JP2021028059A

JP2021028059A - 吸着材を製造するためのシステムと方法

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Publication number: JP2021028059A
Application number: JP2019147895A
Authority: JP
Inventors: 茂輝横山; Shigeki Yokoyama; 響倉澤; Hibiki KURASAWA; 昭太袋; Akita Tai
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2021-02-25
Anticipated expiration: 2039-08-09
Also published as: JP7262342B2

Abstract

【課題】吸着材の製造方法、あるいはこの方法を実現するためのシステムを提供する。【解決手段】このシステムは、バイオマスを炭化して炭化物と乾留ガスを生成するための炭化装置、金属の塩を含む液体に炭化物を浸漬して金属塩担持炭化物を生成するための浸漬装置、金属塩担持炭化物を還元的熱分解することにより加金属担持炭化物と分解ガスを生成するための還元装置、および分解ガスから金属の塩を生成するための金属塩生成装置を含む。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態の一つは、吸着材を製造するためのシステムと方法に関する。

バイオマスを炭化して得られる炭素を基本材料として有する多孔質材料に鉄を担持させた吸着材は、リン酸イオンを吸着することが可能であることから、河川や湖沼、海の水質改善に有効に利用できることが知られている。また、リン酸イオンを吸着した吸着材は肥料としても利用することができるため、この吸着材を土壌へ散布することで、植物によって固定化された二酸化炭素を有効に活用しつつ、二酸化炭素を土壌へ貯留することが可能となる。したがってバイオマスから得られる吸着材は、大気中の温室効果ガスを固定化するための炭素貯留において中心的な役割を担っている（特許文献１、非特許文献１参照）。

特開２００７−７５７０６号公報

柴田晃、「地域振興のためのバイオマス簡易炭化と炭素貯留野菜ＣＯＯＬＶＥＧＥTM」、高温学会誌、２０１１年３月、第３７巻、第２号、ｐ．３７−４２

本発明の実施形態の一つは、吸着材の製造方法、あるいはこの方法を実現するためのシステムを提供することを課題の一つとする。

本発明の実施形態の一つは、吸着材を製造するためのシステムである。このシステムは、バイオマスを炭化して炭化物と乾留ガスを生成するための炭化装置、金属の塩を含む液体に炭化物を浸漬して金属塩担持炭化物を生成するための浸漬装置、金属塩担持炭化物を還元的熱分解することにより金属担持炭化物と分解ガスを生成するための還元装置、および分解ガスから金属の塩を生成するための金属塩生成装置を含む。

本発明の実施形態の一つは、吸着材を製造する方法である。この方法は、バイオマスを炭化して炭化物と乾留ガスを生成すること、金属の塩を含む液体に炭化物を浸漬して金属塩担持炭化物を生成すること、金属塩担持炭化物に対して還元的熱分解を行うことで金属担持炭化物と分解ガスを生成すること、および分解ガスから金属の塩を生成することを含む。

本発明の実施形態により、河川、湖沼、または海の水質を効果的に改善するために利用可能な吸着材とその製造方法を提供することができる。また、植物の育成に対して効果を有する肥料を低コストで製造することが可能となる。さらに、大気中の二酸化炭素を炭素という形で地中に貯留し、温室効果の抑制に寄与することができる。

本発明の実施形態における二酸化炭素貯留システムの概念図。本発明の実施形態の一つである吸着材の製造方法を示すフローチャート。本発明の実施形態の一つに係る吸着材を製造するためのシステムを示す模式図。本発明の実施形態の一つである吸着材を製造するためのシステムを構成する炭化装置の模式的断面図。本発明の実施形態の一つである吸着材を製造するためのシステムを構成する炭化装置の模式的断面図。本発明の実施形態の一つである吸着材を製造するためのシステムを構成する熱交換器の模式的断面図。本発明の実施形態の一つである吸着材を製造するためのシステムを構成する浸漬装置の模式的断面図。本発明の実施形態の一つである吸着材を製造するためのシステムを構成する乾燥装置の模式的断面図。本発明の実施形態の一つである吸着材を製造するためのシステムを構成する還元装置の模式的断面図。本発明の実施形態の一つである吸着材を製造するためのシステムを構成する還元装置の模式的断面図。本発明の実施形態の一つである吸着材を製造するためのシステムを構成する金属塩生成装置の模式的断面図。本発明の実施形態の一つである吸着材を製造するためのシステムを構成する金属塩生成装置の模式的断面図。本発明の実施形態の一つである吸着材を製造するためのシステムを構成する吸着用装置の模式的斜視図。

