JP2011206693A - System for treating microalgae - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加圧濾過とマイクロ波加熱との併用により微細藻を脱水する微細藻の処理システムに関する。 The present invention relates to a microalgae treatment system that dehydrates microalgae by a combination of pressure filtration and microwave heating.
地球温暖化対策の一つとしてＣＯ２を吸収して成長がはやい微細藻の利用が注目されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、高増殖性、耐塩性、ＳＯ２ガス耐性およびＮＯガス耐性を有したSynechocystis属に属する微細藻類の新規株が開示されている。 As one of the countermeasures against global warming, the utilization of microalgae that absorbs CO 2 and grows rapidly has attracted attention (see, for example, Patent Document 1). Patent Document 1 discloses a novel strain of microalgae belonging to the genus Synechocystis that has high growth resistance, salt resistance, SO 2 gas resistance and NO gas resistance.
微細藻の利用形態としては様々なものがあるが、例えば、乾燥した微細藻を燃焼させてバイオ燃料として利用することが検討されている。燃料として利用するためには微細藻の含水率を所定値以下に下げる必要があり、微細藻を効率よく脱水する技術の確立が求められていた。 There are various utilization forms of microalgae. For example, it has been studied to burn dry microalgae and use them as biofuel. In order to use it as a fuel, it is necessary to reduce the moisture content of the microalgae to a predetermined value or less, and establishment of a technique for efficiently dehydrating the microalgae has been demanded.
微細藻の脱水は、天日干し、遠心分離、濾過、又はヒーター加熱などにより行われてきた。なお、遠心分離は微細藻からの脱水抽出だけでなく、多種の微細藻が混在している中から所要の微細藻を分離する方法としても用いられている（例えば、特許文献２参照）。 Microalgae has been dehydrated by sun drying, centrifugation, filtration, or heating with a heater. Centrifugation is used not only for dehydration extraction from microalgae, but also as a method for separating required microalgae from a mixture of various microalgae (see, for example, Patent Document 2).
また、固形物を燃焼させるだけでなく、微細藻から燃料や化学物質の原料（以下有価物と呼ぶ）を抽出する試みも行われている（例えば特許文献３参照）。特許文献３には、海水の塩分濃度で生育して細胞内に澱粉を蓄積し、暗くかつ嫌気性雰囲気に保つことにより細胞内の澱粉よりエタノールを生産するクラミドモナス属に属する微細藻が開示されている。 In addition to burning solids, attempts have been made to extract raw materials for fuel and chemical substances (hereinafter referred to as valuable materials) from microalgae (see, for example, Patent Document 3). Patent Document 3 discloses a microalga belonging to the genus Chlamydomonas that grows at a salt concentration of seawater, accumulates starch in the cells, and produces ethanol from the starch in the cells by maintaining a dark and anaerobic atmosphere. Yes.
一般に微細藻から有価物は、低温圧搾法、高温圧搾法、溶媒抽出法などの方法で抽出されている（例えば特許文献４参照）。しかし、特許文献４に記載の溶媒抽出方法では、脱水が不十分な微細藻を使うと、表面に水分が残っているため微細藻表面に効果的に有機溶媒が接触できず、抽出効率が悪くなる。また、溶媒抽出以外の方法でも、微細藻の脱水が不十分だと、抽出した有価物に水分等の不純物が混ざってしまい、その価値が低下してしまう。よって、有価物の抽出効率を高めるとともに、抽出された有価物の価値を向上させるためにも、微細藻を完全に脱水できる効果的な脱水方法が必要となってくる。 In general, valuable substances are extracted from microalgae by a method such as a low-temperature pressing method, a high-temperature pressing method, or a solvent extraction method (see, for example, Patent Document 4). However, in the solvent extraction method described in Patent Document 4, if a microalga with insufficient dehydration is used, moisture remains on the surface, and the organic solvent cannot be effectively contacted with the surface of the microalgae, resulting in poor extraction efficiency. Become. In addition, if the microalgae are not sufficiently dehydrated even by methods other than solvent extraction, impurities such as moisture are mixed with the extracted valuables and the value thereof is lowered. Therefore, in order to increase the extraction efficiency of valuable materials and improve the value of the extracted valuable materials, an effective dehydration method capable of completely dewatering microalgae is required.
天日干しでは、微細藻表面の水分をある程度除去できるが、そのためには広大な面積を要するとともに、微細藻に含まれる成分によっては紫外線照射により品質が劣化する恐れがある。遠心分離や濾過（ろ布を用いたベルトプレス等）などでは、短時間で脱水可能であるが、微細藻外側の水分が脱水されるのみで、細胞内に含まれる多くの水分は残ってしまい、燃料利用をするには望ましくない。ヒーター加熱により乾燥させる場合、細胞内部の水分も脱水（乾燥）することが可能だが、このためには、時間がかかりかつ余計なコストが発生する。 In the sun drying, the moisture on the surface of the microalgae can be removed to some extent, but this requires a large area, and depending on the components contained in the microalgae, the quality may deteriorate due to ultraviolet irradiation. Centrifugation and filtration (such as a belt press using a filter cloth) can be dehydrated in a short time, but only the water outside the microalgae is dehydrated, leaving much of the water contained in the cells. It is not desirable to use fuel. In the case of drying by heating with a heater, it is possible to dehydrate (dry) the moisture inside the cells, but this takes time and requires extra costs.
