JP2018145253A - 固形バイオマス燃料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、最近では、例えば特許文献1〜3に開示されているように、パーム古木(OPT)に対して搾汁を行い、得られた樹液に含まれる糖分からエタノールや乳酸を製造する技術が提案されている。
特に、パーム枝葉(OPF)は、パーム椰子の果房を収穫する際に多量に伐採されるので、供給量が多く、かつ、年間を通して供給量が安定しており、固形バイオマス燃料の原料として安定供給することが可能となる。また、従来は有効利用されていなかったパーム枝葉(OPF)を固形バイオマス燃料として利用することが可能となる。
バイオマスは植物に由来する有機物であり、その育成過程において大気のCO2を吸収しながら成長するため、これらを燃焼させても追加的なCO2を排出しないカーボンニュートラルという特徴がある。一般的に、従来のバイオマス資源である木質ペレット(ホワイトペレット)の欠点は、(1)石炭と比較すると発熱量が低い、(2)粉砕性が悪い為、石炭混焼率が最大で3wt%程度に過ぎない、(3)自然発熱しやすい、(4)親水性で、吸湿により湿潤すると形状劣化し、含水率が不安定、といったことが挙げられる。特に、日本国内での利用を考えると、海外バイオマス資源の安定供給(資源確保、ロジスティック)に不確実性がある。また、バイオマス燃料の持続可能性の不確実性がある。
本発明では、こうした半炭化ペレット(ブラックペレット)に係る経済性、産業化困難性等の諸問題を解決する。
EFB≒7百万トン/年、OPF≒25百万トン/年(Petioleのみ)、OPT≒20百万トン/年、PKS≒5百万トン/年、Fiber≒8百万トン/年、POME≒64百万トン/年。参考までに、インドネシアには、マレーシアの約1.3倍量のバイオマス資源があるとされている。
素材コストは、例えばマレーシア、インドネシアのパーム油産業において、EFB、OPF、OPT、POMEは、現状では廃棄物、処理困難物、環境汚染対象物であり、素材コストとしてほぼ無価値となっている。
PKS、Fiberは、搾油工場内のボイラー燃料として熱利用されているが、EFB等の未利用バイオマスを代替燃焼利用する事により、それらは外販燃料としての価値が新たに生まれる。
現状の燃焼効率ボイラーから高燃焼効率型を導入する事により、PKS、Fiberは余剰分が増加する事となり、有価物として外販可能となる。
人件費については、現地のパーム油産業との協業によって 従業員、管理人員等の一元管理が可能となり、更に、新規の未利用バイオマス資源化工場は、日本からの技術導入により必要最小限の人数となるので、工場生産コストに占める人件費は少なくなる。
エネルギーは前述のように余剰バイオマス資源により自己生産出来、水資源は多雨地域である為、豊富にある。
未利用バイオマス原料側の横持ち費用については、既存のパーム搾油工場との間で、EFB、PKS、Fiber、POMEの横持ち自動搬送設備が設置可能であり、設置後は大きな横持ち費用は発生しない。
置する事を想定しているが、産業規模の拡大範囲は、比較的搬送可能なOPF、OPT、EFBに関して、例えば、片道50km程度を輸送範囲とすると、約20箇所の工場の所掌農園面積から回収可能となる。一例としてマレーシアでは、1つの新規の未利用バイオマス資源化工場当たり、OPF:116万トン/年の回収が見込まれる。
図1は、固形バイオマス燃料の製造手順を模式的に示した概略説明図である。
また、図2は、固形バイオマス燃料の製造方法を段階的に示したフローチャートである。
なお、本実施形態では、固形バイオマス燃料の製造方法の一例として、ペレット状の固形バイオマス燃料である燃料用ペレットの製造方法を例示する。
図3に示すように、パーム椰子1は、地面から立ち上がる樹幹2と、この樹幹2から枝分かれして延びるパーム枝葉(OPF)3と、パーム枝葉(OPF)3の付け根部分に生じる、多数の果実4を実らせた果房(生鮮果房)5とを有している。
パーム枝葉(OPF)3は、パーム葉が生える葉部(Rachis)6およびこの葉部6よりも果房5側を成す葉柄(Petiole)7とからなる。
果実4は、外果皮4Aと、パーム油を含む果肉(中果皮)4Bと、内果皮に包まれ、パーム核油を含むパーム椰子核4Cとからなる。
本実施形態の固形バイオマス燃料の製造方法によって得られる燃料用ペレットは、半炭化処理を行ったパーム枝葉粉状物をペレット化したものである。図6に示すように、燃料用ペレット20は、例えば概略円柱形状をなしており、直径D:4mm〜20mmと長さL:5mm〜100mmの範囲内とされている。また、その嵩比重が0.65以上0.85以下の範囲内とされている。
