JP2022178280A - Bamboo charcoal molded body and manufacturing method of the same - Google Patents

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Shigeki Matsumoto
一秀 東谷
Kazuhide Higashiya
孝浩 木田
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Abstract

To provide a bamboo charcoal molded body and a manufacturing method of the same, wherein the bamboo charcoal molded body can be used as a fuel, has a high calorific value, and is excellent in usability.SOLUTION: A bamboo charcoal molded body can be used as a fuel, is mainly composed of a charcoal component containing bamboo charcoal powder and charcoal powder of a plant material other than bamboo, and contains 0.3 to 10 mass% of a plant sticky matter with respect to a charcoal component, the charcoal component contains the bamboo charcoal powder and the charcoal powder of the plant material other than bamboo in a mass ratio of (20:80) to (99:1), and the charcoal powder of the plant material other than bamboo is chaff smoked charcoal powder.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、竹炭粉末をペレットなどに成形した竹炭成形体およびその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bamboo charcoal molded body obtained by molding bamboo charcoal powder into a pellet or the like, and a method for producing the same.

近年、カーボンニュートラルな燃料として、バイオマス燃料が注目されている。バイオマス燃料は、生物由来の有機性資源(バイオマス)を原料としている。バイオマス燃料は、燃焼の際にはCOを排出するものの、原料の作物の成長過程においてCOを吸収しているために、その排出量は実質ゼロとカウントされる。 In recent years, biomass fuel has attracted attention as a carbon-neutral fuel. Biomass fuel is made from biologically derived organic resources (biomass). Although biomass fuel emits CO 2 when burned, it absorbs CO 2 during the growth process of the raw material crops, so the emissions are counted as virtually zero.

一般にバイオマス燃料を用いたバイオマス発電では、安定的な原料の確保が大きな課題となる。例えば、木材をバイオマス燃料として利用する場合、伐採した森は回復に20年~30年の年月がかかるといわれていることから、常に新しい供給源を開拓する必要がある。 Generally, in biomass power generation using biomass fuel, securing stable raw materials is a major issue. For example, when wood is used as a biomass fuel, it is said that it takes 20 to 30 years to recover the felled forest, so it is necessary to constantly develop new sources of supply.

一方で、木材以外のバイオマス燃料として竹が知られている。竹は生育旺盛な植物であり、伐採後2年~3年で竹林が再生するため、木材のように原料の枯渇の心配がない。また近年では、竹の需要減少や竹林の持ち主の高齢化などにより、放置された竹林が社会的問題にもなっている。このような背景から、竹の再利用が注目されており、竹をバイオマス燃料として利用する試みが進められている。また、竹はタールやクリンカなどを含んでおり、そのまま燃焼するとタービンやボイラーなどの破損を招くおそれがあるため、竹を炭化した竹炭がバイオマス燃料として利用されている。 On the other hand, bamboo is known as a biomass fuel other than wood. Bamboo is a plant that grows vigorously, and since bamboo forests regenerate two to three years after being felled, there is no concern about depletion of raw materials, unlike wood. In recent years, neglected bamboo groves have also become a social problem due to the declining demand for bamboo and the aging of bamboo grove owners. Against this background, the reuse of bamboo is attracting attention, and attempts to use bamboo as a biomass fuel are underway. Bamboo charcoal, which is carbonized bamboo, is used as a biomass fuel because bamboo contains tar, clinker, and the like, and if it is burned as it is, it may damage turbines and boilers.

例えば、特許文献1では、下水汚泥70質量%~95質量%に、竹炭粉末を5質量%~30質量%混錬して固形化したバイオマス固形燃料が提案されている。この特許文献1には、下水汚泥に、自然乾留式炭化還元法により炭化させた竹炭粉末を混錬することにより、高い発熱量(4000cal/g以上)が得られ、燃焼後の灰分を減少させることができることが記載されている。 For example, Patent Document 1 proposes a biomass solid fuel obtained by kneading 70% to 95% by mass of sewage sludge with 5% to 30% by mass of bamboo charcoal powder. In Patent Document 1, by kneading sewage sludge with bamboo charcoal powder carbonized by a natural carbonization reduction method, a high calorific value (4000 cal/g or more) is obtained and ash content after combustion is reduced. It states that it is possible.

特開2015-101721号公報JP 2015-101721 A

上記特許文献1のバイオマス固形燃料は、木材チップなどの一般的なバイオマス燃料に比べて発熱量に優れるとされている。しかしながら、当該バイオマス固形燃料は下水汚泥を多量に含んでいることから、下水汚泥の臭いや取り扱い性などが懸念される。 The biomass solid fuel of Patent Document 1 is said to have a higher calorific value than general biomass fuels such as wood chips. However, since the biomass solid fuel contains a large amount of sewage sludge, there are concerns about the smell of sewage sludge and ease of handling.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、燃料として利用でき、高い発熱量を有しながら、使い勝手に優れる竹炭成形体およびその製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a bamboo charcoal compact that can be used as a fuel, has a high calorific value, and is easy to use, and a method for producing the same.

本発明の竹炭成形体は、燃料として使用可能な竹炭成形体であって、上記竹炭成形体は、竹炭粉末と竹以外の植物性材料の炭粉末とを含む炭成分を主成分とし、植物性粘着物を上記炭成分に対して0.3質量%~10質量%含むことを特徴とする。 The bamboo charcoal molded article of the present invention is a bamboo charcoal molded article that can be used as a fuel. It is characterized by containing 0.3% by mass to 10% by mass of sticky matter with respect to the carbon component.

