令和元年度石炭現場ニーズ等に対する技術支援事業「石炭資源の長期的かつ安定活用のための石炭との混焼を前提とした新規混合資材の調査検討」
に関する共同スタディ

報告書

２０２０年３月
独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構
出光興産株式会社

目次
1.1. 共同スタディの目的 ..................................................................................................................1
1.2. 共同スタディの全体計画 ..........................................................................................................3
1.3. 令和元年度の共同スタディ内容 ..............................................................................................4
1.4. 成果の利用や波及などに関する具体的なイメージ .............................................................6
1.5. 実施体制 ......................................................................................................................................6
2.1. 支援対象鉱種：石炭 ..................................................................................................................7
2.2. 支援対象鉱種：バイオマス ......................................................................................................7

4.1. 石炭と TBP の一般性状分析 ..................................................................................................10
4.2. 実機混焼時の運転に与える事前評価 ....................................................................................105.1. 実機概要 ....................................................................................................................................29
5.2. 試験方法 ....................................................................................................................................29
5.3. 試験結果 ....................................................................................................................................31
6.1. TBP 供給拡大に向けた原料に関する調査 ............................................................................34
6.2. TBP 新規原料候補の性状分析 ................................................................................................41
6.3. 原料中アルカリ・塩素除去に関する調査 ............................................................................44
7.1. 本共同スタディの纏め ............................................................................................................52
7.2. 今後の検討課題 ........................................................................................................................53
7.3. おわりに ....................................................................................................................................53

図目次
図 1-1

2030 年電源構成目標（エネルギーミックス） .....................................................1

図 1-2 TBP 及び木質ペレット ..............................................................................................2
図 1-3

半炭化バイオマスペレットの製造フロー、エネルギー及び重量バランス ......2

図 1-4

共同スタディの全体計画 ..........................................................................................4図 1-5

実施体制図...................................................................................................................6

図 4-1

乱流炉の概要.............................................................................................................15

図 4-2

炉内温度分布測定結果 ............................................................................................17

図 4-3 OFA ファクターと灰中未燃分の関係 ...................................................................17
図 4-4 OFA ファクターと NOx 濃度の関係 ......................................................................18
図 4-5

灰中未燃分と NOx 濃度の関係...............................................................................18

図 4-6 OFA ファクターと未燃炭素率の関係 ...................................................................19
図 4-7 OFA ファクターと NOx 転換率の関係 ..................................................................19
図 4-8

未燃炭素率と NOx 転換率の関係 ..........................................................................20

図 4-9

乱流炉の構造、プローブ挿入位置 ........................................................................21

図 4-10

灰付着性評価方法の概要 ......................................................................................22

図 4-11

灰付着量（g/時）と TBP 混焼率（%）の関係 ..................................................23

図 4-12

付着確率（%）と TBP 混焼率の関係..................................................................24

図 4-13

灰付着量（g/時）／付着灰の平均厚さ（mm）と TBP 混焼率の関係 ...........24

図 4-14

デュラム試験装置の概要 ......................................................................................26

図 4-15

評価方法の概要 ......................................................................................................26

図 4-16

デュラム試験結果 ..................................................................................................27

図 4-17

新デュラム試験結果 ..............................................................................................27

図 5-1 未燃率の計算...............................................................................................................32
図 6-1

アカシアハイブリッドの栽培方法 カセサート大学農学研究所 ...............................35

図 6-2

年別 PKS の輸入数量累計値の推移（総務省統計局、財務省貿易統計） ......39

図 6-3

年別 PKS の国別輸入数量の内訳（総務省統計局、財務省貿易統計） ..........39

図 6-4

年別木質ペレットの輸入数量累計値の推移（総務省統計局、財務省貿易統計）............................................................................................................................................40
図 6-5

木本系植物と草本系植物のカリウム、ナトリウム含有量 ...........................................41

図 6-6

アルカリ・塩素除去試験概説図 ............................................................................49

図 6-7

洗浄水温度と除去率の関係（上：K、下：Cl） .................................................50

図 6-8

洗浄時間と除去率の関係（上：K、下：Cl） .....................................................51

表目次
表 1-1

電源別 CO2 排出量（kg-CO2/kWh, 送電端） .........................................................1

表 3-1 TBP 混焼試験に伴う官庁への申請等 ......................................................................8
表 4-1

混焼試験に用いた石炭と TBP の性状 ...................................................................10

表 4-2

事前評価に用いた石炭及び TBP の一般分析結果 ...............................................12

表 4-3

混合性状の計算結果 ................................................................................................14

表 4-4

燃焼条件 .....................................................................................................................15

表 4-5

燃焼試験の給炭量、排ガス濃度測定結果 ............................................................16

表 4-6

灰付着試験結果（1,300℃） ...................................................................................22

表 4-7

灰付着試験結果（1,100℃） ...................................................................................23

表 5-1

石炭と TBP の性状（表 4-1 再掲） ............................................................................30

表 6-1 Growth performance of 3 years old Acacia species ...................................................35
表 6-2

ユーカリの収量と含水率 （カセサート大学農学研究所） ..............................36

表 6-3

ホワイトファーの栽培周期と収量

FAO Global planted forests thematic study............................................................................................................................................36
表 6-4

針葉樹と広葉樹の違い ..............................................................................................37

表 6-5

ネピアグラスの部位別分析結果 ............................................................................37

表 6-6

ソルガムの収量 ........................................................................................................38

表 6-7

各種バイオマスの性状分析結果 ............................................................................43

表 6-8

調査特許内容.............................................................................................................45

表 6-9

水/熱水による除去方法を規定した特許文献での各除去条件 ...........................47

表 6-10K 及び Cl 含有量分析結果と除去率.....................................................................50

1. 共同スタディ概要
1.1. 共同スタディの目的
2015 年 12 月、COP21 において採択された「パリ協定」（Paris Agreement）を契機として温室効果ガスの排出削減に向けた国際的な取り組みが年々加速している。
パリ協定以降、石炭鉱山を含む化石燃料の採掘・加工などを行う企業へのダイベストメ
ントを公表する銀行、公益基金等が増えている。近年、特に石炭は、その利用において多くの CO2 が排出される（表 1-1）という理由で、石炭利用量の抑制を含めて議論の対象となることが多い。
表 1-1

電源別 CO2 排出量（kg-CO2/kWh, 送電端）

「石炭火力」は 600℃超々臨界圧、超臨界圧（輸入炭）および超臨界圧（国内炭）各プラントの 2008 年度末の総設備容量で加重平均した CO2 排出量
出典：電気事業連合会（2017）

一方、政府は、2030 年度の電源構成を、LNG27%、石炭 26%、原子力 22～20%、再生可能エネルギー22～24%、石油 3%とする目標を立てており（エネルギーミックス
石炭は引き続き重要な一次エネルギーと位置付けている。

図 1-1

2030 年電源構成目標（エネルギーミックス）1

図 1-1）、

このように、石炭の重要性は認識されているものの、石炭利用設備における CO2 排出削減を同時に進めることが求められている。
現在、CO2 排出削減を目的として、木質燃料や PKS（Palm Kernel Shell：パーム椰子殻）などを石炭火力発電所に部分的に使用するバイオマス混焼が多くの発電所で行われているが、混焼率は粉砕性等の技術的な課題により、これまで 1～3%程度の低い水準に留まっており、混焼率を高めることができれば、より多くの CO2 排出削減が可能となる。
本共同スタディでは、石炭と新規混合資材である半炭化バイオマスペレット（以下「TBP」という。）との産炭地での混合を将来的な事業スキームとして視野に入れ、石炭利用における CO2 排出削減に寄与すべく混焼に関わる技術的な課題を中心に調査を行うものである。
上記のような石炭利用における CO2 排出削減の努力は、わが国における継続的な石炭利用につながり、既存石炭火力発電所の有効活用（座礁資産化の回避）に資する。また、TBPとの混合による炭鉱の可採年数延長や石炭需給緩和等により、我が国における石炭資源の安定供給への寄与が期待できる。
本共同スタディで用いる TBP は、木質ペレットを低温で熱分解することによって製造される。TBP 及び木質ペレット（ホワイトペレット）の形状を図 1-2 に、製造に関わる概略のフロー、熱分解過程でのエネルギーと重量のバランスを図 1-3 に示す。

TBP

木質ペレット

図 1-2 TBP 及び木質ペレット

図 1-3

半炭化バイオマスペレットの製造フロー、エネルギー及び重量バランス

TBP は、現在微粉炭火力で使用されている木質ペレットと比較し以下のような品質の改善がみられる。
2



発熱量の向上

粉砕性の向上

耐水性の向上

発熱リスクの低下

粉砕性の向上によって、木質ペレットより高い比率で石炭と混合することができ、より多くの CO2 排出削減が可能である。また、木質ペレットは、水に触れると崩壊しハンドリングが困難となる一方、TBP は形が崩れることはなく、雨の日でも荷揚げが可能である。
さらに、木質ペレットは発酵による貯蔵中の温度上昇の事例があるが、TBP はそのリスクが極めて低い。
本共同スタディでは、TBP と石炭の混合時における石炭単味とのハンドリング性の比較
や混焼時のボイラー挙動等について実機試験を通じて検討するとともに、FIT 制度（電力固定買取制度）に頼らない TBP の利用を目指し、コスト低減に向けた調査を行う。
昨年度、ベンチスケールの装置による粉砕試験及び混焼試験を行い、TBP の粉砕性及び燃焼時の環境特性（NOx、SOx）のデータから、一定の混焼率で問題なく混焼できることが明らかとなった。一方で、ラボスケール試験機による基礎試験から、灰付着性の悪化の可能性が示唆された。
本年度、実機による混焼試験を行い、TBP の実用性を評価するとともに、昨年度の試験結果と比較することで、微粉炭ボイラーにおける石炭・TBP 混合燃料の使用に関する事前評価方法の構築につながる貴重な知見を得ることができるものと考える。
本共同スタディの検討によって、プラントを大規模に改造することなく、石炭火力発電所等の微粉炭ボイラーからの CO2 排出量を従来に比べ大きく削減可能となることが期待される。また、世界でもトップクラスの効率で運用されている日本の石炭燃焼設備が座礁資産となることを回避することにつながる。さらに、実機混焼試験にて抽出される課題やハンドリング上の改善点等を上流分野である石炭の選択やバイオマスの製造条件に反映することで、我が国の CO2 排出量削減に寄与しつつ、エネルギーセキュリティに貢献できる技術を提供することが可能となる。

