JP2008297532A - 木質ブロック燃料 - Google Patents

Abstract

【課題】 人類が古代より生活の中で得て来た熱エネルギーである焚き木の重要性を再確認し焚き木の姿を変えたバイオマス木質燃料を開発することで樹木を本来のエネルギー資源として復活させるための技術を開発する。この技術によって森林を無限のエネルギー供給源として活用することで荒廃した日本の森林を再生復活されると共に林業の活性化に貢献する技術を開発する。
【解決手段】樹木を主体とした燃料化可能な林業植物をバーク化し加熱、加圧成形、冷却等の工程を経て燃料等を主目的とした木質ブロックを生産する。ブロックは貯蔵、運搬を含めた工業生産を可能にするために方形を基本とし小さくは１００ｇ単位から大きくは１，０００Ｋｇ単位まで需要に合わせて選択する。又バークを加圧成形する際に樹液等の生成液を搾取し樹液に含まれる精油やバイオエタノールの様な液体燃料の原料とする。
【選択図】なし

Description

技術の分野

バイオマス燃料としての木質加工技術に関する

現代社会で人間は日常生活又は商工業生産等で何等かの形で火に関わらなければ生きていくことは出来ない。その火を造る素材は植物であり樹木である。この形態は古代より数十年前まで変わることなく続いて来たが化石燃料の出現と同時に人間の業から離れて行き現在の日本では特殊な場所を除くと程んど姿を消して見ることがなくなった。

近年になって地球温暖化と言う大問題が発生してからバイオマスとして樹木の存在が見直されて来ているが以前の様に樹木そのものを薪として燃料にすることはなく樹木を加工し薪と同じ様な形で燃料にしようとする考えも見当たらない。

需要と生産の面から見ても技術は特定植物によるバイオエタノールに集中しており建築廃材等の加工技術が稼動を始めている他は林業の廃材を中心に木質ペレット燃料に加工する技術が僅かに見られる程度で樹木を本格的に加工しバイオマス燃料として供給する技術はヨーロッパ方面で火力発電の燃料にしようとする技術が進んでいるが日常生活に結びついたバイオマス燃料にする技術は見当たらない。

本発明はこの様な社会情勢の中で樹木を本格的なバイオマス燃料にすることを目的とした特願２００５−２９８１３９の炭材供給技術を発展させたものである。

特許物件１

特願２００５−２９８１３９

本発明が目標にしている課題は樹木をバイオマス燃料に加工する技術を確立することによって日本のエネルギー事状を改善すると同時に林業の活性化を計り森林をエネルギー資源として健全に保育することにある。

ここで樹木が燃料となってエネルギーを発生する原理を説明しなければならない。樹木が燃えて熱を発する。この熱をエネルギーと言うのであるがこの熱の正体を正しく理解している人はいないと言っても過言ではない。故にこの熱の正体を説明すると植物だけが営む光合成で蓄積された太陽熱なのである。植物は自らが成長するために光合成を行うが光合成に必要な太陽光は太陽熱と言う熱を伴っていて太陽光と共に吸収されることで光合成が成り立ち植物体が構成され成長して行くのである。つまり光合成を行って成長した植物はすべて太陽熱を吸収し蓄積しているのである。この光合成に基いて燃えると言う事を簡単に説明すると植物が長い時間をかけて蓄積してきた太陽熱を瞬時に近い短い時間で一気に放出しながら光合成で出来た植物体を分解し元の分子レベルの粗成成分に戻ると言う光合成と反対の化学現象なのである。この化学現象を熱分解と言うが更に熱分解によって放出された大量の太陽熱によってすでに分解されている粗成成分が蓄積されている光と残りの太陽熱を放出しながら猛烈な速さで酸化しそれぞれの粗成成分を構成する宇宙レベルの大きさの元素である二酸化炭素ガスに戻って行くと言う化学現象へと進む。これ等一連の

る熱と光の正体は全て蓄積されていた太陽熱と太陽光つまり太陽エネルギーなのである。そして植物体とは太陽エネルギーの梱包体と考えてよいものなのである。

この太陽エネルギーの梱包体である植物体の中でも最も効率良く扱えるのが樹木であり焚き木であった。それが人類の進化と共に薪となって行ったのである。従って森林とは太陽エネルギーの梱包体がぎっしりと詰まった巨大倉庫と言うべきものである。その巨大倉庫も化石燃料の出現と共に扉が閉ざされて現在に至っているがそれでも巨大倉庫は大自然と言う太陽エネルギー生産システムによって毎日休むことなく生産貯蔵を続けているのである。そして荒廃していると言われている現在の森林でも蓄積されているエネルギーの量の大きさは想像不可能な程膨大なものであり更に休むことなく太陽エネルギーを蓄積し続けていると言う無限の生産システムを持つ巨大倉庫なのでもある。今のエネルギー輸入大国日本はこの巨大倉庫の存在を忘れ使うことを忘れてしまっている現実の中でこれを使わなければならないと言う使命の元での本発明は巨大倉庫に眠っているクリーンエネルギー蓄積太陽熱を運び出すために開発した最良の技術なのである。