上記炭成分は、上記竹炭粉末と上記竹以外の植物性材料の炭粉末とを質量比で(20:80)~(99:1)含むことを特徴とする。 The charcoal component is characterized by containing the bamboo charcoal powder and the charcoal powder of a plant material other than bamboo in a mass ratio of (20:80) to (99:1).

上記竹以外の植物性材料の炭粉末は、もみ殻くん炭粉末であることを特徴とする。 The charcoal powder of vegetable material other than bamboo is characterized by being rice husk charcoal powder.

上記植物性粘着物がもち米でん粉であることを特徴とする。 The sticky vegetable matter is glutinous rice starch.

本発明の竹炭成形体の製造方法は、本発明の竹炭成形体を製造する方法であって、上記竹炭粉末と、上記竹以外の植物性材料の炭粉末と、上記植物性粘着物とを混錬して成形することを特徴とする。 The method for producing the bamboo charcoal molded article of the present invention is a method for producing the bamboo charcoal molded article of the present invention, wherein the bamboo charcoal powder, the charcoal powder of a vegetable material other than bamboo, and the vegetable adhesive are mixed. Characterized by kneading and molding.

上記竹炭粉末は、竹を700℃~1000℃の焼成温度で蒸して炭化されたことを特徴とする。 The bamboo charcoal powder is characterized by steaming and carbonizing bamboo at a firing temperature of 700°C to 1000°C.

本発明の竹炭成形体は、竹炭粉末と竹以外の植物性材料の炭粉末とを含む炭成分を主成分とし、植物性粘着物を炭成分に対して0.3質量%~10質量%含むので、軽量であり、高い発熱量を有しながら、使い勝手に優れる。また、植物性粘着物がもち米でん粉であるので固形化しやすく、炭成分を主成分としながら成形性に優れる。 The bamboo charcoal molded body of the present invention is mainly composed of a charcoal component containing bamboo charcoal powder and charcoal powder of a plant material other than bamboo, and contains 0.3% to 10% by mass of the vegetable sticky material based on the charcoal component. Therefore, it is lightweight and has excellent usability while having a high calorific value. In addition, since the vegetable sticky substance is glutinous rice starch, it is easily solidified, and the formability is excellent even though the charcoal component is the main component.

本発明の竹炭成形体の製造方法は、本発明の竹炭成形体を製造する方法であって、竹炭粉末と、竹以外の植物性材料の炭粉末と、植物性粘着物とを混錬して成形するので、高い発熱量を有しながら、使い勝手に優れる竹炭成形体を容易に製造できる。 The method for producing the bamboo charcoal molded article of the present invention is a method for producing the bamboo charcoal molded article of the present invention, wherein the bamboo charcoal powder, the charcoal powder of a vegetable material other than bamboo, and the vegetable adhesive are kneaded. Since it is molded, it is possible to easily produce a bamboo charcoal molded body that is excellent in usability while having a high calorific value.

竹炭のSEM写真および元素分析結果を示す図である。It is a figure which shows the SEM photograph and elemental-analysis result of bamboo charcoal. もみ殻くん炭のSEM写真および元素分析結果を示す図である。It is a figure which shows the SEM photograph and elemental-analysis result of rice husk charcoal. ペレット燃焼試験における水温の経時変化を示すグラフである。4 is a graph showing changes in water temperature over time in a pellet combustion test. ペレット燃焼試験における竹炭成形体の様子を示す写真である。4 is a photograph showing the appearance of a bamboo charcoal compact in a pellet combustion test. ペレット燃焼試験におけるゴムの木ペレットの様子を示す写真である。4 is a photograph showing the appearance of rubber tree pellets in a pellet combustion test. 竹炭成形体と備長炭の燃焼試験の様子を示す写真である。It is a photograph which shows the state of the combustion test of a bamboo charcoal compact and Binchotan charcoal.

本発明の竹炭成形体は、竹炭粉末と竹以外の植物性材料の炭粉末を含む炭成分を主成分とし、植物性粘着物を炭成分に対して0.3質量%~10質量%含むことを特徴としている。本発明の竹炭成形体は、例えば、バイオマス発電に用いられるバイオマス燃料や、炭火焼きに用いられる燃料炭として使用することができる。以下には、竹炭成形体の原料などについて詳細に説明する。 The bamboo charcoal molded body of the present invention is mainly composed of a charcoal component containing bamboo charcoal powder and a charcoal powder of a plant material other than bamboo, and contains 0.3% to 10% by mass of the vegetable sticky substance based on the charcoal component. is characterized by The bamboo charcoal molded body of the present invention can be used, for example, as biomass fuel for biomass power generation or fuel charcoal for charcoal grilling. The raw material for the bamboo charcoal molding and the like will be described in detail below.

(竹炭粉末)
竹炭粉末は、原料の竹から得られる竹炭を粉砕したものである。竹は、日本、中国、タイなどのアジアに多く生育するイネ目イネ科タケ亜科に属する植物であり、数多くの種類が知られている。原料となる竹の種類は特に限定されず、例えば、マダケ属の真竹、孟宗竹、淡竹、布袋竹、黒竹、ホウライチク属の蓬莱竹、ナリヒラダケ属の業平竹、トウチク属の唐竹、シホウチク属の四方竹、寒竹、ササ属の雌竹などを用いることができる。原料となる竹は、1種または2種以上を用いることができる。
(bamboo charcoal powder)
Bamboo charcoal powder is obtained by pulverizing bamboo charcoal obtained from raw material bamboo. Bamboo is a plant belonging to the subfamily Poaceae, Poaceae, which grows abundantly in Asia such as Japan, China, and Thailand, and many types are known. The type of bamboo used as a raw material is not particularly limited. , cold bamboo, and female bamboo of the genus Sasa can be used. One type or two or more types of bamboo can be used as a raw material.

