JP2004307257A - 貝殻リサイクルブロックの製造方法および貝殻リサイクルブロック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ミネラル分を含む酸性溶液を貝殻に接触させて、貝殻に付着している有機物の還元腐敗を抑制しながら、貝殻の表面にミネラル分と有機物の分解により生じた有機塩とを付着させ、所望により前記酸性溶液に空気を吹込み(F)、あるいは中和剤を散布して(E)、貝殻から効率よく有機物を取除く。その後、貝殻とセメントペーストとを混練して(B)、成形を行い(C)、所望によりミネラル分および鉄イオンを含む酸性溶液を成形体に接触させて、成形体の表面に栄養層を形成し、最終的に成形体を炭酸に接触させる炭酸処理工程Dを行って、成形体のアルカリ成分を水に不溶な炭酸カルシウムに変質させる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、漁業系廃棄物である貝殻を構成材料とする貝殻リサイクルブロックの製造方法に係り、特に藻場造成や漁礁造成に向けて好適な貝殻リサイクルブロックの製造方法と該方法により製造された貝殻リサイクルブロックとに関する。
【0002】
【従来の技術】
漁業系廃棄物としての貝殻の発生量は、年間数十万トン(約60万トン)にも達し、腐臭による環境悪化の問題もあって、各地でその処理に苦慮している。
そこで近年、貝殻をリサイクル利用することが種々研究されており、例えば、特許文献1には、セメントと貝殻とを主成分とした吹付け材料をコンクリートブロックの表面または型枠内面に吹付けて漁礁、人工岩礁等の貝殻リサイクルブロックとする技術が記載され、また、特許文献2には、骨材として貝殻を含有するコンクリート、モルタルまたはセメントペーストを円筒形状の型枠に打設して中空形状の漁礁、増殖礁等の貝殻リサイクルブロックとする技術が記載されている。
【0003】
【特許文献1】
特開平7−206501号公報
【特許文献2】
特開2000−335807号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、身を採取した後の貝殻(カキ、ホタテ、バカ貝等)には、かなり多くの身(タンパク質等の有機物)が残存しており、このような貝殻を単にセメント系材料と混合したのでは、腐臭がはげしいため、環境の悪化が避けられず、その上、最終製造物としての貝殻リサイクルブロックの強度低下を来すことになる。そして、これらの問題は、非食用の生貝(ムラサキ貝等)を処分する場合に一層顕著となる。このため、上記特許文献1、2等に記載の技術の実施に際しては、事前に貝殻に付着している有機物を取除く必要があるが、現在考えられている処理は、大掛かりな設備を必要とする発酵分解処理であり、コスト負担が著しく増大する。
また、セメント系ブロックは、水中に浸漬した際、アルカリ成分の溶出が避けられないため、上記した貝殻リサイクルブロックを藻場造成、漁礁造成等として使用する場合は、溶出したアルカリ成分が海藻の着生、生長を阻害するばりか、甲殻類等の小動物の寄付きを阻害し、本来的な使用目的を達成することは困難となる。
【0005】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、大掛かりな発酵分解処理に頼ることなく簡単な処理で腐臭発生を抑えることができるようにするとともに、アルカリ成分の溶出を抑制できるようにし、もって藻場造成、漁礁造成等に向けて好適な、コスト負担の小さい貝殻リサイクルブロックの製造方法を提供し、併せて該方法により製造された貝殻リサイクルブロックを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る貝殻リサイクルブロックの製造方法は、ミネラル分を含む酸性溶液を貝殻に接触させる酸化処理工程と、前記酸化処理を終えた貝殻とセメントペーストとを混練して混合物を得る混練処理工程と、前記混合物を成形して所定の形状の成形体を得る成形工程と、前記成形体を炭酸と接触させる炭酸処理工程とを含むことを特徴とする。