1.2. 共同スタディの全体計画
本共同スタディは、産炭地での石炭と TBP との混合を将来的な事業スキームとして想定する。石炭ユーザーへ微粉炭ボイラーからの CO2 排出を抑えられる固体燃料を供給することを目指す。石炭・TBP の混焼時に確認すべきハンドリング性、排ガス特性、灰付着性等の挙動を把握するとともに混焼に最適な石炭の炭質条件等を調査する。
① 1年目
豪州炭、インドネシア炭を用い、炭種及びペレットの性状の違いよるTBP混焼時の燃焼プロセスへの影響因子を実験室レベルで評価し、次年度以降に実施予定の大型ボイラーでの実証試験における指針を確立する。

3

② 2年目出光興産が所有する実機微粉炭ボイラーにて混焼試験を実施し、ハンドリング性、燃焼性等実用上の課題を抽出する。
③ 3年目
TBP のコストダウンに関する調査を行う。原料、TBP 製法・輸送プロセスの見直しを含め事業性評価を行う。

図 1-4

共同スタディの全体計画

1.3. 令和元年度の共同スタディ内容
微粉炭火力における石炭と木質バイオマスの混焼において、最も注視すべき点はミル（粉砕機）の挙動である。多くの微粉炭火力発電所で使用されている竪型バウルミルは、ローラータイプの粉砕機であるため、木質バイオマスを投入した場合、繊維質が押しつぶされるだけで、粒径が小さくなることは起こりにくい。通常、ミルの中である程度細かくなった粒子
は、ミル内下部から導入された熱風によって、ミル上部からバーナーへ運ばれるが、細かくならないバイオマスは、ミルから排出されずミル内を滞留する。そのため、ミル差圧が上がるとともにミル動力が上昇する。実機ミルでは、ミル差圧やミル動力について許容値（上限）があるため、前述のとおり現状では石炭火力発電所におけるバイオマス混焼率は低い水準に留まっている。
一方、TBP は木質バイオマスに比べ粉砕性は向上しているものの、石炭より劣るため混焼率の限界が存在する。現在、石炭の粉砕性は、ハードグローブ粉砕性指数（Hardgrove
Grindability Index: HGI, JIS M 8801）で評価されているが、木質バイオマスの粉砕性を評価す
る指数はない。石炭ボイラーに投入するということで木質バイオマスの HGI を便宜上使用
する場合はあるが、前述のとおり木質バイオマスはローラーによって単に平たくなるだけであり、いわゆる粉砕（粒径が細かくなる）という現象の評価方法として適しているかは議論の余地がある。そのため、実験室レベルでの粉砕性評価方法の開発に資することを目的に、実機ミルにおける TBP の挙動をデータとして把握することは非常に重要である。
4

木質バイオマスを混焼する際、運転を問題なく継続するための注目すべき項目として、粉砕性のほか、ハンドリング性と灰付着性がある。ハンドリング性とは、輸送・貯蔵に関わる取り扱いやサイロ・バンカーからの排出性であり、灰付着性は、ボイラー壁面あるいはスーパーヒーターへの灰の付着挙動である。
本共同スタディでは、実機におけるこれらの挙動を把握することで、TBP の実用性評価を行う。以下に、実施項目を列挙する。
(1) 実機石炭ボイラーでの石炭と TBP の混焼試験
実機混焼試験に向けた準備、混焼試験、混焼データの解析を行い、混焼可能な混焼率を確認し混焼に伴う課題を整理する。
【混焼の準備】
・TBP の調達（輸送・貯蔵に関わる関係各社との調整やハンドリング時の TBP 挙動検討を含む）
・官庁申請（電気事業法、大気汚染防止法、県条例、環境保全協定に基づく申請）
・石炭及び TBP の分析
・試験計画（混合方法の検討を含む）【混焼試験の実施及び石炭灰の処理】
・10 日程度の混焼試験
混焼率を段階的に上げ 20wt.%を目標に混焼し、粉砕性（粉砕機動力や電流）、排ガス特性（NOx、SOx）等の運転データを取得する。
・石炭灰の処理【データの解析】・粉砕後（粉砕機通過後）の燃料、フライアッシュ、ボトムアッシュの分析
・運転データの解析（混焼によるデータの変化に着目）(2) 原料多様化に関する検討
バイオマス原料の安定的調達、TBP のコスト低減を視野に、TBP の原料候補について文
献調査及び分析を行うとともに、現在あまり使用されていない草本系のバイオマスの分析を行い、TBP 製造への可能性を検討する。
ボイラー内の灰付着の原因の一つである TBP 中のアルカリ成分について、その除去技術に関する文献・特許調査等を行い、低減の可能性・低減率について把握する。
(3) スタディ取り纏め
全ての外注先の報告書を取り纏め、スタディ報告書を作成する。

5

1.4. 成果の利用や波及などに関する具体的なイメージ① TBPの使用により混焼率が高められることで発電事業者における省エネ法､高度化法
クリアに向けた新たなオプションを提供でき､結果的に石炭資源の長期的な有効利用に資する。
② 本共同スタディで高混焼率でのバイオマス混焼を確認出来れば､石炭火力発電所に広く活用されることが見込まれるとともに、将来的な事業スキームとして、産炭地での石炭とTBPとの混合事業を検討でき､石炭を使用した低CO2排出化石燃料としての燃料供給に資することが期待される。
③ 木質バイオマスは、硫黄、窒素の含有率が低いという特長があり、TBPの使用によって、SOx、NOxの発生が抑えられるため、石炭ボイラーにおける環境負荷低減に寄与する。環境装置が整っていない一般産業のボイラーにおいては、使用できる石炭の種類が増え、石炭ユーザーにとって安定調達に資することが期待される。

1.5. 実施体制
独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構（JOGMEC）及び出光興産株式会社石炭事業部が実施主体となり、検討項目に応じて適切な相手先にて試験等を実施し、成果を取り纏める。
本年度主要な実施項目である実機混焼試験を出光興産㈱徳山事業所が、混焼試験に伴う試料の分析、試験データの解析、原料多様化に関する検討を出光興産㈱石炭・環境研究所がそれぞれ実施する。図 1-5 に実施体制を示す。

図 1-5

実施体制図

6

2. 山元情報

検討対象鉱区情報

2.1. 支援対象鉱種：石炭
(1)

石炭鉱山

石炭鉱山はニューキャッスル港から約 360km 北西に位置する。

2.2. 支援対象鉱種：バイオマス(1) 新規混合資材：半炭化バイオマスペレット（TBP）
TBP 製造工場は、タイのバンコクから南に約 550km のスラータニー県に位置し、スラー
タニー国際空港から南西約 60km のところにある。TBP の原材料であるゴムの木の廃材は製造工場周辺に点在するゴムプランテーションから調達している。なお、ゴムプランテー
ション農家は FSC 認証*を取得している。
*
FSC 認証制度：木材を切出す森林およびその木材の加工・流通過程の両方に対し適切な管理が行われているかを認証する制度。FSC（Forest Stewardship Council®, 森林管理協議会）が運営する国際的制度。

7

3. 実機混焼試験実施における官庁申請
混焼試験を行う石炭ボイラーは、発電に供する蒸気を発生させているため、燃料（TBP）の追加に伴い、電気事業法に定められた申請を行わなければならない。燃料の追加に伴う届出は、大気汚染防止法及び消防法にも規定されており、これらの法律に則った申請についても実施した。
また、石炭ボイラーがある自治体に対して、混焼試験の実施に関する事前協議を行い、主として NOx、SOx 等の環境負荷への影響について混焼前に事前に報告を行った。
混焼試験に伴う必要な官庁申請について、関係法令、申請先及び申請項目等を表 3-1 に
示す。
表 3-1

TBP 混焼試験に伴う官庁への申請等

法令等
電気事業法

届出書・協議書記載項目
電気工作物使用方法変更届出書
１.電気工作物の使用方法の変更
２.ばい煙に関する説明書（1）変更しようとするばい煙発生施設の概要（2）ばい煙発生施設使用の方法（最大連続時）（3）ばい煙の処理方法（4）添付図面（5）燃料使用計画（6）燃料分析値（7）ばい煙量等の計算（8）大気汚染の防止対策について（9）添付資料

大気汚染

総量規制に係るばい煙発生施設使用届出書防止法

１.届出の概要
２.ばい煙発生施設の構造及び使用の方法（現状及び混焼テスト時）
３.ばい煙に係る燃料・原料の種類（変更なし）
４.総量の監視方法（現状、混焼テスト時）
５.ばい煙に係るフローシート

消防法

少量危険物等（指定可燃物）貯蔵取扱届出書
１.変更申請項目
２.配置図

8３.指定可燃物一覧（変更前及び変更後）
４.指定可燃物貯蔵・取扱届年月・番号一覧表（変更前及び変更後）
５.石炭倉庫平面概略図
６.安全データシート（TBP）

自治体との

概要説明

事前協議

１.バイオマス（TBP）供給事業の背景
２.TBP とは
３.事業化活動概要
４.公的資金の活用（JOGMEC 事業）
５.混焼試験方法
６.石炭ボイラーフロー
７.環境負荷影響・対策
８.TBP 混焼試験工程
事前協議書「石炭ボイラー

