バイオマス由来還元剤とは、バイオマス（植物や動物などの生物由来の資源）を原料として製造される還元剤のことを指します。この還元剤は、主に化石燃料を代替する形で製造プロセスに利用されることが多く、鉄鋼や化学工業の製造過程で酸素を除去して金属や化合物を生成する際に使われます。
バイオマス由来の還元剤は、持続可能性とカーボンニュートラル性が特徴です。バイオマスを原料とするため、再生可能な資源を利用しており、燃焼や使用時に排出される二酸化炭素は、原料となる植物が成長過程で吸収した分に相当するため、全体として温室効果ガスの排出削減に寄与します。
具体例としては、木質バイオマスを炭化して製造される木炭やバイオコークスがあり、鉄鋼製造などの分野で使用されています。これらは、従来の石炭やコークスに代わる環境負荷の低い還元剤として注目されています。

主な特徴と利点は以下の通りです。
再生可能資源の活用
化石燃料由来の還元剤の代わりに、木質バイオマスなどの再生可能な生物資源を原料として使用します。

CO2排出量の削減
バイオマス由来の還元剤は、原料の植物が成長過程でCO2を吸収するため、カーボンニュートラルの考え方に基づいています。

脱炭素化への貢献
既にCO2を吸収した生物由来の資源を利用することで、脱炭素化やCO2削減に貢献できます。

多様な原料
木材、農業廃棄物、食品ロスなど、さまざまな生物資源から作ることができます。

産業への応用
製鉄所の還元剤として利用されるなど、工業プロセスでの活用が進んでいます。

化学品原料としての可能性
バイオマス由来の還元剤を用いて、エチレン、プロピレン、ブチレンなどのオレフィン系炭化水素や芳香族炭化水素を生成できる可能性があります。

環境配慮型製品の開発
バイオマス由来還元剤を使用することで、環境に配慮した製品開発につながります。

バイオマス由来還元剤の開発と利用は、持続可能な化学産業の実現や環境負荷の低減に向けた重要な取り組みの一つとなっています。

バイオマス由来還元剤の製造方法は、持続可能な資源であるバイオマスを原料として利用し、化石燃料に代わる環境に優しい還元剤を生産するプロセスです。この方法では、主に木質バイオマスや農業残渣、食品廃棄物といった炭素含有量の高いバイオマス資源が使用されます。
まず、原料となるバイオマスを適切なサイズに粉砕や切断などで調整します。次に、この処理されたバイオマスを熱分解装置や炭化炉などに投入し、高温環境下で酸素を極力排除した状態で加熱します。この過程では、バイオマスが熱分解し、揮発性物質やガス成分が放出され、残った固形物が炭化物となります。この炭化物が還元剤としての主成分となります。
さらに、必要に応じて炭化物を適切な粒度に粉砕し、鉄鋼や鋳物製造のプロセスにおいて利用可能な形状に加工します。この段階で、還元性能を向上させるために添加剤を加えることもあります。最終的に得られるバイオマス由来の還元剤は、炭素含有率が高く、効率的に酸化鉄を還元する能力を持っています。
この製造方法は、バイオマスという再生可能な資源を活用することで、化石燃料の使用を削減し、温室効果ガスの排出を抑制するという大きなメリットがあります。また、農業残渣や食品廃棄物などを原料とすることで、廃棄物の有効活用や資源循環にも寄与しています。このように、バイオマス由来還元剤の製造は、環境保全と持続可能な社会の実現に向けた重要な技術です。

バイオマス由来還元剤の製造方法には以下のようなプロセスがあります。
原料の選定
木材、農業廃棄物、草本植物などのバイオマスを原料として使用します。これらのバイオマスは、炭素含有量が高く、還元剤としての適性があるものが選ばれます。

乾燥
原料の含水率を低下させるために乾燥させます。これにより、熱分解や炭化プロセスが効率的になります。

熱分解または炭化
熱分解装置（例：Biogreen）を使用して、原料を高温（300～800℃以上）で加熱します。酸素を制限した環境下で行うことで、燃焼を防ぎ、炭素含有量の高い炭化物が生成されます。高温環境における熱分解では、揮発性有機化合物やガスが分離され、固体部分が炭化されます。

冷却と成形
炭化後の炭素質物質を冷却し、必要に応じて粉砕、圧縮、ペレット化して還元剤として利用できる形状に成形します。

品質調整
固定炭素含有量や灰分を分析し、製鉄や化学プロセスでの使用要件を満たすよう調整します。

この方法により製造されるバイオマス由来の還元剤は、製鉄業やその他の産業プロセスで使用され、化石由来の還元剤（コークスなど）の代替として、二酸化炭素排出量削減に貢献します。