本製造方法においては、最初にミネラル分を含む酸性溶液を貝殻に接触させることで、貝殻に付着しているタンパク質等の有機物の還元腐敗が防止される。また、前記酸性溶液の酸化作用で、有機物の分解が進んで有機塩が生成し、この有機塩および前記酸性溶液に含まれるミネラル分が貝殻表面に付着する。また、前記処理を終えた貝殻をセメントペーストと混練することにより、前記した有機塩やミネラル分がセメントペーストに練り込まれ、その後に得られる成形体に取り込まれる。しかも、最終的に前記成形体を炭酸と接触させるので、セメントに含まれるアルカリ成分{Ca(OH)2}が水に不溶の炭酸カルシウム(CaCO3)に変質し、この結果、製造物としての貝殻リサイクルブロックは、生物育成物質(栄養分)としての有機塩やミネラル分を多く含むばかりか、化学的に安定するものとなる。この場合、有機塩やミネラル分は、該ブロックを海水に浸漬させることで溶け出すが、前記した練り込みにより成形体に取り込まれていることから、その溶出に時間がかかり、この間、海藻類の着生および生長が促進される。
本製造方法は、上記酸性処理工程後、貝殻を含む酸性溶液中に中和剤を混入するようにしてもよく、これにより有機物の分解が止まって、その凝集が進み、貝殻に付着している有機物を効率よく取除くことができる。
本製造方法はまた、上記した酸化処理工程中、貝殻を含む酸性溶液中に空気を吹込むようにしてもよく、この空気の吹込みによりタンパク質等の有機物の分解が促進されるとともに、その分解により生じた有機塩が溶液から分離沈降し、したがって、生貝をリサイクル利用する場合でも、有効に対処できる。
本製造方法はまた、酸化処理工程中、貝殻を含む酸性溶液中に空気を吹込み、酸性処理工程後、貝殻を含む酸性溶液中に中和剤を混入するようにしてもよく、これらの組合せにより多量の有機物が存在する場合でも、短時間で有機物を取除くことができる。
本製造方法はまた、上記成形工程と炭酸処理工程との間に、ミネラル分および鉄イオンを含む酸性溶液を成形体に接触させて、成形体表面にミネラル分および鉄分を堆積させる被覆処理工程を設定するようにしてもよい。この被覆処理により成形体表面にはミネラル分と鉄分とを含む富栄養層が形成され、海藻の着生がより促進される。
本発明はまた、上記混練処理工程において、セメントペースト中のセメントの一部を人工ゼオライトで置換するようにしてもよい。この人工ゼオライトは、その後の炭酸処理工程に要する時間を短縮させる作用をなすほか、アルカリ成分の溶出を抑制したり、鉄イオンの過剰な溶出を抑制する作用をなす。
本発明の方法はさらに、上記混練処理工程においてセメントペーストと貝殻との混合比並びに水セメント比を調整することにより、その後に続く成形工程で多孔質の成形体を得るようにすることができる。このように多孔質とすることで、海藻の種子が着き易くなる。
本発明に係る貝殻リサイクルブロックは、上記した製造方法により製造され、少なくとも上部側が多孔質性状となっていることを特徴とする。このように構成した貝殻リサイクルブロックにおいては、その上部側の多孔質性状により海藻着生および生長が著しく促進される。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面も参照して説明する。
図1は、貝殻リサイクルブロックを製造するための本発明に係る製造工程を示したものである。同図中、実線矢印は本製造工程のメインの流れを示しており、ミネラル分を含む酸性溶液を貝殻に接触させる酸化処理工程Aと、この酸化処理を終えた貝殻とセメントペーストとを混練して混合物を得る混練処理工程Bと、前記混合物を成形して所定の形状の成形体を得る成形工程Cと、前記成形体を炭酸と接触させる炭酸処理工程Dとからなっている。
また、同図中、破線矢印は前記メインの流れに付加するサブの流れを示しており、前記酸化処理工程Aの後、貝殻を含む酸性溶液中に中和剤を混入する中和工程Eと、前記酸化処理工程A中、貝殻を含む酸性溶液中に空気を吹込む空気吹込工程Fと、ミネラル分および鉄イオンを含む酸性溶液を成形体に接触させて、前記成形体表面にミネラル分および鉄分を堆積させる被覆処理工程Gとの何れかを含んでいる。