また、タイなどの東南アジア産の巨竹なども用いることができる。この巨竹は、内部の中空が少なく、肉厚竹(厚さ30mm~50mm程度)である。この巨竹は、日本の竹に比べて栽培期間が約2~3年と短く、原材料の安定的な確保に優れている。 Giant bamboo from Southeast Asia such as Thailand can also be used. This giant bamboo has few hollows inside and is a thick bamboo (about 30 mm to 50 mm thick). This giant bamboo has a short cultivation period of about 2 to 3 years compared to Japanese bamboo, and is excellent in securing stable raw materials.

竹炭は、例えば竹を蒸し焼きにすることによって得られる。竹炭の製法は特に限定されず、例えば、竹を炭窯の炭化室内にて横に並べた後、該炭化室内の下方に位置する加熱室内で火を焚く方法(製法1)などを採用できる。この方法では、炭化室の上部は半密閉構造になっており、ドーム状などに形成される。加熱室には通気口が設けられ、この通気口の開閉によって通気の制御が行われる。また、炭窯には、竹が加熱されて生じる煙を排出する排煙管が取り付けられている。この煙には、タール、クリンカなどの竹酢液や水蒸気などが含まれる。竹酢液は、消臭や殺菌、防虫などの効果などがあるといわれており、精製された竹酢液が市販されている。一方、良質な竹炭を得るためには、炭窯から竹酢液を効率よく排出する必要がある。 Bamboo charcoal is obtained, for example, by steaming bamboo. The method of producing bamboo charcoal is not particularly limited, and for example, a method of arranging bamboo horizontally in a carbonization chamber of a charcoal kiln and then lighting a fire in a heating chamber located below the carbonization chamber (manufacturing method 1) can be adopted. In this method, the upper part of the carbonization chamber has a semi-closed structure and is formed in a dome shape or the like. A vent is provided in the heating chamber, and ventilation is controlled by opening and closing the vent. In addition, the charcoal kiln is equipped with a flue pipe that discharges the smoke produced by heating the bamboo. This smoke contains bamboo vinegar liquid such as tar and clinker, and water vapor. Bamboo vinegar is said to have deodorizing, sterilizing, and insect repelling effects, and refined bamboo vinegar is commercially available. On the other hand, in order to obtain good quality bamboo charcoal, it is necessary to efficiently discharge bamboo vinegar from the charcoal kiln.

本発明では、より良質な竹炭を得るため、以下の方法(製法2)で竹炭を得ることが好ましい。この方法において、炭窯は、炭化室とその下方に位置する加熱室とを有しており、炭窯の上部から入気して下部から排気する構造になっている。具体的には、炭化室の上部は外界の空気を入気可能な構造になっており、加熱室の下部には排煙管が接続されている。このような炭窯を用いることで、上部から下部に向かう気流が生じ、竹に含まれる竹酢液を炭窯から排出しやすくなる。その結果、上記製法1に比べて、より良質な竹炭、具体的には高カロリーで高炭素化された竹炭を得ることができる。 In the present invention, in order to obtain bamboo charcoal of better quality, it is preferable to obtain bamboo charcoal by the following method (manufacturing method 2). In this method, the charcoal kiln has a carbonization chamber and a heating chamber located below it, and has a structure in which air is introduced from the upper part of the charcoal kiln and exhausted from the lower part. Specifically, the upper part of the carbonization chamber has a structure that allows outside air to enter, and the lower part of the heating chamber is connected to a flue pipe. By using such a charcoal kiln, an air current is generated from the top to the bottom, making it easier to discharge the bamboo vinegar contained in the bamboo from the charcoal kiln. As a result, bamboo charcoal of better quality, specifically, high-calorie and high-carbon bamboo charcoal can be obtained as compared with the production method 1 above.

また、上記製法2では、加熱室内で燃材を燃やして、予め火を焚いた状態で、竹を炭化室内に入れることが好ましい。そして、竹の上をもみ殻などの自然に通気可能な被覆材で覆って蒸し焼きにする。これにより、炭化室の上部から外界の空気が入気される。また、必要に応じて、もみ殻の上を、更にコーヒー粉末などを敷き詰めて覆ってもよい。炭化時の焼成温度は、例えば700℃~1000℃で行うことが好ましい。 Moreover, in the above manufacturing method 2, it is preferable to put the bamboo into the carbonization chamber after burning the fuel material in the heating chamber and lighting the fire in advance. The bamboo is then covered with a naturally breathable covering such as rice husks and steamed. As a result, outside air is introduced from the upper part of the carbonization chamber. If necessary, the rice husks may be further covered with coffee powder or the like. The firing temperature during carbonization is preferably 700° C. to 1000° C., for example.

上記製法2のように、予め加熱した状態で炭化室に竹を入れることで、焼成開始時からできるだけ早く所定の焼成温度にまで到達させることができ、焼成時間を短縮することができる。 By placing the bamboo in the carbonization chamber in a pre-heated state as in the above-mentioned production method 2, it is possible to reach the predetermined firing temperature as soon as possible from the start of firing, and the firing time can be shortened.

