電の副生炭化物から調製した鉄含有炭化物（プライムカーボン®）を対象に、リン吸着後の炭化物（リン炭）の成分分析およびコマツナを用いた植害試験を行ない、肥料特性を検討した。この結果、㻟㻜㻌㼙㼓㻛㻸以上の平衡濃度では比較対象の全てのリン吸着材よりも高いリン吸着量を示した。また、リン炭のりん酸全量に占める可溶性リン酸の比率は㻠㻤㻑と比較的高く、有害成分も許容値以下であった。コマツナの生長量は化成肥料よりは劣るものの、鶏糞と同程度の生長を示し、植害は認められなかった。㻌 㻌㻌Development of water treatment and fertilizer technology to realize carbon storage（Part 1）
㻌Abstract

In order to suppress global warming to less than 1.5℃, it is said that world-wide anthropogenic CO2
emissions need to reach net zero around 2050. CDR techniques are expected to be realized. The authors areworking on the establishment of a system that converts wood that has taken in carbon dioxide from theatmosphere into stable carbon at room temperature and pressure, and stores them in the ground. Specifically,
it aims to establish a cascade system that uses gasified power from wood such as thinned wood as a raw
material, adds a water treatment function to the carbon produced as a by-product of the power generation,and uses the carbonized water as a fertilizer.
In this report, iron-containing carbons (Prime Carbon®) prepared from by-product carbons of wood
gasification power generation were analyzed, and component analysis of carbons after phosphorus adsorption(phosphorus charcoal) and vegetation damage tests using Komatsuna were conducted. The fertilizer
characteristics were examined. As a result, at the equilibrium concentration of 30 mg/L or higher, thephosphorus adsorption amount was higher than that of all the phosphorus adsorption materials to becompared. In addition, the ratio of soluble phosphoric acid in the total amount of phosphoric acid wasrelatively high at 48%, and harmful components were also below the allowable value. Although the growthof Komatsuna was inferior to that when using chemical fertilizer, it showed the same level of growth as
chicken manure, and no plant damage was observed.㻌

キーワード：㻌

炭素貯留、バイオマス、吸着材㻌

㻌

リン回収、肥料㻌

㻌
㻌
㻌

−69−㻌

㻌

フジタ技術研究報告㻌 第㻡㻡号㻌§１㻚㻌 はじめに㻌㻡㻜㻜㻌㼙㻸を入れ、23℃、㻝㻜㻜㻌㼞㼜㼙の条件で平衡濃度に達する

㻌まで振盪（写真㻞）した後、全量をろ紙㻌 㻔㻡種㻮㻕㻌 でろ過した。

㻝㻚㻝 背景㻌

ろ液のリン濃度はモリブデン青吸光光度法㻌 㻔㻶㻵㻿㻌 㻷㻌 㻜㻝㻜㻞㻌

地球温暖化を 1.5℃以内に抑えるためには、世界全体の人為起源 㻯㻻㻞 排出量を 㻞㻜㻟㻜 年までに 㻞㻜㻝㻜 年水準か㻠㻢㻚㻝㻚㻝㻕㻌 にて分析した。各試験区㻟系列とし、リン除去量から試料㻝㻌㼓あたりのリン吸着量を算出した。㻌

ら約 㻠㻡㻑減少させ、㻞㻜㻡㻜 年前後に正味ゼロに達する必要があるとされている

㻝㻕。一方で 㻞㻜㻝㻤 年度の世界全体の㻞㻕㻌㻌㻯㻻㻞 排出量は残念ながら増大していることから 、現状の㻌取り組みではその達成が極めて困難であり、大気中二酸

㻌化炭素の直接除去技術（㻯㻰㻾）や回収した炭素の利用技㻌㻟㻕術㻔㻯㻯㼁㻿㻕や貯留技術㻔㻯㻯㻿㻕の実現が期待されている 。㻌

㻌

近年、欧州を中心に大気中の二酸化炭素を取り込ん写真㻝㻌 鉄含有木炭㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 写真㻞㻌 振盪試験状況㻌