パーム油生産プロセス13では、生鮮果房(FFB)を洗浄した後、生鮮果房(FFB)を蒸煮して、果実と空果房(EFB)に分離する(脱果工程S11)。例えば、約3kg/cm3程度の飽和蒸気で約1時間ほど生鮮果房(FFB)を蒸す。パーム椰子は、果実の中に油分を分解するリパーゼ酵素を含んでいるため、収穫した瞬間から、このリパーゼ酵素が活性化される。このため、生鮮果房(FFB)の収穫後は24時間以内に熱を加え、リパーゼ酵素を不活性化させる必要がある。
この後、分離した果実から効率よく搾油するため、果実を蒸気で95℃から100℃に加熱しながら約30分程度攪拌し、スラリー状にする(消化)。
2 樹幹
3 パーム枝葉(OPF)
4 果実
4A 外果皮
4B 果肉(中果皮)
4C パーム椰子核
6 葉部(Rachis)
7 葉柄(Petiole)
10 固形バイオマス燃料生産プロセス
11 収穫、分別プロセス
12 燃料用ペレット生産プロセス
13 パーム油生産プロセス
Claims (12)
- パーム椰子樹木から果房および該果房の周囲に生えるパーム枝葉をそれぞれ分離、収穫する収穫工程と、
前記パーム枝葉を搾汁し、搾汁液および第1固形残渣に分離する搾汁工程と、
前記搾汁液を発酵させ、バイオ燃料を製造するバイオ燃料製造工程と、
前記バイオ燃料を用いて第1稼働用エネルギーを生成する第1エネルギー生成工程と、
前記第1稼働用エネルギーをエネルギー源として用いて、前記第1固形残渣の圧縮成形体からなり半炭化処理が施された燃料用ペレットを製造する燃料用ペレット製造工程と、を備えたことを特徴とする固形バイオマス燃料の製造方法。 - 前記果房から果実を脱果させ、該果実および脱果後の空果房に分離する脱果工程と、
前記果実を搾油し、粗パーム油および第2固形残渣に分離する第1搾油工程と、
前記粗パーム油に加水した後、油水分離してパーム油を得る油水分離工程と、
前記第2固形残渣から第2稼働用エネルギーを生成する第2エネルギー生成工程と、を更に備え、
前記搾汁工程から前記燃料用ペレット製造工程までは、前記第1稼働用エネルギーに加えて前記第2稼働用エネルギーをエネルギー源として用いることを特徴とする請求項1記載の固形バイオマス燃料の製造方法。 - 前記搾汁工程の前工程として、パーム古木を破砕する第1破砕工程を更に備えたことを特徴とする請求項1または2記載の固形バイオマス燃料の製造方法。
- 燃料用ペレット製造工程は、前記第1固形残渣を破砕してパーム枝葉破砕物を得る第2破砕工程と、前記パーム枝葉破砕物の水分調整をする乾燥工程と、半炭化処理する半炭化処理工程と、半炭化処理されたパーム枝葉破砕物をペレット成形機の投入寸法に調整する粉砕工程と、粉砕後の半炭化処理されたパーム枝葉破砕物にリグニンを添加して前記ペレット成形機で投入圧縮成形してペレット化する圧縮成形工程と、を備えていることを特徴とする請求項1ないし3いずれか一項記載の固形バイオマス燃料の製造方法。
- 前記パーム枝葉として、パーム葉が生える葉部および該葉部よりも果房側を成す葉柄のうち、葉柄を用いることを特徴とする請求項1ないし4いずれか一項記載の固形バイオマス燃料の製造方法。
- 前記搾汁工程には、前記パーム枝葉に加えて、更に前記パーム椰子樹木の樹幹が更に供給されることを特徴とする請求項1ないし5いずれか一項記載の固形バイオマス燃料の製造方法。
- 前記第2固形残渣は、搾油後の前記果実のパーム椰子殻およびパーム繊維を含み、
前記燃料用ペレット製造工程には、前記第1固形残渣に加えて前記パーム椰子殻、前記パーム繊維が更に供給されることを特徴とする請求項2記載の固形バイオマス燃料の製造方法。 - 前記燃料用ペレット製造工程には、前記第1固形残渣に加えて前記脱果工程からの空果房が更に供給されることを特徴とする請求項2記載の固形バイオマス燃料の製造方法。
- 前記バイオ燃料製造工程は、搾汁液の発酵によってメタンガスを生成する過程を含むことを特徴とする請求項1ないし8いずれか一項記載の固形バイオマス燃料の製造方法。
- 前記バイオ燃料は、メタンガスまたはバイオエタノールであることを特徴とする請求項1ないし9いずれか一項記載の固形バイオマス燃料の製造方法。
- 前記第1稼働用エネルギーは、前記バイオ燃料を駆動源として得られた電力、蒸気及び熱ガスのうち、少なくともいずれか1つであることを特徴とする請求項1ないし10いずれか一項記載の固形バイオマス燃料の製造方法。
- 前記第2エネルギー生成工程は、前記空果房、前記パーム椰子殻、前記パーム繊維のうち少なくとも1つをボイラーで燃焼させて得られる蒸気を駆動源として得られた電力、蒸気及び熱ガスであることを特徴とする請求項7記載の固形バイオマス燃料の製造方法。
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