上記製法1や製法2などによって得られた竹炭は、公知の粉砕機(例えば、ボールミル)を用いて粉末状に粉砕される。粉砕後の竹炭(竹炭粉末)の平均粒子径は特に限定されないが、0.1mm~3mmであることが好ましく、0.1mm~1mmがより好ましい。平均粒子径が1mm以下であると、竹炭成形体をより固く固化させやすくなる。 The bamboo charcoal obtained by the above manufacturing method 1 or manufacturing method 2 is pulverized into powder using a known pulverizer (for example, ball mill). The average particle size of the pulverized bamboo charcoal (bamboo charcoal powder) is not particularly limited, but is preferably 0.1 mm to 3 mm, more preferably 0.1 mm to 1 mm. When the average particle size is 1 mm or less, the bamboo charcoal compact can be more firmly solidified.

なお、粉砕した竹炭は、標準ふるいによって所定の粒子径にふるい分けしてもよい。 The pulverized bamboo charcoal may be sieved to a predetermined particle size using a standard sieve.

本発明で用いる竹炭粉末は、上述のような製法により得られる竹炭粉末を用いてもよく、市販品を用いてもよい。 The bamboo charcoal powder used in the present invention may be the bamboo charcoal powder obtained by the method described above, or may be a commercially available product.

本発明で用いる竹炭粉末は、発熱量が5000cal/g以上であることが好ましく、6000cal/g以上であることがより好ましい。例えば、上記製法2によって竹を炭化させることで、発熱量5000cal/g以上の竹炭粉末を得ることができる。発熱量の特に好ましい範囲としては、7000~7800cal/gである。この発熱量は、実施例に記載の方法で算出できる。一般的なバイオマス燃料である木材ペレットの発熱量は約3000~4000cal/gであり、木材チップの発熱量は約2000~3000cal/gであるため、発熱量が5000cal/g以上の竹炭粉末を用いることで、高い発熱量で竹炭成形体を燃焼させることができる。 The bamboo charcoal powder used in the present invention preferably has a calorific value of 5000 cal/g or more, more preferably 6000 cal/g or more. For example, bamboo charcoal powder having a calorific value of 5000 cal/g or more can be obtained by carbonizing bamboo according to the production method 2 above. A particularly preferred range of calorific value is 7000 to 7800 cal/g. This calorific value can be calculated by the method described in Examples. The calorific value of wood pellets, which are general biomass fuels, is about 3000 to 4000 cal/g, and the calorific value of wood chips is about 2000 to 3000 cal/g. Thus, the bamboo charcoal compact can be burned with a high calorific value.

本発明で用いる竹炭粉末は、固定炭素が60質量%~80質量%が好ましく、70質量%~80質量%がより好ましい。固定炭素は、ASTM D7582-15に準拠した方法によって測定できる。また、灰分(ASTM D7582-15に準拠)は2質量%~5質量%であることが好ましい。 The bamboo charcoal powder used in the present invention preferably contains 60% to 80% by mass of fixed carbon, more preferably 70% to 80% by mass. Fixed carbon can be measured by a method according to ASTM D7582-15. Also, the ash content (according to ASTM D7582-15) is preferably 2% by mass to 5% by mass.

(竹以外の植物性材料の炭粉末)
原料となる植物性材料には、木材、もみ殻、やし殻、珪藻土などが用いられる。これらは1種または2種以上を用いることができる。特に、竹以外の植物性材料の炭粉末として、もみ殻を炭化したもみ殻くん炭粉末を用いることが好ましい。上述の製法2によって竹炭を製造する場合、被覆材としてもみ殻を用いることで、竹とともにもみ殻も炭化することができることから、効率的に竹炭およびもみ殻くん炭を得ることができる。また、後述の実施例で示すように、もみ殻くん炭は、竹炭に比べてケイ素を多く含んでいる。もみ殻くん炭は、健全な根が生えるため、育苗培土や、野菜、果物、農業分野での用途の他、土壌改良材などとして使用されており、使い勝手に優れる。
(Charcoal powder of vegetable material other than bamboo)
Wood, rice husks, coconut husks, diatomaceous earth, and the like are used as raw materials of plant origin. These can be used alone or in combination of two or more. In particular, as the charcoal powder of vegetable material other than bamboo, it is preferable to use rice husk charcoal powder obtained by carbonizing rice husks. When bamboo charcoal is produced by production method 2 described above, rice husks can be carbonized together with bamboo by using rice husks as a covering material, so that bamboo charcoal and rice husk charcoal can be efficiently obtained. In addition, as shown in Examples below, rice husk charcoal contains more silicon than bamboo charcoal. Since rice husk charcoal grows healthy roots, it is used as soil conditioner for seedlings, vegetables, fruits, and agriculture, and is easy to use.

なお、竹以外の植物性材料の炭粉末としては、原料となる植物性材料を周知の方法で炭化して粉砕したものを用いてもよく、市販品を用いてもよい。 As the charcoal powder of the plant material other than bamboo, the plant material as the raw material may be carbonized and pulverized by a well-known method, or a commercially available product may be used.