以下、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

１．概要
図１は、本発明の実施形態の一つで利用される、大気中の二酸化炭素を貯留するシステム（Ｃａｒｂｏｎ−ＳｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍ、以下、ＣＳシステムと記す）を説明する概念図である。このＣＳシステムにおいて、植物は光合成によって二酸化炭素を還元し、種々の有機物として固定することで生物資源を創り出す。生物資源は他の生物のエネルギー源（食料、飼料）として利用されるのみならず、繊維や木材などの機能材料・構造材料として様々な用途で利用される。

本実施形態では、種々の態様で利用された生物資源の残渣や副生物、代謝物、すなわちバイオマスを炭化することで炭化物と乾留ガスを生成する（１）。炭化物は金属塩担持炭化物を経て吸着材として機能する金属担持炭化物へ変換される（２、３）。金属担持炭化物はリンや窒素、あるいはヒ素を含む化合物（以下、金属担持炭化物によって吸着される化合物を総じて吸着物と記す）を吸着し、特にリン含有化合物に対して高い吸着能を示す。この金属担持炭化物の高い吸着能が本実施形態を水質改善に利用することを許容する。また、リン含有化合物は植物の生長を促進する栄養素を提供することができるため、吸着物を吸着（４）した金属担持炭化物は肥料として利用することができる。このため、吸着物を吸着した金属担持炭化物を土壌に散布（５）することで土壌が改質され、植物の生長が促進される。

金属担持炭化物の生成は、金属塩担持炭化物に対して還元的熱分解を行うことによって行われ（３）、この時に分解ガスが発生する。本実施形態ではさらに、この分解ガスの少なくとも一部を気相または液相において金属と反応させ、金属の塩を生成する（６）。得られる金属の塩は再度浸漬（２）に利用することができるため、本実施形態では分解ガスも有効に活用することが可能である。

２．プロセスフロー
吸着材を製造する方法を、フローチャート（図２）を用いて説明する。

２−１．炭化
炭化ではバイオマスが炭化物へ変換される。ここでバイオマスとは有機物の一種である、生体由来の物質とその代謝物を指す。例えば木に由来する材料がバイオマスとして挙げられる。具体的には、板状や柱状の木材、間伐材、剪定廃材、建築廃木材、粉末状のおがくず、パーティクルボートなどの木製成形品が挙げられる。木の種類に制約はなく、スギやヒノキ、竹でもよい。あるいは籾殻、バガス、トウモロコシの軸や葉などの農業廃棄物、藁や麦わら、乾草などの農業副産物もバイオマスの一例として挙げられる。あるいは麻や亜麻、綿、サイザル麻、アバカ、ヤシ毛などの繊維の原料となる植物が挙げられる。あるいは海藻などの藻類でもよい。あるいは、食品残渣や、動物の糞尿から得られるサイレージなどが挙げられる。

炭化は、低酸素濃度（例えば１％以下）の条件下、４００℃から１３００℃の範囲から設定される温度でバイオマスを加熱することで行われる。これにより乾留ガスが生成するとともに、バイオマスの構造に起因する孔と、乾留ガスの脱離によって形成される細孔が複雑に混ざり合った大小様々な孔が形成された多孔質性材料として炭化物が生成する。乾留ガスには主に水素や一酸化炭素、メタンやプロパン、ブタンなどに代表されるアルカンなどの可燃性、または還元力を有するガスが含まれる。後述するように、乾留ガスは高温（７００℃から１３００℃）の状態で取り出され、その熱エネルギーと還元力がその後の乾燥や還元的熱分解に利用される。詳細な説明は割愛するが、本実施形態では、乾留ガスの可燃性を利用して発電を行ってもよい。

