JP2013063395A - 有害物質の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】汚染土壌の浄化を図りつつ、有害物質を吸収した植物から有害物質を効率良く回収し、処理することができる有害物質の処理方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る有害物質の処理方法は、放射性物質で汚染された汚染領域に放射性物質吸収植物を作付し、放射性物質吸収植物に放射性物質を蓄積させ、放射性物質を蓄積した放射性物質吸収植物を収穫し、放射性物質吸収植物中に含まれる放射性物質を処理する有害物質の処理方法であって、収穫した放射性物質吸収植物を加圧熱水と対向接触させて、放射性物質を熱水側に移行させて熱水排出液として抜き出すと共に、放射性物質が除去されたバイオマス固形分を熱水排出液の排出側とは異なる側から抜き出す水熱分解処理工程（Ｓ１３）と、熱水排出液から放射性物質を処理する放射性物質処理工程（Ｓ１４）とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射性物質で汚染された土壌、汚液、底泥等の汚染領域に放射性物質の蓄積能力の高い植物を作付けして汚染領域を放射性物質による汚染から浄化して汚染領域の回復を図りつつ、放射性物質を吸収した植物をバイオマス原料として用いてアルコールを製造すると共に放射性物質を含む廃棄物の低減を図る有害物質の処理方法に関する。

放射性物質により土壌、汚液、底泥等が汚染された場合、放射性物質の飛散量によっては生物、植物、環境などに深刻な悪影響を与える可能性が高い。そのため、土壌中に存在する放射性物質を除去して土壌等を浄化し、汚染土壌の回復を図るための更なる開発は、生物、植物、環境の将来の保全を図る上で重要な課題である。

放射性物質に汚染された土壌の浄化を行う場合、土の入れ替えや水等により洗浄する方法があるが、こうした土の入れ替えや水等により洗浄する方法では、対象とする土の量が多く、広域に汚染された土壌の浄化には莫大な費用を要する。

そこで、放射性物質や有害金属などの有害物質で汚染された土壌から有害物質のみを選択的に除去し、除去された有害物質が新たな汚染源とならない恒久的な土壌浄化法として、有害物質の蓄積能力の高い植物を利用するファイトレメディエーション（土壌修復）が提案されている。これは、特定の植物が有害物質を吸収し、大量に蓄積できることに着目し、このような植物を有害物質で汚染された土壌に植栽し、植物に有害物質を吸収し蓄積させる方法である。

こうした有害物質の除去方法として、例えば、有害物質で汚染された土壌に有害物質の蓄積能力の高い植物を植栽し、この植物に土壌中に含まれる有害物質を吸収させた後、植物を植栽地より除去することにより、有害物質で汚染された土壌の浄化処理を行う有害物質等による汚染土壌の浄化方法が開示されている（例えば、特許文献１、２、参照）。

特開２００４−１１３８５８号公報 特開２００４−２９０８２０号公報

しかしながら、特許文献１、２のように、植物に有害物質を吸収させて処理する方法では、有害物質を含む廃棄物が大量に発生する。

すなわち、例えば、放射性物質を吸収させた植物を収穫し、処理する際には、放射性物質を含む廃棄物（放射性廃棄物）が大量に発生する。放射性廃棄物を処理するためには莫大な費用を要するため、放射性廃棄物が大量に発生すると放射性廃棄物の処理費用が更に増大してしまう。また、有害金属を吸収させた植物を収穫し、処理する際には、有害金属を含む固形物（廃棄物）が大量に発生するため、同様に、廃棄物の処理費用が増大する。

そのため、汚染土壌を改質するに当たり、放射性物質や有害金属など有害物質で汚染された土壌に含まれる有害物質を吸収した植物を処理する際に生じる有害物質を含有する廃棄物の発生量の低減及び費用の低廉化を図ることができる有害物質の処理方法の出現が切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、汚染土壌の浄化を図りつつ、有害物質を吸収した植物から有害物質を効率良く回収し、処理することができる有害物質の処理方法を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、有害物質で汚染された汚染領域に有害物質吸収植物を作付し、前記有害物質吸収植物に前記有害物質を蓄積させ、前記有害物質を蓄積した前記有害物質吸収植物を収穫し、前記有害物質吸収植物中に含まれる前記有害物質を処理する有害物質の処理方法であって、収穫した前記有害物質吸収植物を加圧熱水と対向接触させて、前記有害物質を熱水側に移行させて熱水排出液として抜き出すと共に、前記有害物質が除去されたバイオマス固形分を前記熱水排出液の排出側とは異なる側から抜き出す水熱分解処理工程と、前記熱水排出液から前記有害物質を処理する有害物質処理工程と、を含む有害物質の処理方法である。

第２の発明は、第１の発明において、前記有害物質処理工程が、前記熱水排出液を加熱して前記有害物質を残渣として処理する液体分離工程を含むことを特徴とする有害物質の処理方法である。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記有害物質処理工程が、前記熱水排出液中に含まれる固形分を固液分離する固液分離工程を含み、前記熱水排出液中に含まれる固形分を固液分離して得られた液体に含まれる前記有害物質を吸着処理する吸着処理工程を含むことを特徴とする有害物質の処理方法である。

第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、前記有害物質処理工程が、前記熱水排出液中に含まれる有価物原料から有価物を生成する有価物生成工程を含むことを特徴とする有害物質の処理方法である。

第５の発明は、第４の発明において、前記有価物生成工程が、前記水熱分解装置から排出される前記熱水排出液を糖化する糖化工程を含むことを特徴とする有害物質の処理方法である。

第６の発明は、第４の発明において、前記有価物生成工程が、前記熱水排出液に酵素を添加して糖液を生成する糖液生成工程と、得られた前記糖液に、酵母を添加してアルコールを生成するアルコール発酵工程と、を含むことを特徴とする有害物質の処理方法である。

第７の発明は、第１乃至第６の何れか１つの発明において、前記有害物質吸収植物は、炭水化物系原料、リグニン成分及びヘミセルロース成分を含むセルロース系バイオマス原料であり、前記加圧熱水中に有害物質、リグニン成分及びヘミセルロース成分を移行し、前記有害物質吸収植物中から前記有害物質、リグニン成分及びヘミセルロース成分を分離し、前記バイオマス水熱処理物として、前記有害物質、リグニン成分及びヘミセルロース成分を含む水熱抽出画分を前記熱水排出液として生成すると共に、セルロース成分を含む固形画分を生成することを特徴とする有害物質の処理方法である。

本発明によれば、汚染土壌の浄化を図りつつ、有害物質を吸収した有害物質吸収植物から有害物質を効率良く回収し、処理することができる。すなわち、有害物質を吸収した有害物質吸収植物をバイオマス原料として用いて加圧熱水と向流で対向接触させて水熱分解することにより、有害物質吸収植物に含まれていた有害物質を一段処理で効率的に熱水排出液へ移行させることができる。これにより、糖やアルコールなどの有価物の原料となる固形画分と、放射性物質を含有する熱水排出液とを一段処理で効率的に分離することができる。よって、汚染土壌の浄化を図りつつ有害物質を吸収した有害物質吸収植物の有効利用を図ることができると共に、有害物質を効率良く回収し、処理することができる。

