JP2016067301A - 栄養供給用粒体 - Google Patents

Abstract

【課題】栄養成分の溶出量が多い栄養供給用粒体を提供する。
【解決手段】栄養成分および水を含む液状物を、吸水可能な粒状体に含浸させてなるコア体２と、コア体２の表面に被覆された水硬性組成物からなる被覆層３とからなる栄養供給用粒体１。コア体２を形成する粒状体は、好ましくは、粉体を材料として用いてなる造粒物である。コア体２の粒径は、好ましくは、０．１〜５０ｍｍである。被覆層３の厚さは、好ましくは、０．１〜１０ｍｍである。
【選択図】図１

Description

本発明は、栄養供給用粒体に関する。

近年、日本の沿岸海域の各地において、海中の海藻類が減少する、いわゆる磯焼けと呼ばれる現象が確認されている。磯焼けは、魚介類の住処や産卵場所の喪失、餌の減少等の海洋環境の劣化と、該劣化による漁獲高の減少の一因となっている。磯焼けの原因としては、海水温の上昇、河川から供給される栄養成分の減少、ウニなどの藻食性動物による食害等が挙げられる。
磯焼けを改善する方法として、例えば、特許文献１には、表面が被覆された粉粒状肥料及びまたは肥料成分を含浸させた多孔質粉粒体を含むセメント組成物を硬化した多孔質のセメント硬化体を海中に設置する方法が提案されている。

特開２０００−３３５９８６号公報

特許文献１に記載された多孔質のセメント硬化体は、肥料成分をセメント組成物に含有させるために、表面が被覆された粉粒状肥料または肥料成分を含浸させた多孔質粉粒体を用いている。ここで、肥料成分を含浸させた多孔質粉粒体を作製するためには、該多孔質粉粒体を、肥料成分を分散または溶解させた溶液中に浸漬する必要がある。しかしながら、肥料成分の濃度が高くなると溶液の粘性が上がるため、多孔質粉粒体への肥料成分の含浸量が減少して、作製された多孔質粉粒体の使用時に、栄養成分の溶出量が減少したり、あるいは、肥料成分を十分に含浸させるために含浸時間が長くなるという問題があった。
本発明の目的は、栄養成分の溶出量を多くすることができる栄養供給用粒体を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定のコア体と、該コア体の表面に被覆された特定の被覆層とからなる栄養供給用粒体によれば、本発明の目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［５］を提供するものである。
［１］ 栄養成分および水を含む液状物を、吸水可能な粒状体に含浸させてなるコア体と、該コア体の表面に被覆された水硬性組成物からなる被覆層とからなることを特徴とする栄養供給用粒体。
［２］ 上記粒状体が、粉体を材料として用いてなる造粒物である前記［１］に記載の栄養供給用粒体。
［３］ 上記コア体の粒径が０．１〜５０ｍｍであり、かつ、上記被覆層の厚さが０．１〜１０ｍｍである前記［１］又は［２］に記載の栄養供給用粒体。
［４］ 上記粒状体の材料が、無機質または有機質の多孔質材料である前記［１］〜［３］のいずれかに記載の栄養供給用粒体。
［５］ 上記水硬性組成物が、セメントまたは石膏を含む前記［１］〜［４］のいずれかに記載の栄養供給用粒体。

本発明の栄養供給用粒体によれば、栄養成分の溶出量を多くすることができる。
また、本発明において、粉体を材料として用いてなる造粒物を、吸水可能な粒状体として用いた場合には、栄養成分を短時間で当該吸水可能な粒状体に含浸させることができるので、本発明の栄養供給用粒体の製造効率を高めることができる。

本発明の栄養供給用粒体を、その中心を通る面で切断した状態を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の栄養供給用粒体について、図１を参照にしながら詳しく説明する。
本発明の栄養供給用粒体１は、栄養成分および水を含む液状物を、吸水可能な粒状体に含浸させてなるコア体２と、該コア体２の表面に被覆された水硬性組成物からなる被覆層３とからなるものである。
上記栄養成分とは、植物を生育させるために必要な成分をいう。具体的には、窒素、リン、カリウム、マグネシウム、ケイ素、硫黄等の、無機肥料における主要成分；鉄、銅、亜鉛、ニッケル、マンガン、コバルト、モリブデン等の、無機肥料における微量成分；アミノ酸、タンパク質等の有機肥料成分が挙げられる。
栄養成分は、１種を単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いてもよい。本発明においては、２種以上を組み合わせて用いることが好ましい。

