炭化とは

炭化とは、有機物を加熱して炭素を多く含む物質に変えるプロセスのことを指します。この過程では、酸素の供給を制限した状態、または完全に遮断した環境で熱を加えることによって、素材が燃焼せずに分解します。有機物の中に含まれる水分や揮発性成分が熱によって除去され、残された固形物は炭素含有量が高い状態になります。
炭化は主に木材や農業残渣、食品廃棄物、汚泥などの有機廃棄物に適用されます。この処理によって生成される物質には、例えば燃料として使用できる木炭やバイオ炭があります。また、炭化の過程で発生する揮発性ガスは、再利用可能なエネルギー源としても利用されています。
さらに、炭化は単なる廃棄物処理だけでなく、環境保全や資源循環の観点からも注目されています。例えば、炭化によって得られるバイオ炭は、土壌改良材として使用されることで農業に役立つだけでなく、二酸化炭素の長期的な固定化にも寄与します。このように、炭化は持続可能な社会の構築に貢献する重要な技術の一つといえます。

炭化の基本的なプロセス
有機物の加熱
有機物（木材、農業残渣、食品廃棄物、汚泥など）を高温で処理します。温度は通常200～1000℃程度で、目的によって異なります。

酸素の制限
炭化では酸化反応を防ぐため、空気（酸素）を遮断します。これにより燃焼が防がれ、主に揮発性成分が除去されます。

化学反応
熱分解（熱による分解）が進み、水分や揮発性有機化合物が分離。残留物には炭素が多く含まれます。

生成物
固形物：炭素（木炭やバイオ炭など）
気体：揮発性有機化合物（メタン、二酸化炭素など）
液体：タールやピッチなど

炭化の種類
低温炭化（200～400℃）
主にバイオ炭や土壌改良材の製造に利用されます。
高温炭化（500～1000℃）
活性炭や高品質な燃料炭の製造に使用されます。

炭化のメリット
廃棄物の再利用：有機廃棄物を有価物（バイオ炭や燃料）に変換。
環境保全：土壌改良や二酸化炭素の長期貯蔵に利用可能。
エネルギー回収：揮発性ガスをエネルギー源として利用可能。

炭化の用途
燃料生産：木炭、バイオコークスなどの固形燃料。
土壌改良：バイオ炭を用いた農業での利用。
水処理：活性炭を用いた吸着剤としての利用。
廃棄物処理：食品廃棄物や汚泥の炭化で廃棄物量を削減。

炭化技術は、環境負荷を軽減しながら資源を循環利用するための重要な手段とされています。

半炭化とは

半炭化とは、有機物を完全に炭化させるのではなく、比較的低温で部分的に炭化させるプロセスを指します。この処理では、通常200～400℃程度の温度で有機物を加熱し、揮発性の成分や一部の有機化合物を分解しますが、原料そのものの構造や成分の一部が残ります。これにより、生成物には炭素を多く含む固体が得られますが、完全炭化のようにすべてが炭素化されるわけではありません。
半炭化の過程で得られる物質は、燃料や土壌改良材として利用されることが多いです。例えば、半炭化されたバイオマスは、木質ペレットやバイオコークスといった固形燃料として使用されます。これらはエネルギー密度が高く、燃焼効率も良いため、石炭の代替燃料として注目されています。また、半炭化による生成物には一部の有機成分が残っているため、完全炭化物よりも栄養供給性が高く、土壌改良材としての価値もあります。
この技術の大きな特徴は、完全炭化よりも低温で処理を行うため、エネルギー消費が少ないことです。また、廃棄物の処理にも有効で、食品廃棄物や汚泥などを半炭化することで体積を減少させると同時に、価値のある資源に変えることができます。このように半炭化は、エネルギー効率が高く、多用途に利用できる生成物を提供するプロセスとして、環境負荷の低減や資源の有効活用に貢献しています。

半炭化の特徴
温度
半炭化は通比較的低い温度で行われます。これは完全炭化に比べて温度が低いのが特徴です。

生成物
固形物：炭素を多く含むが、原料の構造や形状が部分的に残る。
気体・液体：少量の揮発性有機化合物（VOC）やタールが生成される。

エネルギー消費
低温で処理されるため、完全炭化に比べてエネルギー消費が少ないのが利点です。

半炭化の用途
燃料の製造
半炭化によって得られる物質は、木質ペレットやバイオコークスのような固形燃料として利用されることが多いです。これらは高いエネルギー密度と燃焼効率を持ち、石炭の代替燃料として注目されています。