さらに、本発明によれば、汚染土壌の浄化を図りつつ、有害物質を吸収した有害物質吸収植物から生じる有害物質を含む廃棄物の減容化を図ることができる。すなわち、有害物質を吸収した有害物質吸収植物をバイオマス原料として用いて有害物質を含まないアルコールなどの有価物を製造することができると共に、有価物を製造する過程において生じる廃棄物には有害物質を高濃度に濃縮させることができる。よって、汚染土壌の浄化を図りつつ有害物質を吸収した有害物質吸収植物の有効利用を図ることができると共に、有害物質を含む廃棄物の減容を図り、廃棄物の処理に要する費用の軽減を図ることができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る有害物質の処理方法の一例を示すフローチャートである。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る有害物質の処理方法の一例の一部を示す図である。 図３は、放射性物質を蓄積した放射性物質吸収植物から放射性物質を除去する工程を簡略に示す図である。 図４は、バイオマスの水熱分解装置の構成の一例を示す概念図である。 図５は、バイオマスの水熱分解装置の他の構成の一例を示す概念図である。 図６は、本発明の第２の実施形態に係る有害物質の処理方法の一例を示すフローチャートである。 図７は、放射性物質を蓄積した放射性物質吸収植物から放射性物質を除去する工程を簡略に示す図である。 図８は、本発明の第３の実施形態に係る有害物質の処理方法の一例を示すフローチャートである。 図９は、放射性物質を蓄積した放射性物質吸収植物から放射性物質を除去する工程を簡略に示す図である。 図１０は、本発明の第４の実施形態に係る有害物質の処理方法の一例を示すフローチャートである。 図１１は、放射性物質を蓄積した放射性物質吸収植物から放射性物質を除去する工程を簡略に示す図である。 図１２は、本発明の第４の実施形態に係る有害物質の処理方法の他の一例の一部を示す図である。 図１３は、本発明の第４の実施形態に係る有害物質の処理方法の他の一例の一部を示す図である。 図１４は、本発明の第４の実施形態に係る有害物質の処理方法の他の一例の一部を示す図である。

以下、本発明に係る有害物質の処理方法の実施の形態（以下、実施形態という）を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態で開示する構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせても良いし、適宜選択して用いてもよい。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る有害物質の処理方法について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、有害物質が放射性物質であり、有害物質吸収植物として放射性物質吸収植物を用いる場合について説明する。

図１は、本実施形態に係る有害物質の処理方法の一例を示すフローチャートである。図１に示すように、本実施形態に係る有害物質の処理方法は、以下の工程を含む。
（Ａ） 有害物質である放射性物質で汚染された汚染土壌に有害物質吸収植物である放射性物質吸収植物を作付けし、作付した有害物質吸収植物に放射性物質を蓄積させる放射性物質吸収植物の作付け工程（ステップＳ１１）
（Ｂ） 放射性物質を蓄積した放射性物質吸収植物を収穫する収穫工程（ステップＳ１２）
（Ｃ） 収穫した放射性物質吸収植物を加圧熱水と対向接触させて、放射性物質を熱水側に移行させて熱水排出液として抜き出すと共に、放射性物質が除去されたバイオマス固形分を熱水排出液の排出側とは異なる側から抜き出す水熱分解処理工程（ステップＳ１３）
（Ｄ） 熱水排出液から放射性物質を処理する放射性物質処理工程（ステップＳ１４Ａ）

本明細書において、放射性物質とは、放射能を持つ物質の総称で、例えばウラン（Ｕ）、プルトニウム（Ｐｕ）、トリウム（Ｔｈ）のような核燃料物質、放射性元素もしくは放射性同位体、中性子を吸収又は核反応を起こして生成された放射化物質をいう。放射性物質として、具体的には、炭素１４（Ｃ）、カリウム４０（Ｋ）、マンガン５４（Ｍｎ）、コバルト６０（Ｃｏ）、クリプトン８５（Ｋｒ）、ストロンチウム９０（Ｓｒ）、イットリウム９０（Ｙ）、テクネチウム９９（Ｔｃ）、ヨウ素１２９（Ｉ）、ヨウ素１３１（Ｉ）、セシウム１３４（Ｃｓ）、セシウム１３７（Ｃｓ）、ラジウム２２６（Ｒａ）、ラドン２２２（Ｒｎ）、プルトニウム２３８（Ｐｕ）、プルトニウム２３９（Ｐｕ）等が挙げられる。

＜放射性物質吸収植物を作付する工程：ステップＳ１１＞
図２は、本実施形態に係る有害物質の処理方法の一例の一部を示す図である。図２に示すように、放射性物質１１で汚染された汚染土壌１２を調査して汚染土壌１２に含まれる放射性物質１１を調査する。汚染土壌１２とは、放射性物質１１で汚染された汚染領域をいい、地表に露出している土壌に限定されるものではなく、本実施形態においては、汚染土壌１２には、放射性物質１１で汚染された湿地帯、水田、湖、沼等の水中の底部の土壌等も含まれる。その後、汚染土壌１２の利用形態を考慮し、汚染土壌１２に含まれる放射性物質１１を吸収するのに適した放射性物質吸収植物１３を選定して、放射性物質１１で汚染された汚染土壌１２に放射性物質吸収植物１３を作付する（ステップＳ１１）。

放射性物質吸収植物１３としては、放射性物質１１など有害物質で汚染された土壌を浄化に適するために有害物質の蓄積能力を有する植物が用いられ、例えば、コケ植物、地被用草本類、わい性低木類、ツル植物類等がある。コケ植物としては、例えば、セン綱、タイ綱、ツノゴケ綱等が挙げられる。地被用草本類としては、例えば、サイトモ科、キツネノマゴ科、キク科、ヒメウラボシ科、ウラボシ科、ナズナ科、ナデシコ科、イソマツ科、スジヒトツバ科、ヤブレガサウラボシ科、イワデンダ科、ヒメシダ科、ツルキジノオ科、シシガシラ科、チャセンシダ科、シシラン科、ツルシダ科、シノブ科、マチン科、セリ科、ユリ科、ホングウシダ科、コバノイシカグマ科、タカワラビ科、ヘゴ科、コケシノブ科、ウラジロ科、ゼンマイ科、マツバラン科、ホウライシダ科、オシダ科、イノモトソウ科、イワヒバ科、アヤメ科、クワ科、シソ科、バラ科、カンアオイ科、ユキノシタ科、ラン科、アカザ科、シュウカイドウ科、キキョウ科、カヤツリグサ科、ツルナ科、マメ科、ゴマノハグサ科、ヒルガオ科、メギ科、トクサ科、イネ科、アカネ科、フクロソウ科、キンポウゲ科、ドクダミ科、ヒユ科、ザクロソウ科、アマ科、ヒカゲノカズラ科、ヒガンバナ科、サクラソウ科、タデ科、ナス科、ムサラキ科、カタバミ科、ブドウ科、イラクサ科、ハナシノブ科、クマツヅラ科、ツユクサ科、ベンケイソウ科、イワヒバ科、キョウチクトウ科、スミレ科、アブラナ科等が挙げられる。わい性低木類としては、例えば、イチイ科、ヒノキ科、センリョウ科、ツゲ科、モチノキ科、ツバキ科、オトギリソウ科、グミ科、マタタビ科、トケイソウ科、ミズキ科、ツツジ科、ジンチョウゲ科、トウダイグサ科、サボテン科、ヤシ科、トベラ科、マンサク科、フジウツギ科、モクセイ科、ロウバイ科等が挙げられる。ツル植物類としては、例えば、ヤブコウジ科、スイカズラ科、フジウツギ科、モクレン科、ノウゼンカズラ科、ニシキギ科、ウコギ科、アケビ科等が挙げられる。その他、オシロイバナ科、カバノキ科、フトモモ科、カンナ科、アブラナ科、メシダ科、ヤナギ科等が挙げられる。放射性物質吸収植物１３には、これらの中から１種以上を組み合わせて用いることができる。放射性物質吸収植物１３は、地域による気候や地形、土地の利用形態、土質等に合わせて、適宜植付けに適した植物を１種以上用いることができる。