TBP 混焼テストに伴う環境保全

対策について」
１.目的
２.TBP テスト焚きの概要
３.TBP テスト焚きにおける環境負荷変化について
４.関係資料9

4. TBP の実機混焼時の運転に与える事前評価
4.1. 石炭と TBP の一般性状分析
混焼試験に用いた石炭と TBP の一般性状を表 4-1 に示す。
表 4-1
項目
全水分
乾燥 DB
高位発熱量
気乾 AD
到着 AR
乾燥 DB
低位発熱量
気乾 AD
到着 AR
乾燥 DB
高位発熱量
気乾 AD
到着 AR
乾燥 DB
低位発熱量
気乾 AD
到着 AR
水分
灰分
揮発分
固定炭素
工業分析
水分
灰分
揮発分
固定炭素
燃料比

wt%
kcal/kg
kcal/kg
kcal/kg
kcal/kg
kcal/kg
kcal/kg
MJ/kg
MJ/kg
MJ/kg
MJ/kg
MJ/kg
MJ/kg
wt%, adwt%, db
-

石炭
10.1
7,550
7,410
6,790
7,280
7,130
6,490
31.60
31.02
28.42
30.49
29.87
27.17
1.9
7.3
36.0
54.8
7.4
36.7
55.9
1.52

混焼試験に用いた石炭と TBP の性状
TBP
6.3
5,190
4,910
4,860
4,910
4,610
4,560
21.73
20.55
20.34
20.54
19.30
19.10
5.4
3.6
65.0
26.0
3.8
68.7
27.5
0.40

項目
炭素
水素
窒素
燃焼性硫黄
酸素
元素分析
炭素
水素
窒素
燃焼性硫黄
酸素
全硫黄
灰中硫黄
IDT
JIS 灰溶融温度
HT
（酸化）
FT
IDT
JIS 灰溶融温度
HT
（還元）
FT
SiO2
Al2O3
TiO2
Fe2O3
CaO
MgO
灰組成
Na2O
K2O
P 2O5
MnO
V2O5
SO3

wt%, db

wt%, daf

wt%, db
wt%, ash
℃
℃
℃
℃
℃
℃

wt%, ash

石炭
75.98
5.20
1.83
0.37
9.17
82.09
5.62
1.98
0.40
9.91
0.38
0.03
>1500
>1500
>1500
1,395
>1500
>1500
65.56
25.68
1.41
2.47
0.38
0.36
0.12
1.45
0.30
0.00
0.04
0.08

TBP
55.13
5.44
0.31
0.00
35.31
57.31
5.66
0.32
0.00
36.71
0.04
1.18
1,390
1,410
1,420
1,415
1,430
1,440
18.88
1.10
0.15
1.53
33.83
6.04
0.14
14.12
2.80
0.60
0.01
2.95

4.2. 実機混焼時の運転に与える事前評価
実機の混焼試験にあたり石炭及び TBP の性状や燃焼時の各種特性を評価し、営業運転中の装置の安全・安定運転に支障をきたさないか評価する必要がある。そこで、別ロットではあるが混焼試験に用いた同銘柄の石炭、同じ材木種・工場で製造した TBP を使用し、各種事前影響評価を行った。
対象試料は以下のとおりである（混合比率：重量%）。
・石炭 100%
・石炭 90% + TBP 10%・石炭 80% + TBP 20%・石炭 70% + TBP 30%
4.2.1. 事前評価に用いた石炭、TBP の性状分析と実用特性の机上評価(1) 石炭及び TBP の性状
今回事前影響評価に使用した石炭及び TBP の性状分析結果を表 4-2 に示す。
10

① 石炭
瀝青炭である石炭は発熱量が高い。また、灰分は 7.9 wt%, ad と比較的低灰分の石炭である。HGI（粉砕性の指標：数値が大きいほど粉砕性が良い）は 46 であり、石炭の中では一般的な粉砕性である。灰溶融温度はいずれも 1,500℃以上と高い。灰組成は、Fe2O3 や CaO、
Na2O、K2O などのアルカリ成分が少ない。
② TBP
TBP は石炭よりも発熱量が低い。また、灰分は 3.0 wt%, ad と低い。HGI は 26 であり、評価上は、石炭よりも粉砕性が悪いと考えられる。灰溶融温度は、石炭より低いが比較的高い。灰組成において、CaO と K2O が、石炭と比べて非常に多いという特徴を有する。

11

表 4-2

事前評価に用いた石炭及び TBP の一般分析結果※基準について
ar…到着ベース
ad…気乾ベース（37℃で 1 時間乾燥させ、表面の水分を飛ばした状態）
db…無水ベース（乾燥した状態）
daf…無水無灰ベース

12

(2) 机上評価
バイオマス混焼時の基礎評価を実施した。基礎評価では、混合性状を計算することで性状の変化を考察するとともに、石炭の実用特性において一般的に用いられる各種指標を用
いて、実用特性を考察した。表 4-3 に混合性状の計算結果を示す。
① 粉砕性
TBP の混合に伴い、HGI が低下し、粉砕性が悪化する可能性がある。
② ミル負荷TBP の混合に伴い発熱量が低下し、ミル負荷が上昇する。
③

乾燥性
TBP は全水分が低いため、混合することで乾燥性は良好となる。

④

着火性
TBP は揮発分が高いため、混合することで着火性は良好となる。また、全水分が多いと着火遅れが懸念されるが、TBP は全水分が低いため問題ないと考えられる。

⑤ 燃焼性
TBP は燃料比が低く、燃焼性指標が高い。いずれも燃焼性としては良好となる。
⑥ NOx 発生性
TBP は窒素含有量が少ないため、石炭との混合によって NOx 濃度は低下すると考えられる。
⑦ 灰付着性（スラッギング性）
TBP は初期軟化点が低く、灰中のアルカリ成分のうち特に、CaO、K2O が多く含まれる。
そのため、スラッギング性の悪化が懸念される。
⑧ 灰付着性（ファウリング性）
TBP には K2O が多く含まれるため、ファウリング性が悪化する可能性がある。
⑨ SOx 発生性
TBP は硫黄含有量が少ないため、石炭との混合によって SOx 濃度は低下すると考えられる。
⑩ 灰輸送性灰中の Ca が多いと、水和物を形成し、灰が固化するため輸送が困難となる場合がある。
TBP は灰中の Ca が多いが、今回対象とした 30%混焼までの灰では大きな問題にはならないと考えられる。
⑪ 灰有効利用性
燃焼灰のセメント原料として利用する場合、R2O 値（Na2O+0.658 K2O）に注目することがある。TBP は K2O を多く含むため、セメント会社との協議が必要となる場合がある。
安全・安定運転を行うため、ミル挙動及び炉内灰付着を注視しながら実機混焼試験を実施することとした。
13

表 4-3混合性状の計算結果

4.2.2. 乱流燃焼試験炉による燃焼性、NOx 発生性の評価(1) 試験概要
実機混焼と同じ種類の石炭、TBP を用いて、乱流燃焼試験炉（以下「乱流炉」という。）
で石炭及び石炭に TBP を混合した試料の燃焼試験を行い、燃焼性、NOx 発生性、灰付着性に対する TBP 混合の影響を確認した。
(2) 試験装置及び試験方法
試験に用いた乱流炉の概要を図 4-1 に示す。乱流炉は、内径 300mm、炉長 2,800mm で、石炭投入量約 6kg/時の単一バーナーを備えた縦置円筒形燃焼試験炉である。低 NOx 燃焼法として実機で一般的に採用されている二段燃焼法を用いており、実機における様々な運
転条件に対応できるよう、二段燃焼空気（OFA）の吹き込み位置や空気量を自由に変えられる特長を有している。
14

図 4-1

乱流炉の概要乱流炉の二段燃焼強度を表 4-4 のとおり 5 条件に変化させ、それぞれの条件における燃焼灰及びバイオマス混焼灰中の未燃分と排ガス中の NOx 濃度を測定した。表中の OFA フ
ァクターは二段燃焼強度を表す指標であり、OFA ファクターが大きいほど二段燃焼強度が大きいことを示している。OFA ファクターの計算式は以下のとおりである。

OFA ファクター =二段燃焼空気量
全空気量
表 4-4

×

二段燃焼空気位置
炉長

× 100

燃焼条件

燃焼条件

条件 1

条件 2

条件 3

条件 4

条件 5

一次空気 [m3N/時]

6.0

6.0

6.0

6.0

6.0

[m3N/時]

52.0

40.0

36.0

36.0

30.0

0.0

12.0

16.0

16.0

22.0

-

1,160

1,160

1,660

1,660

0.0

9.25

12.34

17.68

24.31

二次空気

二段燃焼空気量 [m3N/時]
OFA 吹込み位置[mm]（バーナーからの距離）
OFA ファクター

15

また、二段燃焼を行わず燃焼用空気をすべて一次空気と二次空気として供給する、OFA
ファクター0 の条件で炉内の温度分布を測定するとともに排ガス中の NOx、SOx、CO2、
CO、O2、CH4 の濃度を測定した。
(3) 結果① 給炭量、排ガス濃度測定結果
各燃焼試験の給炭量、排ガス濃度測定結果を表 4-5 に示す。空気量、酸素濃度一定の条
件で試験を実施しているため、投入燃料の発熱量減少に伴い、給炭量が多くなる傾向がみられた。NOx 濃度や SOx 濃度の変化については、後述の考察でコメントする。
表 4-5