上記栄養成分および水を含む液状物は、上述の栄養成分と水を、用途に応じて適宜配合を調整した液状物（水溶液又は懸濁液）である。該液状物として、食品加工業や水産加工業において排出される煮汁等を使用することも可能である。

上記吸水可能な粒状体としては、上記液状物を含浸することができる材料であればよく、無機質および有機質のいずれの材料も使用することができる。また、上記液状物の含浸量を多くしかつ含浸に要する時間を短くする観点から、多孔質の材料（以下、「多孔質材料」ともいう。）が好ましい。
無機質の材料としては、例えば、頁岩、軽石、火山性ゼオライト、珪藻土、シラス、バーミキュライト、炭酸カルシウム含有物質（石灰岩、貝殻、鶏卵の殻等）等やこれらの焼成物；真珠岩や黒曜石を粉砕、焼成して発泡させた焼成物；煉瓦や陶磁器等の破砕物が挙げられる。
有機質の材料としては、例えば、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール等の合成樹脂を発泡させたもの；天然および人工ゴム；木質材料の破砕物等が挙げられる。
上記木質材料における木の種類は、特に限定されるものではない。また、木質材料として、木材の切削時に発生するおがくずや、合板作成時に発生する端切れ材や、建設廃材や、間伐などで発生する木材等の破砕物等を使用することが出来る。

上記粒状体は粒径を調整せずに使用してもよく、目的に応じて粒径が特定の範囲内となるように調整して使用してもよい。該粒径は、粒状体の形状によっても異なるが、後述する造粒の容易性や、含浸を行う際に上記液状物を粒状物の内部にまで十分に浸漬させる観点から、好ましくは２０ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下、特に好ましくは５ｍｍ以下である。

上記粒状体に、栄養成分および水を含む液状物を含浸させることで、本発明で用いられるコア体２を得ることができる。
上記粒状体に、栄養成分および水を含む液状物を含浸させる方法としては、該液状物に上記粒状体を一定時間浸漬する方法や、該液状物と上記粒状体をミキサーを用いて混練する方法等が挙げられる。中でも、短時間で上記液状物を十分に浸漬させる観点から、ミキサーを用いて混練する方法が好ましい。
上記ミキサーについては特に限定されるものではなく、粉体の混合において一般的に使用されるミキサー（例えば、モルタルやコンクリートの練り混ぜに使用されるミキサー）を用いればよい。
具体的には、縦型ミキサー、横型ミキサー、ナウターミキサー、傾胴ミキサー、強制ミキサー、二軸ミキサー等が挙げられる。縦型ミキサーとしては、例えば、ホバート社製の「ホバートミキサー」、ヘンシェル社製の「ヘンシェルミキサー」等が挙げられる。横型ミキサーとしては、例えば、レディゲ社製の「レディゲミキサー」等が挙げられる。
また、ペール缶等の容器に上記粒状体と上記液状物を投入して、ハンドミキサー等を用いて混練して含浸させてもよい。
上記液状物の配合量は、上記液状物の固形分濃度によっても異なるが、含浸後に粒状物を造粒することが容易であり、かつ、造粒後のコア体２が崩壊しない観点から、上記粒状体１００質量部に対して、好ましくは１０〜４００質量部、より好ましくは５０〜３００質量部である。

栄養成分を含浸させた粒状体を、そのまま本発明におけるコア体２として使用してもよいが、栄養成分が十分に含浸された栄養供給用粒体１を得る観点から、上記粒状体として、粉体を材料として用いてなる造粒物を、コア体２として使用することが好ましい。なお、上記粉体の材料や含浸方法は、上述の粒状体と同様である。
上記造粒物を製造する方法としては、転動造粒、攪拌造粒、圧縮造粒、押出造粒等の各種造粒方法を用いることができる。また、造粒に用いられる装置としては、パンペレタイザー、ミキサー、ディスクペレッター等を用いることができる。
また、造粒を行う際に、必要に応じてバインダーを添加しても良い。
上記造粒物の粒径は、好ましくは０．１〜５０ｍｍ、より好ましくは０．５〜２０ｍｍ、特に好ましくは１〜１５ｍｍである。該粒径が０．１ｍｍ以上であれば、上記栄養供給用粒体への栄養成分の含浸量を増やすことができる。該粒径が５０ｍｍ以下であれば、造粒が容易になる。