土壌改良
半炭化したバイオ炭は、土壌改良材として使用されます。完全炭化物に比べて一部の有機成分が残っているため、土壌の栄養補給にも役立ちます。

廃棄物の減量
食品廃棄物や汚泥などの有機廃棄物を半炭化することで、体積を減少させるとともに、廃棄物を有価物に変換することができます。

半炭化のメリット
半炭化は、完全炭化と比較してエネルギー効率が高く、生成物に柔軟性がある点がメリットです。また、燃料や農業資材など多用途に適用可能であり、資源循環や環境負荷低減に貢献する技術として活用されています。特に、再生可能エネルギーや資源回収の観点から、持続可能な社会における重要なプロセスの一つとされています。

炭化と半炭化の違い

炭化と半炭化の主な違いは、処理温度、生成物の性質、エネルギー消費量、用途にあります。炭化は、有機物を高温で処理して炭素含有率が非常に高い物質を生成するプロセスです。通常、500℃から1000℃以上の高温で行われ、素材中の揮発性成分をほぼ完全に分解します。その結果得られる生成物は、木炭やバイオ炭のように非常に安定した炭素化物であり、燃料や吸着剤（活性炭）として幅広く利用されます。また、長期的な炭素固定や環境保全にも寄与するため、地球温暖化対策としても注目されています。

一方、半炭化は、有機物を比較的低い温度で部分的に炭化させるプロセスです。処理温度は200～400℃程度と炭化よりも低く、このため、生成物には揮発性成分が一部残り、原料の化学的特徴や形状がある程度維持されます。この生成物は、石炭の代替燃料であるバイオコークスや木質ペレット、さらには土壌改良材として使用されます。特に半炭化によって得られるバイオ炭は、完全炭化物よりも栄養供給性があり、農業用途での利点があります。
エネルギー消費の観点でも違いがあり、炭化は高温処理に多くのエネルギーを必要とする一方、半炭化は低温で行われるためエネルギー効率が高いです。そのため、半炭化は大量の廃棄物処理や廃棄物の資源化に適しており、コストや効率を重視する場合に選ばれることが多いです。一方で、炭化は生成物の純度や安定性が求められる用途において選ばれます。
このように、炭化と半炭化は、目的や用途に応じて異なる特徴を持つ技術です。炭化は高品質な生成物を目指すプロセスであり、半炭化はエネルギー効率や処理速度を重視するプロセスといえます。どちらも、有機物の有効活用や環境負荷の軽減において重要な役割を果たしています。

1. 加熱温度の違い
炭化
有機物を高温（通常500～1000℃以上）で処理します。この温度帯では、素材の揮発性成分がほぼ完全に分解され、炭素含有率が非常に高い物質が生成されます。
半炭化
有機物を比較的低い温度（200～400℃程度）で処理します。この温度では、揮発性成分の一部が除去されますが、原料の形状や化学的特性が部分的に残ります。

2. 生成物の違い
炭化
完全に炭素化された固体物質（木炭やバイオ炭）が生成されます。これは安定性が高く、燃料や吸着剤（活性炭）として利用されます。
半炭化
炭素含有率が炭化物より低く、有機物の成分や構造が一部残っている物質が生成されます。燃料として利用される場合は、完全炭化物よりエネルギー密度が低いことがあります。

3. エネルギー消費と効率
炭化
高温が必要なため、エネルギー消費が多くなります。しかし、生成物の炭素含有率が高いため、長期的な利用や高品質な製品が得られます。
半炭化
低温で処理するためエネルギー消費が少なく、効率的に処理が可能です。特に、大量の廃棄物処理や一部の用途には適しています。

4. 用途の違い
炭化
固形燃料（木炭、バイオ炭）
活性炭として水や空気の浄化に利用
炭素貯留（環境保全）
半炭化
石炭の代替燃料（バイオコークス、木質ペレット）
土壌改良材（バイオ炭）として、栄養供給性があるもの
廃棄物の減量とリサイクル促進

5. 廃棄物処理への適応性
炭化
処理時間が長く、設備が必要なため、大量処理には向かない場合があります。
半炭化
比較的短時間で処理できるため、大量の廃棄物処理や資源の回収に適しています。

