汚染有機廃棄物の熱分解によるPFAS分解と排出係数 -2 / 熱分解装置 Biogreen / ガス化, 炭化, 油化

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。-2

ペルフルオロアルキルおよびポリフルオロアルキル物質（PFAS）は、1940年代以降、工業用および消費者用の幅広い用途で使用されるようになった有機合成化学物質の大きなグループである[25]。環境中への拡散は、健康への悪影響、特に内分泌かく乱作用と発がん性につながっている[56]。
強い炭素-フッ素結合は、それらに高い熱安定性、難分解性、比較的高い水溶性を与え、環境中に偏在するようになった[1,32]。特に、ペルフルオロアルキルオクタン酸（PFOA）やペルフルオロアルキルオクタン酸スルホン酸（PFOS）などの化合物は、ストックホルム条約に盛り込まれたため[60,61]、その生産は長鎖（CF2≧7、CF2は鎖中のペルフルオロアルキルの数を表す）から短鎖（6≦CF2≧4）や超短鎖（3≦CF2≧1）のPFAS化合物へとシフトしている[11,18]。短鎖および超短鎖PFASは移動性が高いため、環境中に急速に拡散し、例えば廃水処理施設（WWTP）において除去することが困難であり、飲料水源に広く存在することになる[42]。
最近、ペルフルオロオクチルスルホンアミド（FSA）やフルオロテ ロマーアルコールなどのPFAS前駆体化合物にも注目が集まっている。
PFAS化合物は、その広範な使用と環境上の存在により、都市固形廃棄物[8]、電子廃棄物[57]、下水汚泥[23,52,62,68]、家畜ふん尿[40]、食品廃棄物[43]、複合木材建材、繊維廃棄物[14]など、ほとんどの廃棄物の流れに入り込んでいる。このような廃棄物の流れの処理が不十分なために、PFAS化合物が環境中に拡散しており[34,52]、また循環経済におけるリサイクルの大きな課題となっている[27]。
近代的な廃棄物焼却炉は、ほとんどの有機汚染物質を容易に分解し、排ガス洗浄とエネルギー回収ができるように設計されているため、通常1000℃以上で運転され、多くの地域で有害廃棄物を処理するためのアプローチとして受け入れられてきた [16, 22]。
廃棄物焼却過程におけるPFASの状態はよく理解されておらず、前駆体や超短鎖PFASのような監視されていない化合物に関する懸念と、熱分解生成物の放出に関連する環境リスクの両方が存在する[55]。
ここ数十年の間に、熱分解は有機廃棄物のより持続可能な熱処理オプションとして、科学界から注目されるようになった[15,35,36,66]。熱分解は、酸素のない状態で有機廃棄物を加熱し、合成ガス、油、バイオ炭を生成する[13]。バイオ炭は、多孔質の炭素リッチな生成物であり、農業土壌改良[29,31,45]、炭素回収・貯留[50]、有機汚染物質の吸着剤[2,6,28]、コンクリート充填材[26]、冶金産業における無煙炭の代替[70]など、多様な用途に利用できる特性を備えている。
さらに、有機汚染物質を分解する熱処理オプションとしての熱分解の効果は、医薬品、ポリ塩化ビフェニル（PCB）、多芳香族炭化水素（PAH）、内分泌かく乱化合物およびホルモン化合物[39]、クロロフェノールおよび塩素化農薬[53]、ならびに有機リン系難燃剤[19]に対して実証されている。
最近、 Alinezhad et al.[7]は、温度と滞留時間が十分である限り（それぞれ500 ◦C以上と30分以上）、焼却または熱分解という熱処理の種類は、PFAS除去の観点からは重要ではないことを土壌について実証した。
他の実験室研究[64,69]では、不活性雰囲気と同様の条件下で、使用済み活性炭（AC）中または水性フィルム形成フォーム（AFFF）中で、広範なPFAS化合物の分解をそれぞれ記録しており、広範なペルフルオロアルケン、ペルフルオロアルカン、ペルフルオロアルキルアルデヒド、およびフルオロテトラマーアルコールの分解生成物を検出することができた。
それにもかかわらず、オゾンを害する特定のパーフルオロアルカン、パーフルオロメタン、パーフルオロエタン、その他の短鎖ポリフルオロアルカン温室効果ガスを検出することはできなかった。McNamaraら[38]はさらに、完全に分解されないPFASが、バイオソリッドの熱分解中に熱分解油中に蓄積する可能性があることを報告している。
これらの結果は、PFASに汚染された有機廃棄物の廃棄物処理代替としての熱分解に有望である。しかし、Stoiber et al.[55]が廃棄物焼却のケースで指摘したように、理想化された実験室での研究で実証された効果は、実規模の操業では同じではないかもしれない。
このような不一致は、低濃度（PFOAは13.2 ng L-1、PFOSAは46.2 ng L-1）ながら、排ガススクラバー水中にPFASが存在することを示した2つの商業運転プラントでの下水汚泥熱分解からのデータ [58] で以前に文書化されている。このことは、PFAS化合物が、スケールアップしたシステムにおいて、一連の高温熱分解・燃焼処理に耐えられることをある程度示唆している。
したがって、本研究の目的は、中程度の規模の熱分解システム（5-10 kg hr-1まで運転可能）から排出されるバイオ炭と排気の両方において、原料や熱分解条件がPFASの存在にどのような影響を及ぼすかを調べることによって、実際の汚染された有機廃棄物の工業的熱分解におけるPFASの運命に関する知識のギャップを埋めることである。
これは以下の仮説を検証することによって行われた： 1) 熱分解温度が十分に高ければ、PFASは初期濃度や構成成分に関係なく、固相（バイオ炭への原料）から除去される。2) 排出係数を含む熱分解マスバランスは、定量可能なPFAS化合物の大部分がプロセスで分解されることを実証する。
本研究は、下水汚泥以外の有機廃棄物の熱分解におけるPFASの最初の調査である。著者らの知る限り、中規模熱分解システムからのPFAS化合物の潜在的放出を定量化したのも、熱分解からのPFASの排出係数を提供したのも、これが初めてである。
この研究ではまた、超短鎖PFASやPFAS前駆体を含む56種類の化合物を検討したため、下水汚泥やバイオ炭のような複雑なマトリックス中のPFAS分析のための斬新で頑健な方法の開発が必要となった。