だ木質を常温常圧環境下で安定な炭化物に変換し、土㻌壌改良材とすることで地中に炭素貯留する取り組みが行㻞㻚㻞㻌 リン炭の肥料特性㻌

われている 㻠㻕が、炭化物の製造コストに対し、作物の生育㻌 リンを吸着させたプライムカーボン®のりん酸成分および効果は高いとはいえない。㻌

有害成分の分析を行った。また、植物に対する害に関する

また、世界の人口は大幅に増加しており、窒素・リンを栽培試験の方法・解説㻣㻕に準じてコマツナの栽培試験を行含む生活排水などが河川や湖沼などに流入することで富った。㻌

栄養化し藻類が異常増殖するなど、水質の悪化が問題と㻌なっている 㻡㻕。一方で、肥料等の製造に使用されるリン鉱㻞㻚㻞㻚㻝㻌 リン炭の成分㻌

石は枯渇資源とされており、排水中から資源として回収す（㻝）㻌 供試試料㻌

㻢）る技術が求められている 。㻌

㻌 アクリルカラム（内径㻟㻜㻌 㼙㼙、高さ㻠㻡㻜㻌 㼙㼙）にプライムカー

これらの課題を解決するため、筆者らは、木質発電でボン®を㻞㻡㻌㼓充填し、に㻡㻜㻌㼙㼓㻛㻸のリン酸二水素カリウム水溶副生する木質炭化物にリン吸着機能を付加し、生活排水液を通液してリンを吸着させたリン炭を調製し、供試試料と等と接触させることで排水中のリンを回収するとともに、リした。㻌