結論
炭化は完全な炭素化を目指し、高品質な生成物を得るプロセスであるのに対し、半炭化はエネルギー消費を抑えつつ、用途に応じた柔軟な生成物を得るプロセスです。それぞれの目的や用途に応じて使い分けられています。

Biogreen の熱分解処理は、化石燃料や火気を一切使用しない低圧電流のジュール熱で行われる電気での加熱です。このため、処理時に地球温暖化ガスCO2が発生しません。また、熱分解処理にとって非常に重要な温度と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実行できます。安全衛生面でも非常に優れています。
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す。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簡単にできます。人手を必要としない自動化されたシステムです。

Biogreenは、国際特許技術を取得した他に類を見ない電気熱源の連続式熱分解装置で、構造が単純で部品数が少ないため、故障しにくくメンテナンスが容易で、長時間の使用にも耐えられます。化石燃料を使用するバーナーの直火加熱や熱風加熱による熱分解、ガス化、炭化装置と比較すると、Biogreenの熱分解装置は地球温暖化ガスを排出しない「脱炭素」であり、安全性、設置面積、操作性、メンテナンス性などで明らかな優位性を持っています。

熱分解は、無酸素状態で処理物を加熱することにより、ガスと炭を生成します。ガスを冷却することにより油が生成されます。ガス、炭、及び油は全て利活用ができ、それらを利活用することにより廃棄物が一切なくなるゼロエミッションが可能です。

熱分解処理は加熱温度によりその処理物から生成される割合が異なります。温度が高いほどガスが多く生成され、温度が低いほど炭が多く生成されます。高温での熱分解では、炭の生成割合が少なくなりますが、質の良い安定した炭が製造できます。
Biogreenは、熱源が電気のため、熱分解処理にとって重要な加熱温度、滞留時間の調整がタッチパネル式で簡単にできるうえ、処理時にCO2の発生はありません。バーナー式等化石燃料の火気を使用した熱分解装置は温度調整が難しく熱分解時にCO2を大量に発生します。
熱分解によるバイオコークスの製造は、バイオ炭の製造時より高温で加熱し、品質の良い炭化物を生成しますが、Biogreenでは加熱温度の調整が容易にできます。

炭化、半炭化

Biogreen が熱分解装置として選ばれる理由は、その高い環境性能と効率性、そして操作性の良さにあります。まず、Biogreen は電気を熱源とするため、化石燃料を使用せずにCO2排出ゼロの運転が可能です。これにより、従来の熱分解装置に比べて環境負荷を大幅に低減します。また、電熱スクリューによる直接加熱方式を採用しており、高い熱効率を実現。エネルギー消費を最小限に抑えながら、原料を効率的に処理します。
さらに、この装置は温度や滞留時間を精密に制御できるため、バイオ炭やバイオコークス、回収カーボンブラックなど、用途に応じた高品質な製品を安定して生産できます。その一方で、コンパクトな設計により設置スペースを最小限に抑えることができ、工場環境への適応性も高いです。
Biogreen はまた、さまざまな原料、例えばバイオマス、廃棄物、プラスチック、タイヤなどに対応できる汎用性を備えており、ユーザーが特定の材料に縛られることなく幅広い用途に活用できる点も魅力です。そして、操作性にも優れ、自動化されたシステムと直感的なインターフェースにより、日常的な運用が容易でメンテナンスも簡単です。
これらの特徴を備えた Biogreen は、持続可能性、効率性、そして柔軟性を兼ね備えた次世代の熱分解装置として、多くの分野で選ばれています。