次回に続きます。

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汚染有機廃棄物の熱分解によるPFAS分解と排出係数 -1 / 熱分解装置 Biogreen / ガス化, 炭化, 油化

残留性有機汚染物質に関するストックホルム条約（ざんりゅうせいゆうきおせんぶっしつにかんするストックホルムじょうやく、英語：Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants）は、早急な対応が必要と思われる残留性有機汚染物質(POPs)の減少を目的として、それらの指定物質の製造・使用・輸出入の禁止または制限をする条約。残留性有機汚染物質条約、ストックホルム条約、POPs条約とも呼ばれる。
2001年5月22日に採択、2004年5月17日に発効、日本は2002年に受諾している。

出典：Wiki 残留性有機汚染物質に関するストックホルム条約

長鎖PFAS（Long-Chain Per- and Polyfluoroalkyl Substances）は、炭素鎖が6個以上のフルオロカーボン基を持つPFASのことを指します。これらの化合物は、特に環境や健康への影響が懸念されています。

長鎖PFASの主な特徴と影響は以下の通りです：

特徴

1. 耐久性：非常に安定しており、環境中で分解されにくい。
2. 疎水性と疎油性：水や油を弾く性質を持ち、撥水・撥油剤として利用される。
3. 蓄積性：生物体内に蓄積しやすく、特に肝臓や血液中に高濃度で見られることが多い。
4. 生物濃縮：食物連鎖を通じて高濃度に濃縮される傾向がある。

主な種類

• PFOA（パーフルオロオクタン酸）：炭素鎖が8個のフルオロカーボン基を持つ。
• PFOS（パーフルオロオクタンスルホン酸）：同じく炭素鎖が8個のフルオロカーボン基を持つ。

健康への影響

長鎖PFASは以下のような健康リスクと関連しています：

• 発がん性：いくつかの種類のがんのリスクを増加させる可能性がある。
• 免疫系の影響：免疫応答を抑制することがある。
• ホルモン系の影響：甲状腺機能やホルモンバランスに影響を与えることがある。
• 発育への影響：発育中の子供に対する影響が懸念される。

環境への影響

• 土壌と水質汚染：工場排水や廃棄物処理場から環境中に排出され、長期間にわたって土壌や地下水を汚染する。
• 生態系への影響：水生生物や陸上生物に蓄積し、食物連鎖を通じて広範な影響を及ぼす。

規制と対策

多くの国や地域で、長鎖PFASの製造・使用・廃棄に対する規制が強化されています。例えば、アメリカのEPAや欧州連合のREACH規制などが長鎖PFASの使用を制限し、代替物質の開発や使用を促進しています。