竹以外の植物性材料の炭粉末の粒平均粒子径は特に限定されないが、竹炭粉末と混合させやすいことから、竹炭粉末の平均粒子径と同程度であることが好ましい。平均粒子径は、例えば0.1mm~5mmである。また、公知の粉砕機などを適宜用いてもよい。 The grain average particle size of the charcoal powder of the plant material other than bamboo is not particularly limited, but it is preferably about the same as the average particle size of the bamboo charcoal powder because it is easy to mix with the bamboo charcoal powder. The average particle size is, for example, 0.1 mm to 5 mm. Moreover, you may use a well-known grinder etc. suitably.

本発明で用いる竹以外の植物性材料の炭粉末は、発熱量が2500cal/g以上であることが好ましく、4000cal/g以上であることがより好ましい。この発熱量は、実施例に記載の方法で算出できる。 The charcoal powder of plant material other than bamboo used in the present invention preferably has a calorific value of 2500 cal/g or more, more preferably 4000 cal/g or more. This calorific value can be calculated by the method described in Examples.

(植物性粘着物)
植物性粘着物には、もち米でん粉、サゴでん粉、馬鈴薯でん粉、とうもろこしでん粉、小麦でん粉、甘藷でん粉などのでん粉を用いることができる。これらは1種または2種以上を用いることができる。これらでん粉は、化学的または物理的に加工処理された加工でん粉であってもよい。加工処理としては、例えば酸処理、エステル化処理、エーテル化処理、架橋処理、油脂加工処理などが挙げられる。また、上記でん粉は、生でん粉(βでん粉)であってもよく、例えば、原料でん粉の水懸濁液を加熱などして糊液を調製し、乾燥して得られるαでん粉であってもよい。
(vegetable slime)
As the vegetable sticky material, starches such as glutinous rice starch, sago starch, potato starch, corn starch, wheat starch, and sweet potato starch can be used. These can be used alone or in combination of two or more. These starches may be modified starches that have been chemically or physically processed. Processing treatments include, for example, acid treatment, esterification treatment, etherification treatment, cross-linking treatment, oil and fat treatment, and the like. The starch may be raw starch (β-starch), or, for example, α-starch obtained by preparing a starch paste by heating an aqueous suspension of raw starch and then drying it. .

上記でん粉の中でも、もち米でん粉を用いることが好ましい。もち米でん粉は、もち米から製造されたでん粉であって、アミロースを含まず、アミロペクチンのみで構成されている。アミロペクチンは、分岐構造をもつ難水溶性の高分子多糖である。もち米でん粉を用いることで、炭成分に対して分散されやすく、その結果、固く固着された竹炭成形体を製造しやすい。もち米でん粉は、例えば、原料であるもち米からタンパク質を除去し、でん粉のみを抽出することにより得られる。もち米でん粉としては市販品を用いてもよい。 Among the above starches, it is preferable to use glutinous rice starch. Glutinous rice starch is a starch produced from glutinous rice, which does not contain amylose and is composed only of amylopectin. Amylopectin is a sparingly water-soluble high-molecular-weight polysaccharide with a branched structure. By using glutinous rice starch, it is easily dispersed in the charcoal component, and as a result, it is easy to produce a firmly adhered bamboo charcoal compact. Glutinous rice starch is obtained, for example, by removing protein from glutinous rice as a raw material and extracting only the starch. A commercial product may be used as the glutinous rice starch.

また、植物性粘着物として、上記でん粉以外にもアラビアガムなどの多糖類を用いることができる。 Moreover, polysaccharides, such as gum arabic, can be used as a vegetable sticky substance other than the said starch.

本発明の竹炭成形体には、上述した竹炭粉末、竹以外の植物性材料の炭粉末、植物性粘着物のみから形成されてもよく、これら以外にも、本発明の効果を損なわない範囲で任意の成分を含んでいてもよい。 The bamboo charcoal molded body of the present invention may be formed only from the above-mentioned bamboo charcoal powder, charcoal powder of a plant material other than bamboo, or a sticky plant material. Optional ingredients may be included.

本発明の竹炭成形体において、竹炭粉末と竹以外の植物性材料の炭粉末を含む炭成分は主成分となっている。炭成分の含有量は、竹炭成形体に対して、例えば60質量%以上であり、好ましくは80質量%以上であり、より好ましくは90質量%以上である。 In the bamboo charcoal compact of the present invention, a charcoal component containing bamboo charcoal powder and charcoal powder of a plant material other than bamboo is the main component. The content of the charcoal component is, for example, 60% by mass or more, preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, relative to the bamboo charcoal compact.

更に、本発明の竹炭成形体において、炭成分は、竹炭粉末と竹以外の植物性材料の炭粉末とを質量比で(20:80)~(99:1)含むことが好ましく、(20:80)~(80:20)含むことがより好ましく、(40:60)~(80:20)含むことがより好ましい。竹炭は加工しやすいため、ある程度含有させることで、ペレットなどの多様な形状に成形しやすい。 Furthermore, in the bamboo charcoal molded body of the present invention, the charcoal component preferably contains bamboo charcoal powder and charcoal powder of a plant material other than bamboo in a mass ratio of (20:80) to (99:1). 80) to (80:20), more preferably (40:60) to (80:20). Since bamboo charcoal is easy to process, it can be easily formed into various shapes such as pellets by containing it to some extent.