燃焼試験の給炭量、排ガス濃度測定結果② 炉内温度分布測定結果
図 4-2 に燃焼試験の炉内温度分布測定結果を示す。昨年度実施した高比率の TBP 混焼試
験においては、発熱量の低い TBP の混合に伴って炉内の最高温度が低下する傾向があった。本試験炉では、燃焼空気量一定、排ガス中の O2 濃度を 4.2%一定で給炭量を調整しており、投入熱量が厳密には異なる。TBP は石炭と比べ原料中に多くの酸素を含み、燃焼における必要空気量や必要酸素量が少なくて済むため、給炭量は石炭よりも TBP のほうが多くなる。一方、TBP は石炭より発熱量が低い。前記 2 点のバランスにより投入熱量が決定されるが、このバランスの差により、炉内温度分布に変化が生じる可能性がある。しかしながら、今回行った最大混焼比率 30%までの低比率混焼においては、炉内温度に有意な差は生じなかった。

16

図 4-2

炉内温度分布測定結果③ 燃焼性、NOx 発生性評価結果
次に、異なる 5 つの燃焼条件における燃焼状態から燃焼性、NOx 発生性の評価を実施した。図 4-3 に OFA ファクターと灰中未燃分の関係を、図 4-4 に OFA ファクターと NOx 濃
度の関係を示す。いわゆる低 NOx 燃焼（二段燃焼空気の量を増やし緩慢燃焼させることでNOx 濃度を低下させる）に伴い燃焼性が低下する傾向があるが、燃料種によってその程度が異なるため、灰中未燃分と NOx 濃度の関係を図 4-5 に整理した。TBP 混合により、灰中未燃分、NOx 濃度はどちらも下がる傾向となった。

図 4-3 OFA ファクターと灰中未燃分の関係
17

図 4-4 OFA ファクターと NOx 濃度の関係

図 4-5

灰中未燃分と NOx 濃度の関係

一方、燃料の燃焼性が同等の場合、灰中未燃分は燃料中灰分が高いほど相対的に低くなる。そのため、燃料本来の燃焼性を評価するためには燃え残った炭素量を表す未燃炭素率で評価する必要があることから OFA ファクターと未燃炭素率の関係を図 4-6 に整理した。
また、NOx 濃度は燃料中窒素量に大きく依存する。燃料中窒素の NOx 転換割合を評価す
るため、OFA ファクターと NOx 転換率の関係を図 4-7 に整理した。併せて、燃焼性と NOx
発生性の関係性を評価するため、未燃炭素率と NOx 転換率の関係を図 4-8 に整理した。
TBP 混合により、前述の灰中未燃分、NOx 濃度ほどではないが、未燃炭素率、NOx 転換
率はどちらも下がる傾向となり、TBP 混合により燃焼性、NOx 発生性が良くなることが示された。
18

図 4-6 OFA ファクターと未燃炭素率の関係

図 4-7

OFA ファクターと NOx 転換率の関係

19

図 4-8

未燃炭素率と NOx 転換率の関係(4) 考察、まとめ① SOx 発生性
表 4-2 に示すとおり、TBP の全硫黄分が 0.03 wt%（db）と非常に低いため、石炭に TBPを混合することで SOx 濃度は減少した（274→217ppm）。
② 燃焼性
図に示すとおり、石炭に TBP を混合することで灰中未燃分及び未燃炭素率が低下したことから、TBP 混合により燃焼性は良くなることが示された。これは、石炭と TBP のチャー
燃焼性が大きく異なることに起因していると考えられる（昨年度試験結果より）。
③ NOx 発生性
石炭に TBP を混焼した場合、TBP の窒素含有量が低いことが影響し NOx 濃度は低下す
る場合もあったが、燃焼条件によってその傾向が異なった。原因としては、TBP 混焼時、燃焼性及び揮発分放出性の高い TBP が炉内で石炭よりも先に燃焼して酸素を消費することで未燃の石炭チャー粒子が増え、チャー中に存在している窒素が燃焼域の後段で NOx に転換し、分解されずに排出されたと考えられる。
未燃炭素率と NOx 転換率の関係を見ると、NOx 転換率が同等の場合、TBP を混合した場
合は未燃炭素率が少なく、燃焼性が良好な傾向を示す。燃焼性、NOx 発生性は実運転上において問題になる可能性は低く、改善される可能性が高いと考えられる。
4.2.3. バイオマス混焼灰の付着性試験(1) 試験概要、試験条件
前述の乱流燃焼試験炉を用いて、灰付着試験を実施した。試験では、OFA ファクター=0の燃焼条件にて炉内温度分布を測定し、1,300℃、1,100℃の位置にセラミックプローブ（直径 10mm）を 2 時間挿入し、プローブに灰を付着させた。プローブに付着した灰を写真撮
20

影するとともに、重量や厚さを測定した。なお 1,300℃はスラッギング、1,100℃はファウ
リングを想定した温度である。図 4-9 に乱流炉の構造及び挿入位置を示す。

図 4-9

乱流炉の構造、プローブ挿入位置

図 4-10 に灰付着性評価方法の概要を示す。
スラッギング性やファウリング性は、炉壁・水管に対する灰の付着性及び付着灰の成長・剥離性の両方を考慮する必要がある。今回の試験結果解析において、灰の付着性について
は灰付着量（g/時）及び付着確率（%）を算出し考察した。また、灰は溶融すると剥離しづらくなるため、付着灰の状態（パウダー状、焼結状態、溶融状態）によって灰の剥離性が大きく変化する。溶融すると付着灰の密度が変化することから、灰付着量（g/時）／付着
灰の平均厚さ（mm）の指標を用いて、灰の溶融性（剥離性）を評価した。付着確率の計算
方法は以下のとおりである。 また、試験の灰付着プローブの断面について、SEM-EDS を用いて元素マッピングを行い、元素の濃縮有無なども併せて確認した。
灰付着量（g/時）

付着確率（%） =給炭量（

プローブ断面積（m2 ）g） × 灰分（wt%. DB） ×時
炉内断面積（m2 ）21図 4-10

灰付着性評価方法の概要(2) 結果灰付着量（g/時）、付着確率（%）、灰付着量（g/時）／付着灰の平均厚さ（mm）の結果
を表 4-6（1,300℃）、表 4-7（1,100℃）に示す。なお、石炭 1,300℃についてはプロー
ブ末端に試験実施前炉壁に付着していた溶融灰を同伴していたため、これを取り除き重量、厚さを算出した。
表 4-6

灰付着試験結果（1,300℃）

22表 4-7

灰付着試験結果（1,100℃）(3) 考察試験結果をもとに、バイオマス混焼の影響について考察した。
はじめに、灰付着量（g/時）と TBP 混焼率（%）の関係を図 4-11 に示す。TBP 混焼による灰付着量の変化は観察されなかった。灰付着量は燃料供給量等の運転条件や原料の灰分によって変化するため、これらの影響を除き、純粋な灰の付着性を評価すべく、付着確率と TBP 混焼率の関係を整理した。結果を図 4-12 に示す。

図 4-11

灰付着量（g/時）と TBP 混焼率（%）の関係

23図 4-12

付着確率（%）と TBP 混焼率の関係

次に、灰付着量（g/時）／付着灰の平均厚さ（mm）と TBP 混焼率（%）の関係を図 4-13に示す。前述のとおり、付着灰の状態（パウダー状、焼結状態、溶融状態）によって灰の剥離性が大きく変化する。溶融すると付着灰の密度が変化することから本指標を用いて考察を行った。

図 4-13

灰付着量（g/時）／付着灰の平均厚さ（mm）と TBP 混焼率の関係

1,300℃において TBP 混焼率の増加に伴い、灰付着量（g/時）／付着灰の平均厚さ（mm）
24

は顕著に増加した。これは TBP 混合による灰融点低下によって灰の溶融が進んだことが原因と考えられる。1,100℃においては、BP 混焼率の増加に伴う灰付着量（g/時）／付着灰の平均厚さ（mm）の増加は観察されなかった。
TBP 混焼時はアルカリ成分（Na, K）と Si とのアルカリ溶融が起こり、低融点化合物が形成される可能性があるが、今回 SEM-SDS で、付着灰断面の元素マッピングを実施した結果、すべてのサンプルで、付着灰への元素濃縮は観察されなかった。元素濃縮（アルカリの局所的な存在）と灰溶融・付着の現象に関し直接の関係はみられなかったため、混焼割
合増加によるアルカリ分増加に比例した溶融部分の増加ととらえることができる。
(4) まとめ
乱流燃焼試験炉を用いて、TBP 混焼時の灰付着性を評価した。TBP の混焼に伴いスラッギングを対象とした 1,300℃において付着灰の溶融性の悪化が認められた。実機混焼試験
においては、灰付着性に関する状態変化を注視する必要があると考えられる。

4.2.4. バンカーからの排出性評価(1) 試験概要
実機混焼と同じ種類の石炭、TBP を用いて、搬送時のバンカーからの排出性を評価した。
(2) 試験装置及び試験方法（デュラム試験、新デュラム試験）
円錐状容器に試料 12 kg を入れ、デュラム試験は 10 秒間、新デュラム試験では 300 秒間振動させ、底振動した後にシャッターを開け、落下時間を測定する。付着水分が増加する
ことにより、凝集や設備壁面への付着が起こりやすくなり、排出性が変化することから、水分を変化させて測定を行い、バンカーからの排出性を評価する。デュラム試験において排出時間が 100 秒（新デュラム試験では 150 秒）を超える石炭では、排出不良が懸念される。
デュラム試験だけでなく、より条件の厳しい新デュラム試験も行い、両者で総合的に排出性を評価する。試験装置及び評価方法の概要を図 4-14、図 4-15 に示す。

25

図 4-14

デュラム試験装置の概要

図 4-15

評価方法の概要26

(3) 結果
デュラム試験の結果を図 4-16、新デュラム試験の結果を図 4-17 に示す。図のとおり、
TBP を混合することによりバンカーからの排出性が改善した。バンカーからの排出性は水分や粒度、粘土成分の量など様々な因子が影響しているが、TBP は石炭と異なり粘土成分を含まず、粒度も一定であることから排出性が改善されたものと考察される。

