下水汚泥バイオ炭のPFAS吸着について-6 / 熱分解装置 Biogreen / 炭化

本熱分解装置 Biogreen の製造元 ETIA社の親会社 VOW社が発表した論文が、科学雑誌 Journal of Hazardous Materials（ジャーナル・オブ・ハザードゥアス・マテリアルズ）に掲載され、下記はその内容の抜粋です。-6

前回の続きです。

4. 環境への影響

本研究は、下水汚泥の生汚泥および消化汚泥からのバイオ炭が、ほとんどの環境状況において、ACと同等かそれ以上の効率で、PFASの効果的な吸着剤として使用できることを初めて示したものである。
アミン官能基の影響も考えられるが、汚泥由来のバイオ炭で観察された高い収着力には、適切なサイズ範囲での高い空隙率と炭素含有量が最も重要なパラメータであったと思われる。しかしながら、これらの知見を検証するためには、より多種多様な下水汚泥由来のバイオ炭を用い、PFAS収着をより詳細なSSBCの特性と関連付ける、さらなる研究が推奨される。
さらに、飲料水の水質に対する脅威が増大しつつある短鎖PFAS（PFPeA、PFHxA、PFHpA）の収着性が低いことが示されたため (Neuwald et al., 2022）、廃水処理中にこれらを持続的に除去する方法を見つけるためには、さらなる研究が必要である。
収着は、土壌の存在よりも他のPFCAsの存在によってより強く減衰し、土壌と他のPFCAsの両方が存在することによって最も激しく減衰した。 このことは、土壌浄化のための吸着剤としての有用性だけでなく、複雑な汚染物質混合物のフィルター溶液への応用にも示唆を与える。異なる組成の土壌（特に土壌自体の収着強度と有機物含有量）、およびカラム試験、ライシメーター、水処理フィルターなどによる原位置での土壌浄化と廃水処理における、これらのバイオ炭の有効性を判断するための追加試験が必要である。
さらなる研究では、表面積、細孔容積、炭素含有量、ミネラル含有量（主にCaとFe）など、PFAS収着に理想的な特性を特定するために、さまざまな熱分解温度で作られたバイオ炭サンプルをさらに幅広く調べる必要がある。最後に、吸着強度に対する汚泥炭化物の活性化の効果を研究することは、その吸着特性をさらに改善するために有用であろう。
本研究では、下水汚泥を熱分解して、市販の活性炭に匹敵する過フッ素化アルキル物質（PFAS）およびポリフッ素化アルキル物質（PFAS）の結合効果を有する吸着剤を製造することにより、新規かつ持続可能なバリューチェーンを構築できることを示す。

アミン官能基（アミンかんのうき、amine functional group）は、有機化学において窒素原子に基づく官能基の一種です。アミンは、アンモニア (NH₃) の水素原子が炭化水素基 (アルキル基やアリール基) に置換された化合物です。アミン官能基の一般式は -NH₂, -NHR, または -NR₂ です。
アミンは、置換する炭化水素基の数に応じて以下のように分類されます：

1. 一次アミン（Primary Amine）: -NH₂（窒素原子に一つの炭化水素基が結合）
2. 二次アミン（Secondary Amine）: -NHR（窒素原子に二つの炭化水素基が結合）
3. 三次アミン（Tertiary Amine）: -NR₂（窒素原子に三つの炭化水素基が結合）

アミンは、弱い塩基性を持ち、プロトンを受け取る能力があります。そのため、酸との反応においては塩を形成します。例えば、アミンと塩酸が反応すると、塩化アミニウムが生成されます。また、アミンは生物学的にも重要で、アミノ酸やアルカロイド、神経伝達物質（例えばドーパミンやセロトニン）などに含まれています。

出典：ChatGPT

短鎖PFAS（Poly- and Perfluoroalkyl Substances）は、炭素鎖長が6炭素原子以下のPFAS（Per- and polyfluoroalkyl substances）の総称です。PFASは、フッ素と炭素でできた化合物群の総称であり、数千種類存在することが分かっています。