ン吸着後の木質炭化物を肥料としてカスケード利用する（㻞）りん酸成分㻌

ことで、システム全体のコストの低減化と炭化物の価値向㻌 リン炭を㻝㻜㻡℃で㻝㻞時間乾燥した後、りん酸全量（㼀㻼）、可上を実現する技術を開発している。㻌

溶性りん酸（㻿㻼）、く溶性りん酸（㻯㻼）、水溶性りん酸（㼃㻼）を

本報告では、鉄を含有させた木質炭化物（以降、プライ®

肥料等試験法㻤㻕に準じてバナドモリブデン酸アンモニウムムカーボン ）のリン吸着特性と、リン吸着後の鉄含有炭化

吸光光度法にて分析した。㻌

物（以降、リン炭）の肥料効果について検討した結果を報（㻟）有害成分㻌

告する。㻌

㻌 肥料取締法に基づき、リン炭に含有される有害成分（ひ㻌素、カドミウム、水銀、ニッケル、クロム、鉛）について、肥料§２㻚㻌 試験材料および方法㻌

等試験法㻤㻕に準じて分析した。分析項目および分析方法を

㻌

表㻝に示す。㻌

㻞㻚㻝㻌 リン吸着特性㻌

表㻝㻌 有害成分の分析項目と分析方法㻌
®

プライムカーボン のリン吸着試験により吸着等温線を求㻌

め、鹿沼土、活性炭と比較した。㻌

㻌

㻌

㻌

（㻝）㻌 供試試料㻌

㻌

間伐材の木質ガス化発電にて副生する炭化物に独自の®

㻌

製法で鉄を含有させたプライムカーボン （写真１）を調製

㻌

し、供試試料とした。㻌

㻌（㻞）㻌 試験方法および分析㻌㻌㻝㻜㻜㻜㻌 㼙㼘ボトルに供試試料㻜㻚㻡㻌 㼓とリン濃度を㻝㻜、㻞㻜、㻢㻜、

㻌㻝㻜㻜、㻞㻜㻜㻌 㼙㼓㻙㻼㻛㻸に調整したリン酸二水素カリウム水溶液−70−－㻞－㻌

炭素貯留を実現する水処理と肥料化技術の開発（その１）㻌

プライムカーボン®は平衡濃度にかかわらず鹿沼土、活㻞㻚㻞㻚㻞㻌 リン炭のコマツナ栽培試験㻌
㻔㻝㻕 供試土壌㻌

性炭、活性アルミナよりも高い吸着量を示したが、平衡濃㻌 供試土壌には黒土（（株）オカベ園芸産業）を用いた。㻌

度㻝～㻟㻜㻌 㼙㼓㻙㻼㻛㻸ではジルコニア系㻥㻕よりも低い値となった。

㻔㻞㻕 供試肥料㻌

一方、㻟㻜㻌 㼙㼓㻙㻼㻛㻸以上の濃度では最も高いリン吸着量を示

㻌 栽培試験に使用した肥料の成分組成を表㻞に示す。化成した。㻌

肥料、鶏糞の肥料成分は製品に記載されている値とし、リ㻌㻤㻕

ン炭については肥料等試験法 に準じて分析した。㻌

㻌表㻞㻌 各肥料の成分組成㻌

㻌㻌

㻌㻌㻌

㻌㻌㻌㻌

㻌㻌㻌㻌

㻌㻌

㻔㻟㻕 試験区の設定㻌図㻝㻌 リン吸着等温線㻌

㻌 試験区ごとの肥料の施用量を表㻟に示す。リン炭施肥区

㻟㻚㻞㻌 リン炭の肥料特性㻌の対照として無施肥、化成肥料、鶏糞の試験区を設けた。

㻟㻚㻞㻚㻝㻌 りん酸成分㻌

無施肥以外の試験区では㻺、㻷㻞㻻、㻼㻞㻻㻡 がそれぞれ㻝㻜㻜㻌 㻌

リン炭のりん酸全量（㼀㻼）、可溶性りん酸（㻿㻼）、く溶性り㼙㼓㻛ポットとなるように調整した。リン炭および鶏糞の試験区ん酸（㻯㻼）、水溶性りん酸（㼃㻼）はそれぞれ㻢㻢㻚㻝、㻟㻞㻚㻟、は㻺および㻷㻞㻻が不足分するため、尿素および硫酸カリウ

㻝㻠㻚㻜㻌 、㻜㻚㻜㻣㻌 㼙㼓㻙㻼㻞㻻㻡㻛㼓であり、㼀㻼に対する㻿㻼、㻯㻼、㼃㻼のムを追加した。㻌

比率はそれぞれ㻠㻤㻚㻥㻑、㻞㻝㻚㻞㻑、㻜㻚㻝㻑であった。㻿㻼は水には

表㻟㻌 コマツナ植害試験区の肥料設定㻌

溶解せず植物の根から分泌される根酸により溶解する成㻌

分、㻯㻼は約㻞㻑のクエン酸溶液に溶解する成分であり、いず㻌

れも土中では徐々に溶解し遅効性であるとされている。一㻌方、㼃㻼は水に溶解し、植物に速く吸収できる成分であるこ㻌とから、㻿㻼比率の高いリン炭は遅効性の肥料として利用で㻌きる可能性が示唆された。㻌

㻌㻌㻌㻟㻚㻞㻚㻞㻌 有害成分㻌㻔㻠㻕 栽培方法㻌 㻌㻌 リン炭に含まれる有害成分を表㻠に示す。測定した項目全てにおいて、汚泥肥料中に含有を許される有害成分のノウバウエルポット（㻝㻛㻝㻜㻘㻜㻜㻜㻌㼍）に試験区ごとの施肥を行っ た 黒 土 㻠㻠㻟㻌 㼓 を 充 填 し 、 コ マ ツ ナ （ 㻮㼞㼍㼟㼟㼕㼏㼍㻌 㼞㼍㼜㼍㻌 㼢㼍㼞㻚㻌