また、天日干しもしくは、ヒーター加熱により乾燥させた微細藻は、通常、粉体状もしくは塊状で得られる。塊状のものも、もろく、容易に粉体になりやすい。これらを燃料利用する場合、粒子の細かい粉体は、燃焼ボイラ内でバックファイヤーをおこしやすいという問題点があり、安全上好ましくない。 Moreover, the microalgae dried by the sun or by heating with a heater are usually obtained in the form of powder or lump. Lumps are also fragile and easily become powder. When these are used as fuel, fine powders of particles are not preferable in terms of safety because there is a problem that backfire is easily generated in the combustion boiler.
以上の課題を踏まえ、本発明の第一の目的は、短時間、省スペース、安価に微細藻を脱水しながら、燃料利用に適した形状に成型できる微細藻の処理システムを提供することにある。また、本発明の第二の目的は、微細藻を脱水すると共に、効率的に微細藻から有価物を分離できる微細藻の処理システムを提供することにある。 Based on the above problems, a first object of the present invention is to provide a microalgae treatment system that can be molded into a shape suitable for fuel use while dehydrating microalgae in a short time, in a space-saving manner, and at low cost. . The second object of the present invention is to provide a microalgae treatment system that can dehydrate microalgae and efficiently separate valuable materials from microalgae.
上記課題を解決するために本発明者らが鋭意検討を行った結果、マイクロ波を照射しながら微細藻を加圧濾過することで、効率的に脱水と成型ができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies by the present inventors in order to solve the above problems, it was found that dehydration and molding can be efficiently performed by pressure filtration of microalgae while irradiating microwaves, and the present invention was completed. It came to do.
すなわち、本発明は、微細藻を含む養液を微細藻と養液成分とに分離する固液分離装置と、分離された微細藻を脱水する脱水装置とを少なくとも備えた微細藻の処理システムであって、前記脱水装置は、マイクロ波照射器と、マイクロ波照射域内の一部又は全部がマイクロ波透過性材料からなる加圧濾過器とを備えたことを特徴とする微細藻の処理システムである。 That is, the present invention is a microalgae processing system comprising at least a solid-liquid separation device that separates a nutrient solution containing microalgae into microalgae and nutrient solution components, and a dehydrator that dehydrates the separated microalgae. The dehydration apparatus comprises a microwave algae and a pressure filter comprising a microwave permeable material partly or entirely in a microwave radiation region. is there.
加圧濾過に加えて、マイクロ波により細胞内の水分を直接加熱し蒸発させることができるため、短時間で微細藻を脱水することができる。また、同時に加圧により微細藻を成型できるため、一定強度を持った微細藻の固形物を得ることができ、粉末化による燃焼時のバックファイヤーの危険性を低減できる。 In addition to pressure filtration, intracellular moisture can be directly heated and evaporated by microwaves, so that microalgae can be dehydrated in a short time. At the same time, since microalgae can be molded by pressurization, a solid matter of microalgae having a certain strength can be obtained, and the risk of backfire during combustion due to powdering can be reduced.
ここで、前記加圧濾過器は、微細藻を貫通して所定寸法に区切るためのマイクロ波透過性材料からなる区切部を備えていることが好ましい。加圧濾過器が区切部を備えていることで、微細藻を所定寸法（ペレット状等）に区切って成型でき、燃料としての利便性を高めることができる。さらに、区切部をマイクロ波透過性とすることで、マイクロ波伝達材としての役割を果たし、微細藻の固化物内部へもマイクロ波が伝達しやすくなり、脱水効率を高めることができる。 Here, it is preferable that the said pressure filter is equipped with the division part which consists of a microwave transparent material for penetrating a micro algae and dividing it into a predetermined dimension. Since the pressure filter is provided with the partitioning portion, the microalgae can be partitioned and molded into a predetermined size (pellet shape or the like), and convenience as a fuel can be enhanced. Furthermore, by making the partition part microwave permeable, it plays a role as a microwave transmission material, and microwaves can be easily transmitted to the inside of the solidified microalgae, thereby improving the dehydration efficiency.
また、微細藻は水分と分離可能な有価物を含んでおり、前記脱水装置でマイクロ波加熱により微細藻から蒸発した気化抽出物を回収して凝縮する凝縮器と、凝縮された液化抽出物から前記有価物を分離する第一分離槽とをさらに備えていることが好ましい。マイクロ波加熱時の副産物である気化抽出物から有価物を分離することで、資源を有効活用できる。また、高純度、高付加価値の有価物を容易に抽出することができる。 Further, the microalga contains valuable materials that can be separated from moisture, and the condenser for collecting and condensing the vaporized extract evaporated from the microalgae by microwave heating in the dehydrator, and the condensed liquefied extract It is preferable to further include a first separation tank for separating the valuable material. Resources can be used effectively by separating valuables from the vaporized extract that is a by-product of microwave heating. Moreover, valuables with high purity and high added value can be easily extracted.