長鎖PFASとの違い

従来よく知られていたPFASは、炭素鎖長が8炭素原子以上の長鎖PFASでした。PFOA（パーフルオロオクタン酸）やPFOS（パーフルオロオクタンスルホン酸）などが代表例です。これらの長鎖PFASは、環境中や人体に蓄積されやすく、発がん性や生殖毒性などの健康への悪影響が指摘されています。
一方、短鎖PFASは、長鎖PFASよりも環境中や人体での分解されやすいため、安全性が高いと考えられてきました。しかし、近年になって短鎖PFASも健康への悪影響が懸念されています。

短鎖PFASの健康への影響

短鎖PFASの健康への影響はまだ完全には解明されていませんが、動物実験の結果、以下のような悪影響が指摘されています。

• 甲状腺機能障害
• コレステロール値の上昇
• 肝機能障害
• 発達障害
• 生殖毒性

これらの悪影響は、長鎖PFASのものと同様であると考えられています。

短鎖PFASの使用状況

短鎖PFASは、長鎖PFASの代替品として、様々な製品に使用されています。

• 防水剤
• 撥水剤
• 防汚剤
• フライパンなどの表面加工
• 化粧品
• 洗剤

近年、短鎖PFASの使用を規制する動きが世界各国で広まっています。

出典：Gemini

フィルター溶液とは、溶液中の不純物を取り除くために使用される溶液です。一般的に、ろ過装置と共に使用され、溶液をろ紙やフィルター膜に通すことで、不純物を除去します。

フィルター溶液の種類
フィルター溶液の種類は、ろ過する物質や目的によって異なります。以下に、代表的なフィルター溶液の種類と用途をいくつか紹介します。

• 水性溶液: 水溶性の不純物を取り除くために使用されます。水、エタノール、メタノールなどが一般的です。
• 非水性溶液: 非水性の不純物を取り除くために使用されます。ヘキサン、エーテル、クロロホルムなどが一般的です。
• 酸性溶液: 酸性の不純物を取り除くために使用されます。塩酸、硫酸、硝酸などが一般的です。
• アルカリ性溶液: アルカリ性の不純物を取り除くために使用されます。水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水などが一般的です。
• 有機溶媒: 有機溶媒に溶解した不純物を取り除くために使用されます。アセトン、エタノール、メタノールなどが一般的です。

出典：Gemini

カラム試験は、土壌やその他の多孔性材料の性質を評価するために使用される実験手法です。カラムと呼ばれる円筒状の容器に試料を詰め、液体またはガスを流すことで、試料の物理的および化学的特性を調べることができます。

カラム試験の種類

カラム試験には、様々な種類があります。代表的な種類は以下の通りです。

• 飽和度試験: 試料の飽和水量や最大保持量を測定します。
• 浸透試験: 試料の透水性を測定します。
• 濾過試験: 試料のろ過能力を測定します。
• イオン交換試験: 試料のイオン交換容量を測定します。
• 吸着試験: 試料の吸着能力を測定します。
• 分解試験: 試料の分解特性を測定します。

カラム試験の装置

カラム試験には、以下の装置が必要となります。

• カラム: 円筒状の容器で、試料を詰めます。
• ポンプ: 液体またはガスをカラムに送液するために使用します。
• 流量計: 液体またはガスの流量を測定するために使用します。
• フラクションコレクター: カラムから流出する溶液を分画収集するために使用します。
• 検出器: カラムから流出する溶液中の物質を分析するために使用します。

出典：Gemini

ライシメーター（lysimeter）は、土壌や積雪の水分変化量や底面からの流出水量を測定する装置です。農業分野や水文学分野で、主に以下の目的で使用されています。

• 蒸発散量：土壌から大気中への水蒸気の移行量（蒸散）と、植物から大気中への水蒸気の移行量（蒸散）の合計量を測定します。
• 浸透量：降水や灌水によって土壌に浸透する水の量を測定します。
• 流出量：土壌底面から流出する水の量を測定します。
• 土壌水分量：土壌中の水分量を測定します。
• 土壌養分の流亡量：土壌から流出する土壌養分の量を測定します。