コア体２を水硬性組成物で被覆することにより、本発明の栄養供給用粒体１を得ることができる。
上記水硬性組成物としては、無機系の材料が好ましく、例えば、セメント、石膏類等が挙げられる。上記セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等のＪＩＳに規定されている各種ポルトランドセメント；高炉セメント、フライアッシュセメント、スラグセメント等の混合セメント；エコセメント；及びアルミナセメント等の特殊セメント等が挙げられる。
中でも、汎用性の点から、普通ポルトランドセメント及び早強ポルトランドセメントが好ましい。
これらは、１種を単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、必要に応じて、石灰石微粉末、シリカフューム、フライアッシュ、高炉スラグ、カルシウムアルミネート、ドロマイト等の混和材；ビニロン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、カーボン、ガラス、鉄等からなる繊維等を混合してもよい。
また、被覆の性状に影響を及ぼさない範囲内で、細骨材等を用いてもよい。

また、上記水硬性組成物には、硬化性状を調整するための材料として、一般的にセメントまたはコンクリートに用いられている、硬化促進剤、凝結遅延剤、収縮低減剤、ＡＥ剤、減水剤、高性能減水剤、流動化剤、増粘剤、消泡剤等の添加物を、被覆の性状に影響を及ぼさない範囲内で用いてもよい。
これらは、１種を単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いてもよい。

コア体２を上記水硬性組成物で被覆する方法としては、（ｉ）コア体２をコーティング装置に投入して、該装置を回転させながら、水硬性組成物および水を投入して被覆する方法、（ｉｉ）コア体２をコーティング装置に投入して、該装置を回転させながら、予め水硬性組成物と水を練り混ぜたスラリーをコーティング装置に投入する方法、（ｉｉｉ）水硬性組成物をコーティング装置に投入して、該装置を回転させながら、コア体２を投入して、更に水を投入する方法等が挙げられる。
中でも、作業の容易性の観点から、上記（ｉ）の方法が好ましい。
上記コーティング装置としては、パンコーティング装置や、転動コーティング装置等が挙げられる。中でも、作業効率の観点から、パンコーティング装置が好ましい。
上記水硬性組成物からなる被覆層３の厚さは、好ましくは０．１〜１０ｍｍ、より好ましくは０．３〜６ｍｍ、特に好ましくは０．４〜４ｍｍである。該厚さが上記数値範囲内であれば、栄養供給用粒体からの栄養成分の溶出量を適切な量にすることができる。