上述した放射性物質吸収植物１３のうち、芝草のようなイネ科の植物は有用であり、ヌカボ属、アワガエリ属、カモガヤ属、ウシノケグサ属、ドクムギ属、イチゴツナギ属、ヤギュウシバ属、ギョウギシバ属、カゼクサ属、シバ属、ムカデシバ属、ツルヒメシバ属、スズメノヒエ属、チカラシバ属、イヌシバ属等のいずれかから１種類以上用いることが好ましい。

特に、放射性物質吸収植物１３のうち、例えば、タデ科のオオイタドリ、ミゾソバ、イラクサ科のアカソ、その他、スベリユヒ、アマランサス、ヒマワリ、カキチシャ等の栽培植物等は放射性物質のうちＣｓの吸収能力が高い。センリョウ科のヒトリシミズ科、イラクサ科のアカソ、ユキノシタ科のヤグルマソウ、その他、ヒマワリ、アマランサス等の栽培植物等は放射性物質のうちＳｒの吸収能力が高い。イグサ科のマルイ、アカザ科のオカヒジキ、キク科のタカサブロウ、その他、ヒマワリ、アマランサス等の栽培植物等は放射性物質のうちＩの吸収能力が高い。本実施形態では、土壌は放射性物質１１で汚染されているため、こうした放射性物質吸収植物１３を用いることが好ましい。

また、放射性物質吸収植物１３は、上記の植物等を用いて遺伝子を組み込んで形質転換した植物を作製して用いることもできる。

汚染土壌１２が複数の放射性物質１１により汚染されている場合は、相対的に生育特性に優れた植物、すなわち土壌の表層の放射性物質１１の拡散を遮断する能力に優れた植物と、各放射性物質１１に対する吸収能力が相対的に優れた植物を複数組み合わせて用いることが有効である。例えば、Ｃｓ、Ｓｒ、Ｉに汚染された土壌については、各放射性物質の吸収能力が比較的高い植物を複数用いる。具体的には、上述のように、タデ科のオオイタドリ、ミゾソバ、イラクサ科のアカソ、その他、スベリユヒ、アマランサス、ヒマワリ、カキチシャ等の栽培植物等はＣｓの吸収能力が高い。センリョウ科のヒトリシミズ科、イラクサ科のアカソ、ユキノシタ科のヤグルマソウ、その他、ヒマワリ、アマランサス等の栽培植物等はＳｒの吸収能力が高い。イグサ科のマルイ、アカザ科のオカヒジキ、キク科のタカサブロウ、その他、ヒマワリ、アマランサス等の栽培植物等はＩの吸収能力が高い。そのため、こうした植物を放射性物質吸収植物１３として用いて複数組み合わせて作付けするのが好ましい。

汚染土壌１２に放射性物質吸収植物１３を植栽すると、汚染土壌１２に含まれる放射線物質１１は放射性物質吸収植物１３に吸収される。放射線物質１１はイオン化されて放射性物質吸収植物１３に吸収される。そして、放射性物質吸収植物１３に吸収された放射線物質１１は、放射性物質吸収植物１３の根、茎、葉の順に流動し、各部位に蓄積されていく傾向にある。また、放射性物質吸収植物１３は、イオン化された放射線物質１１のみならず、安定な化合物として存在する放射線物質１１もイオン化して吸収する。

汚染土壌１２に含まれる放射性物質１１を吸収するのに適した放射性物質吸収植物１３を選定して、放射性物質１１で汚染された汚染土壌１２に放射性物質吸収植物１３を作付し、放射性物質吸収植物１３に放射性物質１１を吸収し、蓄積させる。これにより、放射性物質１１で汚染された土壌をそのまま残し、その土壌の利用形態を変えることなく、汚染土壌１２から放射性物質１１を除去することができる。

また、汚染土壌１２が水田などのように土壌の表面に水１４が存在する場合には、放射性物質吸収植物１３として稲などを用いてもよい。

＜放射性物質吸収植物の収穫工程：ステップＳ１２＞
図２に示すように、放射性物質１１で汚染された汚染土壌１２に放射性物質吸収植物１３を作付し、作付けした放射性物質吸収植物１３が十分生育し、放射性物質吸収植物１３に放射性物質１１を蓄積させた後、放射性物質吸収植物１３を定期的に刈り取り、放射性物質１１を蓄積した放射性物質吸収植物１３を収穫する（ステップＳ１２）。

汚染土壌１２に含まれる放射性物質１１を放射性物質吸収植物１３内に蓄積した後、放射性物質１１を蓄積した放射性物質吸収植物１３を収穫することにより、放射性物質１１を土壌から除去することができる。これにより、汚染土壌１２に含まれる放射性物質１１の除去効果が得られ、放射性物質１１を含む汚染土壌１２の浄化を効率よく行うことができる。この結果、放射性物質吸収植物１３の根が伸びている土壌中の放射性物質１１の含有量を環境基準値以下まで低減することができる。また、汚染土壌１２を掘削等することなく土壌をそのまま保持した状態で浄化できるため、掘削等による放射性廃棄物の発生量を抑制することができる。

また、粉塵等の発生を抑制する観点からも、放射性物質吸収植物１３は、掘り取るよりも地上部のみを刈り取ることが好ましい。放射性物質１１は放射性物質吸収植物１３の根にも放射性物質１１が吸収されているため、放射性物質吸収植物１３全体を除去したほうが放射性物質１１の除去量は多い。しかし、土壌中の放射性物質１１は放射性物質吸収植物１３の根から吸収され地上部分（茎、葉）に茎、葉の順に転流する傾向にあるため、放射性物質吸収植物１３の地上部分（茎と葉）のみを除去するだけでも十分な放射性物質１１の除去効果を有する。

また、放射性物質吸収植物１３が吸収する放射性物質１１の量により汚染土壌１２に含まれる放射性物質１１の含有量は異なるが、放射性物質吸収植物１３の作付けを繰り返し行うことで、汚染土壌１２に含まれる放射性物質１１の含有量が環境基準値以下にまで低減することができる。

次に、放射性物質吸収植物１３を収穫した後、収穫した放射性物質吸収植物１３をバイオマス原料として加圧熱水との対向接触による水熱分解処理工程（ステップＳ１３）にて処理を行う。

本実施形態において、バイオマスとは、特に限定されるものではなく、地球生物圏の物質循環系に組み込まれた生物体又は生物体から派生する有機物の集積をいう（ＪＩＳ Ｋ ３６００ １２５８参照）。バイオマスは、セルロース系バイオマス原料や炭水化物系原料などを含み、バイオマスとしては、特に、木質系の例えば広葉樹、草本系等のリグノセルロース資源や農業系廃棄物、食品廃棄物等を用いるのが好ましい。また、セルロース系バイオマス原料としては、例えば稲藁、麦稈、コーンストーバー（トウモロコシの茎）、コーンコブ（トウモロコシの芯）、ＥＦＢ（アブラヤシの空果房）等を例示することができる。また、炭水化物系原料としては、例えばトウモロコシ、米、小麦、大麦、キャッサバなどの穀物類を挙げることができる。本実施形態においては、放射性物質吸収植物１３はセルロース系バイオマス原料として用いられる。

本実施形態において用いられるバイオマス原料は、汚染土壌に存在するあらゆるバイオマス原料を用いることができ、放射性物質吸収植物１３などセルロース系バイオマス原料のように食用に用いることができないバイオマスの他に、炭水化物系原料などのように食用に用いることができるバイオマスも含むことができる。

＜水熱分解処理工程：ステップＳ１３＞
図３は、放射性物質を蓄積した放射性物質吸収植物１３から放射性物質１１を除去する工程を簡略に示す図である。図３に示すように、収穫した放射性物質吸収植物はセルロース系バイオマス原料（以下、「バイオマス原料」という）２０として用い、バイオマス原料２０は粉砕機２１で粉砕された後、水熱分解装置２２Ａに供給される。水熱分解装置２２Ａを用いて収穫した放射性物質吸収植物であるバイオマス原料２０を加圧熱水と対向接触させて、放射性物質を熱水側に移行させて熱水排出液として抜き出すと共に、放射性物質が除去されたバイオマス固形分を熱水排出液の排出側とは異なる側から抜き出す（ステップＳ１３）。