ライシメーターの種類

ライシメーターには、様々な種類があります。代表的な種類は以下の通りです。

• ウェイイングライシメーター: ライシメーター本体を計量装置に乗せて、重量変化を測定することで、蒸発散量や浸透量を測定します。
• テンションライシメーター: 土壌中の水ポテンシャルを測定することで、土壌水分量を推定します。
• 熱量ライシメーター: 土壌表面からの熱流束を測定することで、蒸発散量を推定します。
• ライシメトリックプロット: 地表を覆う植生をそのまま取り込んだ状態で、蒸発散量や流出量を測定します。

出典：Gemini

過フッ素化アルキル物質（PFAS、Per- and Polyfluoroalkyl Substances）は、フッ素原子が炭素鎖に結合している合成化学物質の一群です。これらの物質は耐熱性、耐化学性、耐水性に優れているため、さまざまな製品や産業で広く使用されています。

主な特徴

1. 耐熱性・耐化学性：高温や多くの化学物質に対して安定です。
2. 撥水性・撥油性：水や油をはじく性質があります。
3. 持続性：環境中で分解されにくく、長期間残留することがあります。

主な用途

• 防汚・防水加工された衣類やカーペット
• 消火泡
• ノンステック調理器具（フッ素樹脂コーティング）
• 食品包装材料

健康・環境への影響

PFASは環境中で分解されにくいため、「永久化学物質」とも呼ばれています。この持続性により、飲料水、土壌、食品、そして人体にも蓄積することがあります。研究によれば、PFASへの長期間の暴露は、以下のような健康リスクと関連付けられています。

• 発がん性
• 肝臓の損傷
• 免疫系の抑制
• 発育の遅延

規制と対応

多くの国や地域でPFASの使用と排出に対する規制が強化されています。例えば、アメリカ合衆国環境保護庁（EPA）や欧州連合（EU）は、特定のPFASの使用制限や排出基準を設定しています。

環境と健康への影響を最小限に抑えるため、PFASを含む製品の使用を減らし、代替品の開発が進められています。

出典：ChatGPT

ポリフッ素化アルキル物質（Polyfluoroalkyl Substances、PFAS）も、過フッ素化アルキル物質（Perfluoroalkyl Substances、PFAS）の一部とされています。ポリフッ素化アルキル物質は、一部の炭素原子がフッ素以外の元素（通常は水素）に置き換えられている点で、過フッ素化アルキル物質とは異なります。以下にその特徴、用途、健康・環境への影響を説明します。

主な特徴

1. 耐熱性・耐化学性：ポリフッ素化アルキル物質も過フッ素化アルキル物質と同様に、耐熱性や耐化学性が高いです。
2. 撥水性・撥油性：水や油をはじく性質がありますが、完全なフッ素置換ではないため、過フッ素化物質に比べてその効果は若干低い場合があります。
3. 分解性：過フッ素化アルキル物質と同様に、環境中での分解が困難で、持続性がありますが、その程度は若干異なる場合があります。

主な用途

ポリフッ素化アルキル物質も、過フッ素化アルキル物質と同様の用途で使用されています。

• 防汚・防水加工された衣類やカーペット
• 消火泡
• ノンステック調理器具
• 食品包装材料
• 電子機器の絶縁材

健康・環境への影響

ポリフッ素化アルキル物質も、環境中での持続性が高く、分解されにくいです。そのため、環境や人体への蓄積が懸念されています。研究によれば、長期間の暴露は以下の健康リスクと関連付けられています。

• 発がん性の可能性
• 肝臓の損傷
• 免疫系の抑制
• 発育の遅延

規制と対応

ポリフッ素化アルキル物質についても、多くの国や地域で使用と排出に対する規制が強化されています。過フッ素化アルキル物質と同様に、特定のポリフッ素化アルキル物質に対しても使用制限や排出基準が設定されています。

対応策

• 規制強化：政府や規制当局による使用制限や排出基準の設定。
• 代替品の開発：環境や健康への影響が少ない代替物質の研究・開発。
• 企業の対応：企業による使用削減や安全な処理方法の導入。