また、前記脱水装置で加圧濾過により微細藻から得られた濾液を回収して前記有価物を分離する第二分離槽をさらに備えていることが好ましい。加圧濾過時の副産物である濾液から有価物を分離することでも、資源を有効活用できる。また、比較的大量の有価物を容易に抽出することができる。 Moreover, it is preferable to further include a second separation tank for recovering a filtrate obtained from fine algae by pressure filtration with the dehydrator and separating the valuable material. Resources can also be used effectively by separating valuables from the filtrate that is a by-product during pressure filtration. In addition, a relatively large amount of valuable materials can be easily extracted.
また、脱水装置で脱水により得られた微細藻の固化物をマイクロ波加熱により炭化する炭化装置をさらに備えていることが好ましい。脱水により得られた微細藻の固化物を炭化処理することで、より燃料利用に適した炭化燃料を得ることができる。 In addition, it is preferable to further include a carbonization apparatus that carbonizes the solidified microalga obtained by dehydration by the dehydration apparatus by microwave heating. By carbonizing the solidified microalga obtained by dehydration, a carbonized fuel more suitable for fuel use can be obtained.
本発明の微細藻の処理システムによれば、短時間、省スペース、安価に微細藻を脱水しながら、燃料利用に適した形状に成型することが可能となる。また、微細藻を脱水すると共に、効率的に微細藻から有価物を分離することも可能となる。 According to the microalgae treatment system of the present invention, it is possible to mold the microalgae into a shape suitable for fuel utilization while dehydrating the microalgae in a short time, in a space-saving manner and at a low cost. In addition, it is possible to dehydrate microalgae and efficiently separate valuable materials from microalgae.
以下に添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION The form for implementing this invention is demonstrated in detail, referring an accompanying drawing below. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified.
（第一実施形態）
図１に、本発明の第一実施形態に係わる微細藻の処理システムの概要を示す構成図を示す。本発明は、微細藻を含む養液を微細藻と養液成分とに分離する固液分離装置２０と、分離された微細藻を脱水する脱水装置３０とを備えた微細藻の処理システム１０を対象とする。
(First embodiment)
In FIG. 1, the block diagram which shows the outline | summary of the processing system of the micro algae concerning 1st embodiment of this invention is shown. The present invention provides a microalgae treatment system 10 comprising a solid-liquid separation device 20 that separates a nutrient solution containing microalgae into microalgae and nutrient solution components, and a dehydrator 30 that dehydrates the separated microalgae. set to target.
固液分離装置２０では、微細藻を含む養液を微細藻と養液成分とに分離する。固液分離方式は特に限定されず、微細藻と養液成分とが分離できれば、任意の方式を用いることができる。一般には重圧濾過方式（砂層濾過、袋濾過、遠心分離）、真空濾過方式（ヌッチェ・ムーアフィルター・ディスクフィルター・ドラムフィルター・オリバーフィルター）および加圧濾過方式（ベルトプレス、フィルタープレス・密閉式リーフフィルター・密閉式多段フィルター）を例示できる。 In the solid-liquid separator 20, the nutrient solution containing microalgae is separated into microalgae and nutrient solution components. The solid-liquid separation method is not particularly limited, and any method can be used as long as microalgae and nutrient solution components can be separated. In general, heavy pressure filtration method (sand layer filtration, bag filtration, centrifugal separation), vacuum filtration method (Nucce Moore filter, disk filter, drum filter, oliver filter) and pressure filtration method (belt press, filter press, sealed leaf filter) -A closed multi-stage filter) can be exemplified.
遠心分離方式を例にして固液分離の詳細について説明する。遠心分離方式では、微細藻を含む養液を高速回転する容器に入れて、その比重差により微細藻と養液成分とに分離する。回転速度は養液成分を効果的に分離できる範囲から適宜設定すればよい。一般的には５００〜１００００ｒｐｍであり、このうち、１０００〜５０００ｒｐｍがより好ましい。なお、通常は遠心分離を行っても微細藻の細胞内の水分（重量比８０〜９０％の含有率）は分離（脱水）できない。 The details of the solid-liquid separation will be described by taking a centrifugal separation method as an example. In the centrifugal separation method, a nutrient solution containing microalgae is placed in a container that rotates at high speed, and is separated into microalgae and nutrient solution components due to the difference in specific gravity. What is necessary is just to set a rotational speed suitably from the range which can isolate | separate a nutrient solution component effectively. Generally, it is 500-10000 rpm, and 1000-5000 rpm is more preferable among these. Normally, even if centrifugation is performed, the moisture in the microalgae cells (content ratio of 80 to 90% by weight) cannot be separated (dehydrated).