バイオマス原料２０は、粉砕機２１で、例えば５ｍｍ以下に粉砕され、バイオマス原料粉砕物２４となる。バイオマス原料粉砕物２４は、水熱分解装置２２Ａで水熱処理される。水熱分解装置２２Ａは、バイオマス原料粉砕物２４を加圧熱水２５と対向接触させつつ水熱分解し、加圧熱水２５中に放射性物質、リグニン成分及びヘミセルロース成分を移行し、バイオマス原料２０のバイオマス固体中から放射性物質、リグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなるものである。こうして、バイオマス原料２０が水熱処理されたバイオマス水熱処理物は、バイオマス原料粉砕物２４を水熱分解装置２２Ａで水熱処理され、バイオマス固形分である固形画分２６と、加圧熱水２５中に放射性物質、リグニン成分及びヘミセルロース成分を移行した水熱抽出画分（熱水排出液）２７とになる。

（水熱分解装置）
バイオマスの水熱分解装置２２Ａの構成の一例の概念図を図４に示す。図４に示すように、水熱分解装置２２Ａは、バイオマス供給装置３１と、反応装置３２と、バイオマス抜出装置３３とを有するものである。バイオマス供給装置３１は、バイオマス原料粉砕物２４を常圧下から加圧下に供給するものである。

反応装置３２は、装置本体３４内に設けられるスクリュー手段３５と、装置本体３４の外周に設けられる温度ジャケット３６とを有する。反応装置３２内に供給されたバイオマス原料粉砕物２４を、いずれか一方（本実施形態では下方側）から装置本体３４の内部にて、スクリュー手段３５により他方（上方）へ搬送すると共に、バイオマス原料粉砕物２４の供給箇所とは異なる他方（上方）の側から加圧熱水２５、加圧窒素（Ｎ₂）３７を装置本体３４の内部に供給し、バイオマス原料粉砕物２４と加圧熱水２５とを対向接触させつつ水熱分解するものである。これにより、放射性物質、リグニン成分及びヘミセルロース成分は加圧熱水２５中に移行し、バイオマス原料粉砕物２４中から分離され、水熱抽出画分２７として反応装置３２から排出される。

バイオマス抜出装置３３は、反応装置３２の他方からバイオマス固形分である固形画分２６を抜出すものである。バイオマス抜出装置３３は、固形画分２６を冷却水で冷却して生じた脱水液３８を反応装置３２から排出される水熱抽出画分２７に混合する。

本実施形態では、バイオマス原料粉砕物２４を下端部側から供給しているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、これとは逆に上端部側から供給するようにしてもよく、この際には、加圧熱水２５は下端部側から供給する。

常圧下から加圧下に供給するバイオマス供給装置３１としては、例えばスクリューフィーダー、ピストンポンプ又はスラリーポンプ等の手段を挙げることができる。

反応装置３２は、本実施形態では、縦型の装置としているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、傾斜型の装置や、水平型の装置としてもよい。ここで、縦型や傾斜型とするのは、水熱分解反応において発生したガスや原料中に持ち込まれたガス等が上方から速やかに抜けることができ、好ましいからである。また、加圧熱水２５で分解生成物を抽出するので、抽出効率の点から上方から下方に向かって抽出物の濃度が高まることとなり、好ましいものとなる。

本実施形態では、バイオマス原料２０を水熱分解装置２２Ａに供給する前に、前処理装置として、粉砕機２１を用いて前処理するようにしているが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、バイオマス原料２０の粒径が十分小さい場合には粉砕機２１を設けなくてもよい。また、バイオマス原料２０又はバイオマス原料粉砕物２４は粉砕機２１又は水熱分解装置２２Ａに供給する前に洗浄装置により洗浄するようにしてもよい。なお、バイオマス原料２０が例えば籾殻等の場合には、バイオマス原料２０は水熱分解装置２２Ａに供給する前に粉砕機２１等で粉砕処理することなく、そのままバイオマス供給装置３１に供給してもよい。

反応装置３２における、反応温度は１８０℃以上２４０℃以下とするのが好ましい。さらに好ましくは２００℃以上２３０℃以下とするのがよい。これは、１８０℃未満の低温では、水熱分解速度が小さく、長い分解時間が必要となり、装置の大型化につながり、好ましくないからである。一方２４０℃を超える温度では、分解速度が過大となり、セルロース成分が固体から液体側への移行を増大すると共に、ヘミセルロース系糖類の過分解が促進され、好ましくないからである。また、ヘミセルロース成分は約１４０℃付近から、セルロースは約２３０℃付近から、リグニン成分は１４０℃付近から各々溶解するが、セルロースを固形分側に残し、且つ放射性物質を加圧熱水２５中に溶解すると共に、ヘミセルロース成分及びリグニン成分が十分な分解速度を持つ１８０℃以上２４０℃以下の範囲とするのがよい。

反応圧力は装置本体３４の内部が加圧熱水２５の状態となる、各温度の水の飽和蒸気圧に更に０．１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下の高い圧力とするのが好ましい。

反応時間は、２０分以下とするのが好ましく、３分以上１０分以下とするのがより好ましい。これはあまり長く反応を行うと過分解物の割合が増大し、好ましくないからである。

本実施形態では、反応装置３２の装置本体３４内の加圧熱水２５とバイオマス原料粉砕物２４との流動は、バイオマス原料粉砕物２４と加圧熱水２５とを対向接触させる、いわゆるカウンターフローで接触・撹拌・流動するようにすることが好ましい。

反応装置３２では、バイオマス原料粉砕物２４の固形分は底部側から供給され、加圧熱水２５は頂部側から供給され、相互が対向して移動することにより、加圧熱水（熱水、分解物が溶解した液）２５は、固体であるバイオマス原料粉砕物２４とカウンターフローに固体粒子間に滲みながら移動することとなる。

本実施形態においては、反応装置３２の内部には気体部分が存在することとなるので、加圧窒素（Ｎ₂）３７を内部に供給するようにしているが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、反応装置３２の内部に加圧窒素（Ｎ₂）３７を供給しなくてもよい。

反応装置３２内におけるバイオマス原料粉砕物２４の昇温は、反応装置３２内で加圧熱水２５と接触させ、直接熱交換することにより可能である。なお、必要に応じて、外部から水蒸気等を用いて加温するようにしてもよい。

水熱分解装置２２Ａにおいて、バイオマス原料粉砕物２４と加圧熱水２５とを対向接触させることにより、加圧熱水２５に可溶化され易い成分から順次排出されると共に、バイオマス原料粉砕物２４の投入部から熱水投入部まで温度勾配が生じるため、ヘミセルロース成分の過分解が抑制され、結果的に５炭糖成分を効率よく回収することができる。さらに、対向接触させることで、熱回収ができ、システム効率の観点から好ましいものとなる。

よって、水熱分解装置２２Ａに供給されたバイオマス原料２０は、水熱分解装置２２Ａから固形画分（主にセルロース)２６および水熱抽出画分２７がバイオマス水熱処理物として排出される。水熱分解装置２２Ａにおいて放射性物質吸収植物１３を加圧熱水２５と向流（カウンターフロー）で対向接触させて水熱分解することにより、糖やアルコールの原料となる固形画分２６と、放射性物質を含有する水熱抽出画分２７とを一段処理で効率的に分離することができる。

