JP2014005432A - バイオ白炭 - Google Patents

Abstract

【課題】 バイオマス原料を用いバイオマスコークスから高発熱量を有するバイオ白炭を提供する。
【解決手段】
バイオマス原料から製造されたバイオコークスを１０００℃以上の高温で炭化処理して得られた発熱量２８ＭＪ／ｋｇ以上のバイオ白炭が得られる。
【選択図】なし

Description

本発明はバイオコークス製造装置で製造されたバイオコークスを原料とする白炭、即ちバイオ白炭に関する。

日本には従来より鰻の焼成、焼肉、せんべいの焼成、茶道用やコーヒー豆焙煎に極めて高硬度、高発熱量を有する白炭と呼ばれる木炭が使用され、その代表的なものは備長炭である。その中でも紀州備長炭が有名である。しかしながら備長炭を製造するのに極めて緻密な組織を有するウバメガシを原料とする必要がある。ウバメガシは暖地の海岸・崖地を産地としていることから産出量も多くなく高価格につながっている。

また近年、大気中の二酸化炭素含有率の上昇を一因とする地球温暖化現象や、化石燃料の枯渇などを考慮してバイオマスという再生可能でクリーンなエネルギー源が注目されている

一般にバイオマスとは、再生可能な生物由来の有機性資源の内、化石資源を除いたものをいい、このバイオマスの炭化、ガス化処理などで熱、電力、炭化物等の有価物が回収可能となる。一方で廃棄物としてのバイオマス原料を処理できるので、環境の浄化にも役立つ。更にバイオマスは有機物である為、燃焼すると二酸化炭素を発生するが、この二酸化炭素は、バイオマスが成長過程において光合成によって大気中の二酸化炭素を吸収した物であるから、大気中の二酸化炭素を増加させないと考えられる。特例としてオガ粉（木材の鋸による切断粉）は昔からオガ炭として利用されているが、その他のバイオマス原料は廃棄処理されているのが殆んどである。特に飲料メーカーでは、大量に発生するコーヒー豆焙煎かす、茶かす、果物等植物の絞りかすを廃棄するために、焼却などの大きなコストがかかっている。そのため、地球温暖化防止のため、バイオマスの活用が要望されている。

そこでバイオマスを燃料化する方法として、例えば特許文献１にバイオマス水スラリーの製造方法が、特許文献２には生ゴミ、下水道汚泥等を燃料化する方法が開示されている。特許文献３にバイオマスをペレットとして固形燃料化する技術が開示されている。またその他のバイオマスを固形燃料化する技術としては、原料を細片化して炭化させる製造技術（特許文献４）、高いエネルギー収率で木炭よりも容積エネルギー密度及び重量エネルギー密度の高い固形燃料を製造する技術（特許文献５）、木質バイオマスエネルギー輸送特性をより高める為の半炭化圧密燃料製造技術（特許文献６）、更にバイオマス原料を粉砕し、接着効果を発現する温度範囲で加熱、加圧しバイオコークスを製造する技術（特許文献７）等が開示されている。
しかしながら、特許文献１、２に記載の発明はバイオマスを固形燃料化する技術ではなく、また特許文献３に開示された方法では、発熱量、硬度の点で不十分である。特許文献４〜６に開示された方法では発熱量が極めて低く、硬度についても低いため白炭用途に適していない。特許文献７に記載の発明はバイオマスが所有するリグニンを接着成分として利用し、バイオコークスが得られている。この発明で得られたバイオコークスは１８〜２３ＭＪ／ｋｇとかなり高い発熱量を示すが、白炭用途には未だ不十分である。

特開２００３−１２９０６９号公報 特許第３６１３５６７号公報 特開昭５２−１０１２０２号公報 特開２００４−４３５１７号公報 特開２００３−２１３２７３号公報 特開２００３−２０６４９０号公報 特開２００８−２７４１１３号公報

バイオコークス製造装置で製造されたバイオコークスを原料とし、高発熱量を有するバイオ白炭を提供する。

本発明者らは上記問題点に鑑みて、バイオマスを原料とするバイオ白炭化を鋭意研究した結果、バイオマス原料を粉砕し、該粉砕バイオマス原料を１１５〜２３０℃、５〜２５ＭＰａの条件下で一定時間保持することで得られたバイオコークス、即ち特開２００８−２７４１１３号公報で得られたバイオコークスを更に高温焼成することで高発熱量を有するバイオ白炭を見出し、本発明を完成させた。

