JP2007270112A - バイオマス固形燃料 - Google Patents

Abstract

【課題】栽培過程で発生した廃棄処分予定の長芋のつる及びその栽培ネットを原料としたバイオマス固形燃料を提供する。
【解決手段】長芋を栽培する過程で発生した、長芋の栽培用の合成樹脂製ネット（ポリエチレン樹脂製）に絡んだ状態の長芋のつるを巻取り・結束し、これを原料に、破砕して固形化してなるバイオマス固形燃料。本発明のバイオマス固形燃料は、市販の木質ペレットと同等かそれ以上の発熱量を有する実用的なものである。また、本発明によれば、前記長芋のつる及びその栽培ネットを廃棄処分するに当たって、分別作業が不要で、廃棄処分の費用も発生しない。
【選択図】図３

Description

本発明は、植物系のバイオマス（生物資源）を原料とした固形燃料に関するものである。

従来、バイオマスを原料にして固形燃料化する製造方法としては、例えば、特許文献１が知られている。該特許文献１の製造方法は、籾（もみ）殻、木皮、木屑及び豆類の殻等のバイオマス原料に、結合剤及び熱量アップの目的で炭粉（フライアッシュコークス）を混合し、これを固形化装置（ブリケットプレス機など）で固形化するものであった。また、特許文献２の製造方法によれば、バイオマス原料の木材廃棄物を粉砕・乾燥し、これに、固形化を促進するための結合材（合成樹脂）を混合して、造粒機で固形・ペレットにする方法があった。

特開昭６０−２４０７９４号公報 特開昭５９−１０２９８９号公報

ところで、根菜類の一種に長芋があり、この長芋は北海道から九州まで広く栽培されている。長芋の栽培は、春に、畑に種芋を植え付け、その後、前記種芋から生えて地上に伸びる茎葉（つる）が互いに絡まって長芋の成長が阻害されるのを回避するために、地上部に、支柱を使って、長芋のつるを絡ませるための栽培用のネット（ポリエチレン樹脂製）（以下、「栽培ネット」という）を立てる。そして、秋、前記長芋のつるが枯れ果て、長芋の収穫時期になると、地上に生えている長芋のつるを根元から切り、このつるや前記栽培ネットなどを撤去し、この後、畑の中から長芋を掘り起こす作業が行われる。

昨今、長芋をつくる農家においては、廃棄物処理法の一部改正による廃棄物の野外焼却禁止（いわゆる、野焼き禁止）の施行により、前記長芋のつるとその栽培ネットの廃棄処分に困っている。従来、同法律改正前においては、前記長芋のつる等は野焼きによって処分されていたが、現在ではこの処分方法を採ることができなくなり、処分する際には、手作業により、前記栽培ネットを長芋のつるから分別し、これを廃棄物処理業者に有償で廃棄依頼する方法が採られている（長芋のつるは自然分解）。このため、農家では農作業の効率が悪く、新たに廃棄処分費も発生している。

一方、新たな廃棄処分方法の実用化が進んでいる。それは、前記栽培ネット自体を生分解性プラスチックで製造する方法である。前記栽培ネット自体を生分解性プラスチックで製造することにより、廃棄処分する際には、前記栽培ネットと長芋のつるが絡まったままのものを野外等に放置して自然分解させることができるので、前述の分別作業を行わなくてよくなる。しかし、この方法によると、高価格の生分解性プラスチックを使用しなくてはならないので、栽培ネット自体の価格が高くなる問題や、数ヶ月掛けて自然分解させるためのスペースが必要となる問題がある。そこで、本願発明者らは、廃棄処分予定の前記長芋のつる及びその栽培ネットを利用して固形燃料化することを着想し、本願に至った。
そこで、本発明は、上記問題点にかんがみ、長芋のつる及びその栽培ネットを原料にした固形燃料を提供することを技術的課題とする。

請求項１により、長芋を栽培する過程で発生した、長芋栽培用の合成樹脂製ネットに絡んだ状態の長芋のつるを原料に、これを破砕し、固形化し、バイオマス固形燃料にする、という技術的手段を講じた。

また、請求項２により、前記合成樹脂製ネットはポリエチレン樹脂製とし、前記固形燃料は、長芋のつるに対し、前記合成樹脂製ネットが、乾物当たり10％〜50％の重量比で混入されている、という技術的手段を講じた。

さらに、請求項３により、前記原料は巻取り・結束したものとする、という技術的手段を講じた。

本発明は、長芋を栽培する過程で発生した、長芋の栽培用のネット（合成樹脂製）に絡んだ状態の長芋のつるを原料に、これを破砕して固形化してバイオマス固形燃料とするものである。これにより、長芋のつると栽培ネットを廃棄処分するに当たって、分別作業や廃棄処分費用を必要としない。しかも、本発明のバイオマス固形燃料は、栽培ネットに絡んだ状態の長芋のつるを原料とするので、破砕するだけで長芋のつると栽培ネット（ポリエチレン樹脂）が均一に混合され、これを基に固形化（固形燃料化）すると、一つ固形物に混入するポリエチレン樹脂（栽培ネット）の量がほぼ均一ものとなり、発熱量にバラツキが無い固形燃料にすることができる。

