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廃プラスチック熱分解ガスを燃料とするアスベスト加熱無害化処理システムの開発
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asteplastics○正小寺洋一（産業技術総合研究所）坂本佳次郎（ストリートデザイン）関口秀俊（東京工業大学）
Yoichi
Kodera(AIST),KajiroSakamoto(StreetDesign)andHidetoshiSekiguchMTiT℃ch）
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沈む:
TheImoplastics,
Gasification,
Fuelgas,Asbestos

１．はじめに

従来アスベスト含有廃棄物は肉厚のポリエチレン袋で厳重に梱包され埋立て処分されているが、これは有害物質を一時的に隔離するだけで、環境上重大なリスクがあり、土地利用が不可能で、近隣住民からの不安を招いている。そのため、アスベストを溶融することでその有害性の原因となっている繊維状構造を固化剤で封止する、あるいは熱溶融し減容無害化する方法が発表されている。
熱溶融では、ジオメルト法（三重中央開発）、酸素バーナーによる加熱溶融法（カムテックス）がアスベストの溶融温度である1500℃以上の溶融による方法を採り、環境大臣の認定を受けた。アルカリ溶融剤を併用した誘導加熱炉による方法（北陸電力）、加熱水蒸気（戸田建設と大旺新洋）、塩化カルシウム等無機塩類（群馬高専・小島ら）は装置への負荷やエネルギー消費が少ない、より低い温度での溶融を実現し、技術認定を申請中の技術もある。
これらの方法は主に、アスベスト含有の無機系廃建材を対象とし、アスベスト付着のプラスチックは対象としていA
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Demolitionsite

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Thermaltreatment
ThermalＳｕｐｐｌｙ

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ａｓｆｕｅｌ［｣O、／ない。場合によっては、主にポリエチレンからなる養生シートや防護服など、体積的には過半を占めることもあるかさ高いプラスチックは、これら既知の方法で加熱すると、炭化水素や炭化水素ガス等の可燃性物質が急速に生成し、アスベスト飛散や引火爆発も懸念される。
筆者らは、廃建材とプラスチック廃棄物のアスベストを同時に無害化するためのシステムを開発し、実証研究を行った。また、プラスチックから燃料ガスを製造し、これをfacility

無害化およびガス化の熱源に利用した。実証研究では、燃料ガスを溶融無害化とガス化の燃料として自給し、アスベスト無害化の確認と燃料ガスおよびその燃焼排ガスにアスベストが含まれないことを確認した。本発表では、その原理と実証研究の概要を報告する（１）。

過去に生産された無機系耐火材や屋根材のアスベストは数％から３０％程度含まれる。その溶融は1500℃以上必要とされるが、いくつかの無機塩類の添加により、700℃台で溶融するようになることが知られている。同一の加熱装置をアスベストの無害化とポリエチレンの燃料化に共用するとし、商業装置を検討した。アスベスト付着のポリエチレンを燃料に変換する際、あるいは燃料の燃焼時にアスベスト繊維を溶融させ、燃焼排ガスに混入しないことが必須である。固形・液体燃料化のいずれも燃料調製時の温度や滞留ＰｙｒｏｇａｓNon‑hazardoussolid

Fig.１SystemConceptofasbestostrcatment
withfUelgasproduction￥

２．システム化への指針

廃建材とプラスチック成分はともにアスベストを含むため、コスト削減のため、同一の加熱装置を使用することが望ましい。また、空気の少ない条件で加熱すると、プラスチックからは可燃性の熱分解生成物が得られることから、これをアスベスト無害化装置の加熱用燃料に利用し、処理時間の点で、アスベスト残留の可能性が高く、また、燃焼時にも燃焼ガスにアスベストが含まれる可能性が高いと判コストの大幅な削減を図ることを目的とした。Ｆｉｇ．１にシ断し、ガス燃料への変換を行うこととした。
以前、筆者の一人が発表したスクリュー搬送機を用いたステム構成をまとめた。

水平移動床方式のプラスチック熱分解ガス化(2)の本質は、

７１

二瓦茎・仁ｏ号﹄⑳仁①函園２画﹄で①①﹂出せずに、熱媒体の砂との接触が継続することで、さらに低分子化が進み、炭化水素ガスを与えることである。循環
移動床方式外熱キルン熱分解装置(3)は熱媒体の固形物が共存し、プラスチックへの伝熱を助ける点で原理的に共通していることから、実証スケールの装置が使用できるこの形式のプラントを用いて研究を進めることにした。
３．実証実験

3.1原料と装置アスベスト含有減容固化物：アスベストｇ

ト函℃︒﹇マ唾ト⑦画悪

函 、 ９。 。 、マTime,ｍｉｎFig.
３Feedrateandproductgenerationratewithtime5Feed(●),
Gaseousproduct(○),
Solidproduct(■)．