また、植物性粘着物の含有量は、炭成分に対して0.3質量%~10質量%であり、好ましくは0.3質量%~5質量%であり、より好ましくは0.3質量%~3質量%であり、さらに好ましくは0.5質量%~3質量%である。なお、植物性粘着物の含有量は、各範囲内で、気温、湿度、竹炭の配合割合、使用用途などによって適宜設定される。 In addition, the content of the vegetable sticky substance is 0.3% by mass to 10% by mass, preferably 0.3% by mass to 5% by mass, more preferably 0.3% by mass, relative to the carbon component. 3 mass %, more preferably 0.5 mass % to 3 mass %. The content of the vegetable sticky substance is appropriately set within each range depending on temperature, humidity, blending ratio of bamboo charcoal, intended use, and the like.

本発明の製造方法は、上述した本発明の竹炭成形体を製造する方法であり、竹炭粉末と、竹以外の植物性材料の炭粉末と、植物性粘着物とを混錬して成形する。ペレットに成形する場合、周知の造粒装置などを用いることができる。例えば、押出式の造粒装置では、壁部材に形成された多数の貫通孔から混錬物を押し出すことで所定の形状のペレットを得ることができる。 The production method of the present invention is a method of producing the bamboo charcoal molded body of the present invention described above, and kneads bamboo charcoal powder, charcoal powder of a plant material other than bamboo, and a vegetable sticky material to form a product. When molding into pellets, a well-known granulator or the like can be used. For example, in an extrusion-type granulator, pellets of a predetermined shape can be obtained by extruding a kneaded material through a large number of through holes formed in a wall member.

竹炭成形体の形状は、用途などによって適宜設定される。例えば、略円柱状の場合、該竹炭成形体の直径を6mm~40mm、長さを10mm~180mmとすることができる。また、竹炭成形体の比重は、例えば0.10~0.20g/cmであり、0.10~0.15g/cmが好ましい。 The shape of the bamboo charcoal molded body is appropriately set depending on the application. For example, in the case of a substantially cylindrical shape, the bamboo charcoal molded body can have a diameter of 6 mm to 40 mm and a length of 10 mm to 180 mm. Moreover, the specific gravity of the bamboo charcoal molded body is, for example, 0.10 to 0.20 g/cm 3 , preferably 0.10 to 0.15 g/cm 3 .

本発明の竹炭成形体は、バイオマス発電のバイオマス燃料や、炭火焼きなどの燃料炭として利用できる。バイオマス発電は、大規模な発電機での使用に限らず、小型発電機でも使用できる。本発明の竹炭成形体は軽量であることから、燃料供給においても過度な作業負荷がかからない。そのため、例えば民間の小規模用地などでの小型発電機のバイオマス燃料として好適に使用できる。 The bamboo charcoal molded body of the present invention can be used as biomass fuel for biomass power generation or as fuel charcoal for charcoal grilling. Biomass power generation is not limited to use in large-scale generators, but can also be used in small generators. Since the bamboo charcoal molded body of the present invention is lightweight, excessive work load is not applied even in fuel supply. Therefore, it can be suitably used, for example, as a biomass fuel for small power generators on private small-scale sites.

1.カロリー分析および成分分析
原料の竹としてタイ産の竹を用いて、上述の製法2に従って竹炭を得た。なお、タイ産の竹として、厚肉(厚さ40mm程度)の竹、および薄肉(厚さ20mm程度)の竹をそれぞれ用いた。製法2において、竹の上に敷き詰めたもみ殻を、竹とともに炭化させることで、もみ殻くん炭を得た。焼成条件は、約700℃~1000℃、48時間で行った。なお、もみ殻としては、国産米のもみ殻、およびタイ産の長粒米のもみ殻を用いた。
1. Calorie Analysis and Component Analysis Bamboo charcoal was obtained according to the production method 2 described above, using bamboo produced in Thailand as the raw material bamboo. As bamboo from Thailand, a thick bamboo (about 40 mm thick) and a thin bamboo (about 20 mm thick) were used. In production method 2, rice husks spread on bamboo were carbonized together with bamboo to obtain rice husk charcoal. The firing conditions were about 700° C. to 1000° C. for 48 hours. As the rice husks, domestically produced rice husks and Thai long-grain rice husks were used.

得られた竹炭およびもみ殻くん炭の発熱量を自動ボンベ熱量計を用いて測定した。この測定法では、酸素を高圧で圧入したボンベの中で秤量した試料を完全燃焼させ、その際に発生する熱量を一定量の水に伝えて、その水の温度上昇を測定することで発熱量XALLを求めた。その発熱量XALLから熱量計に使用するがんび紙1枚の発熱量を差し引くことで、試料の発熱量X(単位:cal/g)を求めた。具体的には、下記式(1)を用いて算出した。結果を表1に示す。 The calorific values of the obtained bamboo charcoal and rice husk charcoal were measured using an automatic cylinder calorimeter. In this measurement method, a weighed sample is completely burned in a cylinder into which oxygen is injected at high pressure. Asked for X ALL . The calorific value X s (unit: cal/g) of the sample was obtained by subtracting the calorific value of one sheet of Ganbi paper used in the calorimeter from the calorific value X ALL . Specifically, it was calculated using the following formula (1). Table 1 shows the results.

Figure 2022178280000002
Figure 2022178280000002

Figure 2022178280000003
Figure 2022178280000003

表1に示すように、製法2に従って製造した竹炭の発熱量はいずれも7000cal/g以上であった。また、もみ殻くん炭の発熱量は2500cal/g以上であった。 As shown in Table 1, the calorific value of bamboo charcoal produced according to production method 2 was 7000 cal/g or more. Moreover, the calorific value of the rice husk charcoal was 2500 cal/g or more.