出典：ChatGPT

バリューチェーン（Value Chain）は、企業が製品やサービスを市場に提供するまでの一連の活動やプロセスを指します。バリューチェーンの概念は、マイケル・ポーター（Michael Porter）が1985年に提唱したもので、企業が競争優位を構築し維持するための手段として利用されます。

バリューチェーンは主に以下の2つの活動に分けられます：

1. 主活動（Primary Activities）:
   • インバウンド・ロジスティクス（Inbound Logistics）: 原材料や部品の受け取り、保管、配送。
   • オペレーション（Operations）: 原材料を最終製品に変換するプロセス。
   • アウトバウンド・ロジスティクス（Outbound Logistics）: 最終製品の保管、配送、顧客への提供。
   • マーケティングと販売（Marketing and Sales）: 製品やサービスの販売促進活動。
   • サービス（Service）: 製品の保守や修理などのアフターサービス。
2. 支援活動（Support Activities）:
   • 調達（Procurement）: 原材料や部品の購入活動。
   • 技術開発（Technology Development）: 製品やプロセスの改善・革新。
   • 人事管理（Human Resource Management）: 従業員の採用、トレーニング、評価。
   • 全般管理（Firm Infrastructure）: 経営戦略、財務、法務などの管理活動。

これらの活動は相互に関連しており、それぞれの活動が効率的かつ効果的に行われることで、企業はコストを削減し、価値を創造することができます。バリューチェーンの分析を通じて、企業はどの部分で価値を最大化し、どの部分でコストを削減できるかを明確にすることができます。

出典：ChatGPT

下記本論文はこちらをクリック頂ければダウンロードできます。

下水汚泥バイオ炭のPFAS吸着について-1 / 熱分解装置 Biogreen / 炭化

下水汚泥バイオ炭のPFAS吸着について-2 / 熱分解装置 Biogreen / 炭化

下水汚泥バイオ炭のPFAS吸着について-3 / 熱分解装置 Biogreen / 炭化

下水汚泥バイオ炭のPFAS吸着について-4 / 熱分解装置 Biogreen / 炭化

下水汚泥バイオ炭のPFAS吸着について-5 / 熱分解装置 Biogreen / 炭化

パーフルオロカルボン酸（Perfluorocarboxylic acids, PFCAs）は、フルオロカーボン類の一種で、完全にフルオリン化されたカルボン酸です。これらの化合物は、高い化学的安定性と撥水性、撥油性を持ち、工業用途や製品に広く使用されています。しかし、これらの化合物は環境中で非常に安定で分解されにくく、生物の体内に蓄積する傾向があります。そのため、環境および健康への影響が懸念されています。

代表的なPFCAsには、次のようなものがあります：

1. パーフルオロオクタン酸（PFOA）
2. パーフルオロノナン酸（PFNA）
3. パーフルオロデカン酸（PFDA）
4. パーフルオロヘキサン酸（PFHxA）

特徴と用途

PFCAsは以下の特徴を持っています：

1. 化学的安定性: 高い耐酸性、耐アルカリ性、耐熱性を持つため、極端な条件下でも安定しています。
2. 撥水性と撥油性: 水や油をはじく性質があり、撥水コーティングや防汚剤として使用されます。

これらの特性により、PFCAsは次のような用途で使用されています：

• 防水加工された衣類やテキスタイル
• 食品包装材のコーティング
• 消防用泡消火剤
• 工業用潤滑剤や冷却材

環境および健康への影響

PFCAsはその化学的安定性ゆえに、環境中で分解されにくく、生物蓄積性が高いことが問題となっています。これらの物質は水環境や土壌に残留し、食物連鎖を通じて動物や人間に蓄積されることがあります。特にPFOAは、発がん性、肝臓への影響、内分泌系の攪乱など、さまざまな健康リスクが指摘されています。

規制と対策

多くの国では、PFCAsの使用と排出を制限するための規制が導入されています。例えば、欧州連合（EU）では、REACH規制によりPFOAの使用が制限されており、米国でも環境保護庁（EPA）による監視と管理が行われています。また、企業もこれらの化学物質の代替品を開発し、より環境に優しい製品の製造を進めています。