２−２．浸漬
バイオマスの炭化によって得られる炭化物は浸漬処理される。浸漬は、金属の塩（金属塩）を含む溶液、または懸濁液（以下、これらを総じて浸漬液と記す）を炭化物に接触させることで行われる。浸漬液に含まれる金属塩としては、鉄、アルミニウム、ニッケル、コバルト、バナジウム、マンガン、マグネシウム、カルシウムなどの硫酸塩、硝酸塩、塩酸塩が挙げられ、中でもリンまたはヒ素を含む化合物を効率よく固定可能な金属を与える鉄の塩が好ましい。具体的には、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄（ポリ硫酸鉄も含む）、硝酸第一鉄、硝酸第二鉄、塩化第一鉄、塩化第二鉄が典型例として挙げられる。浸漬液中における金属塩の濃度は、例えば１％以上８０重量％以下、１５重量％以上６０重量％以下とすることができる。浸漬液の溶媒としては、水やアルコールが挙げられるが、毒性が低く、可燃性が無く、安価な水が好ましい。浸漬する際の浸漬液の温度は、０℃以上１５０℃以下、０℃以上１００℃以下、０℃以上９０℃以下、あるいは０℃以上７０℃以下に調整してもよい。

浸漬は、炭化直後の高温の炭化物を冷却した後に行ってもよく、高温のまま行ってもよい。例えば０℃以上１５０℃以下、０℃以上１００℃以下、０℃以上９０℃以下、あるいは０℃以上７０℃以下の温度の炭化物を浸漬液に浸漬してもよい。比較的高温の状態で炭化物を浸漬し、浸漬液から取り出すことで、引き続く乾燥時間を短縮することができる。浸漬時間は、任意の時間を選択することができ、１分以上が好ましい。浸漬液に対して超音波を照射しながら浸漬を行ってもよい。浸漬は常圧で行ってもよく、減圧または加圧しながら浸漬を行ってもよく、減圧後に浸漬し、加圧を行ってもよい。減圧後に浸漬する場合、任意の圧力で行うことができるが、例えば通常大気圧をゼロとしたゲージ圧で、−０．１ＭＰａ以上０．９ＭＰａ以下、−０．１ＭＰａ以上０．４ＭＰａ以下、あるいは−０．１ＭＰａ以上０．１ＭＰａ以下の圧力で行うことができる。また、減圧後に加圧する場合は、大気圧をゼロとしたゲージ圧で０ＭＰａ以上０．９ＭＰａ以下、０ＭＰａ以上０．６ＭＰａ以下、または０ＭＰａ以上０．４ＭＰａ以下で行うことができる。浸漬により炭化物の細孔壁や表面に金属塩が吸着し、炭化物上に金属塩が吸着、固定された金属塩担持炭化物が得られる。

２−３．乾燥
任意の構成として、浸漬によって生成する金属塩担持炭化物を加熱して乾燥してもよい。加熱は０℃以上５００℃以下、０℃以上３００℃以下の範囲から選択される温度で行えばよく、加熱時間も１分以上７２時間以内、３０分以上４８時間以内、あるいは1時間以上２４時間以下の範囲から適宜選択される。加熱は、大気雰囲気、酸素雰囲気、無酸素雰囲気、低酸素雰囲気、不活性ガス雰囲気、あるいは還元ガス雰囲気で行えばよい。後述するように、この加熱処理で必要な熱エネルギーとして、高温の乾留ガスが持つ熱エネルギーを利用することができる。すなわち、乾留ガスの一部を後述する熱交換器１５０に導入し、乾留ガスの熱エネルギーを熱伝達媒体へ移動させ、加熱された熱伝達媒体を熱エネルギー源として金属塩担持炭化物の加熱に用いることができる。

加熱の際、金属塩の一部が熱分解し、金属酸化物へ変化するとともに分解ガスが発生することがある。この分解ガスは、後述する還元的熱分解で発生する分解ガスと同様に、金属塩の生成（再製）に利用することができる（図１の点線参照）。分解ガスからの金属塩の生成については後述する。

２−４．還元的熱分解と金属塩の生成
金属塩担持炭化物は、還元的熱分解に供される。具体的には、不活性ガス雰囲気下、あるいは還元性ガス雰囲気下、２００℃以上１３００℃以下、４００℃以上１３００℃以下、あるいは６００℃以上９００℃以下の温度において加熱を行う。