次に、表1に示す竹炭(タイ竹(厚肉))およびもみ殻くん炭(タイ産)について、SEM-EDX分析を行った。SEM撮影はJSM-7100F(日本電子製)を用いて、加速電圧15kVで行った。EDX分析は、撮影した画像データをJED-2300(日本電子製)を用いて、加速電圧15kV、照射電流1nAで行った。分析結果を、表2および図1~図2に示す。図1は竹炭の結果を示し、SEM写真の倍率は700倍である。図2はもみ殻くん炭の結果を示し、SEM写真の倍率は4500倍である。 Next, SEM-EDX analysis was performed on the bamboo charcoal (Thai bamboo (thick)) and rice husk charcoal (produced in Thailand) shown in Table 1. SEM photography was performed using JSM-7100F (manufactured by JEOL Ltd.) at an accelerating voltage of 15 kV. The EDX analysis was performed on the captured image data using JED-2300 (manufactured by JEOL Ltd.) at an acceleration voltage of 15 kV and an irradiation current of 1 nA. The analysis results are shown in Table 2 and Figures 1-2. FIG. 1 shows the result of bamboo charcoal, and the magnification of the SEM photograph is 700 times. FIG. 2 shows the result of rice husk charcoal, and the magnification of the SEM photograph is 4500 times.

Figure 2022178280000004
Figure 2022178280000004

表2および図1~図2から、竹炭の構成原子は、主として炭素および酸素であり、もみ殻くん炭の構成原子は、主として炭素、酸素、およびケイ素であることが分かった。もみ殻くん炭に含まれるケイ素は、もみ殻に豊富に含まれるケイ酸に由来すると考えられる。 From Table 2 and FIGS. 1 and 2, it was found that the constituent atoms of bamboo charcoal are mainly carbon and oxygen, and the constituent atoms of rice husk charcoal are mainly carbon, oxygen and silicon. Silicon contained in rice husk charcoal is considered to be derived from silicic acid abundantly contained in rice husks.

2.ペレット燃焼試験
<実施例1>
上記表1に示す竹炭(タイ竹(厚肉))を粉砕して、竹炭粉末を得た。また、上記表1に示すもみ殻くん炭(タイ産)を粉砕して、もみ殻くん炭粉末を得た。
2. Pellet combustion test <Example 1>
The bamboo charcoal (Thai bamboo (thick)) shown in Table 1 above was pulverized to obtain a bamboo charcoal powder. Also, the rice husk charcoal (produced in Thailand) shown in Table 1 above was pulverized to obtain rice husk charcoal powder.

竹炭粉末およびもみ殻くん炭粉末(質量比50:50)に、もち米でん粉を水500mlに溶かした分散液を添加して、混錬した。この分散液は、炭成分に対して、もち米でん粉が0.3質量%~3質量%含まれるように添加した。混錬後、押出成形して、乾燥して円柱状の竹炭成形体(ペレット)を得た。ペレット(平均)は、直径7mm、軸方向長さ45mm~55mm、体積1.923cm、比重0.1287g/cm、重量0.2475gであった。 A dispersion prepared by dissolving glutinous rice starch in 500 ml of water was added to bamboo charcoal powder and rice husk charcoal powder (mass ratio 50:50) and kneaded. This dispersion was added so that 0.3% by mass to 3% by mass of glutinous rice starch was contained with respect to the charcoal component. After kneading, the mixture was extruded and dried to obtain a cylindrical bamboo charcoal compact (pellet). The pellets (average) had a diameter of 7 mm, an axial length of 45 mm to 55 mm, a volume of 1.923 cm 3 , a specific gravity of 0.1287 g/cm 3 and a weight of 0.2475 g.

<比較例1>
ゴムの木を原料としたペレットを用いた。
<Comparative Example 1>
Pellets made from rubber trees were used.

上記で得た竹炭成形体(ペレット)500g、ゴムの木ペレット500gをそれぞれ用いて、気温10℃~12℃の環境下で、水温11℃の水500mlを加熱して、水温の温度変化を測定した。ペレットに着火したタイミングを開始時間(ゼロ分)とした。なお、着火は、ペレットをガスコンロにかけて着火し、竹炭成形体は着火に約8分かかり、ゴムの木ペレットは着火に約5分かかった。水温の温度変化を図3のグラフに示す。また、図4には竹炭成形体の燃焼時の様子を示し、図5にはゴムの木ペレットの燃焼時の様子を示す。 Using 500 g of the bamboo charcoal compact (pellets) and 500 g of the rubber tree pellets obtained above, 500 ml of water with a water temperature of 11°C is heated in an environment with an air temperature of 10°C to 12°C, and the temperature change in the water temperature is measured. did. The timing at which the pellet was ignited was taken as the start time (zero minutes). The pellets were ignited on a gas stove, and it took about 8 minutes to ignite the bamboo charcoal compact, and about 5 minutes to ignite the rubber wood pellets. The temperature change of water temperature is shown in the graph of FIG. In addition, FIG. 4 shows the state of the bamboo charcoal molding during combustion, and FIG. 5 shows the state of the rubber tree pellet during combustion.

図3に示すように、竹炭成形体を用いた場合は水温は速やかに上昇し、開始から30分後には水が蒸発してなくなった。竹炭成形体は、その後も燃焼し続け、開始から90分後、形状を維持したまま、ほぼ火が消える結果になった。また、燃焼時において、煙や臭いはほとんど発生しなかった。 As shown in FIG. 3, when the bamboo charcoal molded body was used, the water temperature rose rapidly, and the water was completely evaporated after 30 minutes from the start. The bamboo charcoal molded body continued to burn thereafter, and after 90 minutes from the start, the fire almost extinguished while maintaining the shape. In addition, almost no smoke or odor was generated during combustion.