最大量㻝㻝㻕以下となった。㻌

㼜㼑㼞㼢㼕㼞㼕㼐㼕㼟）種子㻞㻜粒を播種した。ポットは各試験区につい表㻠㻌 リン炭の有害成分㻌て㻟つとした。栽培条件として温度㻞㻜℃、湿度㻤㻜㻑、明暗㻝㻞㻌

時間とし、播種後７日目に㻝ポットあたり㻡株となるように間引㻌きした。㻌

㻌

播種後㻞㻝日目に栽培試験を終了し、コマツナの全長、㻌根を除いた株の生重量、㻝㻜㻡℃で㻞㻠時間処理後の乾燥重㻌量を測定し、ポットごとの平均値を算出した。㻌

㻌㻌㻌

§３㻚㻌 試験結果㻌

㻌㻟㻚㻝㻌 リン吸着特性㻌

㻌

リン吸着量と平衡濃度から求めた㻲㼞㼑㼡㼚㼐㼘㼕㼏㼔の吸着等温㻌線を図１に示す。ジルコニア系㻥㻕および活性アルミナ㻝㻜㻕につ㻟㻚㻞㻚㻟㻌 コマツナ栽培試験㻌

いては文献値を参照した。㻌

㻌 植害試験終了時におけるコマツナの生育状況を写真㻟
−71−－㻟－㻌フジタ技術研究報告㻌 第㻡㻡号㻌に、全長を図㻞に、生重量を図㻟に、乾燥重量を図㻠に示

㻌

す。㻌

㻌

㻌 コマツナ収穫時の全長は無施肥、化成肥料、鶏糞、リン㻌

炭で、それぞれ平均㻝㻟㻚㻠、㻝㻡㻚㻣、㻝㻢㻚㻞、㻝㻢㻚㻠㻌 㼏㼙であった。コ㻌

マツナ収穫後の生重量は無施肥、化成肥料、鶏糞、リン炭㻌

がそれぞれ平均㻝㻡㻚㻥、㻟㻣㻚㻜、㻞㻣㻚㻣、㻞㻤㻚㻥㻌㼓、乾燥重量は無施

㻌

肥、化成肥料、鶏糞、リン炭がそれぞれ平均㻝㻚㻠、㻞㻚㻝、㻝㻚㻥、㻌㻝㻚㻥㻌㼓であった。㻌

図㻠㻌 試験終了時のコマツナ乾燥重量㻌

㼠検定の結果、リン炭施肥区は化成肥料区と比較して生図㻠㻌 試験終了時のコマツナ乾燥重量㻌重量が有意（㼜㻨㻜㻚㻜㻡）に低かったが、それ以外の項目では

㻌

化成肥料、鶏糞の試験区と比較して有意な差は認められ§㻠㻚㻌 まとめ㻌
本報告では、プライムカーボン ®（鉄含有炭化物）のリンず、無施肥よりも成長が良好であった。㻌
㻌 また、栽培試験を通じて葉の色や形などに特段の障害は吸着特性とリン吸着後のリン炭の肥料特性について調査認められなかったことから、植害についてはおおきな問題し、以下の知見を得た。㻌