不活性ガス雰囲気下で還元的熱分解を行う場合には、不活性ガスとして窒素やアルゴンが用いられる。この場合、金属塩が熱分解されて金属酸化物となり、金属酸化物担持炭化物と分解ガスが生成する（自己熱分解）。この分解ガスは還元剤として働くことができ、炭化物に担持された金属酸化物が金属へ還元され、金属担持炭化物が得られる。例えば、（ポリ）硫酸鉄が担持された炭化物の場合、加熱によって酸化鉄担持炭化物が生成するとともに亜硫酸ガスが発生する。この亜硫酸ガスはさらに炭化物上の酸化鉄と反応して０価の鉄と三酸化硫黄を与える。この一連の反応によって硫酸鉄担持炭化物は鉄担持炭化物となり、分解ガスとして三酸化硫黄が発生する。

なお、自己熱分解における副反応として、亜硫酸ガスと炭化物中の炭素との反応による一酸化炭素の生成や、炭化物中の炭化水素の熱分解によりメタンや水素が生じることがある。これらの一酸化炭素やメタン、水素も金属塩や金属酸化物の還元に寄与することができる。なお、一酸化炭素は炭化物の炭素に由来するので、吸着材として用いられる炭化物の収量が減少する。

還元性ガス雰囲気下で還元的熱処理を行う場合、還元性ガスとしては、水素や一酸化炭素、またはこれらの混合ガスを用いることができる。これらのガスに窒素やアルゴンなどの不活性ガスを希釈ガスとして混合してもよい。あるいは、乾留ガスの熱エネルギーと還元力を利用してもよい。すなわち、別途行われるバイオマスの炭化で発生する乾留ガスを金属塩担持炭化物と接触させて還元的熱分解を行ってもよい。還元性ガス雰囲気下で還元的熱処理を行う場合でも、自己熱分解が一部進行し得る。しかしながら還元性ガスが存在するので、還元性ガスによる金属塩の還元、および乾燥時の分解によって生成する金属酸化物の還元が自己熱分解よりも優先的に進行すると考えられる。このため、炭化物を構成する炭素の消費が抑制され、吸着材の収量の低減を抑制することができる。

浸漬液中に硫酸塩が含まれる場合には、自己熱分解において分解ガスとして一酸化硫黄（ＳＯ）や二酸化硫黄（ＳＯ₂）、三酸化硫黄（ＳＯ₃）などのＳＯ_xが発生する。浸漬液中に硝酸塩が含まれる場合には、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ₂）、亜酸化窒素（一酸化二窒素）（Ｎ₂Ｏ）、三酸化二窒素（Ｎ₂Ｏ₃）、四酸化二窒素（Ｎ₂Ｏ₄）、五酸化二窒素（Ｎ₂Ｏ₅）などのＮＯ_xが発生する。浸漬液中に塩酸塩が含まれる場合には塩化水素や塩素などが発生する。また、還元性ガスによる還元でもＳＯ_xやＮＯ_x、あるいは含塩素ガスが分解ガスとして副生する。本実施形態では、これらのガスが金属塩の生成に利用される（図１の点線参照）。

具体的には、分解ガスを気相または液相において金属（０価金属）、または金属を含む化合物（以下、これらを原料金属と記す）と接触させることで金属塩が生成される。原料金属に含まれる金属としては、浸漬液中に含まれる金属塩の金属が選択される。気相で金属塩を生成する場合、原料金属に対して分解ガスを直接接触させ、原料金属の表面と分解ガスとの反応によって金属塩を生成する。例えば浸漬液に塩化鉄が含まれる場合には、鉄を含む原料金属を分解ガスに含まれる塩素や塩化水素のガスと接触させ、これにより、塩化第一鉄または塩化第二鉄が得られる。金属の形状に制約はなく、金属の微粒子やペレット、インゴット、ワイヤー、ロッド、あるいはこれらの混合物などが使用可能である。金属と分解ガスとの反応温度も室温以上１５００℃以下の範囲から適宜選択することができる。