CO2排出ゼロの熱源
Biogreen は電気を熱源として使用しており、化石燃料を使わないため、プロセス中のCO2排出がありません。

高い熱効率
加熱スクリューを用いることで、原料を直接効率的に加熱できます。この設計により、エネルギー消費が抑えられます。

精密な温度制御
加熱温度と滞留時間を正確に調整できるため、目的の製品特性（バイオ炭、バイオコークス、回収カーボンブラックなど）を達成しやすくなります。

コンパクトな設計
システムが省スペースで設置可能なため、工場内での柔軟な配置が可能です。

広い原料適応性
バイオマス、廃棄物、タイヤ、プラスチックなど、さまざまな原料に対応できる多用途性があります。

高品質な製品の一貫性
一貫した熱分解プロセスにより、得られる製品の品質が安定しています。

環境負荷の低減
排出ガスが最小限に抑えられ、持続可能なプロセスを実現します。

操作とメンテナンスの容易さ
自動化されたシステムと直感的な操作インターフェースにより、運用が簡単でメンテナンスの負担も軽減されます。

これらの理由により、Biogreen は熱分解プロセスにおける効率性と持続可能性を両立する選択肢として評価されています。

Biogreen を用いた PFAS（パーフルオロアルキル化合物）の処理は、効率性と安全性の両面で注目されています。このシステムは、熱分解プロセスを通じてPFASを高温で処理し、その分解を促進します。PFASは非常に安定した化学構造を持ち、従来の方法では分解が難しいため、高温での処理が不可欠です。Biogreen は精密な温度制御機能を備えており、PFASを効果的に分解できる適切な温度範囲を確実に維持します。
さらに、Biogreen は電気を熱源とし、燃焼を伴わない設計のため、処理過程での二次的な汚染物質の発生を最小限に抑えます。この点は、PFASのような環境に有害な物質を扱う際に特に重要です。また、電熱スクリュー方式により、均一な加熱が可能で、処理対象物が十分に熱分解されることを保証します。
このプロセスでは、生成される気体を適切に管理し、分解生成物を安全に捕捉することで、環境への影響を徹底的に抑えます。加えて、Biogreen のコンパクトで効率的な設計は、現場での導入や運用を容易にし、PFAS処理のコストや作業負担を軽減する効果もあります。
これらの特長により、Biogreen はPFAS処理における信頼性の高い選択肢として評価されています。環境負荷の低減と処理効率の向上を両立するこの技術は、持続可能な廃棄物管理を実現するための重要なソリューションとして注目されています。

熱分解装置 Biogreen は、PFAS（パーフルオロアルキル化合物）処理において高度な効率と環境への影響を低減する点で注目されています。

高効率なPFAS分解
Biogreenの熱分解装置は、500℃から800℃の範囲での高温処理を利用してPFASを効率的に分解します。研究結果によると、処理温度と原料（汚泥や木質系）を問わず、PFASの除去効率（RE）は96.9%以上に達します。特に、700℃以上の温度では、すべての原料から98%以上のPFASが除去されることが確認されています。

処理温度と滞留時間
処理温度と滞留時間はPFASの除去効率に大きな影響を与えます。滞留時間が長いほど、除去効率が向上する傾向があります。例えば、20分の滞留時間で行われた熱分解実験では、高い除去効率が達成され、さらに滞留時間を長くすれば、より高い除去効率が得られる可能性が示唆されています。

環境への影響の低減
Biogreenの熱分解装置は、化石燃料や火気を使用しない熱分解プロセスを採用しています。このため、地球温暖化ガスCO2の発生を完全に抑制し、ゼロエミッションが実現可能です。

運用効率とメンテナンス
この装置は24時間無人運転が可能で、運用コストが低く、メンテナンスも簡単です。国際特許技術を基にしたこの装置は、国内外で多くの実績を持ち、日本下水道事業団の新技術Ⅰ類選定商品としても認められています。熱源が電気のため処理時に地球温暖化ガスCO2の発生は全くありません。

排出ガスとバイオ炭の利用
熱分解プロセス中で生成されるガス、炭、油は、発電、燃料、土壌改良剤、原料として利用できるため、リサイクルとアップサイクルにも寄与します。

技術的な信頼性
Biogreenの熱分解技術は、科学雑誌『Journal of Hazardous Materials』に掲載された論文でも裏付けられており、PFASの初期負荷量や種類に関わらず、500℃での30分の滞留時間での熱分解後の除去効率が99%以上であることが示されています。

総じて、Biogreenの熱分解装置は、PFASの効果的な分解と環境への影響の低減を実現する革新的な技術であり、持続可能な廃棄物処理方法です。

木くずのバイオ炭の製造

Biogreen BGR CM 600 mobile unit

電熱スクリュー Spirajoule

熱分解装置 Biogreen

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。

下記パンフレットはこちらをクリック頂ければダウンロードできます。

Spirajoule 連続式電気炉

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。

熱分解ガス化

油　化