本発明の効果としては、産業廃棄物として廃棄処理されていたバイオマス原料を主原料として、白炭を工業的容易に作ることが出来ることは産業上極めて大きい。もちろんクヌギ、ナラなどから作られる白炭やウバメガシから作られる備長炭の主用途である鰻の焼成、焼肉用、せんべいの焼成、茶道用やコーヒー焙煎にも十分使用され得る。すなわち、本発明の目的は産業廃棄物として廃棄処理されていたバイオマス原料を主成分にした安価なバイオ白炭を工業的有利に提供することにある。

発明を実施するための最良の手段

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明における原料のバイオマスは、例えば木質類、草木類、農作物類、厨芥類などのバイオマスを挙げることが出来る。その中でもコーヒー豆焙煎かす、茶かす、果物等植物の絞りかすなどが適している。次にバイオマス原料を粉砕する。粉砕はミキサーなどにより粒子系が３ｍｍ以下にするが、緻密度を挙げる為には０．１ｍｍ以下に粉砕することが好ましい。粉砕物の水分率は粉の状態で５〜１０％になるように調整する。このバイオマス原料をバイオコークス製造装置で１１５〜２３０℃、８〜２５ＭＰａの条件下で加熱、加圧成型する。

前期条件下で加熱、加圧成型を行なうことにより、高硬度且つ発熱量の高いバイオコークスを得ることが出来る。これはバイオマス原料の主成分の１つであるヘミセルロースが熱分解し、系内の過剰水蒸気によりリグニンがその骨格を保持したまま低温で反応し、圧密効果と相乗的に作用することによって、より硬度が増すことに起因している。

得られたバイオコークスを通常の白炭窯で最高１０００℃以上の高温で焼き上げ、焼成開始時に閉めた窯の出入口を破壊して空気を導入し「練らし」をして残留する有機物を燃焼して炭素比率を高くする。それによって備長炭と同様、燃焼時は煙や炎の発生が極めて少ない。かくして得られたバイオ白炭は発熱量２８ＭＪ／ｋｇ以上を有する。

本発明の要旨とするところは、バイオマス原料から製造されたバイオコークスを１０００℃以上の高温で白炭化処理して得られた発熱量２８ＭＪ／ｋｇ以上であることを特徴とするバイオ白炭である。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。

・発熱量測定方法
ＪＩＳ Ｍ８８１２，Ｍ８８１４方法

・成型木炭の評価
白炭窯で生成されたバイオ白炭の硬さをバイオ白炭同士で叩いて割れ方と音で硬さを３段階評価した。
強く叩かないと割れなく金属音がする・・・○；強く叩くと少しひびが入る・・・△
叩くと表面がくずれる・・・×

・燃焼テスト
プロパンガスコンロにて長さ１８ｃｍ長に切断した木炭１ｋｇを１０分間加熱・着火させる。着火後、七輪に入れて約１０時間放置する。そのときの着火性を３段階評価（最後まで燃え尽きる・・・○；５時間以内で木炭が立ち消えする・・・△；すぐ消える・・・×）でみた。
・実施例▲１▼〜▲２▼、比較例▲１▼〜▲２▼

コーヒー豆焙煎かすをミキサーで平均粒径０．１ｍｍになるまで粉砕し、水分８％になるまでロータリー乾燥機にて乾燥させた。乾燥したコーヒーかすを２００℃、１５Ｍｐａで加熱、加圧成型をしてバイオコークスを得た。これを用い、白炭窯により４００，６００，１０００℃の各温度で約１週間焼き上げ、バイオ白炭を得た。

表−１からも明らかなように実施例（▲１▼〜▲２▼）は通常の備長炭の発熱量（３２ＭＪ／ｋｇ）に近い発熱量を示すなど好ましい。
比較例▲１▼はバイオコークスのままであるが発熱量がはるかに低く、好ましくない。比較例▲２▼も発熱量が落ち、白炭用途には適していない。

紀州備長炭に代表される白炭の用途，すなわち鰻の焼成、焼肉用、せんべいの焼成、茶道用やコーヒー焙煎にも十分使用され得る。

Claims (1)

1. バイオコークス製造装置で製造されたバイオコークスを白炭窯で炭化処理して得られる発熱量２８ＭＪ／ｋｇ以上の白炭、即ちバイオ白炭。