上記コア体２を水硬性組成物で被覆し、次いで、該水硬性組成物を十分硬化させることで、本発明の栄養供給用粒体１を得ることができる。
本発明の栄養供給用粒体は、単体で使用することもできるが、コンクリート、モルタル等の水硬性組成物に、骨材の代替品として使用することもできる。
本発明の栄養供給用粒体を粗骨材の代替品として使用する場合、その配合割合は、粗骨材の全体積（代替品である栄養供給用粒体を含む）中、好ましくは５〜３０体積％、より好ましくは１０〜２５体積％である。
本発明の栄養供給用粒体を含むコンクリート及びモルタル等の硬化体は、該栄養供給用粒体と同様に、水中において栄養成分を溶出することができる。
本発明の栄養供給用粒体や該粒体を含む硬化体を水中（例えば、海中）等に静置することで、該粒体から栄養成分が溶出され、この栄養成分が、水中の藻類等の栄養源となる。本発明の栄養供給用粒体は、栄養成分の含有量が多いことから、栄養成分の溶出量を多くすることができる。また、長期に亘って、栄養成分を溶出することができる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
木材加工工場において発生した木質廃材を、二軸破砕機を用いて粒径が３ｍｍ以下になるまで粉砕して、粉体（表１中、「木屑粉砕物」と示す。）を得た。得られた粉体５ｋｇと、栄養成分としてフィッシュミール工場において発生した可溶性タンパク質水溶液であるソルブル１５ｋｇを、レディゲミキサーを用いて５分間混合して、粉体に栄養成分を含浸させた。
含浸後の粉体を、直径が１ｍであるパンペレタイザーを用いて、大きな粒度を有する粉粒体に造粒した後、得られた造粒物の質量（栄養成分の含浸後の粉粒体の質量）を測定した。なお、栄養成分の含浸を行う前の粉体の質量を予め測定した。
下記式（１）を用いて、ソルブルの含浸率（質量％）を算出した。
ソルブルの含浸率（質量％）＝｛（含浸後の粉粒体の質量）−（含浸前の粉体の質量）｝／（含浸前の粉体の質量） ・・・（１）
次いで、含浸後の粉粒体（造粒物）について、篩分けを行うことで、粒径が５〜１０ｍｍであるコア体（粉体を材料として用いてなる造粒物）を得た。
該コア体を、直径が３０ｃｍである小型パンペレタイザーに入れて、普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）と水を適宜添加しながら小型パンペレタイザーを回転させて、コア体のコーティングを行い、粒径が６〜１６ｍｍである栄養供給用粒体を調製した。
なお、コア体１００質量部に対する、普通ポルトランドセメントの配合量は２００質量部であり、水の配合量は２５質量部であった。
また、栄養供給用粒体を、その中心を通る面で切断して、被覆層の厚みを測定したところ、０．５〜３ｍｍであった。

得られた栄養供給用粒体からの栄養成分の溶出量を、「ＪＩＳ Ｋ ００５８−１ ２００５（スラグ類の化学物質試験方法−第１部：溶出量試験方法）」に準拠して測定した。
具体的には、得られた栄養供給用粒体５００ｇを、容器内に入れられた純水５，０００ｇに投入し、常温（２０℃）で、７日間静置した。静置後、容器内の溶液を０．４５μｍのメンブレンフィルターによりろ別して、ろ別後の溶液中の有機体窒素の濃度（ｍｇ／リットル）を、ケルダール法を用いて測定した。該濃度が大きければ、栄養成分の溶出量が多いことを意味する。

［実施例２］
実施例１で用いたものと同じ木質廃材を、二軸破砕機を用いて、粒径が２５ｍｍ以下になるまで破砕した。その後、破砕された木質廃材について、篩分けを行うことで、粒径が１５〜２５ｍｍである粒状体（表１中、「木屑粗砕物」と示す。）を得た。得られた粒状体５ｋｇと、実施例１で用いたものと同じソルブル１５ｋｇを混合した後、２４時間静置することで、粒状体に栄養成分を含浸させた。
含浸前の粒状体の質量と、含浸後の粒状体の質量を測定し、下記式（２）を用いてソルブルの含浸率を算出した。
ソルブルの含浸率（質量％）＝｛（含浸後の粒状体の質量）−（含浸前の粒状体の質量）｝／（含浸前の粒状体の質量） ・・・（２）
含浸後の粒状体をコア体として使用する以外は、実施例１と同様にして、コア体のコーティングを行い、粒径が２０〜３０ｍｍである栄養供給用粒体を得た。得られた栄養供給用粒体の被覆層の厚みは、０．５〜５ｍｍであった。
また、得られた栄養供給用粒体からの栄養成分の溶出量の大きさを表す有機体窒素の濃度を、実施例１と同様にして測定した。

［比較例１］
粒状体として、粒径が５〜２０ｍｍであるコンクリート用粗骨材（茨城県桜川市産の砕石２００５）を用いる以外は、実施例２と同様にして、粒径が１０〜２５ｍｍである栄養供給用粒体を得た。得られた栄養供給用粒体の被覆層の厚みは、０．５〜５ｍｍであった。
含浸前の粒状体の質量と、含浸後の粒状体の質量を測定し、上記式（２）を用いてソルブルの含浸率を算出した。また、得られた栄養供給用粒体からの栄養成分の溶出量の大きさを表す有機体窒素の濃度を、実施例１と同様にして測定した。
結果を表１に示す。