ここで、微細藻とはミクロサイズの淡水もしくは海水に生息している小さな植物のことであり、一般に微細藻類とも呼ばれる。このうち、特に本実施形態では、成長が早く高カロリーで燃焼可能な微細藻を対象とする。このような微細藻には、ボトリオコッカス、クロレラ、ドナリエラ、クラミドモナスが例示できるが、これらに限定されず燃料として利用可能な微細藻を広く含むものとする。 Here, the microalgae are small plants that inhabit micro-sized freshwater or seawater, and are generally called microalgae. Among these, especially in this embodiment, it is intended for microalgae that can grow quickly and burn with high calories. Examples of such microalgae include Botryococcus, Chlorella, Donariella, and Chlamydomonas, but are not limited to these and include a wide range of microalgae that can be used as fuel.
また、養液とは微細藻が生息している環境にある液体のことである。微細藻が淡水や海水で生息していれば、淡水や海水が養液に該当する。微細藻が培養液中に培養されていれば、培養液が養液に該当する。 The nutrient solution is a liquid in the environment where microalgae inhabit. If microalgae inhabit freshwater and seawater, freshwater and seawater correspond to nutrient solutions. If microalgae are cultured in the culture solution, the culture solution corresponds to the nutrient solution.
脱水装置３０では、分離された微細藻を脱水する。図２に、本発明の実施形態に係わる脱水装置の概要を示す構成図を示す。本実施形態に係わる脱水装置３０は、マイクロ波照射器４０と、マイクロ波照射域内の一部又は全部がマイクロ波透過性材料からなる加圧濾過器５０を備えていることを特徴とする。 The dehydrator 30 dehydrates the separated microalgae. In FIG. 2, the block diagram which shows the outline | summary of the dehydration apparatus concerning embodiment of this invention is shown. The dehydrating apparatus 30 according to the present embodiment includes a microwave irradiator 40 and a pressure filter 50 in which a part or all of the microwave irradiation region is made of a microwave permeable material.
マイクロ波照射器４０は、脱水装置３０の上部に配置されている。マイクロ波照射器４０の位置はこれに限定されず、加圧濾過器５０にマイクロ波が照射できるならば脱水装置３０の側面でもよい。さらに、１箇所だけでなく、２以上の箇所（上下箇所、両側面等）に配置してもよい。 The microwave irradiator 40 is disposed above the dehydrator 30. The position of the microwave irradiator 40 is not limited to this, and may be the side surface of the dehydrator 30 as long as the pressure filter 50 can be irradiated with microwaves. Furthermore, you may arrange | position not only in one place but in two or more places (upper and lower places, both side surfaces, etc.).
マイクロ波照射器４０はマイクロ波発振器（図示しない）を有し、マイクロ波を照射する。マイクロ波発振器としては、マグネトロン等のマイクロ波発振器や、固体素子を用いたマイクロ波発振器等を適宜用いることができる。 The microwave irradiator 40 has a microwave oscillator (not shown) and irradiates microwaves. As the microwave oscillator, a microwave oscillator such as a magnetron, a microwave oscillator using a solid element, or the like can be used as appropriate.
加圧濾過器５０では、微細藻を加圧濾過して脱水する。また、加圧により微細藻を所定形状に成型することもできる。加圧濾過方式は特に限定されず、微細藻に十分な圧力がかかれば任意の方式を用いることができる。これ以降は、図２に示すベルトプレス方式を例にして説明する。 The pressure filter 50 dehydrates the microalga by pressure filtration. Moreover, a micro algae can also be shape | molded by the pressurization to a predetermined shape. The pressure filtration method is not particularly limited, and any method can be used as long as sufficient pressure is applied to the microalgae. Hereinafter, the belt press method shown in FIG. 2 will be described as an example.
同図の加圧濾過器５０は、上部構造と下部構造とに分けられる。上部構造は、複数の上部加圧ローラー５１と、上部加圧ローラー５１の間に巻かれた上部ベルト５２とから構成される。下部構造は、それぞれの上部加圧ローラー５１と対をなす下部加圧ローラー５３と、下部加圧ローラー５３の周辺に配置される下部小型ローラー５４と、下部加圧ローラー５３および下部小型ローラー５４の間に巻かれた下部ベルト５５とから構成される。下部小型ローラー５４および下部ベルト５５の一部は脱水装置３０の外に出ており、微細藻の搬送手段も兼ねている。 The pressure filter 50 shown in the figure is divided into an upper structure and a lower structure. The upper structure includes a plurality of upper pressure rollers 51 and an upper belt 52 wound between the upper pressure rollers 51. The lower structure includes a lower pressure roller 53 paired with each upper pressure roller 51, a lower small roller 54 disposed around the lower pressure roller 53, and a lower pressure roller 53 and a lower small roller 54. It comprises a lower belt 55 wound between them. A part of the lower small roller 54 and the lower belt 55 is out of the dehydrator 30 and also serves as a means for transporting microalgae.