【0008】
上記酸化処理工程Aにおいては、事前に粉砕した貝殻に対して酸性溶液を接触させるようにしてもよいが、事前の粉砕に際して腐臭が発生するので、貝殻を粉砕しながら、これに酸性溶液を接触させるのが望ましい。貝殻を粉砕しながら、これに酸性溶液を接触させる場合は、例えば、適宜の粉砕手段を内蔵する密閉の処理容器を用意し、この処理容器内に貝殻を所定量投入した後、前記粉砕手段により貝殻を粉砕しながら、これに上方から酸性溶液をシャワー状にあるいは霧状に散布する散布方式、あるいは酸性溶液中に貝殻を浸漬させる浸漬方式を採用することができる。なお、破砕後の貝殻の粒径は、あまり細かいと、多孔質化が困難であり、逆に大きすぎると、製造後の貝殻リサイクルブロックの強度不足を招くので、1.2〜30mm程度とするのが望ましい。
【0009】
上記酸化処理工程Aで使用する酸性溶液は、ミネラル分を含んでいれば、特にその種類を問わないが、シマニシ科研社製の「シーマロックス」を用いるのが望ましい。このシーマロックスは、腐食花崗岩から硫酸抽出したミネラル水であり、一例として、表1に示すような成分組成を有している。なお、このシーマロックスは高濃度の原液として供給されるので、1%程度に希釈して使用する。
【0010】
【表1】
【0011】
このような酸性溶液(シーマロックス)を貝殻に接触させることにより、貝殻に付着しているタンパク質等の有機物の還元腐敗が防止され、したがって、この酸化処理工程Aにおいてはもとより、その後に行う混練処理工程B、成形工程C等において腐臭の発生が抑制される。また、この酸性溶液の強力な酸化作用により有機物の分解が進んで有機塩が生成し、この有機塩と酸性溶液に含まれるミネラル分とが、一緒になって貝殻表面に付着する。
【0012】
上記混練処理工程Bにおいては、酸化処理工程Aで酸化処理を終えた貝殻とセメントペーストとを混練するが、この混練処理により、貝殻に付着していた有機塩やミネラル分がセメントペーストに練り込まれ、その後の成形工程Cで得られる成形体に取り込まれる。
また、この混練処理工程Bにおいては、後の成形工程Cで得られる成形体を多孔質性状にするか、普通コンクリート性状にするかにより、セメントペーストと貝殻との混合比並びにセメントペーストの水セメント比を決定する。本発明者等の研究によれば、セメントペーストaと貝殻bとの混合比(a:b)が、容積比で4.5未満:5.5超で、かつ水セメント比(W/C)が40%未満にすれば、多孔質性状の空隙率の高い成形体となり、a:b=4.5以上:5.5以下で、W/Cが40%以上にすれば普通コンクリート性状の空隙率の低い成形体になることが確認されている。
この混練処理工程Bにおいてはまた、セメントペースト中のセメントの一部を人工ゼオライトに置換するようにしていもよい。この場合、人工ゼオライトとセメントとの混合比は、2:8程度とするのが望ましい。
上記成形工程Cにおいては、混練処理工程B内で混練された混合物を、コンクリート打設工法に従って型枠内に打設し、最終製品としての貝殻リサイクルブロックとして必要な所定形状の成形体を得る。
【0013】
上記炭酸処理工程においては、成形工程Cで得られた成形体を炭酸と接触させて、セメントのアルカリ成分を水に不溶の炭酸カルシウムに変質させる。成形体を炭酸と接触させる方法は任意であり、例えば、密閉容器内に成形体を収納し、この容器内に炭酸ガスを吹込むようにしても、あるいは炭酸ガスを溶け込ませた溶液に成形体を沈積するようにしてもよい。前者の場合は下記(1)式に示す反応が、後者の場合は下記(2)式に示す反応がそれぞれ起こり、アルカリ成分であるCa(OH)2が水に不溶のCaCO3に変わる。この反応は、成形体が多孔質性状である場合に内部まで進行する速度が速い。
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O (1)
Ca(OH)2+H2CO3→CaCO3+2H2O (2)