結論

PFCAsはその優れた特性により、さまざまな産業で重要な役割を果たしていますが、環境および健康への影響を考慮し、適切な管理と代替品の使用が求められています。

 

出典：ChatGPT

ペルフルオロアルキル化合物及びポリフルオロアルキル化合物（ペルフルオロアルキルかごうぶつおよびポリフルオロアルキルかごうぶつ、英語： Per- and Polyfluoroalkyl Substances、略称：PFAS（ピーファス）、PFASs ）は、アルキル鎖に複数のフッ素原子が結合した有機フッ素化合物の総称である。PFASは、強力な化学結合である炭素 – フッ素結合（F – C）を持つため分解されにくく、2018年のワシントン・ポスト紙の論説を受けて「永遠の化学物質（英語：Forever Chemicals）」と呼ばれている。PFASのうち、ペルフルオロオクタン酸(PFOA) 、ペルフルオロオクタンスルホン酸(PFOS)などの物質については、人体に蓄積し、毒性があり、環境汚染物質と知られている。なおすべてのPFASが人体に有害であるわけではない。

PFAS構造図

PFASの人体への影響

出典：Wikiペルフルオロアルキル化合物及びポリフルオロアルキル化合物

バイオ炭とは、生物資源を材料とした、生物の活性化および環境の改善に効果のある炭化物のことです。 日本バイオ炭普及会によると、バイオ炭は、難分解性の炭素を農地に固定し、土壌改良資材として使用することで、気候変動対策に貢献する吸収源活動です。 また、バイオ炭は、食品ロスや木材、廃棄物などの生物資源を「炭化」したもので、燃焼しない水準に管理された酸素濃度の下、350℃超えの温度でバイオマスを加熱して作られる固形物と定義されています。

バイオ炭は、生物資源を原料とし、酸素の少ない状態で加熱して作られる固形物です。木材や竹、農業廃棄物など、さまざまな生物資源から作ることができます。
バイオ炭には、以下の3つの特徴があります。

• 炭素貯留性
• 土壌改良性
• 水質浄化性

炭素貯留性

バイオ炭は、炭素を大量に含んでいます。バイオ炭を土壌に施用することで、土壌中に炭素を貯留することができます。

土壌改良性

バイオ炭は、土壌の透水性や保水性、団粒性を改善する効果があります。また、土壌の酸度を中和する効果もあります。

水質浄化性

バイオ炭は、水中の汚染物質を吸着する効果があります。また、水中の微生物の活性化を促す効果もあります。

バイオ炭の用途

• 土壌改良
• 温室効果ガス削減
• 水質浄化
• 飼料添加
• 肥料
• 燃料

バイオ炭の期待される効果

• 温室効果ガス削減
• 土壌保全
• 農業生産性向上
• 水質保全
• 災害リスク軽減

バイオ炭の課題

• 製造コストの高さ
• 製造時のエネルギー消費量
• 土壌への影響

まとめ

バイオ炭は、炭素貯留性、土壌改良性、水質浄化性などの特徴を有する、注目されている素材です。バイオ炭の普及が進むことで、温室効果ガス削減や環境保全に貢献することが期待されています。

出典：日本バイオ普及会　ChatGPT 及び Bard

活性炭は、大部分の炭素の他、酸素、水素、カルシウムなどからなる多孔質の物質である。多孔質であるために、体積の割りに広い表面積を持つため、多くの物質を吸着する性質がある。ただし、活性炭は、どんな物質でも吸着できるわけではない。例えば、活性炭の表面は非極性の性質を持つため、水のような極性分子に対しては吸着力が低く、活性炭が持つ細孔よりも小さな粒状の有機物を選択的に吸着しやすい。他にも、不快なにおいの代表格であるアンモニアは、ガスの状態であれば活性炭に吸着されやすいのに対して、アンモニウムイオンは非常に吸着されにくいことにも、活性炭の表面が非極性的であることが関係している。アンモニアも極性分子ではあるものの、アンモニウムイオンは電子が1個不足した状態にまで完全に帯電しているため、例えば、アンモニウムイオンが溶け込んだ水を活性炭に通しても、水分子もアンモニウムイオンも活性炭にはほとんど吸着されずに通過する。また、毒物を誤飲した際などに活性炭を経口投与することもあるものの、これは消化管内で活性炭に吸着された毒物が、活性炭と共に大便として排泄されることを狙って行う処置であり、活性炭に吸着されやすい毒物が消化管内に残っていると考えられる時に限られる。
以上のようなことを総合的に判断した上で、活性炭は、脱臭や水質浄化、有害物質の吸着除去などに用いられる。