図 4-16

デュラム試験結果

図 4-17

新デュラム試験結果

27

4.2.5. まとめ
実機での混焼試験に向け、机上評価及び各種実用特性評価（燃焼性、NOx 排出性、灰付着性、バンカーからの排出性）を行った。評価の結果、粉砕性、ミル負荷、灰付着性（スラッギング性、ファウリング性）、灰の有効利用性に注意を要することが明らかとなった。
本結果を参考に実機での TBP 混焼試験を実施した。

28

5. 実機混焼試験
5.1. 実機概要
5.1.1. 設備と能力
実機混焼は蒸気発生量 100 t/h～120 t/h レベルのボイラーを使用した。
5.1.2. 混合方法
実機試験で使用したボイラーでは、混炭用にホッパーが 2 基設けられていることから、1基のホッパーから TBP を投入することで、混合を実施した。

5.2. 試験方法
5.2.1. 試験工程
最大混焼率を 20wt%とし、ミル電力、差圧等を確認しながら、徐々に混焼率を上げた。
TBP は合計 430 t 使用した。
① 10wt%-TBP 混焼：1 日間② 15wt%-TBP 混焼：4 日間③ 20wt%-TBP 混焼：8 日間

29

5.2.2. 石炭（石炭）と TBP の性状
表 5-1 に石炭と TBP の性状を記す（表 4-1 再掲）。
表 5-1

石炭と TBP の性状（表 4-1 再掲）

項目
全水分
乾燥 DB
高位発熱量
気乾 AD
到着 AR
乾燥 DB
低位発熱量
気乾 AD
到着 AR
水分
灰分
揮発分
固定炭素
工業分析
水分
灰分
揮発分
固定炭素
燃料比
炭素
水素
窒素
燃焼性硫黄
酸素
元素分析
炭素
水素
窒素
燃焼性硫黄
酸素
全硫黄
灰中硫黄
IDT
JIS 灰溶融温度
HT
（酸化）
FT
IDT
JIS 灰溶融温度
HT
（還元）
FT

灰組成

石炭
10.1
7,550
7,410
6,790
7,280
7,130
6,490
1.9
7.3
36.0
54.8
7.4
36.7
55.9
1.52
75.98
5.20
1.83
0.37
9.17
82.09
5.62
1.98
0.40
9.91
0.38
0.03
>1500
>1500
>1500
1,395
>1500
>1500

TBP
6.3
5,190
4,910
4,860
4,910
4,610
4,560
5.4
3.6
65.0
26.0
3.8
68.7
27.5
0.40
55.13
5.44
0.31
0.00
35.31
57.31
5.66
0.32
0.00
36.71
0.04
1.18
1,390
1,410
1,420
1,415
1,430
1,440

SiO2
Al2O3

65.56
25.68

18.88
1.10

TiO2

1.41

0.15

Fe2O3
CaO
MgO
Na2O
K2O

2.47
0.38
0.36
0.12
1.45

1.53
33.83
6.04
0.14
14.12

P 2O5
MnO
V2O5

0.30
0.00
0.04

2.80
0.60
0.01

SO3

0.08

2.95

wt%
kcal/kg
kcal/kg
kcal/kg
kcal/kg
kcal/kg
kcal/kg
wt%, adwt%, db-

wt%, db

wt%, daf

wt%, db
wt%, ash
℃
℃
℃
℃
℃
℃

wt%, ash30

5.3. 試験結果
混焼開始後 8 日間は、燃料供給重量一定としたが、蒸気バランスの関係で、それ以降 4～7%燃料供給量を下げて運転した（この下げ幅の中で変動）。
(1) TBP の搬入
フレコンバッグに入った TBP を実機ボイラー敷地内の貯炭場に運び、そこで TBP をフ
レコンバッグから取り出した。10 個のフレコンバッグをランダムに選び、水分を測定した。
平均値は約 9%であった。
(2) 粉塵飛散
TBP を石炭と混合する際、粉塵が飛散した。粉塵を押さえるため、重機でかき混ぜながら散水を行った。
(3) 給炭機、粉砕機（ミル）ミル電力及びミル差圧は混焼比率が上がるに伴い増加し、20wt%混焼時 10%強上昇した。両方とも運転管理値の範囲内であった。
A ミル、B ミルともに燃料供給量とミル電力は比例関係にあった。
A ミルと B ミルを比較すると後者の方が、ミル電力が高かった。原因は不明であるが普段の石炭での運転においても同じ傾向であり、バイオマスの混入によるものではないと推定される。
混焼率、ミル能力（電力、差圧の許容値）、燃料供給量（蒸気発生量）は相互に関連性を持っている。これにバンカーの燃料供給特性（燃料粒径等の時間変動）によるミル電力の変動を考慮し、最適なボイラー運転条件（混焼率、燃料供給量）を決定していく必要がある。混焼率を上げるためには TBP の粉砕性及び発熱量の向上が不可欠であり、製造コストを念頭においたバイオマス種や TBP 製造方法の検討は今後の課題である。
(4) 蒸気圧力及び蒸気発生量
燃料供給量一定の期間において、TBP 混焼率を上げることで蒸気発生量は減少した。
これは TBP の発熱量が低いことが原因である。しかし、燃料の発熱量低下ほど、蒸気発
生量は低下しなかった。見かけ上収熱の効率が上がる結果となったが、原因は調査中である。

31

(5) 燃焼性
混焼率の増加によって、未燃率が若干増加する傾向にあった（未燃率の計算方法は図5-1）。反応性が高い TBP が先に燃えて酸素を消費し、バーナー近傍の酸素分圧が低下する。これによって燃焼に必要な酸素濃度が低下し、石炭側の未燃率が増加した可能性がある。

図 5-1 未燃率の計算(6) スラッギング
ア. 燃焼灰の分析
灰融点温度は混焼比率を上げるにつれて低下した。軟化点で比較すると、20wt%混焼時、約 100 ℃低下した。これは灰組成中のアルカリ成分（CaO、K2O）が増加したためである。
灰融点温度の低下により、スラッギング性が心配されたが、混焼期間中、トラブルは発生しなかった。
イ. ボイラーの点検作業
ボイラーの運転では、毎日、炉内の様子を監視しており、炉壁へ付着する灰が多くなった場合、灰を落とす作業を実施している。15wt%及び 20wt%混焼時、回数は若干増加した。また、付着灰は溶融してはおらず、付着状態が変わらなかったことから、定期的に点検を行えば、運転上問題ないといえる。
ウ. ボイラーの開放点検
混焼試験後のボイラー内部を開放し点検した。スクリーン管のチューブに灰が少し付着していた程度で、付着灰は溶融していなかったことから、20wt%までの混焼ならば問題ないことが明らかとなった。
また、側面チューブや下部チューブには灰が付着していなかった。
32

(7) 空気予熱器（AH）
混焼比率を上げることで、AH 入口排ガス温度、AH 出口排ガス温度、AH 入口空気温度
及び AH 出口空気温度は大きな変化はなかった。
一方で､混焼比率を上げると AH 排ガス差圧ΔP が減少した。TBP は石炭と比較して灰分が少ないことから、AH での詰まりが少なくなったためと考えられる。
(8) 集塵（バグフィルター）混焼比率を上げることで、バグフィルター差圧が減少した。TBP は石炭と比較して灰分が少ないことから、バグフィルターでの詰まりが少なくなったためと考えられる。
(9) NOx、SOx
混焼比率を上げると、NOx 濃度、SOx 濃度は低くなった。これは TBP 中の窒素含有率、硫黄含有率が石炭に比べて低いためである。
(10) 煤塵濃度
混焼比率を上げても煤塵濃度に変化はなかった。
(11) まとめ混焼を行う際の課題として、粉塵飛散の軽減がある。TBP は PKS と同程度の粉塵飛散性であるが、作業者の安全性、粉塵爆発リスク、周囲への粉塵飛散による近隣からの苦情等を考慮する必要がある。今後、有効な対策を検討していかなければならない。
混焼率、ミル能力（電力、差圧の許容値）、燃料供給量（蒸気発生量）は相互に関連性を持っている。これにバンカーの燃料供給特性（燃料粒径等の時間変動）によるミル電力の変動を考慮し、最適なボイラー運転条件（混焼率、燃料供給量）を決定していく必要がある。混焼率を上げるためには TBP の粉砕性及び発熱量の向上が不可欠であるが、TBP の機械的耐久性や製造歩留まりとトレードオフの関係にあるため、これらを念頭においたバイオマス種や TBP 製造方法の検討は今後の課題である。

33

6. 原料多様化に関する検討
6.1. TBP 供給拡大に向けた原料に関する調査
TBP の供給拡大を進めていくうえで重要な課題となる、TBP の原材料の可能性に関して
文献調査およびラボ試験を実施した。文献調査においては TBP の原材料としてはアカシ
ア、ゴムノキなどの木本系植物、ネピアグラス、エリアンサスなどの草本系植物、PKS、EFB（Empty Fruit Bunch）などの農業残渣が考えられる。木本系植物、草本系植物、農業残渣のそれぞれで数種類を抜粋し調査した結果について報告する。
6.1.1.