水熱分解装置２２Ａは、図４に示すような構成に限定されるものではない。図５は、バイオマスの水熱分解装置の他の構成の一例を示す概念図である。図５に示すように、水熱分解装置２２Ｂは、バイオマス供給装置４１と、反応装置４２と、バイオマス抜出装置３３とを有する。なお、Ｖ１１〜Ｖ１５は、差圧調整弁（ＯＮ−ＯＦＦ弁）を示す。

バイオマス供給装置４１は、バイオマス原料（本実施形態では、例えば放射性物質吸収植物のうちの麦わら等）２０のバイオマス原料粉砕物２４を常圧下から加圧下に供給する装置である。バイオマス供給装置４１としては、例えば、ピストンポンプ又はスラリーポンプ等のポンプ手段を挙げることができる。

反応装置４２は、装置本体４４内に設けられる固定撹拌手段４５と、装置本体４４の外周に設けられる温度ジャケット３６とを有する。装置本体４４内に供給されたバイオマス原料粉砕物２４を、上下のいずれかの端部側（本実施形態では下端側）から垂直型装置本体（以下「装置本体」という）の内部を圧密状態で徐々に移動させると共に、バイオマス原料粉砕物２４の供給とは異なる端部側（本実施形態では上端側）から加圧熱水２５を装置本体４４内部に供給し、バイオマス原料粉砕物２４と加圧熱水２５とを対向接触させつつ水熱分解し、加圧熱水２５中に放射性物質、リグニン成分及びヘミセルロース成分を移行し、バイオマス原料粉砕物２４中からリグニン成分及びヘミセルロース成分を分離してなる反応装置である。

バイオマス抜出装置３３は、上述の通り、装置本体４４の加圧熱水２５の供給部側からバイオマス固形分である固形画分２６を抜出すものである。

装置本体４４の内部には、バイオマス原料粉砕物２４をいわゆるプラグフローの圧密状態で撹拌するための固定撹拌手段４５が設けられている。固定撹拌手段４５が回転することにより、内部に送り込まれるバイオマス原料粉砕物２４を軸方向に移動する際に、固定撹拌手段４５が回転することで生じる撹拌作用によりバイオマス原料粉砕物２４は撹拌される。固定撹拌手段４５を装置本体４４の内部に設けることにより、装置本体４４内で固体表面、固体中の加圧熱水２５の混合が進み、反応が促進される。

水熱分解装置２２Ｂの反応装置４２の装置本体４４内の加圧熱水２５とバイオマス原料粉砕物２４との流動は、バイオマス原料粉砕物２４と加圧熱水２５との混合を効率よく行い、反応を促進する観点から、バイオマス原料粉砕物２４と加圧熱水２５とを対向接触させる、いわゆるカウンターフローで撹拌・流動するようにすることが好ましい。

水熱分解装置２２Ｂは、プラグフロー型による水熱分解であるので、構造が簡易であり、固体であるバイオマス原料粉砕物２４は、管中心軸と垂直に攪拌されながら、管中心軸と平行に移動することとなる。一方、加圧熱水２５（熱水、分解物が溶解した液）は、固体に対しカウンターフローにて固体粒子間に滲みながら移動する。

また、プラグフローでは、加圧熱水２５の均一な流れを実現することができる。固体のバイオマス原料粉砕物２４が加圧熱水２５により分解すると、分解物が熱水側に溶解する。分解部近傍は高粘度となり、未分解部近傍へ優先的に熱水が移動し、未分解部が続いて分解する。これにより、均一な熱水の流れが形成され、均一な分解が実現される。

水熱分解装置２２Ｂは、装置本体４４内に固定撹拌手段４５を有しているため、水熱分解装置２２Ｂにおける装置本体４４内面の管壁の抵抗により、装置本体４４内において、バイオマス原料粉砕物２４の入口側に比べ、バイオマス原料粉砕物２４の出口側の固体密度が減少すると共に、バイオマス原料粉砕物２４の分解によりバイオマス固形分である固形画分２６が減少する。このため、加圧熱水２５の占める割合が増加し、液滞留時間が増加することにより、液中の分解成分が過分解する。このため、水熱分解装置２２Ｂは、装置本体４４内に少なくとも固定撹拌手段４５を設けることで、加圧熱水２５の占める割合を抑制し、液滞留時間を減少することにより、液中の分解成分が過分解することを抑制することができる。

よって、水熱分解装置２２Ｂに供給されたバイオマス原料２０は、水熱分解装置２２Ｂから固形画分２６および水熱抽出画分２７がバイオマス水熱処理物として排出される。

＜放射性物質処理工程：ステップＳ１４Ａ＞
図３に示すように、水熱抽出画分２７を熱水排出液として抜き出した後、熱水排出液２７から放射性物質を処理する（ステップＳ１４Ａ）。水熱分解装置２２Ａ、２２Ｂから排出された水熱抽出画分２７を回収した後、水熱抽出画分２７に移行した放射性物質は適宜処理される。

このように、本実施形態に係る有害物質の処理方法によれば、放射性物質吸収植物１３を加圧熱水２５と向流（カウンターフロー）で対向接触させて水熱分解することにより、バイオマス原料２０に含まれていた放射性物質を一段処理で効率的に水熱抽出画分２７へ移行させることができる。これにより、糖やアルコールの原料となる固形画分２６と、放射性物質を含有する水熱抽出画分２７とを一段処理で効率的に分離することができる。

したがって、本実施形態に係る有害物質の処理方法によれば、汚染土壌の浄化を図りつつ、放射性物質を吸収した放射性物質吸収植物から放射性物質を効率良く回収し、処理することができる。

［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態に係る有害物質の処理方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態に係る有害物質の処理方法において以下に示す各工程について、図１に示す本発明の第１の実施形態に係る有害物質の処理方法の各工程と共通する工程については説明を省略する。

図６に示すように、本実施形態に係る有害物質の処理方法は、放射性物質処理工程（ステップＳ１４Ｂ）が、水熱抽出画分（熱水排出液）２７を加熱して放射性物質を残渣として処理する液体分離工程（ステップＳ２１）を含むものである。

図７は、放射性物質を蓄積した放射性物質吸収植物１３から放射性物質１１を除去する工程を簡略に示す図である。図７に示すように、水熱分解後の水熱抽出画分（熱水排出液）２７は蒸留塔（液体分離装置）５１に送給され、蒸留塔５１において水熱抽出画分２７を加熱して、水熱抽出画分２７を形成する液体（主に水）５２を蒸発させ、気化してガス化した後、冷却して液体に戻す。これにより、水熱抽出画分２７中に含まれる放射性物質と、水熱抽出画分２７を形成する液体５２とは分離される。蒸留塔５１内に残った残渣５３は放射性物質を含んでいるため、残渣５３を焼却処理した後、放射性物質を含む廃棄物（放射性廃棄物）は廃棄される。

よって、本実施形態に係る有害物質の処理方法によれば、蒸留塔５１において水熱抽出画分（熱水排出液）２７の水分を加熱により蒸発させて放射性物質を含む残渣５３を回収しているため、放射性廃棄物を減溶して、放射性物質を処理することができる。

本実施形態においては、液体分離装置として蒸留塔５１を用いているが、これに限定されるものではなく、放射性物質と、水熱抽出画分２７を形成する液体５２とに分離できる液体分離装置であればよい。

蒸留塔５１内で水熱抽出画分２７を形成する液体５２を蒸発して生じたガスが流通するガス流路には、ガス中に含まれる放射性物質を吸着するためのフィルタを備えた吸着処理装置を設けるようにしてもよい。ガス流路に吸着処理装置を設けることで、蒸留塔５１で水熱抽出画分２７を加熱して生じたガスに放射性物質が同伴される場合でも、ガスに同伴した放射性物質を吸着処理装置で吸着処理することができるため、ガスに同伴した放射性物質が系外に排出されるのを抑制することができる。