【0014】
上記中和処理工程Eを実施する場合は、酸化処理を終えた処理容器内に、中和剤(アルカリ剤)を適当量散布し、攪拌混合する。この場合、中和剤の種類は任意であり、汎用の石灰や苛性ソーダ等を用いることができる。この中和剤の散布により、タンパク質等の有機物の分解が止まり、その凝集が進む。これにより、貝殻に付着していた有機物の大部分が貝殻から取除かれる。しかして、この処理の間、有機物は事前の酸化処理により腐敗が抑えられているので、悪臭の発生が抑制される。また、凝集した有機物は、沈殿物として処理容器の底に溜るので、貝殻と簡単に分けることができる。
【0015】
上記空気吹込工程Fを実施する場合は、酸化処理を終えた処理容器内に滞留する酸性溶液に対し、空気を吹込む。この空気の吹込みによりタンパク質等の有機物の分解が促進され、多量の有機塩が生成する。したがって、非食用の生貝をリサイクル利用する場合でも、効率よく有機物を貝殻から取除くことができる。しかして、多量に生成した有機塩は、凝集沈降して沈殿物として処理容器の底に溜るので、貝殻と簡単に分けることができる。しかも、この有機塩系沈殿物は、栄養価が高いので、液肥としての利用が可能になる。なお、前記した有機物の分解は、溶液が中性域になれば止まる。
【0016】
さらに、上記成形工程Cと炭酸処理工程Dとの間に被覆処理工程Gを付加する場合は、ミネラル分および鉄イオンを含む酸性溶液を用意し、この酸性溶液を成形体に接触させる。この場合、成形体に酸性溶液を接触させる方法は任意であり、浸漬方式、散布方式、塗布方式等を採用することができる。
この被覆処理工程Gで使用する酸性溶液は、ミネラル分と鉄イオンとを含んでいれば、その種類を問わないが、できるだけ鉄分の多いものを選択するのが望ましい。このような酸性溶液としては、前記シマニシ科研社製の「トーヨーシューム」がある。このトーヨーシュームは、上記シーマロックスを主剤とし、これに数種の無機物を調合した溶液であり、一例として、表2に示すような成分組成を有している。なお、このトーヨーシュームは高濃度の原液として供給されるので、1%程度に希釈して使用する。
【0017】
【表2】
【0018】
このような酸性溶液(トーヨーシューム)を成形体に接触させることにより、成形体表面にはミネラル分と鉄分とを含む富栄養層が形成される。
また、酸性溶液中に含まれる硫酸(H2SO4)とセメント中のアルカリ成分との間に下記(3)式の反応が起こり、CaSO4(石こう)が生成する。この反応は、成形体が多孔質性状である場合に内部まで進行する速度が速い。
Ca(OH)2+H2CO3→CaSO4+2H2O (3)
【0019】
このようにして製造された貝殻リサイクルブロック(以下、単にブロックという)は、生物育成物質(栄養分)としての有機塩やミネラル分を多く含んでおり、しかも、生物育成に有害となるアルカリ成分が水に不要な成分として固定されているので、藻場造成、漁礁造成に向けて好適となる。この場合、ブロック(成形体)に取り込まれているミネラル分や有機塩は、海水にブロックを浸漬させることで溶け出すが、その溶出には時間がかかり、この間、海藻類の着生および生長が促進される。
また、上記被覆処理工程Gを付加した場合は、ブロック表面にミネラル分および鉄分を含む栄養層が形成されているので、海藻の着生がより一層促進される。ただし、この栄養層は、早期に海水に溶け出すので、藻場造成に用いる場合は、海藻の種苗(遊走子)の放出時期にタイミングを合せて沈設するようにする。
【0020】
本発明において、最終製品としてのブロック(貝殻リサイクルブロック)の構造は任意であり、例えば、図2に示すように普通コンクリート性状の基盤ブロック1の上に多孔質性状の着生ブロック2を積み重ねて一体化した構造とすることができる。この場合、基盤ブロック1は、波浪にも耐える十分なる重量物となるように直方体形状に形成し、一方、着生ブロック2は、上面に浮泥が堆積しないように断面三角形状に形成するのが望ましい。このようなブロックによれば、上部側の着生ブロック2が多孔質性状となっているので、海藻の着生および根の生長が促進され、一方、基盤ブロック1は、強度が高くしかも重量物となっているので、波浪に対しても十分に耐えるものとなり、藻場造成に向けて極めて有用となる。また、プランクトン等の海中生物の育成も促進される。