木本系植物(1) アカシア
アカシアは熱帯、亜熱帯地域を中心に 800~1,200 種類以上程あると言われている。家具
材、パルプ材、バイオマス燃料として利用され、プランテーション栽培されているアカシ
アは主にアカシアマンギウム（Acacia mangium）、アカシアアウリカリフォミス（Acacia
auriculiformis）、アカシアマンギウムとアカシアアウリカリフォミスの種間雑種のアカシア
ハイブリッド（Acacia hybrid）である。ベトナムでは 400,000ha でアカシアのプランテーシ
ョン栽培が行われている（2011 Center for International Forestry Research）。
アカシアはマメ科の広葉樹で、年平均気温が 12℃から 35℃、年間降水量 1,200mm から
1,850mm が栽培適地とされている（Vozzo, J.A. 2002 Tropical tree seed manual, USDA

ForestService Agriculture Handbook 721.Washington D.C. p. 899. ）。
6 年から 14 年の間で収穫可能な早生樹で、年間平均成長量はヘクタールあたり 19m3 から 40m3 である（FAO Global planted forests thematic study）。
上記栽培条件より、アカシアの栽培地域は東南アジアが多く、同地域で生産されるペレットの主原材料となっている。ベトナムではアカシアのより効率的なプランテーション栽
培を目的とし、アカシアハイブリッドの開発が進んでおり、より短期間（5 年から 6 年）で収穫している（2011 Center for International Forestry Research）。
また、カセサート大学農業研究所へのインタビューより、アカシアハイブリッドは土壌条件、雑草管理など適切に行うことにより 1 個体で 3 回の収穫が可能（図 6-1）、成長速度は他の 2 品種より早い（表 6-1）。
※カセサート大学：1943 年に設立されたタイの国立農科大学

34

図 6-1

アカシアハイブリッドの栽培方法 カセサート大学農学研究所

表 6-1 Growth performance of 3 years old Acacia species
カセサート大学農学研究所(2) ユーカリ
ユーカリは 800 種類以上程あると言われている。主にパルプ材として利用されているが、最近ではバイオマス燃料として利用され、アジア地域、南米諸国、地中海沿岸地域、米国
カリフォルニア州など広く栽培され、栽培面積はおよそ 2 千万 ha あると言われている。
（Eucalyptus 2018 : Managing Eucalyptus plantations under global changes）
ユーカリはフトモモ科で、オーストラリア原産の広葉樹である。世界で最も広い範囲で植えられている樹種で、少なくとも熱帯地域では 12 億 ha の範囲で栽培されている（Turnbull 1999. Eucalyptus plantations. N. Fores. ）。

35

表 6-2

ユーカリの収量と含水率 （カセサート大学農学研究所）

yield 1 years old(t/ha)

yield 3 years old(t/ha)% MC

Eucalyptus

31-50

93-15655-60

Eucalyptus Hybrid

38-50

113-187

55-60(3) パインパインは欧州、北米を中心に栽培されており、樹高は 17m～20m 程で、建築材、パルプ
材、クリスマスツリーとして利用されている（United States Department of Agriculture）。
パインはマツ科の針葉樹で、樹種によるが北米でよくみられる品種の Pinus banksiana は
樹高が 10m から 15m、Pinus strobus の樹高は 15m から 30m となっており、品種によって差がみられる。収穫は 30 年から 35 年の間で行われる。
(4) ホワイトファー
ホワイトファーは北米を中心に栽培されており、樹高は 12m～15m 程で、用途は街路樹やクリスマスツリーなどが多い。
ホワイトファーはマツ科の針葉樹で、涼しい気候状況下でよく育つとされている。年間降水量 500mm を下限値とし、干ばつに強い樹種であるが、年間降水量 1,000mm～1,500mmが適している（David C. SILVICAL CHARACTERISTICS OF WHITE FIR）。
表 6-3

ホワイトファーの栽培周期と収量

FAO Global planted forests thematic study

収量
栽培周期
3
年
m /ha
Min
Max
Min
Max
50～80 70～130 200～600 650～1330(5) 木本系植物のまとめ
木質ペレットの原材料として多く使用されているのは木本系植物で、北米などであれば、多くはパインやスプルースのような針葉樹が多く、ベトナムなどの東南アジアではアカシ
アやユーカリなど広葉樹が多い。針葉樹、広葉樹では植物学的に針葉樹は裸子植物、広葉
樹は被子植物というように分類されており、植物体の構造に違いがあるため発熱量や比重といった TBP の原材料として検討すべき項目にも違いがある（表 6-4）。

36

表 6-4
発熱量

針葉樹

広葉樹

4,660kcal/kg

4,400kcal/kg

リグニン含有量

30%

絶乾比重

0.38

7.1.2.

針葉樹と広葉樹の違い
備考

リグニンの発熱量はセルロース、ヘミセルロースに20% 比べ単位重量当たりの発熱量が5割以上高い。
針葉樹は広葉樹に比べて空隙が多い。
0.68 体積当たりの発熱量で考えた場合は広葉樹の方が発熱量が高い。

草本系植物(1) ネピアグラス
ネピアグラスは、多年生のイネ科の草本植物でトウモロコシやサトウキビと同じく乾物生産力（光合成能率）が高い C4 植物で家畜の餌として利用されてきた。根からのアルカリ吸収率が高いことを活かし、日本では福島第一原子力発電所事故後に除染作物として福島県で利用された。草丈は約 4m で、地上部の節を含む長さ（20cm~30cm）で切断し繁殖することが可能であるため、比較的容易に増殖できる。収量はドライベースで70t/ha/年（Wijitphan 2009 Effectof cutting heights on productivity and quality of King Napier
Grass）。
ネピアグラスの茎、葉を含む場合の高位発熱量（ドライベース）は、3,960kcal/kg、灰分は 6.34%、茎のみの場合、高位発熱量（ドライベース）は、4,325kcal/kg、灰分は 1.75%、
葉のみの場合、高位発熱量（ドライベース）は、3,871kcal/kg、灰分は 4%あるとされる（表 6-5、Energies 2015, 8, 3403-3417 Comprehensive Characterization of Napier Grass as a
Feedstock for Thermochemical Conversion）。
表 6-5

ネピアグラスの部位別分析結果

含水率 wt%
灰分 wt%固定炭素
HHV(MJ/kg)
灰組成 wt%
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
K
Ca
セルロース wt%
ヘミセルロース wt%
リグニン wt%

茎
75.27
1.75
16.74
18.11

葉
62.25
4
16.94
16.21

全体
74.22
6.34
8.49
16.58

0.27
2.34
0.93
7.44
2.31
1.47
16.13
64.77
4.34
38.75
19.76
26.99

0.21
2.17
1.67
24.98
3.55
1.75
12.44
49.88
3.34
29.36
15.96
30.09

0.25
1.89
1.66
7.78
2.25
3.37
18.95
59.85
4.01
34.21
20.44
24.34

37

(2) ソルガム
ソルガムはイネ科で、茎は直立し 1m～4m を超えるエチオピア原産の一年生草本植物である。ネピアグラスと同様に高い乾物生産力を持つ C4 植物で乾燥に強く、種子は食用、
搾汁液は糖製造、茎葉は家畜飼料として栽培され、それぞれの目的に特化した品種が育種されている。バイオマス燃料としては、糖分を搾汁した後の搾りかす（バガス）が利用されている。栽培期間は 3～4 か月程のため、栽培適地であれば年に 2 回以上栽培が可能で
ある。
表 6-6

ソルガムの収量

J. Anim. EFFECT OF PLANT SPACINGS ON YIELD AND QUALITY OF COLUMBUS GRASS (Sorghum almum) UNDER RAINFED IN SHIKA, NIGERIA

7.1.3. 農業残渣
(1) PKS、EFB
PKS、EFB 共にアブラヤシの果実からパーム油を絞った後の残渣である。アブラヤシは
樹齢 4 年目から果実が収穫でき、樹齢 10 年目から果実の収穫量が減少し、樹齢 25 年で廃木となる（バイオマス産業社会ネットワーク第 144 回研究会）。
パーム油の主な生産国はインドネシア、マレーシアで、日本はこの 2 国から PKS を輸入しており、年々増加傾向にある（図 6-2、図 6-3）。
パーム油産業は持続不可能な産業としてよく分類される。その理由としてパーム油の抽出プロセスでは、アブラヤシから 10%の質量しかパーム油は取れず、残りの 90%は廃棄物として廃棄されるからである。最近では持続可能な産業とするため、90%の廃棄物をバイ
オマス燃料として活用することが進められている（廃棄物資源循環学会研究発表会

水

熱処理によるパーム核殻（PKS）からのカリウム除去メカニズム）。
PKS は既にバイオマス燃料として利用されている。一方で EFB はまだ有効活用されておらず、インドネシアだけでも年間 5,000 万 t 排出されている（IHI 技報 パーム産業における未利用バイオマスの有効利用と 最適なプロセス開発）。

38

図 6-2

年別 PKS の輸入数量累計値の推移（総務省統計局、財務省貿易統計）

PKS 国別輸入数量の内訳

数量(t)1,800,000

1,600,000
1,400,000
1,200,000

1,000,000
800,000

600,000
400,000
200,000

0

2017

タイ

図 6-3

2018

マレーシア

2019

インドネシア

年別 PKS の国別輸入数量の内訳（総務省統計局、財務省貿易統計）

7.1.4. 纏め・課題
近年、日本への木質ペレットの輸入量が年々増加しており（図 6-4）、TBP 供給拡大のためにも TBP の原材料を調査、検討することは急務である。TBP の特徴として、半炭化する
ため原材料の多様性が考えられる。上記のように TBP の原材料として木本系植物、草本系植物が考えられるが、・木本系植物では家具材やパルプ材、草本系植物では食料や家畜飼料との競合
39

・供給量の十分な確保
・TBP の品質に与える影響などを検討しなければいけない。TBP の品質に与える影響として原材料中に含まれるア
ルカリ成分が考えられる。アルカリ成分が多いと石炭との混焼を前提とした場合、炉内に灰が付着する可能性が高くなる。アルカリ成分に着目すると木本系植物より草本系植物の方が多く含まれている傾向がある（図 6-5）。TBP の原材料として草本系植物を利用する場
合は、アルカリ成分除去技術を検討しなければならない。
EFB は現状廃棄され、有効活用されておらず、TBP の原材料として期待される原材料である。だが、EFB はカリウムが多く含まれており、燃焼させると酸化カリウムが多量に灰中に残るとされているため、草本系植物と同様に、アルカリ成分除去技術を検討しなければならない。
木質ペレット 輸入数量累積値の推移