また、企業や研究機関によって、PFASの除去や分解技術の開発も進められています。例えば、高度なフィルター技術や化学的分解プロセスなどが研究されています。

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

超短鎖PFAS（パーフルオロアルキルおよびポリフルオロアルキル物質）は、炭素鎖の長さが短いPFAS化合物を指します。PFASは、その特異な化学特性により、工業製品や消費財に広く使用されている人工化学物質の一群です。例として、ノンスティックフライパンのコーティング、撥水性のある布地、食品包装などが挙げられます。
超短鎖PFASは、通常、炭素原子が6個未満のPFAS化合物を指します。具体的には、C2（パーフルオロエタン酸、PFAA）やC3（パーフルオロプロパン酸、PFPrA）などがあります。これらの化合物は、分子が小さく水溶性が高いため、環境や生物の体内に移動しやすいとされています。
研究によると、超短鎖PFASは長鎖PFASに比べて生物蓄積性や毒性が低い可能性がありますが、それでも環境や人間の健康に対するリスクを引き起こす可能性があります。これらの化合物は、化学的に非常に安定しており、環境中で分解されにくいため、長期的な曝露や汚染を引き起こす可能性があります。
超短鎖PFASの研究と監視は、環境科学や公衆衛生の分野において重要な課題です。これらの化合物の環境中での挙動や潜在的なリスクについて、さらなる理解が求められています。

出典：ChatGPT

PFAS前駆体化合物（PFAS precursor compounds）は、最終的にPFAS（パーフルオロアルキルおよびポリフルオロアルキル物質）に変換される化合物です。これらの前駆体化合物は、環境中での分解や代謝過程を通じて、より安定なPFAS化合物、特にパーフルオロアルキル酸（PFAA）に変換されます。

主なPFAS前駆体化合物の種類

1. フルオロテロマーアルコール（FTOH）
   • 例：6:2フルオロテロマーアルコール（6:2 FTOH）、8:2フルオロテロマーアルコール（8:2 FTOH）
   • 特徴：大気中で酸化されると、パーフルオロカルボン酸（PFCAs）に変換される。
2. フルオロテロマーアクリレート（FTAC）およびフルオロテロマーメタクリレート（FTMAC）
   • 用途：ポリマーの製造に使用される。
   • 特徴：環境中での分解により、FTOHなどの前駆体やPFASに変換される。
3. ペルフルオロスルホンアミド（FASA）およびペルフルオロスルホンアミドエタノール（FASE）
   • 例：ペルフルオロオクタンスルホンアミド（PFOSA）、ペルフルオロオクタンスルホンアミドエタノール（FOSE）
   • 特徴：PFOS（ペルフルオロオクタンスルホン酸）やその他のPFASに変換される。

PFAS前駆体化合物の環境および健康への影響

前駆体化合物は、環境中での分解や生物の代謝過程を通じて、最終的に安定したPFAS化合物に変わるため、間接的に環境や人体に影響を及ぼす可能性があります。PFASは環境中で非常に安定しており、分解されにくいため、長期間にわたって蓄積し、持続的な汚染源となります。また、いくつかのPFASは、発がん性、内分泌かく乱作用、免疫毒性などの健康リスクが報告されています。

監視と規制

多くの国や地域では、PFASおよびその前駆体化合物の環境中での監視や規制が強化されています。前駆体化合物の特定と監視は、PFAS汚染を効果的に管理するために重要です。

PFAS前駆体化合物の研究は進行中であり、これらの化合物が環境中でどのように変換され、どのような影響を及ぼすかについての理解が深まることが期待されています。

出典：ChatGPT

バイオソリッド（Biosolid）とは、下水処理施設で発生する下水汚泥を処理・加工して得られる固形物のことを指します。これらのバイオソリッドは、下水処理過程で有機物や栄養素を含む固形物として分離され、適切な処理を経て、肥料や土壌改良材として再利用されます。

バイオソリッドの処理方法や利用方法には以下のようなものがあります：

1. 熱処理：バイオソリッドを高温で処理することで、有害な病原菌を殺菌し、安定化します。
2. コンポスト化：バイオソリッドを有機廃棄物と混ぜて堆肥化し、肥料として利用します。
3. 乾燥：バイオソリッドを乾燥させて水分を除去し、固形燃料や肥料として使用可能な形態にします。
4. 土地利用：農地や森林地帯にバイオソリッドを施用し、土壌改良や栄養補給に利用します。