微細藻は加圧濾過器５０の左側（上流側）から下部ベルト５５に載って右側（下流側）に搬送される。その過程で、上部加圧ローラー５１と下部加圧ローラー５３との間や、上部ベルト５２と下部ベルト５５との間で微細藻が加圧濾過される。また、微細藻が通過する部分の一部または全部にマイクロ波が照射され、マイクロ波加熱により脱水される。 The microalgae are placed on the lower belt 55 from the left side (upstream side) of the pressure filter 50 and conveyed to the right side (downstream side). In the process, fine algae are pressure filtered between the upper pressure roller 51 and the lower pressure roller 53 and between the upper belt 52 and the lower belt 55. Moreover, a part or all of the part through which microalgae pass is irradiated with microwaves and dehydrated by microwave heating.
加圧濾過に加えて、マイクロ波により細胞内の水分を直接加熱し蒸発させることができるため、短時間で微細藻を脱水することができる。また、同時に加圧により微細藻を成型できるため、一定強度を持った微細藻の固形物を得ることができ、粉末化による燃焼時のバックファイヤーの危険性を低減できる。 In addition to pressure filtration, intracellular moisture can be directly heated and evaporated by microwaves, so that microalgae can be dehydrated in a short time. At the same time, since microalgae can be molded by pressurization, a solid matter of microalgae having a certain strength can be obtained, and the risk of backfire during combustion due to powdering can be reduced.
加圧濾過器５０のうち少なくとも上部加圧ローラー５１と上部ベルト５２には、マイクロ波透過性材料が用いられている。微細藻へのマイクロ波の照射量を増加させるためである。 A microwave permeable material is used for at least the upper pressure roller 51 and the upper belt 52 in the pressure filter 50. This is to increase the amount of microwave irradiation to the microalgae.
一方、下部加圧ローラー５３と下部ベルト５５には、マイクロ波に対して発熱する材料や反射する材料を用いて微細藻の加熱効率を高めてもよい。また、マイクロ波照射器４０が脱水装置３０の下側にも配置されている場合には、微細藻へのマイクロ波の照射量を増加させるため、下部加圧ローラー５３と下部ベルト５５にもマイクロ波透過性材料を用いてもよい。 On the other hand, for the lower pressure roller 53 and the lower belt 55, the heating efficiency of the microalgae may be increased by using a material that generates heat or reflects the microwave. In addition, when the microwave irradiator 40 is also disposed below the dehydrator 30, the lower pressure roller 53 and the lower belt 55 are also microscopically increased in order to increase the amount of microwave irradiation to the microalgae. A wave transmitting material may be used.
上部ベルト５２と下部ベルト５５は、加圧成型時に濾過フィルターとして機能できるように細孔の開いたフィルター構造をしている。フィルターの素材、細かさは、濾過対象である微細藻の大きさから適宜設定すればよい。例えば、フィルターの細孔径は数十μｍ程度とするのがよい。 The upper belt 52 and the lower belt 55 have a filter structure with open pores so that they can function as a filtration filter during pressure molding. What is necessary is just to set the raw material and fineness of a filter suitably from the magnitude | size of the micro algae which are filtration objects. For example, the pore diameter of the filter is preferably about several tens of μm.
また、加圧濾過器５０には、微細藻を貫通して所定寸法に区切るためのマイクロ波透過性材料からなる区切部５６を備えていることが好ましい。加圧濾過器５０が区切部５６を備えていることで、微細藻を所定寸法に区切って成型でき、燃料としての利便性を高めることができる。さらに、区切部５６をマイクロ波透過性とすることで、マイクロ波伝達材としての役割を果たし、微細藻の固化物内部へもマイクロ波が伝達しやすくなり、脱水効率を高めることができる。 Moreover, it is preferable that the pressure filter 50 is provided with the division part 56 which consists of a microwave transparent material for penetrating a micro algae and dividing it into a predetermined dimension. Since the pressure filter 50 includes the partitioning portion 56, the microalgae can be partitioned and molded into predetermined dimensions, and convenience as a fuel can be enhanced. Furthermore, by making the partitioning part 56 microwave permeable, it plays a role as a microwave transmission material, and microwaves can be easily transmitted to the inside of the solidified microalgae, so that the dehydration efficiency can be increased.
図２では、略三角形断面の区切部５６が上部ベルト５２に一定間隔で取り付けられている。取り付け位置はこれに限定されず、下部ベルト５５に取り付けてもよく、上部ベルト５２、下部ベルト５５の両方に取り付けてもよい。また、同図ではベルト進行方向に直交して区切部５６が取り付けられており、加圧成型後には細長い棒状の固形物を得ることができる。さらに、ベルト進行方向に沿った区切部５６を併設してもよい。加圧成型後に小片（ペレット状等）の固形物を得ることができ、石炭等の他の固体燃料と混合しやすくなるためである。 In FIG. 2, partition portions 56 having a substantially triangular cross section are attached to the upper belt 52 at regular intervals. The attachment position is not limited to this, and it may be attached to the lower belt 55 or may be attached to both the upper belt 52 and the lower belt 55. Moreover, in the same figure, the partition part 56 is attached orthogonally to the belt advancing direction, and an elongate rod-shaped solid can be obtained after pressure molding. Furthermore, you may provide the division part 56 along a belt advancing direction. This is because a small solid (pellet-like) solid matter can be obtained after pressure molding, and it becomes easy to mix with other solid fuels such as coal.