出典：Wiki 活性炭

2024年現在も、日本は深刻な木材不足に直面しており、建設や家具などの木材需要に対して供給が追いついていない状況です。

＜2021年から続くウッドショックの影響＞

2021年から2022年にかけて発生したウッドショックの影響は、2024年現在も依然として続いています。ウッドショックとは、北米を中心とした木材供給量の減少と需要の急増により、世界的に木材価格が高騰した現象です。

• 住宅メーカーや木材業者は、木材調達の困難や価格高騰の影響を受け続けています。
• 新築住宅の建築費用上昇や、木材を使った家具の価格改定などが相次いでいます。

＜構造的な木材不足の背景＞

ウッドショック以外にも、日本の木材不足には構造的な背景が存在します。

• 国内産木材の伐採量の減少：戦後の高度経済成長期における住宅建設ラッシュで大量の木材が伐採された後、植林活動が十分に行われず、現在伐採できる木材量が減っています。
• 山間部の過疎化と林業従事者の減少：山間部の過疎化が進み、林業に従事する人が減少しています。
• 海外からの木材輸入量の増加：日本の経済成長に伴い、木材需要が急増し、国内産木材だけでは需要を満たせなくなり、海外からの木材輸入量が増加しています。
• 木材自給率の低さ：2020年の木材自給率は37％で、過去最低の水準となっています。

＜政府の取り組みと課題＞

木材不足の解決に向けて、政府は様々な取り組みを進めています。

• 国産材の利用促進：国産材の品質向上や流通の円滑化、国産材利用に関する補助金制度の拡充、木造建築に関する技術開発など
• 森林資源の管理・整備：植林活動の推進、山間部の森林管理の強化、森林の多面的機能の維持・向上
• 海外からの木材輸入の安定化：輸出国との連携強化、輸送手段の多様化

しかし、これらの取り組みは長期的な視点での継続が必要であり、短期的には木材不足の解消は難しい状況です。

＜2024年における木材価格の動向＞

2024年における木材価格の動向は、引き続き不透明な状況です。

• ウッドショックの影響や世界経済の動向によって、木材価格が上下に変動する可能性があります。
• 短期的な視点では、木材価格の高止まりが続く可能性が高いと考えられます。
• 中長期的な視点では、国産材の利用促進や森林資源の管理・整備などの取り組みが奏功し、木材価格が安定化する可能性もありますが、現時点では明確な展望はありません。

出典：Gemini

有機汚泥の炭化物、いわゆる「バイオチャー（biochar）」は、多岐にわたる用途があります。以下に主要な使用用途を挙げます：

1. 土壌改良剤

• 土壌肥沃度の向上：バイオチャーは土壌の物理的特性を改善し、水分保持能力を高め、土壌の通気性を良くします。
• 栄養分の保持：多孔質構造により、肥料や栄養素を吸着してゆっくり放出するため、作物の成長を助けます。
• pH調整：酸性土壌の中和に役立ち、植物の成長環境を最適化します。

2. 環境保護

• 炭素の固定：バイオチャーは炭素を安定した形で土壌に固定するため、温室効果ガスの削減に貢献します。
• 水質浄化：水中の重金属や有害物質を吸着し、浄化に寄与します。