この蓄積太陽エネルギーを運び出す可き手段が従来は炊き木であり薪であったのである。本発明はこの薪の取り扱い上の不便さを解消するために開発した技術であって樹木の木質を変える様な高度な加工をせずに炊き木の機能のみを追究し合理的な活用形態を整えた木質ブロックを工業的に生産と流通を可能にするものである。

この手段は薪を生産する様に樹木の主要部分のみを用に供するのではなく一本の樹木を細枝から葉に至るまで余すところなく利用し加工する技術であってその加工法は次の様になる。

この加工法は大別して次のように五つの工程に分けることが出来る。▲１▼樹木の伐採→▲２▼バーク化→▲３▼加熱成形→▲４▼冷却→▲５▼完成木質ブロックとなるが実際の工業生産に当たっては効率よく目的の製品の生産ができればどの様な手段であってもよく特定の工程の組み立て方等や技術の内容にこだわる必要はなく結果として樹木を加工して木質ブロックが完成すればよい

第一工程の樹木の伐採は現在の林業で一般的に行われている伐採作業であるが将来の生産性向上に向けて新しい技術の開発が課題として残されている。

第二工程のバークは現在林業の中で行われているバーク堆肥を造る際のバークそのものであって特に新しい技術を開発する必要は無いが強いて言うならばより細かく均一に揉み砕いて次の工程で成形の作業効率を上げるための技術開発の必要性が考えられる。

第三工程の過熱成形は木質を形成するセルロース質を高温で加熱することで柔軟にしながら圧力を加えるものであって物理的には極めて単純な作業であり工業的な面から見ると初歩的な技術でありながら作業効率を上げるには斬新な技術が求められる。

第四工程の冷却はセルロース質を高温高圧で目的の形状に変形させることによって成形された木質ブロックを所定の温度まで冷却することでセルロース質が元の形状に復元しない様に固定する作業であって技術的には過熱以上の難題と考えられるが目的が達成できれば特定の手段にこだわる必要は無い。

これ等一連の作業を実行するに当たっては工業的な面から見ると様々な工程が考えられるが結果的には使用目的に合致する形状の木質ブロックが出来上がればよいことであるので製造に関する手段や技術の固定観念の必要はない。

この様にして製造される木質ブロックの形状は利用目的によって自由に選択できるものであるが例を上げると薪の様な使い方をしたければ薪に近い形状に練炭の様な使い方をしたければ練炭の様な形に加工すれば良い。要するにブロックの形状に合った使い方をするか使い方に合わせたブロックを作るかの選択でブロックの形状を決めれば良いと言うことであって特定の形状にこだわる必要は無い。

又ブロックの資質の面では加熱と加圧の調整や順序を変化させることで密度を調整したりブロック本体そのものを炭化させることも可能なことである。

又木質ブロックを作る目的で調達する樹木の種類については特に配慮する必要は無く樹木以外の植物であっても利用は可能である。例えば竹類や篠、笹等は樹木以上に良質な原料であり他にも大型の雑草や灌木も原料としての利用が可能である。

以上説明した様に本発明の主たる目的は林業の中の一技術として確立した上で森林伐採材等の樹木を新しいバイオマスエネルギー資材に加工利用することにあるが公園等の環境整備等で排出される樹木の整枝や雑草等植物であればエネルギー資源として活用することが可能な技術であって廃却物処理技術としての活用も出来る技術である。

又別の面から日本のエネルギーの現状を見ると日常生活から全ての経済産業に至るまで利用されているエネルギーは１００％近く輸入に頼っていると言う弱点を持っている。それにもかかわらず私達日本人は緑の国、美しい国日本がエネルギー資源として利用すれば無限のエネルギー資源となる樹木におおわれていると言う自覚が無い。従ってこの事実が国家の大損失になっている事に気付くには至らないのが現実である。本発明の技術によればこの大問題を解決するだけでなく二酸化炭素消滅への貢献も計り知ることの出来ない程大きなものとなる。