ここで、マイクロ波透過性材料とは、マイクロ波を透過する材質であれば特に限定されない。一般に、セラミックや耐熱性樹脂、ガラス等を用いることができる。耐熱性樹脂としては、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリフェニレンサルフォン（ＰＰＳＵ）樹脂、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂、ポリサルフォン（ＰＳＦ）樹脂、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、液晶ポリエステル（ＬＣＰ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂等を用いることができる。 Here, the microwave permeable material is not particularly limited as long as it is a material that transmits microwaves. In general, ceramic, heat resistant resin, glass or the like can be used. Examples of the heat-resistant resin include tetrafluoroethylene (TFE) resin, polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyphenylene sulfide (PPSU) resin, polyarylate (PAR) resin, polysulfone (PSF) resin, and polyether sulfone (PES) resin. , Polyetherimide (PEI) resin, polyamideimide (PAI) resin, polyetheretherketone (PEEK) resin, liquid crystal polyester (LCP) resin, liquid crystal polymer (LCP) resin, polyacetal (POM) resin, polyamide (PA) resin Polybutylene terephthalate (PBT) resin, polycarbonate (PC) resin, modified polyphenylene ether resin, and the like can be used.
脱水時のマイクロ波の照射時間は、通常３０秒〜１時間、好ましくは１分〜３０分である。脱水装置内の温度は、３５℃〜１６０℃
に保持されていることが好ましく、より好ましくは７５℃〜１２０℃である。反応温度をこの範囲に保持することにより、微細藻から効率よく脱水することができる。なお、この温度は、脱水装置内に取り付けられた温度計（図示しない）等で計測される。
The microwave irradiation time during dehydration is usually 30 seconds to 1 hour, preferably 1 minute to 30 minutes. The temperature in the dehydrator is 35 ° C to 160 ° C.
It is preferable that it is hold | maintained at 75 degreeC-120 degreeC more preferably. By maintaining the reaction temperature within this range, it is possible to efficiently dehydrate from the microalgae. This temperature is measured with a thermometer (not shown) attached in the dehydrator.
マイクロ波照射器４０から照射するマイクロ波の出力や周波数、照射方法は、特に限定されるものではなく、反応温度が上述の範囲に保持できるよう電気的に制御すればよい。微細藻の脱水効率を高めるには、電気的に制御しながら１０Ｗ〜２０ｋＷの範囲とするのがよい。その中でも、マイクロ波の出力を５００Ｗ〜１０００Ｗの範囲とするのが好ましい。また、マイクロ波の周波数は０．５〜１０ＧＨｚが好ましい。マイクロ波の照射は連続照射、間欠照射のいずれの方法であってもよいが、電気的に制御しながら連続照射するのが好ましい。 The output, frequency, and irradiation method of the microwave irradiated from the microwave irradiator 40 are not particularly limited, and may be electrically controlled so that the reaction temperature can be maintained in the above range. In order to increase the dehydration efficiency of microalgae, it is preferable that the range is 10 W to 20 kW while being electrically controlled. Among these, it is preferable that the microwave output is in the range of 500 W to 1000 W. The microwave frequency is preferably 0.5 to 10 GHz. Microwave irradiation may be either continuous irradiation or intermittent irradiation, but it is preferable to perform continuous irradiation while being electrically controlled.
以上説明の通り、本実施形態の微細藻の処理システム１０によれば、短時間、省スペース、安価に微細藻を脱水しながら、燃料利用に適した形状に成型することが可能となる。 As described above, according to the microalgae processing system 10 of the present embodiment, it is possible to mold the microalgae into a shape suitable for fuel use while dehydrating the microalgae in a short time, in a space-saving manner and at a low cost.
（第二実施形態）
第二実施形態では、微細藻が水分と分離可能な有価物を含んでいる場合を対象とする。このような有価物には、燃料や化学物質の原料となり得る物質を広く含むが、特に油成分が好ましい。油成分は付加価値が高く多様な用途に用いることができるためである。
(Second embodiment)
In 2nd embodiment, the case where the micro algae contains the valuables which can be isolate | separated from a water | moisture content is objected. Such valuables widely include substances that can be used as raw materials for fuels and chemical substances, but oil components are particularly preferable. This is because the oil component has high added value and can be used for various purposes.