3. 廃水処理

• 吸着材としての利用：バイオチャーはその多孔質構造により、有害物質や汚染物質を効率よく吸着します。これにより、工業廃水や都市下水の浄化に使用されます。

4. エネルギー源

• 固形燃料：バイオチャーは高エネルギー密度を持つため、固形燃料として利用可能です。また、炭化プロセス中に生成されるガスもエネルギー源として利用されます。

5. 建築材料

• コンクリートやアスファルトの補強材：バイオチャーを添加することで、材料の強度や耐久性を向上させることができます。

6. 飼料添加物

• 動物飼料の品質向上：バイオチャーを飼料に混ぜることで、消化器系の健康を促進し、家畜の成長を助けます。

7. バイオフィルター

• 大気浄化：工場や農場から排出されるガスの浄化にバイオチャーを使用し、有害物質や臭気を吸着します。

8. 園芸用資材

• 培養土の改良：鉢植えや庭園の土壌に混ぜることで、植物の成長を促進します。

9. カーボンクレジット

• 炭素取引：バイオチャーを利用することで、カーボンオフセットの一環としてカーボンクレジットを取得し、温室効果ガス排出削減のための経済的インセンティブを得ることができます。

これらの用途は、有機汚泥の炭化物が環境保全や持続可能な農業、エネルギー効率の向上に貢献する可能性を示しています。

出典：ChatGPT

コークスは、鉄鋼製造などで重要な還元剤として使用されていますが、持続可能性や環境負荷の観点から、コークスの代替として利用できる炭化物が注目されています。以下は、コークスの代替となり得る炭化物の具体例です。

1. バイオコークス（バイオ炭）

• 竹炭：竹から得られる炭は、高い密度と炭素含有量を持ち、鉄鉱石の還元に適しています。
• ココナッツ殻炭：高い炭素含有量と硬度があり、製鋼プロセスでのコークスの代替として利用可能です。

2. 農業廃棄物由来の炭化物

• 米の籾殻炭：シリカを含む米の籾殻炭は、特定の還元プロセスで利用できますが、鉄鋼製造にも適応可能な場合があります。
• トウモロコシの芯炭：高い炭素含有量があり、製鉄業での還元剤として有望です。

3. 食品廃棄物由来の炭化物

• コーヒーかす炭：コーヒーかすから得られる炭化物は、還元力が強く、金属の精錬や触媒のサポート材として利用できます。

4. 動物由来の炭化物

• 骨炭：骨から得られる炭化物は、リン酸カルシウムを含み、特定の化学工業での還元剤として使用されます。

5. 庭園廃棄物由来の炭化物

• 葉や草の炭：庭園廃棄物から得られる炭化物も還元剤として利用可能で、特に小規模な工業プロセスや農業用途に適しています。

利点と考慮点

利点

• 持続可能性：これらの代替炭化物は再生可能な資源から作られており、環境負荷が低い。
• 廃棄物の再利用：農業廃棄物や食品廃棄物を利用することで、廃棄物処理問題を軽減します。
• 炭素固定：炭化物を利用することで、二酸化炭素の排出を抑え、炭素を固定化できます。

考慮点

• 性能の安定性：コークスの代替として使用するためには、代替炭化物の性能が安定していることが重要です。
• 製造コスト：新しいプロセスを導入するためのコストと技術的な課題を考慮する必要があります。
• 供給の安定性：大量生産に対応するための安定した供給源が必要です。

具体例：バイオコークスの製造と利用

• 製造方法：バイオマス原料を炭化し、高温で処理してバイオコークスを生成します。
• 鉄鋼業での利用：高炉での鉄鉱石の還元プロセスにおいて、バイオコークスをコークスの代替として使用します。これにより、炭素排出量の削減が期待されます。

コークスの代替炭化物は、持続可能な鉄鋼製造と環境保全の両立を目指す上で重要な役割を果たす可能性があります。今後の研究と技術開発により、これらの代替炭化物の利用がさらに進むことが期待されます。

出典：ChatGPT

飲料粕（ビール粕、ワイン粕など）を炭化して得られる炭化物には、多くの利用用途があります。以下に具体的な用途を示します。

1. 土壌改良剤

• 肥沃度の向上：飲料粕炭化物は多孔質であり、土壌の水分保持能力や通気性を改善します。
• 栄養素の保持と放出：多孔質構造が肥料や栄養素を吸着し、必要に応じて徐々に放出します。
• pH調整：土壌の酸性度を調整し、植物の成長環境を改善します。