又燃料として製造される木質ブロックは薪の代替えとなるものであるので資質の面では薪そのものを備えていながら形状は薪程度のものから輸送が可能なまでの大きさのものの製造が可能であるので用途に応じて工業的に規格化し大量生産が可能であり生産、貯蔵、輸送の面で利使性が高く広い分野でバイオマス燃料として利用出来るものである。

発明を実施する最良の形態

前述の様に本発明の木質ブロックは薪の資質を具備したバイオマス燃料であって工業的に規格量産が可能なものであり使用法も製品の形状に合わせた使い方も出来るし使い方に合わせた製品の製造も自由に出来るものである。例えば薪の様な使い方をしたければ薪の様な形状に作ればよいし、１００ｋｇから１０００ｋｇ単位の大きなブロックに作れば火力発電の様な大需要に対応することも容易なものである。又１０００ｋｇ単位の大きなブロックを製造し消費地まで運搬した上で消費地の需要に合わせて解体したり砕断して使用することも可能なことである。

この木質ブロックの製造技術の上で成形に関する技術では現時点の一般工業の技術で対応できるものが数多く考えられるので特定の手段にこだわる必要は無く目的とする形状に適合した木質ブロックが効率よく生産できれば良いものである。要するに技術の照点はブロックとしての形状を整える為の加圧の仕方と加圧段階にある木質の形状をどの様にするかと言うことであってその前後関係は原料の樹木と製品の木質ブロックなのである。

この点を具体的に説明すると本発明の場合バークを加熱することによって木質のセルロース質に柔軟性を与えることで加圧の負担を軽くすると言う手段を選んだが技術的には逆の手段も可能であって加圧力を大きくすることによって加熱を省略することも可能である。要するに加熱と加圧の指数はどの様な手段を取っても反比例しその和は変わらない。

又目的とする木質ブロックの形状によって加圧の手段を選定する必要がある。例えばペレット加工の手段の応用で木質を一次加工した後連続して成形すると比較的小型の木質ブロックでは高い生産性を示す。又スクラップ金属のプレス梱包の様な手段による加圧によれば１０００ｋｇ単位の大型ブロックで高い生産性を示す。と言う様に技術的に様々な手段が考えられる。

以上説明した様に本発明の木質ブロック燃料は使用形態によって形状質量が異なるので実行される製造技術も自然的に異なって来るため実施の最も有効な手段として取り上げる特定の製造技術を提示することはできない。

実施例は実験室段階での実施に用いたのは赤松の枝葉であるが赤松を用いた理由は数種類の針葉樹の中で最も木質が砕け易くバークに加工し易い上に精油の含量が多いことにある。現段階の実施は実験の域内であるために一回の実施に用いるバークの量は約１ｋｇと少量で

を底面積１００平方ｃｍの型枠に入れ２００ｋｇ／平法ｃｍで加圧自然冷却を径て約７００立方ｃｍの木質ブロックを得たが加圧の段階で約１７０ｃｃの精油を含んだ樹液が採取できた。然し現時点での技術では単純に加圧圧縮しただけのものなのでブロックその物は品質の面で実用の段階に至るものではなく技術上実用に向け第一歩を踏み出したに過ぎない。

産業上の利用の可能性

本発明の技術は『特願２００５−２９８１３９．分解熱による暖房』の炭材供給技術として研究したものであるが林業の活性化と共に森林保育を主目的とする技術として活用される可能性の方が大きい。又前述の様に樹木を扱う産業としてバイオマス分野に貢献する可能性が高い。その可能性とはバイオマス燃料生産を目的とする産業を振興する可能性であってバイオマス木質固形燃料と樹木精油によるバイオマス液体燃料の生産であるがそれに基ずいたバイオテクノロジーによる含精油に優れた樹木の育種開発に関するものである。木質ブロック燃料の利用に関してはヨーロッパ地方ではＣＯ２排出削減を目的とする木質チップを燃料とした地域集中給湯システムが開発されていると言う情報が得られているがこの様なシステムへの燃料供給技術の様な技術として広範囲な利用分野を通してＣＯ２排出削減に対応する技術として利用される可能性にも大きな期待が持てるものである。

Claims (2)

1. 樹木を幹から細枝、葉に至るまで擢りつぶしバーク状にした後加熱加圧による成型、冷却の工程を経て得られるブロック状の固形バイオマス燃料。
2. 請求項１の加圧によって搾出される樹液に含まれる精油の様な成分を精製して得られる液体バイオマス燃料。