表１から、本発明の栄養供給用粒体（実施例１〜２）は、比較例１に比べて、ソルブルの含浸率が大きい。特に実施例１は、実施例２および比較例１に比べて、ソルブルの含浸率が大きいことから、栄養供給用粒体中の栄養成分の量が多いことがわかる。
さらに、表１から、本発明の栄養供給用粒体（実施例１〜２）は、比較例１に比べて溶液中の有機体窒素の濃度が大きいことから、栄養供給用粒体からの栄養成分の溶出量が多いことがわかる。

［実施例３〜４］
（Ａ）使用材料
使用材料として、以下に示す材料を使用した。
（１） 粗骨材：茨城県桜川市産の砕石２００５
（２） 細骨材：静岡県掛川市産の砂
（３） セメント：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
（４） 高性能ＡＥ減水剤：ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターグレニウムＳＰ８ＳＶ」
（５） 空気量調整剤：ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターエア４０４」
（６） 栄養供給用粒体：実施例１において製造したもの

（Ｂ）コンクリート供試体の作製および評価
上記材料を表２に示す配合で、パン型強制ミキサーを用いて練り混ぜて、コンクリートを調製した。該コンクリートを型枠に打設し、打設１日後に脱型を行い、次いで、水中養生を行うことで、φ１０×２０ｃｍのコンクリート供試体を作製した。材齢３日、７日、２８日における各供試体の圧縮強さを、「ＪＩＳ Ａ １１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）」に準じて測定した。
また、材齢７日のコンクリート供試体を用いて、コンクリート供試体からの栄養成分の溶出量を、「土木学会基準 ＪＳＣＥ−Ｇ ５７５ ２００５（硬化したコンクリートからの微量成分溶出試験方法）」に準拠して測定した。
具体的には、コンクリート供試体を、コンクリート供試体の表面積１００ｍｍ^２当たり５ｍｌとなる量（３．９２５リットル）の純水を入れた容器に入れて、常温（２０℃）で、７日間静置した。静置後、容器内の溶液を０．４５μｍのメンブレンフィルターによりろ別して、ろ別後の溶液中の有機体窒素の濃度（ｍｇ／リットル）をケルダール法を用いて測定した。
なお、実施例３におけるコンクリートは、通常のコンクリート（比較例２）と異なり、通常のコンクリートに用いられる粗骨材のうち１０体積％が栄養供給用粒体によって置換された物である。また、実施例４におけるコンクリートは、通常のコンクリートに用いられる粗骨材のうち２０体積％が栄養供給用粒体によって置換された物である。

［比較例２］
上記材料を表２に示す配合で混練したコンクリートを用いる以外は、実施例３と同様にして、コンクリート供試体を作製した。
得られたコンクリート供試体の圧縮強さ及び栄養成分の溶出量を、実施例３と同様にして測定した。
結果を表３に示す。

表３から、本発明の栄養供給用粒体を粗骨材の一部として使用したコンクリートは、溶液中の有機体窒素の濃度が大きく、栄養供給用粒体から栄養成分が溶出しており、栄養成分の供給源として使用できることがわかった。
また、本発明の栄養供給用粒体を粗骨材の一部として使用したコンクリートは、コンクリートの初期（材齢３日）の強度発現性が低いものの、材齢が進むにつれて強度が増加しており、コンクリートとして問題なく使用できることがわかった。

１ 栄養供給用粒体
２ コア体
３ 被覆層

Claims (5)

1. 栄養成分および水を含む液状物を、吸水可能な粒状体に含浸させてなるコア体と、該コア体の表面に被覆された水硬性組成物からなる被覆層とからなることを特徴とする栄養供給用粒体。
2. 上記粒状体が、粉体を材料として用いてなる造粒物である請求項１に記載の栄養供給用粒体。
3. 上記コア体の粒径が０．１〜５０ｍｍであり、かつ、上記被覆層の厚さが０．１〜１０ｍｍである請求項１又は２に記載の栄養供給用粒体。
4. 上記粒状体の材料が、無機質または有機質の多孔質材料である請求項１〜３のいずれか１項に記載の栄養供給用粒体。
5. 上記水硬性組成物が、セメントまたは石膏を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の栄養供給用粒体。

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