一方、ゴムの木ペレットは、水温の温度上昇が竹炭成形体に比べて緩やかな結果になった。開始から30分後には、ゴムの木ペレットはほとんど灰になり、火が消えたが、水はまだ残った状態であった。また、燃焼時において、煙が多量に発生し、その臭いや目に対する刺激性も強かった。 On the other hand, rubber wood pellets showed a slower increase in water temperature than bamboo charcoal compacts. After 30 minutes from the start, the rubber wood pellets were mostly ash and the fire was extinguished, but water was still present. In addition, during combustion, a large amount of smoke was generated, and the smell and irritation to the eyes were strong.

3.備長炭との比較燃焼試験
<実施例2>
上記実施例1と同様にして、円柱状の竹炭成形体を得た。なお、この試験では、実施例1の竹炭成形体よりもサイズが大きい竹炭成形体(ブリケット)を製造した。ブリケット(平均)は、直径40mm、軸方向長さ180mm、体積226cm、比重0.8850g/cm、重量200gであった。
3. Comparative combustion test with Bincho charcoal <Example 2>
A cylindrical bamboo charcoal molded body was obtained in the same manner as in Example 1 above. In this test, a bamboo charcoal molded body (briquette) having a size larger than that of the bamboo charcoal molded body of Example 1 was produced. The briquettes (average) had a diameter of 40 mm, an axial length of 180 mm, a volume of 226 cm 3 , a specific gravity of 0.8850 g/cm 3 and a weight of 200 g.

図6に示すように、七輪に実施例2の竹炭成形体と、同程度のサイズの備長炭を並べて置き、燃焼時の様子を観察した。その結果、実施例2の竹炭成形体は、備長炭と同様に、燃焼時に煙や臭いを発生することなく、約150分間燃焼した。着火性や火持ちは、備長炭とほぼ同等であった。この竹炭成形体は、備長炭に比べて安価に製造できることから、高価な備長炭の代替品として炭火焼きなどに使用できる。 As shown in FIG. 6, the bamboo charcoal compact of Example 2 and binchotan charcoal of the same size were placed side by side on a charcoal brazier, and the state of combustion was observed. As a result, the bamboo charcoal compact of Example 2 burned for about 150 minutes without generating smoke or odor during combustion, like Bincho charcoal. The ignitability and fire retention were almost the same as Bincho charcoal. Since this bamboo charcoal compact can be produced at a lower cost than Binchotan charcoal, it can be used for charcoal grilling as an alternative to expensive Binchotan charcoal.

本発明の竹炭成形体は、燃料として利用でき、高い発熱量を有しながら、使い勝手に優れるので、バイオマス発電のバイオマス燃料や、炭火焼きなどの燃料炭として広く利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The bamboo charcoal molded body of the present invention can be used as a fuel and has a high calorific value and is excellent in usability.

Claims (6)

燃料として使用可能な竹炭成形体であって、
前記竹炭成形体は、竹炭粉末と竹以外の植物性材料の炭粉末とを含む炭成分を主成分とし、植物性粘着物を前記炭成分に対して0.3質量%~10質量%含むことを特徴とする竹炭成形体。
A bamboo charcoal molded body that can be used as a fuel,
The bamboo charcoal molded body is mainly composed of a charcoal component containing bamboo charcoal powder and a charcoal powder of a plant material other than bamboo, and contains 0.3% to 10% by mass of the vegetable sticky material with respect to the charcoal component. A bamboo charcoal molded body characterized by:
前記炭成分は、前記竹炭粉末と前記竹以外の植物性材料の炭粉末とを質量比で(20:80)~(99:1)含むことを特徴とする請求項1記載の竹炭成形体。 2. The bamboo charcoal molded body according to claim 1, wherein the charcoal component contains the bamboo charcoal powder and the charcoal powder of a plant material other than bamboo in a mass ratio of (20:80) to (99:1). 前記竹以外の植物性材料の炭粉末は、もみ殻くん炭粉末であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の竹炭成形体。 3. The bamboo charcoal compact according to claim 1, wherein the charcoal powder of vegetable material other than bamboo is rice husk charcoal powder. 前記植物性粘着物がもち米でん粉であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項記載の竹炭成形体。 4. The bamboo charcoal molding according to any one of claims 1 to 3, wherein the vegetable sticky substance is glutinous rice starch. 請求項1から請求項4までのいずれか1項記載の竹炭成形体を製造する方法であって、
前記竹炭粉末と、前記竹以外の植物性材料の炭粉末と、前記植物性粘着物とを混錬して成形することを特徴とする竹炭成形体の製造方法。
A method for producing a bamboo charcoal molded product according to any one of claims 1 to 4,
A method for producing a bamboo charcoal compact, characterized by kneading and molding the bamboo charcoal powder, the charcoal powder of a vegetable material other than bamboo, and the vegetable sticky material.
前記竹炭粉末は、竹を700℃~1000℃の焼成温度で蒸して炭化されたことを特徴とする請求項5記載の竹炭成形体の製造方法。 6. The method for producing a bamboo charcoal compact according to claim 5, wherein said bamboo charcoal powder is carbonized by steaming bamboo at a firing temperature of 700.degree. C. to 1000.degree.
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