数量(t)1,800,000

1,614,000

1,600,000
1,400,000
1,200,000

1,050,203

1,000,000
800,000

600,000

496,353

400,000
200,000
0
1月

2月

3月

4月

2017年 輸入量 累積

図 6-4

5月

6月

7月

2018年 輸入量 累積

8月

9月

10月

11月

12月

2019年 輸入量 累積

年別木質ペレットの輸入数量累計値の推移（総務省統計局、財務省貿易統計）40

20,000
18,00016,000カリウム含有量 mg/kg

14,00012,00010,000
8,000
6,000
4,000

木本系植物
草本系植物

2,000
0

0

200

400

600

800

1000

ナトリウム含有量 mg/kg

図 6-5

木本系植物と草本系植物のカリウム、ナトリウム含有量

6.2. TBP 新規原料候補の性状分析
6.1. 項「TBP 供給拡大に向けた原料に関する調査」で述べたバイオマス種をはじめ、様々なバイオマス種が新規 TBP 原料候補として挙げられる。各種バイオマス原料の性状は、各原料を用いて製造した TBP の性状に影響する。例えば、原料中のアルカリ成分が多いバイ
オマス種を TBP 原料として利用すれば、TBP の灰融点は低くなることが予想できる。従って TBP 原料に適するバイオマス種を見極めるためには、各種バイオマス原料の性状を分析・比較し、判断する必要がある。そこで、入手した TBP の新規原料候補バイオマスについて、各種性状分析を実施した。評価項目は、各原料を元に製造した TBP を想定、石炭も含め比較できる様に 4.2.1. 項「事前評価に用いた石炭、TBP の性状分析と実用特性の机上評価」で実施した評価項目をベースに決定した。なお、HGI はペレット特有の評価項目のため、実施していない。
(1) 分析結果及び考察(a) 分析した木本類において、広葉樹と針葉樹の性状に大きな差や傾向は見られなかった。ただし、樹齢や生産地による差は考慮していない。
(b) 草本類は木本類と比較して発熱量が低かった。
(c) 草本類は木本類と比較して揮発分が低かった。
(d) 草本類は木本類と比較して灰分が高かった。一般に、灰分の高い燃料はボイラーでの灰処理や集塵性能を通じ、ボイラー効率に影響する。
(e) 草本類は木本類と比較して塩素、カリウム含量が多かった。カリウムをはじめとす41

るアルカリ成分はボイラー中での灰付着、塩素は装置の腐食の要因となるため、ア
ルカリ成分や塩素の多いバイオマスは一般的にボイラー燃料用としての使用が難しい。これらを原料にした TBP を製造した場合、石炭よりもアルカリ・塩素含有量が高くなる可能性が高いと考えられる。
(f) 草本類は木本類と比較して灰溶融温度が低かった。
以上の性状比較結果のみから判断すると、草本系バイオマスよりも木本系バイオマスの方が TBP の原料として適している可能性がある。しかし、最適な TBP 原料の実際の供給量や供給安定性、破砕の容易性、ペレットの成形性、TBP 製造時のハンドリング適正、各種コスト等を考慮して行う必要がある。また、草本系バイオマスの利用上の課題の一つであるカリウム・塩素の高含有については、低減技術が開発されている。次項ではその技術について調査した。

42

表 6-743

各種バイオマスの性状分析結果

6.3. 原料中アルカリ・塩素除去に関する調査
前述したように、一般に草本系バイオマスは木本系バイオマスと比較してアルカリ成
分（特に K）や塩素（Cl）の含有量が多く、バイオマス燃料としての利用上の課題の一つとなっている。一方で 6.1. 項「TBP 供給拡大に向けた原料に関する調査」で述べたように、草本系バイオマスは木本系バイオマスよりも一般に安価で、単位面積当たりの収量も多い。そのため、草本系バイオマスから経済的にアルカリ成分等の除去ができれば、安価な TBP 原材料の確保及び TBP の安定供給につながる可能性がある。そこで草本系バ
イオマス利用に向けた検討として、アルカリ・塩素除去技術に関する文献調査及び除去評価試験を実施した。
6.3.1 文献・特許調査
文献調査は特許情報提供サービス「Share research」（株式会社日立製作所提供）にて、特許の要約・請求項・発明名に「バイオマス」「パーム」「早生樹」「ゴム」、「アルカリ」「ナトリウム」「カリウム」「塩素」「除去」といったキーワードを含む特許を検索する検索式を作成し、該当特許 879 件を網羅的にリストアップした。そのうち、ノイズを除き
バイオマスのアルカリ成分・塩素低減に関わる特許公報 15 件について、出願人、対象バ
イオマス種、除去対象成分、対象成分除去方法を調査した。
（1）調査結果及び考察(a) 洗浄による除去は、水や熱水による洗浄が最も多かった。水や熱水による洗浄は対象とするバイオマス例も幅広く挙げられており、様々なバイオマス種に適用できる一般的な技術であると考えられる。洗浄方法の一つとして酸性溶液による除去も該当したが特別な溶液を使用しない、水や熱水による洗浄の方がスケールア
ップの容易性やコスト面で優位と考えられる。
(b) その他、原料の圧搾脱水による除去方法も該当数が多かった。事前の原料洗浄と組み合わせる方法もあり、両プロセスを行うことでアルカリ・塩素除去効率が向上すると考えられる。また、圧搾脱水はアルカリ・塩素含有量の低減だけでなくバイオマス原料の燃料化に必要な水分の低減も同時に行うことができるため、TBP 製造の効率化に重要な工程となる可能性がある。
(c) 細胞を破壊することで細胞内部に存在するアルカリ・塩素を溶出させることを目的に、原料を予め破砕する旨を記述している特許が多くみられた。
(d) パームヤシに関わる原料（PKS、EFB、OPT、OPF）を対象とし、実施例を記載している特許が多かった。一方でネピアグラス、ソルガムといった具体的な草本系
バイオマスを対象としたアルカリ等除去技術はなかった。そのため、ネピアグラ
ス等草本系バイオマスのアルカリ・塩素除去効果については今後実験的な検討・見極めが必要になる。

44

表 6-8

調査特許内容*PKS : Palm Kernel Shell（パーム椰子殻）
EFB : Empty Fruit Bunch（パーム椰子空果房）
OPT : Oil Palm Trunk（パームヤシ古木）OPF : Oil Palm Found（パームヤシ剪定枝葉）45

次に最も該当件数が多く、コスト面でも優位と考えられた水・熱水による洗浄方法の各
種条件について以下にまとめた。
(a) 洗浄処理前にバイオマス原料を破砕することで細胞を破壊し、内包するアルカリ・塩素を溶出させやすくできることが示唆された。記載されていた具体的な原料寸法については、バイオマス種により異なっていた。バイオマス種毎にアルカリ・塩素除去効率が最も高い原料寸法があると推定される。
(b) 熱水を利用することで、アルカリ・塩素分の除去効率を向上できることが示唆された。記載のあった洗浄水の温度は最大で 110℃であった。
(c) 特許第 5753959 号（日立製作所）によると、洗浄処理時間を長くすることでバイ
オマス洗浄物の K、Cl 含有量を低くすることができる。実施例では、竹原料を常温水に浸漬した場合、1 時間の浸漬ではカリウム除去率は約 35%であるが、6 時間浸漬することで約 75%まで向上する。ただし、実機の TBP 製造プロセスにおいて数時間の原料洗浄処理は製造効率の低下につながるため、処理時間は数分から数十分程度と短くすることが望ましい。また、原料寸法を小さくすることや洗浄時に熱水を使用することでアルカリ・塩素除去に必要な浸漬時間を短縮できる。

46

表 6-9水/熱水による除去方法を規定した特許文献での各除去条件

47

以上より、水・熱水による洗浄工程においては、原料寸法、洗浄水温度、洗浄時間（回数）がアルカリ・塩素分の除去効率に大きく影響することが推察された。次項では代表的な草本系バイオマスの一つであるネピアグラスを使用し、原料寸法、洗浄水温
度、洗浄時間を変更した水／熱水洗浄によるアルカリ・塩素分の除去試験を実施した。
6.3.2. ネピアグラスの水／熱水洗浄によるアルカリ・塩素分除去効果の検証
6.3.1 項「文献・特許調査」では、水／熱水洗浄によるアルカリ・塩素除去方法は幅広い
バイオマス種に適応できる一般的な方法であることが示唆された。また、本方法において
原料寸法、洗浄水温度、洗浄時間が除去効率に影響することが示唆された。本項では草本系バイオマス利用に向けた検討として、代表的な草本系バイオマスであるネピアグラスを対象に、原料寸法、洗浄水温度、洗浄時間を変更した水／熱水洗浄によるアルカリ・塩素
分除去効果の検証を行った。
(1) 方法(a) 本試験では 6.2.項「TBP 新規原料候補の性状分析」で分析した試料と同ロットのネ
ピアグラスを使用した。
(b) 洗浄処理方法に関し、文献を参考にアルカリ成分及び塩素の除去に影響があると考えられた洗浄水温度、洗浄時間、試料粒度について検証した。各条件について、洗浄水温度条件 3 条件（25、50、90℃）、洗浄時間 2 条件（5、30 分）、試料粒度 2
条件（未粉砕（原料寸法 5 mm 以上が 90%以上）、粉砕（原料寸法 1-5mm））をそれぞれ変更し、計 12 水準とした。
(c) 洗浄処理は下記の手順で実施した。
(ア) ネピアグラス原料 乾燥重量15gを事前に洗浄したネットに入れる(イ) 上記3条件任意の洗浄水温度に調整した純水 300mlに原料を完全に浸漬する(ウ) 上記2条件の洗浄時間で静置し、洗浄処理を行う(エ) 洗浄処理後、20℃の純水 1Lに30秒浸漬する(オ) (エ).の作業を計三回繰り返す(カ) 洗浄後のネピアグラス試料をペーパータオルに取出し、表面の水分を軽く拭き取る(キ) 洗浄処理後のネピアグラス試料を分析に供試した(d) 洗浄処理後のネピアグラス試料の分析は、高位発熱量（kcal/kg、乾燥ベース（DB、水分測定含む））、原料中の K、Cl 含有量（mg/kg）を測定した。なお、Na については未洗浄の原料でも含有量が十分に低いと考えたため、分析を実施していない。