また、本発明による各固形物には、ポリエチレン樹脂が乾物当たり、10％〜50％の重量比で混入されているので、発熱量が市販されている木質ペレット（固形物）と同等かこれ以上となり、木質ペレットの代替品として実用的なものとなり得る。

さらに、本発明によると、長芋のつる及び栽培ネットを粉砕して固形燃料化するので、栽培時に使用する栽培ネットは、高価格材である生分解性プラスチック製のものを使用する必要がない。また、自然分解させるためのスペース等も必要ない。

以下、本発明の実施形態について説明する。
長芋栽培の流れ（図１参照）：
長芋の栽培は、５月（春）、畑に種芋を植え込み始まる。６月には種芋から芽が出て地上につる１（茎及び葉）が伸び始める。この時期、後に成長して伸びる前記つるが互いに絡まり、地中で育成する長芋（新生芋）の成長を阻害することを防止するため、支柱２を使って、前記つるを絡ませるためのネット３（網）（以下「栽培ネット」という）（ポリエチレン樹脂製）を畑に立設する。夏場にかけて前記つる１は栽培ネットに絡まりながらぐんぐん成長する（その状況を図２に示す）。１０月、前記つる１は枯れ果て、地中には長芋４が充実して成長しており、この長芋４の収穫に先立ち、前記つる１を根元から切断し、前記つる１が絡んだままの状態で前記支柱２及び栽培ネット３を畑上に倒す。このときの様子を、図３（固形燃料の製造工程図）に、長芋の栽培工程（１）、長芋のつる１（栽培ネット３）の倒し工程（２）、として示す。１１月には、地中の長芋４を掘り起こし、収穫時期となる。

本発明の固形燃料の製造工程について：
本発明は、長芋のつる１及び栽培ネット３を原料にして固形燃料にする点を特徴とするものである。その製造工程の流れを順に以下に説明する（前記図３参照）。

長芋のつる１（栽培ネット３）の倒し工程（２）：
前述した長芋の栽工程（１）の後は、長芋のつる１の各根元を切断するとともに前記支柱２を抜き、長芋のつる１（栽培ネット３付き）を畑の上に倒す。

巻取り・結束工程（３）：
次に巻取り・結束工程（３）では、作業効率を向上させるため公知のロールベーラー５等を使って、畑に倒した、前記栽培ネット３に絡まったままの長芋のつる１を巻取り・結束し、ロール状（以下「つるロールＲ」という）にする（図３参照）。なお、この工程（２）は、長芋のつる１にカビ等が発生するのを防止するため、長芋のつる１ができるだけ乾燥しているときにこの工程を行うのが好ましい。

一次破砕工程（４）：
次に、公知の破砕機６を使い、前記つるロールＲを一次破砕する。本実施例では、一例として図４に示した構成の破砕機６を使用した。この破砕機６は、前記つるロールＲを破砕するための、複数の刃７ａを備える回転刃体７及び固定刃８を有する。前記回転刃体７の周囲にはスクリーン９を有する。前記回転刃体７の上方には原料供給ホッパー１０を有し、また、該原料供給ホッパー１０の底部には、供給された前記つるロールＲを前記回転刃体７側に押し当てる押当部１１を有する。前記スクリーン９の下方には、排出口９ａが設けてある。
本実施例において、スクリーン９の目幅は５０ｍｍとした。前記破砕機６を使用し、前記つるロールＲ（長芋のつる・栽培ネット）を原料供給ホッパー１０に供給して前記回転刃体７による破砕（一次）を行った。排出された破砕物は、長芋のつる１及び栽培ネット３（ポリエチレン樹脂）がムラ無く混合したもの（以下「一次破砕物Ｒ１」という）となった。

二次破砕工程（５）：
次に、公知の破砕機１２を使い、一次破砕工程（４）で形成した一次破砕物Ｒ１を二次破砕する。本実施例では、図５に示した構成の破砕機１２を使用した。この破砕機１２も前記破砕機６と類似し、前記一次破砕物Ｒ１を破砕するための、複数の刃１３ａを備える回転刃体１３及び固定刃１４を有する。前記回転刃体１３の周囲にはスクリーン１５を有する。前記回転刃体１３の上方には原料供給ホッパー１６を有する。前記スクリーン１５の下方には、排出口１７が設けてある。
本実施例において、スクリーン９の目幅は８ｍｍとした。前記破砕機１２を使用し、前記一次破砕物Ｒ１を原料供給ホッパー１６に供給して前記回転刃体１３による破砕（二次）を行った。排出された破砕物は、最長２０ｍｍ以下の長さの長芋のつる１及び栽培ネット３（ポリエチレン樹脂）が混合したもの（以下「二次破砕物Ｒ２」という）となった。