【0021】
ここで、上記実施の形態においては、酸化処理工程Aでシーマロックスを、被覆処理工程Gでトーヨーシュームをそれぞれ用いたが、両液とも、ミネラル分および鉄イオンを多く含んでいるので、両液の使用を逆、すなわち酸化処理工程Aでトーヨーシュームを、被覆処理工程Gでシーマロックスをそれぞれ用いるようにしてもよい。
また、上記実施の形態においては、中和工程Eと空気吹込工程Fとを各独立に設定することとして説明したが、これら両工程は連続に設定してもよいもので、この場合は、空気吹込工程Fの後に中和工程Eを設定する。
【0022】
【実施例】
実施例1
バカ貝を主材とする貝殻を検体とし、この検体100gに対し、前記シーマロックス(表1)の1%水溶液を1mg、5mg、10mgの割合となるように散布し、臭気の発生状況を観察した。この結果、検体のままでは強い臭気が発生していたが、1mgの溶液散布で弱い臭気が発生するだけとなり、5mgの溶液散布ではほとんど臭気が発生しなかった。また、10mgの溶液散布では、わずかに硫化物の臭いが発生し、これより腐臭の発生防止には、シーマロックスのわずかの散布で効果があることが確認できた。
【0023】
実施例2
貝殻として、表3に示すようなバカ貝を主材とする混合物を用い、これを粉砕して直径1.2〜15mm範囲のものを選別し、これにシーマロックス1%水溶液を100g当り5mg散布した。一方、表3に示す高炉セメントB種を選択し、このセメントに水を加えて、表4に示すように水セメント比(W/C)を50%、40%、30%、25%に変えたセメントペーストを用意し、このセメントペーストと前記シーマロックスを散布した貝殻とを、表4に示す混合比(容積比)となるように配合して混練し、その後、前記混合物を型に打設して直径100mm、高さ200mmの供試体を製作した。
【0024】
そして、得られた各供試体について、1週間の気中養生を行い、その後、標準水と前記トーヨーシューム(表2)の1%水溶液とに浸漬して液中養生を行い、1週間、2週間および4週間材令後の圧縮強度試験を行い、1軸圧縮強度を求めた。また、各供試体について、脱型後空隙率の測定を行い、空隙率を求めた。圧縮試験は、JIS 1180に準拠して行った。これら圧縮試験および空隙率の測定試験の結果を表5に一括して示すとともに、図3、4にその一部を示す。なお、表4、5および図3、4には、セメントペーストと貝殻との容積比およびセメントペーストの水セメント比により各供試体をグループ分けして、各グループごとにケース番号を付している。
【0025】
【表3】
【0026】
【表4】
【0027】
【表5】
【0028】
表4に示す結果より、セメントペーストaと貝殻bとの混合比(a:b)が、容積比で4.5以上:5.5以下で、かつ水セメント比(W/C)が40%以上のケース4−1、1−4、1−5はいずれも空隙率が5%未満となっており、普通コンクリート性状を呈している。これに対し、a:bが4.5未満:5.5超で、かつW/Cが40%未満のケース(前記3つのケース以外の全てのケース)は、空隙率が8%以上となっており、多孔質性状を呈している。したがって、普通コンクリート性状と多孔質性状との分岐点は、a:b=4.5:5.5、W/C=40%にあるといえる。
【0029】
図3は、多孔質性状の供試体について、材令2週間の結果をまとめて示したものである。これより圧縮強度は、セメントペーストの配合比率が高いほど大きくなる傾向にあるが、標準水で養生したものとトーヨーシュームで養生したものとでは、圧縮強度にほとんど差が認められない。
図4は、普通コンクリート性状の供試体について、材令1週間の結果をまとめて示したものである。これより圧縮強度は、W/C比の低い方が大きく、また、標準水で養生したものがトーヨーシュームで養生したものよりわずか大きくなる傾向にある。ただし、強度レベルで見れば、トーヨーシュームで養生しても全く問題はない、といえる。