バイオ炭を還元剤として利用する際には、その品質が還元プロセスの効率や効果に大きく影響します。

高い炭素含有率
バイオ炭は還元剤として、酸化鉄などの酸化物から酸素を取り除くために炭素を供給する役割を果たします。そのため、炭素含有率が高いことが重要です。炭素含有率が高ければ高いほど、還元反応の効率が向上し、不要な不純物が少なくなります。

低灰分含有量
バイオ炭に含まれる灰分は、還元反応中にスラグ（溶融した不純物）として残るため、できるだけ少ないことが求められます。高い灰分含有量は、還元プロセスの効率を低下させ、スラグ処理の負担を増大させる可能性があります。

適切な粒度
還元剤としてのバイオ炭は、粒度が均一で適切であることが必要です。粒度が小さいほど表面積が増え、反応性が向上しますが、粉塵の発生や取り扱いの難しさにつながります。一方、大きすぎる粒度は反応効率を低下させるため、用途に応じた適切な粒度が求められます。

高い反応性
バイオ炭の還元能力を最大限に引き出すためには、高い反応性が必要です。これは、熱分解温度や製造プロセスによって調整されるため、製造条件が品質に直結します。特に、還元速度や反応温度帯域が効率的であることが求められます。

低揮発性成分
還元反応中に不要なガス成分が発生すると、工程の制御が複雑化する可能性があります。そのため、バイオ炭は低揮発性成分であることが理想的です。これは熱分解時の条件を適切に管理することで実現できます。

安定した構造と機械的強度
還元剤として使用されるバイオ炭は、反応工程中に粉砕や破損が起きにくい安定した構造と強度が必要です。これにより、還元炉内での一貫した反応が確保され、取り扱いや保管時のロスが抑えられます。

低硫黄・低窒素含有量
バイオ炭に含まれる硫黄や窒素は、燃焼や還元反応中に有害なガス（SO₂やNOₓ）を発生させる可能性があるため、これらの含有量を低く抑える必要があります。

環境負荷の低減
バイオ炭の製造過程で使用するエネルギーや排出される副産物が環境に与える影響も品質の一部と考えられます。特に、熱分解工程で発生する揮発性成分をエネルギー回収するなど、持続可能性を考慮したプロセスが望まれます。

コストパフォーマンス
高品質なバイオ炭は重要ですが、コストが過剰に高い場合、還元剤としての実用性が失われます。コストと性能のバランスが取れた品質が求められます。

これらの要件を満たしたバイオ炭は、鉄鋼業や鋳造業をはじめとする様々な産業において、化石燃料由来の還元剤の代替品として活用され、持続可能な製造プロセスの実現に寄与します。

バイオマス由来の還元剤が求められる理由は、持続可能性や環境保護、経済的なメリットなど、現代社会が直面するさまざまな課題を解決するためです。

持続可能性の追求
化石燃料由来の還元剤（コークスなど）は限りある資源であり、その採掘や精製には多くのエネルギーを要します。一方、バイオマス由来の還元剤は、再生可能な資源（木材、農業廃棄物、食品廃棄物など）を原料とするため、持続可能性が高く、資源の枯渇を防ぐことができます。バイオマス資源は、適切な管理を行うことで永続的に利用可能です。

脱炭素社会の実現
化石燃料を使用する還元剤は、使用時に大量の二酸化炭素（CO2）を排出します。一方、バイオマス由来の還元剤は、原料である植物が成長過程で吸収したCO2を排出する形となるため、カーボンニュートラルを実現できます。バイオマス還元剤の導入は、地球温暖化対策として重要な手段となっています。

廃棄物の有効活用
農業廃棄物や食品廃棄物、飲料粕などのバイオマス廃棄物を還元剤の原料として利用することで、廃棄物処理の負担を軽減し、廃棄物を付加価値の高い資源に変えることができます。
特に、食品廃棄物や農業廃棄物の増加が社会問題化している現代では、こうした資源の有効活用が求められています。

化石燃料依存からの脱却
日本をはじめとする多くの国々では、化石燃料や鉱物資源を輸入に依存しています。バイオマス由来の還元剤を利用することで、国内で調達可能な資源を活用でき、エネルギー安全保障の向上につながります。