発生した熱分解ガスの体積は194.2,3(20℃、ｌ気圧）、組成は、水素26.0、メタン25.4、エチレン２１．４（いずれも体積％）で、残りは一酸化炭素5.70％などであった。平
均分子量は20.29/mClで、約173ｋｇの熱分解ガスが発生したことになる。投入試料中のポリエチレン235ｋｇから、収率は73％と算出された。ただ、空気混入による一酸化炭素や二酸化炭素の発生、ガス流量計の示度の精度からガス発Fig.２に示した。
Feed

二M
１噸

●西マ︹○ 寺して用いた。かさ密度0.46t/m3．使用した廃建材はクリソ
タイル5.2、アモサイト14.5、クロシドライト15.5、トレモライト/アクチノライト１．４重量％を含む。
装置：循環移動床方式外熱キルンの実証プラントで、回転内筒の直径は約500ｍｍ、長さは約1500ｍｍである。内部の固定板により、投入された固形物が、キルンの回転につれて装置内を投入口側と排出口側の間で循環移動し、最終的にはオーバーフローして排出される。そのため、滞留時間が３０分以上確保されることが特徴である｡装置の概略をExtemaIheatingrotarykiin◎:。◎、′ｏｎ 一いい園

含有廃建材（吹付剤）47.5、アスベスト付着廃棄ポリエチ
レン50.0、溶融剤２．５重量％を２軸押出機により溶融固化したブリケット（直径約２０ｍｍ,長さ約４０ｍｍ）を試料と

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熱分解で低分子化し、気化した炭化水素が、反応器外に留生量と収率の精度はさらに検討を要する。

ポリエチレンやポリプロピレンの珪砂を熱媒体とした水平移動床方式熱分解装置を用いたガス化（反応管内壁温度約600℃、滞留時間２０分）の場合、メタン、エチレン、プO
iI/gasseparator

ロピレンが主要成分であり、収率が80％程度であったことと比較して、収率は近似しているが、組成については、水素が著しく多い結果となった。反応温度が高温であることが主因と考える。装澄部材（SUS310）、その他無機成分の影響については検討していない。

Solidproduct

無害化に関わる分析結果をＴａｂｌｅｌにまとめた。熱分解ガス、熱分解油、固形残澄、熱分解ガスの燃焼排ガスのいずれもアスベストの残留は認められず、実用化に障害となる結果はなかった。また、得られる熱分解ガスの発熱量は無害化・熱分解に必要な熱量の約２倍と推算され、エネルギー自立的な運転は可能であると結論した。

Pyrogas
ＧａｓｂｕｍｅｒFig.２SchematicdiagramofathermaltIEatmentofasbestosandplastics3.2分析アスベストの無害化はＪＩＳＡｌ４８１に規定される位相差顕微鏡およびＸ線解析で確認した。

rablelAnalyticalresultofprodUCtsandnuegas

3.3実験代表的な実証実験の条件は以下の通りである。
アスベスト含有減容固化物470.1ｋｇ（内、ポリエチレン量235.1ｋｇ）を原料供給機に付属したホッパーに貯え、外気と遮断した状態で１７時間４８分に渡り加熱装置に供給した。
キルンの回転数は５rpmとした。運転開始時にはＬＰガス

SamplePropertyResultPVrO四Ｒ−ｏｉｌｇｍ、、耐を用いて、試料を加熱した。熱分解ガスが発生し始めたらL)ＸＶ厘eｎｃｍ

ＬＰガスを止め、熱分解ガスの燃焼ガスで外熱式キルンの］Vol呪加熱を行った。熱分解ガスの発生量は流量計で測定した。
熱分解ガス、熱分解油、固形生成物、および燃焼排ガスについて、それぞれアスベスト含有量など分析を行った。

謝辞本研究は、平成２１年度NEDOアスベスト含有建材等回収・処理等技術開発の委託研究として実施した。記して４．結果と考察感謝する。

実証実験での原料供給量とガスおよび固形生成物（無害化済み残澄）の生成量の経時変化をFig.３にまとめた。熱
分解ガスは､加熱開始から１時間以内に発生し始めており、

文献１）小寺他、イー・コンテクチヤー、pp65、２０１０年９2）
Ｙ､
Kodera,etal.
,動e堰【y恥e心,
20,155‑158(2006)．

ＬＰガスへの切り替えを行い、以降は、加熱のための燃料は発生した可燃性ガスを用いた。キルンの炉内中心部の温度は実験中、725〜800℃で、平均温度は763℃であった。

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40,
2010.
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