2. 吸着材

• 水質浄化：有害物質や重金属を吸着し、水の浄化に使用されます。
• 大気浄化：工業排水や農業排水中の汚染物質を吸着するために使用されます。

3. 飼料添加物

• 動物の健康促進：飲料粕炭化物を飼料に添加することで、家畜の消化器系の健康を改善し、成長を促進します。

4. バイオフィルター

• 脱臭と汚染物質の除去：養殖場や農業施設での臭気や汚染物質を除去するためのフィルターとして使用されます。

5. エネルギー源

• 固形燃料：高エネルギー密度を持ち、固形燃料として利用できます。
• 発電：バイオマス発電の燃料として利用され、再生可能エネルギー源として役立ちます。

6. 建材

• コンクリートの補強材：炭化物をコンクリートに混ぜることで、強度や耐久性を向上させることができます。

7. 炭素の固定

• 炭素吸収：炭化物として土壌に埋めることで、二酸化炭素の固定化を図り、気候変動対策に寄与します。

8. 農業用途

• 堆肥の改善：堆肥に混ぜることで、その品質を向上させ、土壌の健康を促進します。
• 害虫駆除：土壌に混ぜることで、特定の害虫を抑制する効果が期待されます。

9. 健康・美容

• 化粧品原料：飲料粕炭化物は、肌の浄化やデトックス効果を持つ成分として化粧品に利用されることがあります。

利点と考慮点

利点

• 持続可能性：廃棄物を有効活用するため、環境負荷が低く、持続可能な方法です。
• 経済的価値：廃棄物から高価値の製品を生産することで、経済的価値を創出します。
• 多機能性：多くの用途に適しており、さまざまな産業で利用可能です。

考慮点

• 製造コスト：炭化プロセスにはエネルギーが必要であり、コスト効率を考慮する必要があります。
• 品質管理：炭化物の品質は原料やプロセスに依存するため、安定した品質を保つための管理が重要です。

飲料粕炭化物は、環境保護、持続可能な農業、エネルギー効率の向上など、さまざまな分野での利用が期待されています。適切な技術と管理によって、そのポテンシャルを最大限に引き出すことができます。

出典：ChatGPT

電熱スクリュー Spirajoule

■ Biogreen 熱分解装置 システム
Biogreen は投入された原料を無酸素での加熱、熱分解を行ないます。熱分解により原料より炭素分のみを残し、原料に含まれる可燃性ガス等の合成ガスを発散させます。投入原料を選ばず、熱分解処理でガス、炭、オイルを製造発生させそれぞれが利活用ができ、その廃棄物が持つエネルギーは最大限利活用され廃棄物はなくなります。
Biogreen の熱分解処理は化石燃料、火気は一切使用しない低圧電流のジュール効果で行なう電気での加熱そして連続式での運転のため、24時間連続運転が可能で運転状況はモニターで監視し、運転管理操作はタッチパネルで楽にでき、人手を必要としません。Biogreen は国際特許技術で他にはない独自の熱分解装置ですが、構造は単純で部品点数は少なく壊れにくくメンテナンスは楽で長持ちし長時間使用ができます。熱分解処理にとり非常に重要な温度、機内滞留時間の管理調整はモニターで管理しタッチパネル操作で簡単にでき、安全衛生面でもとても優れています。装置の設置面積は小さくコンパクトでコンテナー内設置も可能で移動もでき、場所を選びません。
Biogreen は熱分解時の加熱温度によりガス、炭化物を作り出す産出の割合が異なります。そのため、熱分解装置 Biogreen は炭化装置、炭化炉あるいはガス化装置、ガス化炉とも言えます。熱分解後のその産出製造物の利用目的に合わせ加熱温度の調整を行ないますが、その温度調整、管理は、Biogreenであれば電気加熱式ですので簡単に確実に行なえます。又、その加熱は石油燃料を一切使用せず火気は未使用のため安全衛生面、運転操作面で火気使用熱分解装置、炭化炉、ガス化炉と比較すると非常に優れていると言えます。

炭化、半炭化

ガス化

油　化