バイオマス発電所焼却灰有効利用プロジェクト

2023年７月６日【 代 表 研 究 者 】
九電みらいエナジー株式会社

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研究期間および研究メンバー

 研究期間

令和 ３年 ４月 １日～令和 ５年 ２月２８日

 研究メンバー■事業１
九電みらいエナジー株式会社、福岡県農林業総合試験場 資源活用研究センター、福岡県保健環境研究所、福岡県工業技術センター 生物食品研究所、福岡県工業技術センター 化学繊維研究所、濱田重工業株式会社、
宮若STM石灰株式会社(アドバイザー：国立大学法人九州工業大学、九電産業株式会社）■事業２
濱田重工株式会社、宮若STM石灰株式会社

1

２

研究の背景と目的

2

 木質バイオマス発電所は、木材を燃やして発電するため、バイオマスフライアッシュ（以降バイオマス灰）が発生するが、その大半は産業廃棄物として埋め立て処分されている
 本プロジェクトでは、バイオマス灰を産業廃棄物から肥料に変え自然に還すことで、バイオマス発電事業の真の資源循環サイクルの実現を目指す
バイオマス燃料事業

バイオマス燃料輸入船の有効活用

ウッドペレット工場
肥料輸出(海外)バイオマス燃料植林地
養鶏業者

バイオマス灰バイオマス発電所

燃料輸入

バイオマス発電事業

収集運搬

国内販売
(農地・林地)無害化

混合特殊肥料バイオマス発電所焼却灰有効利用事業

３

狙う事業スキーム

3

事業１：灰と鶏ふんによる混合特殊肥料製造・販売事業化検討
事業２：灰を鶏ふん堆肥の発酵促進剤として利用する肥料販売事業化検討
バイオマス発電所

混合養生

産業廃棄物処理（1万トン）

産業廃棄物処理

宮若STM石灰（中間処理）

分級

国内・海外

SPCが建設する中間処理工場

有価販売（鶏ふん数千トン）

造粒

肥料or
土壌改良材
販売
（1万トン）

養鶏場（ブロイラー系）
農地

養鶏場（採卵鶏系）

有価販売（発酵促進剤）

林地

堆肥化
造粒

肥料販売（数千トン）

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事業１
灰と鶏ふんによる混合特殊肥料製造・販売事業化検討

１ バイオマス灰有効利用の課題と無害化技術の確立

5 バイオマス灰は六価クロム等有害成分が含まれているため、産業廃棄物から肥料として有効利用するためには、有害成分を法規制の基準値以内にする必要がある
 資源循環サイクル達成のために次の課題を解決する①実業に近い条件で無害化した肥料を製造できるか②無害化された肥料は売れるのか③事業として成立するのか
 実験室レベルにて、鶏ふんの酸化還元電位による還元等で無害化が可能との見通しを得たため、より実業に近い条件での試作品製造試験と植物の生育差や土壌への影響等を確認するフィールド試験を実施
バイオマス発電所
農林業総合試験場

造粒メーカー（試作品製造試験）

農林業総合試験場

無害化

造粒フィールド試験

バイオマス灰鶏ふん

養鶏業者〇以下３種類の混合物を作製し、試作品製造試験を実施
・灰：鶏ふん＝50：50 養生1ヶ月
・灰：鶏ふん＝75：25 養生1ヶ月
・灰：鶏ふん＝75：25 養生なし

2-1

無害化技術の確立

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産業廃棄物処分工場（中間処理）の立地候補地の許認可機関より、産業廃棄物からの肥料製品化について以下の回答を得た
 施設が廃棄物処理法に則していれば産業廃棄物処分業（中間処理）として許可する
 許可の条件ではないが、主に３つの事項を懸念
・国内で流通できる製品としての価値を示す
・特殊肥料として認められる性状であること
・金属が溶出しない根拠（製品自体が土壌汚染対策法の土壌含有量基準をクリアしていることが望ましい）＊試作品については、土壌汚染対策法の土壌含有量基準値をクリアしていることを確認した(mg/kg) 有害成分分析結果（含有量）
含有量基準値
灰：鶏ふん＝50：50 灰：鶏ふん＝75：25 灰：鶏ふん＝75：25（土壌汚染対策法養生1ヶ月養生1ヶ月養生なし
土壌含有量基準）鉛≦150<10<10<10六価クロム≦250<10<10<10砒素