【0030】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る貝殻リサイクルブロックの製造方法によれば、大掛かりな発酵分解処理に頼ることなく簡単な処理で腐臭発生を抑えることができ、コスト低減に大きく寄与する効果を奏する。また、生物育成物質としてのミネラル分や有機塩を多く含んでおり、しかも、生物育成に有害となるアルカリ成分が水に不溶な成分として固定されているので、藻場造成、漁礁造成に向けて好適となる。
また、酸性処理工程後、酸性溶液中に中和剤を混入する場合は、有機物の分解が止まってその凝集が進み、また、酸化処理工程中、酸性溶液中に空気を吹込む場合は、有機物の分解が促進されて、多量の有機塩が溶液から分離し、いずれにおいても貝殻から効率よく有機物を取除くことができて、非食用の生貝をリサイクル利用する場合でも、有効に対処できる。
さらに、本発明に係る貝殻リサイクルブロックによれば、少なくとも上部側が多孔質性状となっているので、海藻の着生および生長が促進され、藻場造成に向けて極めて有用となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る貝殻リサイクルブロックの製造工程を示すブロック図である。
【図2】本発明の製造方法により製造された貝殻リサイクルブロックの構造を示す斜視図である。
【図3】本発明の実施例における圧縮強度試験結果を示すグラフである。
【図4】本発明の実施例における圧縮強度試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
A 酸化処理工程
B 混練処理工程
C 成形工程
D 炭酸処理工程
E 中和工程
F 空気吹込工程
G 被覆処理工程
1 普通コンクリート性状の基盤ブロック
2 多孔質性状の着生ブロック
Claims (8)
- ミネラル分を含む酸性溶液を貝殻に接触させる酸化処理工程と、前記酸化処理を終えた貝殻とセメントペーストとを混練して混合物を得る混練処理工程と、前記混合物を成形して所定の形状の成形体を得る成形工程と、前記成形体を炭酸と接触させる炭酸処理工程とを含むことを特徴とする貝殻リサイクルブロックの製造方法。
- 酸性処理工程後、貝殻を含む酸性溶液中に中和剤を混入することを特徴とする請求項1に記載の貝殻リサイクルブロックの製造方法。
- 酸化処理工程中、貝殻を含む酸性溶液中に空気を吹込むことを特徴とする請求項1に記載の貝殻リサイクルブロックの製造方法。
- 酸性処理工程中、貝殻を含む酸性溶液中に空気を吹込み、酸性処理工程後、貝殻を含む酸性溶液中に中和剤を混入することを特徴とする請求項1に記載の貝殻リサイクルブロックの製造方法。
- 成形工程と炭酸処理工程との間に、ミネラル分および鉄イオンを含む酸性溶液を成形体に接触させて、成形体表面にミネラル分および鉄分を堆積させる被覆処理工程を設定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の貝殻リサイクルブロックの製造方法。
- 混練処理工程において、セメントペースト中のセメントの一部を人工ゼオライトで置換することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の貝殻リサイクルブロックの製造方法。
- 混練処理工程において、セメントペーストと貝殻との混合比並びに水セメント比を調整することにより、その後に続く成形工程で多孔質の成形体を得ることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の貝殻リサイクルブロックの製造方法。
- 請求項1乃至6の何れか1項に記載の製造方法により製造された貝殻リサイクルブロックであって、少なくとも上部側が多孔質性状となっていることを特徴とする貝殻リサイクルブロック。
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