鉄鋼業や鋳造業の環境規制対応
鉄鋼業や鋳造業では、従来の化石燃料由来還元剤を使用するプロセスが環境負荷の高いものとして批判されるようになっています。環境規制が厳しくなる中で、バイオマス還元剤の利用は規制遵守のための有効な手段です。

副産物の有効利用
バイオマスを熱分解して還元剤を製造する過程で発生するガスや液体（バイオオイル）は、エネルギー源や化学原料として利用可能であり、資源を無駄なく活用できます。

経済的なメリット
廃棄物や未利用資源を活用することで、原材料コストを抑えられる可能性があります。また、国内資源を活用することで輸入コストの削減も期待されます。

社会的要請と企業イメージの向上
持続可能な製造プロセスを採用することは、企業にとって社会的責任（CSR）の一環となり、環境への配慮を重視する顧客や市場からの評価を高めます。

新技術開発の可能性
バイオマス還元剤の利用は、製造プロセスや材料科学における新しい技術開発を促進します。これにより、さらなる効率化や多様な用途への展開が期待されます。
これらの理由から、バイオマス由来の還元剤は、環境保護や持続可能な社会構築を目指す現代社会において重要な役割を果たしており、多くの産業分野でその需要が高まっています。

バイオマス由来の還元剤と化石燃料由来の還元剤には、原料、環境影響、再生可能性、製造過程など、さまざまな点で違いがあります。

原料の違い
バイオマス由来の還元剤：
原料は、木材、農業廃棄物、食品廃棄物、飲料粕などの有機物や再生可能な資源。廃棄物や未利用資源を利用することで、原料供給が持続可能である。

化石燃料由来の還元剤：
原料は石炭やコークス、石油などの化石燃料。地中に埋蔵された限りある資源を採掘して使用するため、再生が不可能。

再生可能性
バイオマス由来の還元剤：
バイオマス資源は再生可能であり、適切に管理すれば持続的に供給可能。植物や廃棄物を原料とするため、自然のサイクルに沿った資源利用が可能。

化石燃料由来の還元剤
再生不可能であり、埋蔵資源が枯渇すれば供給が停止する。長期的な利用には限界がある。

環境への影響
バイオマス由来の還元剤：
カーボンニュートラルを実現できる（植物が成長過程で吸収したCO2を排出する形となるため、全体としてのCO2増加を抑えられる）。廃棄物を有効活用するため、廃棄物の処理負担や埋立地の利用を減らす。

化石燃料由来の還元剤：
使用時に多量のCO2を排出し、地球温暖化の原因となる。資源採掘や輸送時にも環境負荷が大きい。

製造過程
バイオマス由来の還元剤：
バイオマスを熱分解する過程で生成される。製造時に発生する副産物（バイオオイルやガスなど）もエネルギー源として利用可能で、効率的な資源利用が可能。

化石燃料由来の還元剤：
石炭を精錬してコークスを作るなど、エネルギー集約的なプロセスが必要。副産物利用の可能性は限られる。

コスト面
バイオマス由来の還元剤：
初期投資は必要だが、廃棄物や未利用資源を活用することでランニングコストを抑えられる可能性がある。国内調達が可能で輸入コストを削減できる。

化石燃料由来の還元剤：
原料の多くが輸入に依存しており、価格が国際市場の変動に左右されやすい。長期的な視点ではコストが上昇する傾向がある。

用途の広がり
バイオマス由来の還元剤：
炭化物として鉄鋼業や鋳物業の還元剤に利用されるだけでなく、土壌改良材や燃料（バイオコークス、バイオ炭）としての応用も可能。廃棄物由来のため、新しい用途の開発余地が大きい。

化石燃料由来の還元剤：
主に鉄鋼業や燃料用途に限定される。利用方法における柔軟性は低い。

社会的な評価
バイオマス由来の還元剤：
持続可能性や脱炭素社会の実現に寄与する取り組みとして、企業や地域社会から高い評価を受ける。環境規制やSDGs（持続可能な開発目標）への対応として注目されている。

化石燃料由来の還元剤：
環境負荷が高いことから、社会的な支持が低下しつつある。環境規制が厳しくなる中で、使用が制限される可能性がある。

これらの違いにより、バイオマス由来の還元剤は、持続可能性、環境保護、そして経済的・社会的要請に応える手段として、今後ますます需要が高まると考えられます。一方、化石燃料由来の還元剤は依然として重要な役割を果たしているものの、長期的にはその利用が縮小していく方向にあると見られます。

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。

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