油成分としては、油脂や炭化水素類が例示でき、これらは常温で液体、固体を問わず、また、揮発性、不揮発性を問わない。油脂としては、トリグリセリド、ジグリセリド、モノグリセリドが例示でき、その構成脂肪酸としてはＣ１２〜Ｃ２８の脂肪酸からなる群から選択される脂肪酸（ミリストリル酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレン酸等）を例示できる。炭化水素類としては、主にC１６〜C３３のアルカジエンやアルカトリエン、またはテルペン類として、トリテルペン類（スクアレン）やテトラテルペン類（リコパジエン）、ボツリオコッセン（Botryococcenes）等が例示できる。 Examples of the oil component include fats and oils and hydrocarbons, which may be liquid or solid at room temperature, and may be volatile or non-volatile. Examples of the fats and oils include triglycerides, diglycerides, and monoglycerides, and the constituent fatty acids include fatty acids selected from the group consisting of C12 to C28 fatty acids (myristolic acid, palmitic acid, palmitoleic acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, Linolenic acid and the like). Examples of hydrocarbons mainly include C16-C33 alkadienes and alkatrienes, and terpenes such as triterpenes (squalene), tetraterpenes (lycopadiene), and botryococcenes.
図３に、本発明の第二実施形態に係わる微細藻の処理システムの概要を示す構成図を示す。第二実施形態に係わる微細藻の処理システムでは、第一実施形態に追加して、脱水装置３０でマイクロ波加熱により微細藻から蒸発した気化抽出物を回収して凝縮する凝縮器６０と、凝縮された液化抽出物から有価物を分離する第一分離槽７０とをさらに備えている。 In FIG. 3, the block diagram which shows the outline | summary of the processing system of the micro algae concerning 2nd embodiment of this invention is shown. In the microalgae processing system according to the second embodiment, in addition to the first embodiment, a condenser 60 that collects and condenses the vaporized extract evaporated from the microalgae by microwave heating in the dehydrator 30, and condensation And a first separation tank 70 for separating valuables from the liquefied extract.
凝縮器６０は、マイクロ波加熱により蒸発した気化抽出物を回収し凝縮して液化抽出物を生成するための冷却手段を備えている。冷却手段では冷媒を循環させて気化抽出物を冷却する。冷媒の温度は、通常は−２０〜１０℃
の範囲（より好ましくは−１０〜５℃の範囲）から適宜設定すればよい。
The condenser 60 includes a cooling means for collecting and condensing the vaporized extract evaporated by microwave heating to generate a liquefied extract. In the cooling means, the vaporized extract is cooled by circulating a refrigerant. The temperature of the refrigerant is usually −20 to 10 ° C.
May be appropriately set from the above range (more preferably in the range of −10 to 5 ° C.).
第一分離槽７０は、液化抽出物を収容する容器を有している。ここで、液化抽出物が静置され、水分と有価物とが比重差により分離される。また、第一分離槽７０は第一排出弁７１を有し、ここから分離された水分と有価物とが分けて排出される。 The first separation tank 70 has a container for storing the liquefied extract. Here, the liquefied extract is allowed to stand, and moisture and valuables are separated by the difference in specific gravity. Moreover, the 1st separation tank 70 has the 1st discharge valve 71, and the water | moisture content isolate | separated from here and valuables are discharged | emitted separately.
マイクロ波加熱時の副産物である気化抽出物から有価物を分離することで、資源を有効活用できる。また、特に気化抽出物に含まれる高純度、高付加価値の有価物を容易に抽出することができる。 Resources can be used effectively by separating valuables from the vaporized extract that is a by-product of microwave heating. In particular, valuable substances with high purity and high added value contained in the vaporized extract can be easily extracted.
また、第二実施形態では、脱水装置３０で加圧濾過により微細藻から濾過された濾液を回収して有価物を分離する第二分離槽８０も備えている。ここでも、濾液が静置され、水分と有価物とが比重差により分離される。また、第二排出弁８１を有し、ここから分離された水分と有価物とが分けて排出される。 Moreover, in 2nd embodiment, the 2nd separation tank 80 which collect | recovers the filtrate filtered from the micro algae by the pressure filtration with the dehydrator 30 and isolate | separates valuables is also provided. Here too, the filtrate is allowed to stand and water and valuables are separated by the difference in specific gravity. Moreover, it has the 2nd discharge valve 81, and the water | moisture content isolate | separated from here and valuables are discharged | emitted separately.
加圧濾過時の副産物である濾液から有価物を分離することでも、資源を有効活用できる。また、比較的大量の有価物を容易に抽出することができる。 Resources can also be used effectively by separating valuables from the filtrate that is a by-product during pressure filtration. In addition, a relatively large amount of valuable materials can be easily extracted.
（第三実施形態）
図４に、本発明の第三実施形態に係わる微細藻の処理システムの概要を示す構成図を示す。第三実施形態に係わる微細藻の処理システムでは、第一実施形態に追加して、脱水装置３０で脱水により得られた微細藻の固化物をマイクロ波加熱により炭化する炭化装置９０をさらに備えている。脱水により得られた微細藻の固化物を炭化処理することで、より燃料利用に適した炭化燃料を得ることができる。
(Third embodiment)
In FIG. 4, the block diagram which shows the outline | summary of the processing system of the micro algae concerning 3rd embodiment of this invention is shown. In addition to the first embodiment, the microalgae treatment system according to the third embodiment further includes a carbonization device 90 that carbonizes the solidified product of the microalgae obtained by dehydration by the dehydration device 30 by microwave heating. Yes. By carbonizing the solidified microalga obtained by dehydration, a carbonized fuel more suitable for fuel use can be obtained.