蒸留塔５１から排出される液体５２を送給するための液体流路には、液体５２中に含まれる放射性物質を吸着するためのゼオライトを備えた吸着処理装置を設けるようにしてもよい。液体流路に吸着処理装置を設けることで、蒸留塔５１から排出された液体５２に放射性物質が同伴される場合でも、液体５２に同伴した放射性物質をゼオライトで吸着処理することができるため、液体５２に同伴した放射性物質が系外に排出されるのを抑制することができる。

［第３の実施形態］
図８は、本発明の第３の実施形態に係る有害物質の処理方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態に係る有害物質の処理方法において以下に示す各工程について、図１、Ａに示す本発明の第１、２の実施形態に係る有害物質の処理方法の各工程と共通する工程については説明を省略する。

図８に示すように、本実施形態に係る有害物質の処理方法は、放射性物質処理工程（ステップＳ１４Ｃ）が、水熱抽出画分（熱水排出液）２７中に含まれる固形分を固液分離する固液分離工程（ステップＳ３１）と、水熱抽出画分２７中に含まれる固形分を固液分離して得られた液体に含まれる放射性物質を吸着処理する液体分離工程（ステップＳ３２）とを含むものである。なお、液体分離工程（ステップＳ３２）は、図６に示す本発明の第２の実施形態に係る有害物質の処理方法の液体分離工程（ステップＳ２１）と同様であるため、説明を省略する。

図９は、放射性物質を蓄積した放射性物質吸収植物１３から放射性物質１１を除去する工程を簡略に示す図である。図９に示すように、水熱抽出画分２７は固液分離装置５５に送給され、固液分離装置５５で水熱抽出画分（熱水排出液）２７中に含まれる固形分を固液分離する（ステップＳ３１）。

本実施形態においては、固液分離装置５５としては、例えば、遠心分離機等が挙げられるが、これに限定されるものではなく、固形分と、水熱抽出画分２７を形成する液体５２とに分離できるものであればよい。

固液分離装置５５で水熱抽出画分（熱水排出液）２７中に含まれる固形分が分離された後、固形分５６は乾燥機５７に送給する。固液分離装置５５で分離された固形分５６は湿分を有しているため、乾燥機５７で固形分５６を加熱することで、固形分５６中に含まれる放射性物質と、液体とは分離される。乾燥機５７内に残った残渣５３は固形分５６に起因するものであり放射性物質を含んでいるため、残渣５３を焼却処理した後、放射性廃棄物として廃棄される。

固液分離装置５５で分離された液体５８を排出するための液体排出流路５９には、液体５８中に含まれる放射性物質を吸着するための吸着処理装置６０を設ける。吸着処理装置６０で、水熱抽出画分２７中に含まれる固形分５６を固液分離して得られた液体５８に含まれる放射性物質を吸着処理する（ステップＳ３２）。液体排出流路５９に吸着処理装置６０を設けることで、固液分離装置５５から排出された液体５８に含まれる放射性物質を吸着処理することができるため、液体５８に含まれる放射性物質が系外に排出されるのを抑制することができる。

吸着処理装置６０としては、例えば、ゼオライトを備えた吸着処理装置などが挙げられるが、これに限定されるものではなく、放射性物質と液体５８とを分離できるものであればよい。

よって、本実施形態に係る有害物質の処理方法によれば、固液分離装置５５において予め放射性物質を含む液体５８を分離して、分離された液体５８に含まれる放射性物質を吸着処理装置６０で吸着させて放射性物質を回収しているため、放射性廃棄物を減溶して、放射性物質を処理することができる。

また、乾燥機５７内で水熱抽出画分２７を形成する液体５２を蒸発して生じたガスが流通するガス流路には、上述と同様に、ガス中に含まれる放射性物質を吸着するためのフィルタを備えた吸着処理装置を設けるようにしてもよい。ガス流路に吸着処理装置を設けることで、乾燥機５７で水熱抽出画分２７を加熱して生じたガスに放射性物質が同伴される場合でも、ガスに同伴した放射性物質を吸着処理装置で吸着処理することができるため、ガスに同伴した放射性物質が系外に排出されるのを抑制することができる。

乾燥機５７から排出される液体５２を送給するための液体流路には、上述と同様に、液体５２中に含まれる放射性物質を吸着するためのゼオライトを備えた吸着処理装置を設けるようにしてもよい。液体流路に吸着処理装置を設けることで、乾燥機５７から排出された液体５２に放射性物質が同伴される場合でも、液体５２に同伴した放射性物質をゼオライトで吸着処理することができるため、液体５２に同伴した放射性物質が系外に排出されるのを抑制することができる。

［第４の実施形態］
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る有害物質の処理方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態に係る有害物質の処理方法において以下に示す各工程について、図１に示す本発明の第１の実施形態に係る有害物質の処理方法の各工程と共通する工程については説明を省略する。

図１０に示すように、本実施形態に係る有害物質の処理方法は、放射性物質処理工程（ステップＳ１４Ｄ）が、熱水排出液中に含まれる有価物原料から有価物としてアルコールを生成する有価物生成工程（ステップＳ４１）と、液体分離工程（ステップＳ４２）とを含むものである。なお、液体分離工程（ステップＳ４２）は、図６に示す本発明の第２の実施形態に係る有害物質の処理方法の液体分離工程（ステップＳ２１）と同様であるため、説明を省略する。

有価物生成工程（ステップＳ４１）は、以下の工程を含む。
（Ａ） 熱水排出液に酵素を添加して糖液を生成する糖液生成工程（ステップＳ４１−１）
（Ｂ） 得られた糖液に、酵母を添加してアルコールを生成するアルコール発酵工程（ステップＳ４１−２）

＜有価物生成工程：ステップＳ４１＞
図１１は、放射性物質を蓄積した放射性物質吸収植物１３から放射性物質１１を除去する工程を簡略に示す図である。図１１に示すように、水熱抽出画分２７を熱水排出液として抜き出した後、熱水排出液２７から放射性物質を含む有価物として糖液及びアルコールを生成する（ステップＳ４１）。

（糖液生成工程：ステップＳ４１−１）
バイオマス水熱処理物のうち固形画分２６は酵素糖化槽（Ｃ６）６１に送給され、熱水排出液２７は酵素糖化槽（Ｃ５）６２に送給される。

酵素糖化槽（Ｃ６）６１は、水熱分解装置２２Ａから排出される固形画分２６中のセルロースを第１の酵素（セルラーゼ）６３で酵素処理して６炭糖を含む第１の糖液６４を得るものである。

酵素糖化槽（Ｃ５）６２は、水熱分解装置２２Ａから排出される熱水排出液２７中に移行されたヘミセルロース成分を第２の酵素６５で酵素処理して５炭糖を含む第２の糖液６６を得るものである。

酵素糖化槽（Ｃ６）６１で得られた第１の糖液６４と、酵素糖化槽（Ｃ５）６２で得られた第２の糖液６６とは、アルコール発酵原料として糖液供給管Ｌ１１−１、Ｌ１１−２を介してアルコール発酵槽６７−１、６７−２に各々供給される。

なお、本実施形態においては、固形画分２６を酵素糖化槽（Ｃ６）６１に送給しているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、固形画分２６は糖化せず、そのまま排出してもよい。