造粒（固形化）工程（６）：
この工程では、前記二次破砕工程（５）で形成した二次破砕物Ｒ２を原料に、公知の造粒機１８を使って固形化する。本実施例で使用した造粒機１８を図６に示す。前記造粒機１８は、原料供給部を有した原料撹拌搬送部１９を有し、該原料撹拌搬送部１９に接続した造粒部２０を有する。該造粒部２０は、回転可能にした、多数の孔（ノズル）２１ａを備えたリング状の環状型２１と、該環状型２１の内周面を押圧する一対の押圧ロール２２と、前記環状型２１の外周近傍位置に設けた、ペレット状に切断するナイフ２３とを有する。
本実施例において、孔（ノズル）２１ａの大きさは６ｍｍとした。前記造粒機１８の原料撹拌搬送部１９に供給した前記二次破砕物Ｒ２は、撹拌作用を受けながら前記造粒部２０の環状型２１内に搬送され、該前記環状型２１内から押圧ロール２２の押圧作用により、前記孔（ノズル）２１ａから細長状に圧縮・固形化されて排出（突出）Ｐ１され、前記ナイフ２３によって切断してペレット状（６ｍｍ径の長さ１３ｍｍ）になった。

以上の製造工程により燃料ペレットＰは完成であるが、燃料ペレットＰの保存性や燃焼効率等を考慮し、燃料ペレットの含水率が１５％前後になるように、乾燥工程をさらに設けてもよい。乾燥手法については、熱風通風手法のほか、公知の手法でよい。

上記実施の形態では、ペレット状に固形したが、ペレットよりも大きい固形物（ブリケット状など）にしてもよい。また、その際、固形化した燃料の粒（固形物）は、長芋のつるに対して栽培ネット（ポリエチレン樹脂製）の混入割合が、乾物当たり重量比で、１０％〜５０％（より好ましくは、１５重量％〜４０重量％）となっているのがよい。本発明においては、栽培の際に長芋のつる１が栽培ネット３に絡まった状態のままこれを原料（つるロールＲ）として使用するので、長芋のつる及び栽培ネットの破砕物の混合均一化するための工程を必要としない。このため、破砕工程を終えた破砕物には長芋のつる及び栽培ネットがムラ無く均一に混合されているので、固形物（粒）単位ごとに発熱量のムラがない製品を得ることができる。なお、本発明による固形燃料については、各粒に、長芋のつるに対しポリエチレン樹脂（栽培ネット）が上記割合で混入しているため、発熱量（混合発熱量）が、市販されている木質ペレットと同等かそれ以上であることが検証できた（図７の表参照）。図７の表に示したように、本発明による固形燃料（ペレット）である、サンプル１〜４の混合発熱量（ｋｃａｌ／ｋｇ）は４１９０〜５３７５で、木質ペレットの発熱量（ｋｃａｌ／ｋｇ）４２００と同等かこれ以上である。

また、本発明に関して、長芋を栽培する過程で発生した、長芋のつるが栽培用の合成樹脂製ネットに絡んだ状態の長芋のつるを破砕し、この粉砕物を、長芋のつる以外の、例えば、豆殻などの破砕物と混ぜ合わせて固形燃料すれば、発熱量が豆殻だけのものよりも向上した固形燃料を得ることができる。

なお、上記実施例で説明したロールベーラーや破砕機、造粒機は一例であって、これ以外のものを使用してもよい。

長芋の成長（栽培）の流れを示した図である。 長芋の栽培過程において、長芋のつるが栽培ネットに絡んだ状態を示した図である。 長芋のつる及び栽培ネットを原料に固形燃料を製造する工程を示した図である。 一次破砕機の構成図である。 二次破砕機の構成図である。 造粒機の構成図である。 本考案の固形燃料と木質ペレット（比較例）の各発熱量を示した表である。

符号の説明

１ 長芋のつる（茎・葉）
２ 支柱
３ 栽培ネット
４ 長芋
５ ロールベーラー
６ 破砕機（一次）
７ 回転刃体
７ａ 刃
８ 固定刃
９ スクリーン
９ａ 排出口
１０ 原料供給ホッパー
１１ 押当部
１２ 破砕機（二次）
１３ 回転刃体
１３ａ 刃
１４ 固定刃
１５ スクリーン
１６ 原料供給ホッパー
１７ 排出口
１８ 造粒機
１９ 原料撹拌搬送部
２０ 造粒部
２１ 環状型
２１ａ 孔
２２ 押圧ロール
２３ ナイフ
Ｐ 燃料ペレット（固形燃料）
Ｒ つるロール
Ｒ１ 一次破砕物
Ｒ２ 一次破砕物

Claims (3)

1. 長芋を栽培する過程で発生した、長芋栽培用の合成樹脂製ネットに絡んだ状態の長芋のつるを原料に、これを破砕し、固形化したことを特徴とするバイオマス固形燃料。
2. 前記合成樹脂製ネットはポリエチレン樹脂製とし、前記固形燃料は、長芋のつるに対し、前記合成樹脂製ネットが、乾物当たり10％〜50％の重量比で混入されていることを特徴とする請求項１に記載のバイオマス固形燃料。
3. 前記原料は、巻取り・結束したものとしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバイオマス固形燃料。
   

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