バイオソリッドの利用は、資源の有効活用と環境保全に寄与しますが、適切な処理と管理が重要です。これは、有害物質や病原菌のリスクを最小限に抑え、環境や人間の健康に影響を与えないようにするためです。

出典：ChatGPT

PFAS（Per- and Polyfluoroalkyl Substances、パーフルオロアルキル化合物）は、人為的に作られた化学物質の一群で、耐熱性や耐薬品性に優れているため、多くの産業製品に利用されています。しかし、環境中に放出されると分解されにくく、生態系や人体に対して長期的な影響を及ぼす可能性があることから、排出係数の設定と管理が重要です。

PFASの排出係数については、以下のような要素が考慮されます：

1. 製造プロセス：PFASを含む製品の製造過程で排出される量。
2. 使用中の放出：製品使用中に環境中に放出される量。
3. 廃棄時の放出：製品廃棄時に環境中に放出される量。

これらの係数は、以下のような形式で表されることが一般的です：

• $\text{g PFAS}/\text{単位製品}$
• $\text{mg PFAS}/\text{リットル排水}$
• $\text{ng PFAS}/\text{立方メートル大気}$

具体的な排出係数は、製品の種類、使用されるPFASの種類、製造や使用の条件によって異なります。排出係数は通常、実測データやモデリングに基づいて設定され、環境規制当局や研究機関が提供することが多いです。
たとえば、EPA（アメリカ合衆国環境保護庁）は、PFASの排出量評価のためのガイドラインや係数を提供しています。また、国際的な環境保護団体や研究者も、PFASの排出量評価に関するデータや研究を発表しています。日本でも、環境省や関連機関がPFASの管理や排出量の評価に関する情報を提供しています。

出典：ChatGPT

物質収支（ぶっしつしゅうし、Mass balance または Material balance）とは、ある化学反応の系において、その系に投入した物質の量と系から得られた物質の量との収支を指す。
特に化学工学では以下のような物質収支式により評価される。

蓄積量の時間変化 = 流入量 – 流出量 + 生成量 – 消滅量

物質収支式は「原子は消滅したり、新たに生成したりしない」という質量保存則に基づいており、特定の装置またはプラント内で物質は増えも減りもしないという原則に基づいて立てる式である。例えば、ある反応器に物質Aが 5 mol流入されたとしよう。この反応器から物質Aが 3 mol流出したとしたら、残り 2molの物質Aは、まだ反応器のなかにあるか（蓄積）、反応によって別の物質に変わってしまったか（消滅）、あるいはその両方、のいずれかである。

出典：Wiki 物質収支

マトリックス（あるいはマトリクス）とは、元来「母体・基盤」を意味する言葉である。この言葉が指す具体的な事象・事物について、以下に述べる。
本来は「子宮」を意味するラテン語（Mater）に由来するMatrixの音写で（英語では「メイトリクス」）、そこから何かを生み出すものを意味する。この「生み出す機能」に着目して命名されることが多い。また、子宮状の形状・状態に着目して命名される場合もある。
日本語にあえて翻訳する場合は「基盤」「基質」「発生源」「母体」「鋳型」などの訳語が当てられているが、ラテン語の原語の「子宮」「母体」から強く感じられる「ものを生み出す機能」のニュアンスが伝わりにくく、結局、カタカナで「マトリックス」と表記されることが多い。

出典：Wiki マトリックス

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

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

Spirajouleは国際特許取得済みの熱分解装置です。Biogreenシステムの心臓部と言えます。最適な熱分解処理は滞留時間と加熱温度の調整で行います。この調整がこの装置では簡単に行えます。

熱分解装置 Spirajouleは 電気式です。火気、石油燃料を一切使用しないため、地球温暖化ガスが発生しない脱炭素装置です。しかも連続式です。
熱分解は 無酸素状態の密閉された Spirajoule 熱分解装置内のスクリューで行われます。スクリューへ電流を通しそのジュール熱で投入された原料を加熱し熱分解を行なっています。そのスクリューが回転することで原料を熱分解を行ないながら搬送しています。
熱分解の温度はジュール熱の大きさで調整し、原料の滞留時間はスクリューの回転数調整により行ないます。その調整はいずれも制御盤のタッチパネルで簡単にできます。熱分解で最も重要な温度と滞留時間の調整は電気式のため簡単に行なえるとも言えます。火気、石油燃料を使用する装置と比較しても非常に安全で衛生面で優れています。又、処理はバッチ式ではなく連続式ですので人を張り付ける必要がありません。

Spirajoule 熱分解装置

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。

ガス化

油　化

炭化、半炭化