はないと示唆された。㻌

㻔㻝㻕

プライムカーボン®は既知のリン吸着材と比較し、遜色㻌ないリン吸着特性を示した。特に㻟㻜㻌 㼙㼓㻛㻸以上のリン㻌

濃度では最も高いリン吸着量であった。㻌
㻔㻞㻕㻌

リン炭は可溶性リン酸の割合が高く、遅効性の肥料として利用できる可能性が示唆された。㻌

㻌
㻔㻟㻕

㻌

リン炭には有害成分がほとんど含まれておらず、コマツナへの植害も認められなかった。㻌

㻌
㻌

㻌

㻌

今後は、プライムカーボン®のリン吸着性能や、リン吸着炭の肥効をさらに高める技術開発を推進するとともに、実㻌
写真㻟㻌 試験終了時のコマツナ生育状況㻌

用化・商品化に向けた検討を進めていく予定である。㻌
参㻌 考㻌 文㻌 献㻌㻌㻝㻕㻞㻕㻟㻕㻠㻕㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌図㻞㻌 試験終了時のコマツナ全長㻌
㻌㻌㻌㻌㻵㻼㻯㻯㻔㻞㻜㻝㻤㻕㻘㻳㼘㼛㼎㼍㼘㻌㼃㼍㼞㼙㼕㼚㼓㻌㼛㼒㻌㻝㻚㻡℃㻌㻵㻱㻭㻔㻞㻜㻝㻥㻕㻘㻌㻯㼘㼛㼎㼍㼘㻌㻱㼚㼑㼞㼓㼥㻌㻒㻌㻯㻻㻞㻌㻿㼠㼍㼠㼡㼟㻌㻾㼑㼜㼛㼞㼠㻌㻵㻼㻯㻯㻔㻞㻜㻝㻠㻕㻘㻯㼘㼕㼙㼍㼠㼑㻌㻯㼔㼍㼚㼓㼑㻌㻞㻜㻝㻠㻌㻿㼥㼚㼠㼔㼑㼟㼕㼟㻌㻾㼑㼜㼛㼞㼠㻌
柴田晃㻌 㻔㻞㻜㻝㻝㻕㻘㻌 地域振興のためのバイオマス簡易炭化と炭素貯留野菜㻯㻻㻻㻸㻌㼂㻱㻳㻱㻌㼀㻹㻚㻌㻡㻕 新藤純子㻔㻞㻜㻝㻜㻕㻘㻌 食料増産と資源・環境問題としての肥料㻘㻌 第㻟㻞回農業環境シンポジウム㻌㻢㻕 三島裕一郎ら㻌 㻔㻞㻜㻝㻞㻕㻘㻌 低リン濃度の下廃水を対象とした新たなリン回収法の開発㻚㻌㻣㻕 㻲㻭㻹㻵㻯㻔㻞㻜㻝㻣㻕㻘㻌 植物に対する害に関する栽培試験の方法・解説㻌㻤㻕 㻲㻭㻹㻵㻯㻔㻞㻜㻝㻤㻕㻘㻌 肥料等試験法㻌
㻥㻕 鈴木基之・藤井隆夫㻔㻝㻥㻤㻣㻕水和酸化ジルコニウム添着ゼ
オライトによるリンと窒素の同時除去㻚化学工学協会第㻞㻜回秋期大会講演要旨集㻘㻡㻜㻤㻙㻡㻜㻥㻚㻌㻝㻜㻕 㻳㼍㼚㼓㼛㼘㼕㻘㻌 㻺㻚㻌 㼍㼚㼐㻌 㻳㻚㻌 㼀㼔㼛㼐㼛㼟㻌 㻔㻝㻥㻣㻟㻕㻌 㻼㼔㼛㼟㼜㼔㼍㼠㼑㻌 㼍㼐㼟㼛㼞㼜㼠㼕㼛㼚㻌㼟㼠㼡㼐㼕㼑㼟㻚㻌㻶㼛㼕㼚㻚㻌㼃㼍㼠㼑㼞㻌㻼㼛㼘㼘㻚㻌㻯㼛㼚㼠㼞㼛㼘㻌㻲㼑㼐㻚㻘㻌㻠㻡㻘㻌㻤㻠㻞㻙㻤㻠㻥㻚㻌㻝㻝㻕 農林水産省告示㻞㻤㻠号㻘㻌 肥料取締法第三条及び第二十五条ただし書の規定に基づく普通肥料の公定規格㻌

㻌

㻌

ひとこと㻌

㻌

地球温暖化は世界の大きな課題と㻌なっており、早急な温暖化対策が求め㻌られています。㻌

㻌

本研究を通じて、大気中の㻯㻻㻞を地図㻟㻌 試験終了時のコマツナ生重量㻌㻌 中に貯留できる技術の早期確立を目横山㻌 茂輝㻌
指していきたいと考えています。㻌㻌㻌
−72−－㻠－㻌