≦150<10<10<10セレン≦150<10<10<10

ふっ素≦4,000200<100<100

ほう素≦4,000200

300

300

カドミウム

≦45<1<1<12-2

無害化技術の確立（フィールド試験）

7

 フィールド試験を1年間実施し、土壌と植物育成への影響を調査

ホウレンソウ

灰：鶏ふん＝50：50養生1ヶ月

灰：鶏ふん＝75：25養生1ヶ月

灰：鶏ふん＝75：25養生なし［参考比較］

A①A②A③A④

造粒化肥料①＋化成肥料

造粒化肥料②＋化成肥料

造粒化肥料③＋化成肥料

苦土石灰＋化成肥料

B①B②B③B④

植物なし

造粒化肥料①造粒化肥料②造粒化肥料③無 土壌の有害成分分析結果（溶出量） *特殊肥料散布土壌のみ記載
播種時(mg/L)

ホウレンソウ
収穫時

6カ月後

1年後

分析項目

溶出量基準値（土壌の汚染に係る環境基準）

施肥前

鉛

<0.01

<0.005-<0.005-<0.005

六価クロム

<0.05

<0.04

<0.01

<0.04

<0.01<0.01砒素

<0.01<0.005-<0.005-<0.005セレン<0.01<0.002<0.002<0.002<0.002<0.002

ふっ素<0.80.11-

maxA③ 0.17
maxB① 0.20-

maxA③ 0.38
maxB① 0.34

ほう素<1<0.1-

<0.1-

<0.1

カドミウム

<0.003<0.001-<0.001-<0.003

A①～A③
B①～B③

B①~B③

2-3

無害化技術の確立（フィールド試験）

8

 フィールド試験 ホウレンソウ育成調査
試験区

草丈(cm)

調整重(g/株)

A①

27.3

30.7

A②27.4

31.6

A③26.1

32.8

A④

27.832.8

 ホウレンソウ収穫時期の状況＊左から試験区A③、A①、A④、A②のホウレンソウ収穫時期の状況を示しており、試験区において生育差がないことを確認した。

2-4

無害化技術の確立（特許取得）

 「バイオマス焼却灰の無害化方法と再生肥料の生産方法」の発明について特許を取得【内容】○発明の名称 「焼却灰の無害化方法及び再生肥料の生産方法」（特許第7169601号）○特 許 権 者 九電みらいエナジー㈱、福岡県○発 明 者 九電みらいエナジー㈱：３名、福岡県農林業総合試験場：３名○出 願 番 号 特願2021-106038○出 願 日 令和３年６月25日○登 録 日 令和４年11月２日○発 明 内 容＜請求項１＞ 六価クロムの還元＜請求項２＞ 重金属の固定化＜請求項３＞ 請求項1、2の方法を用いて、焼却灰から肥料を生産することを特徴とする焼却灰再生肥料の生産方法

9

3-1

製品化（特殊肥料認定）

10 輸出先候補とした東南アジア各国で輸入許可審査を受けるには、日本での肥料認定を求められることがあるため、福岡県へ特殊肥料の届出を行い、販路開拓用のサンプル肥料製造を行った。

焼却灰

九電みらいエナジーにて特殊肥料生産業者届出を提出

鶏ふん

養鶏業者殿にて特殊肥料生産業者届出を提出

混合割合に応じた２種類の特殊肥料生産業者届出を実施〇肥料の種類〇肥料の名称草木灰と鶏ふんの混合特殊肥料「みらい緑の肥料（50：50）」「みらい緑の肥料（75：25）」
サンプル肥料3-２

製品化（サンプル肥料成分分析）11 バイオマス灰の特徴でもあるpH値が高く、肥料三大栄養素のうちリン酸・カリは3％程度有しているが窒素が少ない 主な肥料成分分析結果
分析項目

単位

灰:鶏ふん＝50:50

灰:鶏ふん＝75:25

pH（℃）－11.53

12.78

窒素wt％

1.30

0.66

リン酸wt％

2.96

2.13

カリwt％

3.79

3.16

 有害成分については、六価クロムを含めた主要重金属について土壌汚染対策法の土壌含有量基準値以下であることを確認

4-1

販売先の確保（海外） 日本へ木質バイオマス燃料を輸出している東南アジア各国を候補としてサンプル肥料の分析データ等をもとに輸入可否やニーズについて調査を実施主な回答は以下のとおり
 原料に灰（産業廃棄物）が含まれるため、肥料とは認められない 原料の鶏ふん堆肥が輸入禁止品目に該当するため、輸入許可申請が必要
 肥料成分が先方国の技術的要求事項を満たさないため、仕様の変更が必要
 輸入している鶏ふん堆肥の成分と同等以上の成分が必要
価格を安くしても成分の面からニーズはない 植林木は弱酸性程度の土壌を好むものがある