（アルコール発酵工程：ステップＳ４１−２）
アルコール発酵槽６７−１、６７−２に第１の糖液６４、第２の糖液６６を供給した後、第１の糖液６４、第２の糖液６６をアルコール発酵する。アルコール発酵槽６７−１、６７−２は、第１の糖液６４、第２の糖液６６に酵母（微生物）６８を添加して発酵し、アルコール（有価物）６９を生成する発酵槽である。第１の糖液６４、第２の糖液６６は、アルコール発酵槽６７−１、６７−２内でアルコール発酵槽６７−１、６７−２内に添加される酵母６８により所定条件において発酵処理がなされる。アルコール発酵槽６７−１、６７−２においてアルコール発酵がなされたアルコール６９はアルコール発酵液７１として発酵液供給ラインＬ１２−１、Ｌ１２−２より蒸留塔７２に送給される。

また、第２の糖液６４は熱水排出液２７に含まれていた放射性物質を含むため、アルコール発酵槽６７−２で発酵処理されて生じるアルコール６９は放射性物質を含んだまま蒸留塔７２に送給される。また、アルコール発酵槽６７−２で第２の糖液６６を発酵処理して生じる残渣７３は酵母残渣排出ラインＬ１３−２から排出される。

また、第１の糖液６４をアルコール発酵槽６７−１で発酵処理して生じる残渣７４は酵母残渣排出ラインＬ１３−１から排出される。

また、残渣７３、７４は、上記のように、アルコール発酵槽６７-１、６７-２で排出されずアルコール発酵液７１と供に蒸留塔７２に送給してもよい。

＜液体分離工程：ステップＳ４２＞
アルコール発酵液７１は蒸留塔７２で蒸留され、蒸留物７５となる。蒸留塔７２は、上述の蒸留塔５１と同様であるため、説明は省略する。蒸留された蒸留物７５は、アルコール供給ラインＬ１４を通過して脱水器７６など精製装置で精製され、アルコールタンク７７に送給され、貯留される。このアルコールタンク７７からアルコール供給ラインＬ１５により必要に応じて製品であるエタノールなどのアルコール７８が供給される。

また、蒸留塔７２における蒸留残渣８０は、蒸留残渣排出ラインＬ１６により排出され、乾燥器８２、冷却器８３を通過して放射性廃棄物８４として排出される。

このように、本実施形態に係る有害物質の処理方法によれば、汚染土壌の浄化を図りつつ、放射性物質を吸収した放射性物質吸収植物から生じる放射性廃棄物の減容化を図ることができる。

すなわち、従来から用いられている汚染土壌を除去する方法では、大量の汚染土壌を採取し、移送しなければならないため、莫大な経費と労力を要する上、除去した汚染土壌を別の場所に移転させるだけの一時的な処理策となることが多く、移転先でも同様に汚染問題を引き起こす可能性がある。そのため、汚染土壌を除去する方法は、恒久的な解決方策とはいえない。また、植物に放射性物質を吸収させて処理する方法だけでは、放射性廃棄物が大量に発生し、有効な解決方策とはいえない。これに対し、本実施形態に係る有害物質の処理方法では、放射性物質を吸収した放射性物質吸収植物をバイオマス原料として用いて放射性物質を含まないアルコールを製造することができると共に、放射性物質吸収植物からアルコールを製造する過程において残渣として生じる放射性廃棄物には放射性物質を高濃度に濃縮させることができる。よって、本実施形態に係る有害物質の処理方法によれば、汚染土壌の浄化を図りつつ、放射性物質を吸収した放射性物質吸収植物の有効利用を図ることができると共に、放射性廃棄物の減容を図り、放射性廃棄物の処理に要する費用の軽減を図ることができる。

特に、本実施形態に係る有害物質の処理方法を用いて生じる放射性廃棄物８４の量は、放射性物質で汚染された汚染土壌を放射性廃棄物として処理する場合に比べて、例えば、１０００分の１程度にまで減容することが可能となる。

また、放射性物質で汚染された地域で生産された農産物は風評被害を受けることで、こうした地域で生産された農産物は売買が拒否されるか売価が低下する場合もあるが、本実施形態に係る有害物質の処理方法によれば、こうした農産物もアルコールなどの有価物（有機原料）を製造するための原料として安定かつ安全に利用することができる。

また、放射性物質で汚染された地域で生産された農産物をアルコールなどの有価物を製造するための原料として用いることができるため、放射性物質で汚染された地域の住民の新たな雇用を創出することができると共に、汚染地域の住民の所得を確保することが可能となる。また、このようにして製造されたアルコールなどの有価物を有効活用することで、石油等の輸入比率を低減することに寄与することもできる。

また、放射性物質で汚染された地域で生産された農産物の有効利用も図ることで、放射性物質で汚染された地域において新たな産業を創出することに寄与することも可能となる。

なお、本実施形態においては、水熱抽出画分（熱水排出液）２７中の放射性物質を含む廃棄物を減容して処理するようにしているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。水熱分解により得られた固形画分２６側にも放射性物質が含有される場合には、熱水排出液２７と同様に、蒸留塔７２で生じる蒸留残渣８０に放射性物質が含まれるため、放射性物質を含む廃棄物を減容して、放射性物質を処理することができる。

また、本実施形態においては、アルコール発酵液７１をアルコール発酵槽６７−１、６７−２から発酵液供給ラインＬ１２−１、Ｌ１２−２により蒸留塔７２に送給して蒸留しているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。図１２は、本実施形態に係る有害物質の処理方法の一部の他の一例を示す図である。図１２に示すように、発酵液供給ラインＬ１２−２に放射性物質を吸着処理するフィルタ−を備えた吸着処理装置８６を設けるようにしてもよい。これにより、アルコール発酵液７１中に残留した放射性物質を吸着処理することができるため、アルコール発酵液７１中に残留した放射性物質を同伴することなくアルコール発酵液７１を蒸留塔７２に送給することができる。

吸着処理装置８６としては、ゼオライトなど放射性物質を吸着する多孔質部材をフィルタの材料として用い、放射性物質とアルコール発酵液７１とをフィルタで分離するものを用いているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、アルコール発酵液７１を遠心分離する遠心分離装置などを用いてもよい。遠心分離操作などで得られた固形物は蒸発乾固することで放射性物質を含む廃棄物を減容して処理することができる。

また、本実施形態においては、蒸留塔７２で蒸留された蒸留物７５をアルコールタンク７７に送給しているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。図１３は、本実施形態に係る有害物質の処理方法の一部の他の一例を示す図である。図１３に示すように、アルコール供給ラインＬ１４に蒸留物７５中に残留した放射性物質を吸着処理するフィルタ−を備えた吸着処理装置８７を設けるようにしてもよい。これにより、蒸留塔７２からアルコール供給ラインＬ１４に排出される蒸留物７５中に残留した放射性物質を除去することができる。

アルコールタンク７７に送給される蒸留物７５に放射性物質が残留している場合には、吸着処理装置８７で蒸留物７５に残留している放射性物質を吸着処理装置８７で除去することができる。これにより、より確実に放射性廃棄物を回収することができると共に、信頼性の高いアルコールを提供することができる。

吸着処理装置８７は、吸着処理装置８６と同様、ゼオライトなど放射性物質を吸着する多孔質部材をフィルタ−の材料として用いたものを用いているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、蒸留物７５を遠心分離する遠心分離装置などを用いてもよい。遠心分離操作などで得られた固形物は蒸発乾固することで放射性物質を含む廃棄物を減容して処理することができる。

また、本実施形態においては、熱水排出液２７を水熱分解装置２２Ａから糖液供給ラインＬ１１−２によりアルコール発酵槽６７−２に送給して発酵しているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。図１４は、本実施形態に係る有害物質の処理方法の一部の他の一例を示す図である。図１４に示すように、糖液供給ラインＬ１１−２に放射性物質を吸着処理するフィルタ−を備えた吸着処理装置８８を設けるようにしてもよい。これにより、第２の糖液６６中に含まれる放射性物質を吸着処理することができるため、第２の糖液６６中に含まれる放射性物質を同伴することなく第２の糖液６６をアルコール発酵槽６７−２に送給することができる。