炭化装置９０は、脱水装置３０で脱水された固化物を搬送する搬送手段９１を有している。微細藻の搬送方向に沿った搬送手段９１の途中部分を炭化装置内のマイクロ波照射域内に配置し、第二のマイクロ波照射器９２よりマイクロ波を照射する。 The carbonization apparatus 90 includes a transport unit 91 that transports the solidified material dehydrated by the dehydration apparatus 30. A midway portion of the transport means 91 along the transport direction of the microalgae is disposed in the microwave irradiation region in the carbonization apparatus, and the microwave is irradiated from the second microwave irradiator 92.
固形物の炭化処理時の温度は、微細藻の種類等によって炭化に相応しい温度が異なるため、特に限定されないが、原料のガス化反応が進行すると共に、燃料比の高い炭化物５が得られ、原料の熱変換効率を高めることができる点より、３００℃〜１３００℃に保持されていることが好ましく、より好ましくは７００℃〜１３００℃である。加熱時間は、約１０分〜１０時間、好ましくは約３０分〜４時間である。その他のマイクロ波の照射条件は、脱水装置３０の場合と同様である。加熱処理時には、ＣＨ４、ＣＯ、Ｈ２等の揮発性ガス４が発生するので、これらの揮発性ガスを捕集することにより、燃料や原料ガスとして利用することができる。 The temperature at the time of carbonization treatment of the solid matter is not particularly limited because the temperature suitable for carbonization differs depending on the type of microalgae, etc., but the gasification reaction of the raw material proceeds and the carbide 5 having a high fuel ratio is obtained. It is preferable that it is hold | maintained at 300 to 1300 degreeC from the point which can improve the heat conversion efficiency of more, More preferably, it is 700 to 1300 degreeC. The heating time is about 10 minutes to 10 hours, preferably about 30 minutes to 4 hours. Other microwave irradiation conditions are the same as in the case of the dehydrating apparatus 30. During the heat treatment, volatile gases 4 such as CH4, CO, and H2 are generated, and these volatile gases can be collected and used as fuel and raw material gas.
微細藻の処理システム １０
固液分離装置 ２０
脱水装置 ３０
マイクロ波照射器 ４０
加圧濾過器 ５０
上部加圧ローラー ５１
上部ベルト ５２
下部加圧ローラー ５３
下部小型ローラー ５４
下部ベルト ５５
区切部 ５６
凝縮器 ６０
第一分離槽 ７０
第一排出弁 ７１
第二分離槽 ８０
第二排出弁 ８１
炭化装置 ９０
搬送手段 ９１
第二のマイクロ波照射器 ９２
Microalgae treatment system 10
Solid-liquid separator 20
Dehydrator 30
Microwave irradiator 40
Pressure filter 50
Upper pressure roller 51
Upper belt 52
Lower pressure roller 53
Lower small roller 54
Lower belt 55
Separator 56
Condenser 60
First separation tank 70
First discharge valve 71
Second separation tank 80
Second discharge valve 81
Carbonization equipment 90
Conveying means 91
Second microwave irradiator 92
Claims (5)
分離された微細藻を脱水する脱水装置とを少なくとも備えた微細藻の処理システムであって、
前記脱水装置は、
マイクロ波照射器と、
マイクロ波照射域内の一部又は全部がマイクロ波透過性材料からなる加圧濾過器とを備えたことを特徴とする微細藻の処理システム。 A solid-liquid separation device for separating a nutrient solution containing microalgae into microalgae and nutrient components;
A microalgae treatment system comprising at least a dehydrator for dehydrating the separated microalgae,
The dehydrator is
A microwave irradiator;
A microalgae treatment system comprising: a pressure filter partly or entirely within a microwave irradiation region made of a microwave permeable material.
微細藻を貫通して所定寸法に区切るためのマイクロ波透過性材料からなる区切部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の微細藻の処理システム。 The pressure filter is
The processing system for microalgae according to claim 1, further comprising a partition portion made of a microwave permeable material for penetrating the microalgae and partitioning into a predetermined size.
前記脱水装置でマイクロ波加熱により微細藻から蒸発した気化抽出物を回収して凝縮する凝縮器と、
凝縮された液化抽出物から前記有価物を分離する第一分離槽と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の微細藻の処理システム。 Microalgae contain valuables that can be separated from moisture,
A condenser that collects and condenses the vaporized extract evaporated from the microalgae by microwave heating in the dehydrator;
The system for treating microalgae according to claim 1 or 2, further comprising a first separation tank for separating the valuable material from the condensed liquefied extract.
The processing system for microalgae according to any one of claims 1 to 4, further comprising a carbonization device for carbonizing the solidified product of microalga obtained by dehydration by a dehydration device by microwave heating.
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2010
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