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4-２

販売先の確保（国内） 肥料製造会社や環境コンサルティング会社などへサンプル肥料や分析データ等を提示し、本特殊肥料の市場価値やニーズについて調査を実施
主な回答は以下のとおり
 特殊肥料は有効成分の保証がなく、肥料成分も普通肥料に比べて少ないため、市場価値は低い
 肥料成分が少ない分、多量に施肥する必要があり作業性が低下する
 肥料成分の乏しさから農家の方は特殊肥料を購入してまで使うことはなく、無料で配ってやっと捌けるところもある 特殊肥料はどこも販売に苦労しており、継続的な販売先を確保するのは難しい カリウムの輸入価格高騰から灰そのものを肥料の原料として使いたい13

5 成果と課題
 ２年間事業化に向けて取り組み、以下の成果を上げることができた
・無害化手法の確立と特許登録
・肥料製造条件や肥料形状等安定した製品化への目途 一方、以下課題が残ることとなった
肥料三大栄養素が少ない（成分保証なし）■課題１ 製品（肥料成分)■課題２ 販売先確保
海外の肥料仕様やニーズに合わない
国内での特殊肥料のニーズが少ない＜上記課題に対する対応案（国内）＞♦「特殊肥料」から「普通肥料」にする※肥効成分を上げることで保証成分を確保し、肥料の価値を定量化【普通肥料とする場合の懸念事項】
・製造工程や原料の追加による建設・運用コストの上昇
・品質管理を厳しく求められることによる規制逸脱リスクの増大

現時点での事業化は難しい

14

15

事業２
灰を鶏ふん堆肥の発酵促進剤として利用する肥料販売事業化検討

1 背景と事業の特徴
 県内養鶏場は、以下の理由から鶏ふん処理に苦慮している① 発酵鶏ふんの販売単価が安い② 毎日、確実に発生③ 肥料として販売できる時期が決まっており、通年でコンスタントに販売が難しい④ 最終的に産業廃棄物として処理されている鶏ふんが多い（費用が発生）【事業の特徴】〇バイオマス灰を産業廃棄物として引き取り、中間処理（分級）後、養鶏業者へ
鶏ふん堆肥の発酵促進剤として販売【宮若STM石灰】〇養鶏場の肥料化設備を転用して、肥料生産・販売【養鶏業者】＊既存または遊休設備を利用するため、新規の臭気対策・設備投資不要＊バイオマス灰を利用することで、発酵時間の短縮とコストダウンに寄与＊県内の養鶏業者でも既存の肥料化設備により小規模分散生産が可能
 養鶏業者の鶏ふん堆肥販売による利益拡大およびバイオマス灰の有効利用に貢献

1616

2 事業概要

17 宮若STM石灰にて中間処理（分級）後、バイオマス灰を福岡県内の養鶏業者が鶏ふん堆肥の発酵促進剤として利用し、鶏ふん堆肥を製造・販売【フライアッシュ利用フロー】

バイオマス発電所
バイオマス灰

宮若STM石灰収集運搬

中間処理
分級（計画：1,200t/年）【検討中】

発酵促進剤として販売
養鶏業者

国内販売
(農地)

宮若STM石灰

肥料化
鶏ふん：灰＝9：1
発酵期間３か月⇒２か月に短縮
肥料輸出

特殊肥料 (既存の鶏ふん販売先へ販売)

海外販売
（農地）

肥料化
酸化マグネシウム添加水を噴霧し造粒

国内販売
(農地)

混合苦土肥料3 成果と今後の取り組み

18 事業化に向けて取り組み、以下の成果を上げることができた
・産業廃棄物処分業許可取得（中間処理）
・鶏ふん堆肥の発酵期間の短縮（3ヶ月⇒2ヶ月）
 今後の取り組みについては以下のとおり
・各バイオマス発電所の灰成分が分級の条件を満たすかの確認
・養鶏場開拓および肥料販売先の開拓
・バイオマス灰のうちボトムアッシュの利用についても検討【ボトムアッシュ利用フロー】

バイオマス発電所
バイオマス灰 収集運搬

宮若STM石灰（計画：18,000t/年）

中間処理
分級

骨材として利用調査中
基盤材として利用調査中
珪砂として再利用検討中◆ 総括（今後の予定）

事業１「灰と鶏ふんによる混合特殊肥料製造・販売事業化検討」
 販路に目途が立たないことから現時点での事業化は難しい
事業２「灰を鶏ふん堆肥の発酵促進剤として利用する肥料販売事業化検討」
 バイオマス灰を鶏ふん堆肥の発酵促進剤として利用し、発酵期間を短縮することで既存の海外販売先への販売量増量による収益拡大およびバイオマス灰の有効利用に貢献できる本事業の実現を目指す19

ご清聴ありがとうございました