吸着処理装置８８は、吸着処理装置８６と同様、ゼオライトなど放射性物質を吸着する多孔質部材をフィルタ−の材料として用いたものを用いているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、第２の糖液６６を遠心分離する遠心分離装置などを用いてもよい。遠心分離操作などで得られた固形物は蒸発乾固することで放射性物質を含む廃棄物を減容して処理することができる。

本実施形態においては、有価物生成工程（ステップＳ４１）は、水熱分解装置から排出される熱水排出液に酵素を添加して糖液を生成する糖液生成工程（ステップＳ４１−１）と、得られた糖液に、酵母を添加してアルコールを生成するアルコール発酵工程（ステップＳ４１−２）とを含む場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、水熱分解装置を含むものであればよい。有価物生成工程（ステップＳ４１）の他の例としては、例えば、セルロース、ヘミセルロース、リグニンを有価物に変換するための化学試薬を添加する化学手法や生物学的手法を用いて、固形画分２６、水熱抽出画分２７に含まれるセルロース、ヘミセルロース、リグニンをアルコール７８に変換する方法等が挙げられる。

本実施形態においては、有害物質として放射性物質の場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、生物、植物、環境などに悪影響を与える可能性のあるものであればよく、例えば、軽金属や重金属などの有害金属、ダイオキシン、農薬、除草剤、化学薬品等においても本実施形態に係る有害物質の処理方法は同様に適用することができる。軽金属としては、例えば、アルカリ金属、ベリリウム（Ｂｅ）やマグネシウム（Ｍｇ）などのアルカリ土類金属、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タリウム（ＴＩ）などが挙げられる。また、重金属としては、例えば、水銀（Ｈｇ）、カドミウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）、ヒ素（Ａｓ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）などが挙げられる。

本実施形態においては、汚染領域として汚染土壌の場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、汚染された湿地帯、水田、湖、沼等においても本実施形態に係る有害物質の処理方法は同様に適用することができる。

本実施形態においては、有価物としてアルコールの場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、蒸留して得られるアルコール以外の液体であってもよい。

本実施形態では、第１の糖液６４及び第２の糖液６６を用いて有価物であるアルコール発酵を行う場合について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、発酵処理により求めるものとして、有価物であるアルコール類（エタノール、メタノール等）以外の、化成品原料となる石油代替品類又は食品・飼料原料となるアミノ酸類をアルコール発酵槽６７−１、６７−２で得ることができる。

化成品としては、例えばＬＰＧ、自動用燃料、航空機用ジェット燃料、灯油、ディーゼル油、各種重油、燃料ガス、ナフサ、ナフサ分解物であるエチレングリコール、エタノールアミン、乳酸、アルコールエトキシレート、塩ビポリマー、アルキルアルミニウム、ＰＶＡ、酢酸ビニルエマルジョン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＭＭＡ樹脂、ナイロン、ポリエステル等を挙げることができる。よって、枯渇燃料である原油由来の化成品の代替品及びその代替品製造原料として放射性物質吸収植物から生成される第１の糖液６４及び第２の糖液６６を効率的に利用することができる。

１１ 放射性物質
１２ 汚染土壌
１３ 放射性物質吸収植物
１４ 水
２０ セルロース系バイオマス原料（バイオマス原料）
２１ 粉砕機
２２Ａ、２２Ｂ 水熱分解装置
２４ バイオマス原料粉砕物
２５ 加圧熱水
２６ 固形残渣画分（固形画分）
２７ 水熱抽出画分（熱水排出液）
３１、４１ バイオマス供給装置
３２、４２ 反応装置
３３ バイオマス抜出装置
３４、４４ 装置本体
３５ スクリュー手段
３６ 温度ジャケット
３７ 加圧窒素（Ｎ₂）
３８ 脱水液
４５ 固定撹拌手段
５１ 蒸留塔
５２、５８ 液体
５３ 残渣
５５ 固液分離装置
５６ 固形分
５７ 乾燥機
５９ 液体排出流路
６０、８６〜８８ 吸着処理装置
６１ 酵素糖化槽（Ｃ６）
６２ 酵素糖化槽（Ｃ５）
６３ 第１の酵素（セルラーゼ）
６４ 第１の糖液
６５ 第２の酵素
６６ 第２の糖液
６７−１、６７−２ アルコール発酵槽
６８ 酵母（微生物）
６９、７８ アルコール
７１ アルコール発酵液
７２ 蒸留塔
７３、７４ 残渣
７５ 蒸留物
７６ 脱水器
７７ アルコールタンク
８０ 蒸留残渣
８２ 乾燥器
８３ 冷却器
８４ 放射性廃棄物
Ｌ１１−１、Ｌ１１−２ 糖液供給管
Ｌ１２−１、Ｌ１２−２ 発酵液供給ライン
Ｌ１３−１、Ｌ１３−２ 酵母残渣排出ライン
Ｌ１４、Ｌ１５ アルコール供給ライン
Ｌ１６ 蒸留残渣排出ライン
Ｖ１１〜Ｖ１５ 差圧調整弁（ＯＮ−ＯＦＦ弁）

Claims (7)

1. 有害物質で汚染された汚染領域に有害物質吸収植物を作付し、前記有害物質吸収植物に前記有害物質を蓄積させ、前記有害物質を蓄積した前記有害物質吸収植物を収穫し、前記有害物質吸収植物中に含まれる前記有害物質を処理する有害物質の処理方法であって、
   収穫した前記有害物質吸収植物を加圧熱水と対向接触させて、前記有害物質を熱水側に移行させて熱水排出液として抜き出すと共に、前記有害物質が除去されたバイオマス固形分を前記熱水排出液の排出側とは異なる側から抜き出す水熱分解処理工程と、
   前記熱水排出液から前記有害物質を処理する有害物質処理工程と、
   を含む有害物質の処理方法。
2. 請求項１において、
   前記有害物質処理工程が、前記熱水排出液を加熱して前記有害物質を残渣として処理する液体分離工程を含むことを特徴とする有害物質の処理方法。
3. 請求項１又は２において、
   前記有害物質処理工程が、前記熱水排出液中に含まれる固形分を固液分離する固液分離工程と、
   前記熱水排出液中に含まれる固形分を固液分離して得られた液体に含まれる前記有害物質を吸着処理する吸着処理工程と、
   を含むことを特徴とする有害物質の処理方法。
4. 請求項１乃至３の何れか１つにおいて、
   前記有害物質処理工程が、前記熱水排出液中に含まれる有価物原料から有価物を生成する有価物生成工程を含むことを特徴とする有害物質の処理方法。
5. 請求項４において、
   前記有価物生成工程が、前記水熱分解装置から排出される前記熱水排出液を糖化する糖化工程を含むことを特徴とする有害物質の処理方法。
6. 請求項４において、
   前記有価物生成工程が、前記熱水排出液に酵素を添加して糖液を生成する糖液生成工程と、
   得られた前記糖液に、酵母を添加してアルコールを生成するアルコール発酵工程と、
   を含むことを特徴とする有害物質の処理方法。
7. 請求項１乃至６の何れか１つにおいて、
   前記有害物質吸収植物は、炭水化物系原料、リグニン成分及びヘミセルロース成分を含むセルロース系バイオマス原料であり、
   前記加圧熱水中に有害物質、リグニン成分及びヘミセルロース成分を移行し、前記有害物質吸収植物中から前記有害物質、リグニン成分及びヘミセルロース成分を分離し、
   前記バイオマス水熱処理物として、前記有害物質、リグニン成分及びヘミセルロース成分を含む水熱抽出画分を前記熱水排出液として生成すると共に、セルロース成分を含む固形画分を生成することを特徴とする有害物質の処理方法。

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