48

図 6-6アルカリ・塩素除去試験概説図（2）結果(a) 洗浄水温度の影響
同等時間・粒度で比較すると温度が高いほど K と Cl の除去率は高くなった。
(b) 洗浄時間の影響
同一洗浄水温度・原料寸法で比較すると洗浄時間が長いほどKとClの除去効果は大きかった。溶出量は、粉砕の有無や洗浄水の温度によらず、洗浄開始初期（－5分）の溶出量が以降（5－30分）の溶出量よりも多かった。
(c) 原料寸法の影響
同一洗浄水温度・洗浄時間条件で比較すると、試料を粉砕した方が K 及び Cl の除去効果は大きかった。
(d)その他(ア) いずれの洗浄処理条件においてもバイオマス洗浄物の高位発熱量の減少は見られなかった。
(イ) 同洗浄条件で比較すると、Cl は K よりも除去率が高かった。
(ウ) 本試験では、洗浄水温度 90℃／洗浄時間 30 分／原料粉砕（原料寸法 1-5mm）
条件において、K 含有量が 2,800mg/kg、Cl 含有量が 26 mg/kg まで低減した。
(エ) 今回のアルカリ・塩素除去試験では考慮していないが、洗浄直後のバイオマス
は水分が付着しているため水分含有量が高くなる（推定 50%以上）。そのため、TBP 原料として利用する前に水分を低減させる必要がある。水分低減プロセ
スの例としては 6.3.1 項「文献・特許調査」で述べた圧搾脱水が挙げられる。

49

表 6-10K 及び Cl 含有量分析結果と除去率
高位発熱量(kcal/kg, DB)

洗浄処理条件

未洗浄物

温度(℃)

時間(分)

未粉砕物

粉砕物

-

-

25

5

4,330

4,280

25

30

4,290

4,280

50

5

4,280

4,250

50

30

4,320

4,290

90

5

4,270

4,250

90

30

4,320

4,270

4,200

洗浄物

K 含有量 (mg/kg)(K 除去率(%))

Cl 含有量 (mg/kg)(Cl 除去率(%))

未粉砕物
粉砕物
18,000
(0)
9,700
6,400
(46.1)(64.4)
6,600
4,700(63.3)(73.9)
8,500
5,500(52.8)(69.4)
4,800
3,900(73.3)(78.3)
6,200
4,200(65.6)(76.7)
3,800
2,800(78.9)(84.4)

未粉砕物
粉砕物
2,039
(0)
673
255
(67.0)(87.5)
296
98(85.5)(95.2)
330
164(83.8)(92.0)
11670(94.3)(96.6)
23098(88.7)(95.2)
7726(96.2)(98.7)

100

K 除去率(%)

80
60

未粉砕 5分
未粉砕 30分

40

粉砕 5分
20

粉砕 30分

0
0

20

40

60

80

100

洗浄水温度(℃)

100

Cl 除去率(%)

80
60

未粉砕 5分
未粉砕 30分

40

粉砕 5分
20

粉砕 30分

0
0

20

40

60

80

100

洗浄水温度(℃)

図 6-7

洗浄水温度と除去率の関係（上：K、下：Cl）

50

100

K 除去率(%)

80
未粉砕 25℃

60

粉砕 25℃
未粉砕 50℃

40

粉砕 50℃

20

未粉砕 90℃
粉砕 90℃

0
0

10

20

30

40

洗浄時間(分)Cl 除去率(%)

100
80
未粉砕 25℃

60

粉砕 25℃
未粉砕 50℃

40

粉砕 50℃

20

未粉砕 90℃
粉砕 90℃

0
0

10

20

30

40

洗浄時間(分)図 6-8

洗浄時間と除去率の関係（上：K、下：Cl）(3) まとめ(a) ネピアグラスを水洗することで、発熱量の低下なくアルカリ成分や塩素含有量を低減できることを確認した。
(b) 本試験では K 含有量を最大 2,800mg/kg、最大 Cl 含有量を 26 mg/kg まで低減することができたが、燃料としてはより低減することが望ましく、除去方法について更なる検討が必要と考えられる。
(c) バイオマスの燃料化にはアルカリ等除去工程の後に水分を減らす必要がある。脱水方法の内、圧搾脱水は水分低減に加え、アルカリ等の低減に対しても効果があると考えられ、今後圧搾脱水工程に関して検討を行いたい。
(d) 併せて各アルカリ除去工程のコスト試算を行い、ネピアグラスをはじめとした草本
系バイオマスの TBP 原料としての可能性について検討を進める。
51

7. 本共同スタディの纏めと課題
7.1. 本共同スタディの纏め
7.1.1. 実機石炭ボイラーでの石炭と TBP の混焼試験
①

TBPのタイからの輸入、国内搬送、貯蔵、燃焼設備への投入、混焼、灰処理と一貫した工程を実施し、事故なく試験を終了することができた。ホッパーの詰まり、ミル内発火、粉塵爆発については、事前に安全性を机上で検討した。

②

蒸気発生量100～120t/h規模の実機石炭ボイラーを用い、TBP混焼率10～20wt.%の混焼試験を実施した。混焼試験において最も注目したミル挙動について、20wt.%混焼時ミル電力及びミル差圧は10%強上昇するとのデータを得た。本共同スタディによって、混焼率とミル挙動の関係を定量的に把握でき、これらの関係の予測方法の確立や他ボイラーへの混焼技術の展開に有用な情報となった。

③

バイオマスはアルカリ成分を比較的多く含むことから炉内灰付着が懸念された。灰の付着がある場合、壁面から落とす作業を行うが、混焼によってその回数は増えた
ものの、定期的に点検を行えば、運転上問題ない範囲であった。

④

TBPを混焼することによって、NOx、SOxは減少した。CO2排出量削減に加え排ガス
環境特性の向上が期待できる。

⑤

TBP取り扱い時、粉塵の発生がみられたが、加水により粉塵が抑えられた。加水ができないホワイトペレットと比較し、TBP取り扱い上の有利な点になることが確認された。

7.1.2. 原料多様化に関する検討①

TBPの供給拡大を進めていくうえで重要となる原材料の調達に関連し、木本系植物、草本系植物、農業残渣について、文献調査によってその特徴を整理した。

②

現在、ペレット用としてほとんど利用されていない草本系及び農業残渣は価格的に有利であるが、輸送コストがTBP製造コストに与える影響が大きいことがわかった。原料確保という面では、地元農家とのつながりに加え、政府の補助金など現地の制度の理解が不可欠である。

③

草本系及び農業残渣は、ClやK多く含むという問題がある。そのため、ClやKの除去技術について特許調査を行った。水や熱水による洗浄が最も多く、様々なバイオマス種に適用できる一般的な技術であると考えられた。また、原料の圧搾脱水による除去方法も多く挙げられていた。事前の原料水洗浄と組み合わせることでアルカ
リ・Cl除去効率が向上すると考えられた。

④

ほとんど文献情報のない草本系（ネピアグラス）のアルカリ・Cl除去効果を実験的に検討した。水あるいは熱水によりこれらが90%程度除去されることがわかった。

52

7.2. 今後の検討課題
本年度の結果から、以下のような課題が抽出された。
 TBPの粉砕性の予測手法の確立
 粉塵飛散防止方法の検討（最適な水分量等）
 圧搾脱水によるペレット原材料からのアルカリやClの含有量低減の検討（より有効な低減効果を目指す）
 樹種による半炭化挙動の違いの把握と原因の検討
これらを確認することで、TBP の普及、供給拡大を目指す。

7.3. おわりにパリ協定以降、地球温暖化問題に対する世界的な関心が高まりを見せるなか、石炭火力への風当たりはますます強まっている。しかし、エネルギー需給構造の急激な変更は現実的でなく、コスト、供給量、供給安定性などを考慮した冷静かつ現実的な判断が必要であり、化石燃料を継続利用する意義やメリット・デメリットを総合的に勘案し、将来の方向
性を多くのステークホルダーが参加して定量的に議論することが肝要である。
化石燃料には、気体、液体、固体の形態がある。環境に配慮した固体（石炭）の利用にあたっては、高度な技術が必要である。日本は、SOx や NOx の排出量を他国に比べ大幅に低減することに成功するなど、環境負荷を抑えた石炭の利用技術に関し、世界の中でトップクラスの技術を有している。石炭の利用を短期的に放棄することが非現実的であることから、日本の高度な石炭利用技術は国内外で最大限活用すべきである。
本共同スタディで取扱ったバイオマスも固体であり、混焼技術はこれまで培ってきた石炭利用技術の延長線上にあると考えられ、これを深めることができれば、環境面で世界に貢献できる技術になりうる。近年、石炭火力発電所の座礁資産化が議論されるが、石炭火力がなくなれば、石炭利用技術が途絶え、引いては効率的なバイオマス利用方法である混焼の技術もなくなることになる。バイオマス混焼を石炭火力の延命のみならず、固体化石
燃料利用技術の維持・発展、世界への貢献ととらえ、本混焼技術の開発の加速化に取り組んでいく。

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