金属を含む化合物としては、金属の酸化物、水酸化物が例示される。浸漬液中に鉄塩を用いる場合には、例えば一酸化鉄（ＦｅＯ）、四酸化三鉄（Ｆｅ₃Ｏ₄）、三酸化二鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）、水酸化第一鉄（Ｆｅ（ＯＨ）₂）、水酸化第二鉄（Ｆｅ（ＯＨ）₃）などが挙げられる。

液相での反応を行う場合、水中に金属を設置し、分解ガスを水に吹き込むことで行ってもよく、あるいは分解ガスを水に吹き込んで酸性溶液（硫酸水溶液、硝酸水溶液、塩酸など）を調製し、この酸性溶液と金属を接触することで金属塩を生成してもよい。例えば浸漬液に硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、硝酸第一鉄、あるいは硝酸第二鉄が含まれる場合には、分解ガス中に含まれるＳＯ_xまたはＮＯ_xガスを鉄が配置された水中に吹き込めばよい。あるいは分解ガスを水に溶解して硫酸若しくは硝酸の水溶液、または塩酸を調製し、これらと鉄と接触させればよい。

上述した方法で得られる金属塩は、さらに浸漬に利用することができるので、本実施形態によって吸着材を低コストで提供することが可能となる。

２−５．吸着
上述した還元的分解処理により、炭化物上に担持された金属塩、あるいは乾燥において生成する金属酸化物が金属（０価金属）へ還元され、金属が担持された炭化物（金属担持炭化物）が得られる。このようにして得られる金属担持炭化物は、バイオマスに由来する多孔質性に起因して広い表面積を有する。このため、液体や気体との接触面積が広く、担持された金属が有する吸着物に対する吸着能を効果的に発揮することができ、吸着材としての応用が可能である。例えば河川、湖沼、または海などの水域における水質汚濁物質であるリンや窒素、ヒ素を含む化合物を効果的に吸着することができる。特に鉄が担持された吸着材は、リンを含む化合物の吸着に対して有効である。ここで、リンを含む化合物としては、リン酸、カルシウムや鉄、アルミニウム、ナトリウム、カリウムなどの金属のリン酸塩やメタリン酸塩、ピロリン酸塩、あるいはリン酸エステルなどの有機リン酸が例示される。ヒ素を含む化合物としては、ヒ酸の金属塩、亜ヒ酸の金属塩、ヒドロヒ酸の金属塩、メタ亜ヒ酸の金属塩、あるいは有機アルシン酸などの有機ヒ素が例示される。窒素を含む化合物としては、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、アミン、尿素、窒素含有ヘテロ芳香族化合物、金属の硝酸塩や亜硝酸塩などが挙げられる。

吸着は、吸着材である金属担持炭化物を、井水、河川や湖沼、浄化槽、下水処理場の処理槽内などに設置することで行うことができる。あるいは、吸着物を水と混合し、得られる混合液と金属担持炭化物を接触させて行ってもよい。リン含有化合物を主な吸着物とする場合、吸着に供される水（処理水）における全リン濃度は、０．１ｍｇ／Ｌ以上５０００ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。全リン濃度とは、処理水中に含まれるリンを含む化合物の総量を示す指標であり、ペルオキソ二硫酸カリウム分解法、硝酸−過塩素酸分解法、あるいは硝酸−硫酸分解法などによって測定することができる。処理水を金属担持炭化物と接触させる際の処理水の温度は特に制御する必要は無い。また、処理時間も処理水中の吸着物の濃度や金属担持炭化物の量によって適宜設定すればよい。

２−６．散布
吸着物であるリンや窒素を含む化合物は、種々の植物の生長を促進する養分として働くことができ、したがって、吸着物を吸着した金属担持炭化物を土壌に散布することで肥料として利用することができる。その結果、土壌を改質できるだけでなく、植物によって固定化された二酸化炭素を再び炭素として貯留することが可能となる。金属担持炭化物の散布は、例えばグランドソワーなどの自然落下式の散布機や、圧縮空気を利用する拡散型散布機などを用いて行えばよい。また、散布方式にも制約はなく、条施型散布機、全面施用散布機のいずれを採用してもよい。肥料は、土壌の表面から３０ｃｍ以内の範囲に散布することが好ましい。

必要に応じ、金属担持炭化物の粒径を調整するために解砕を行ってもよい。例えば、金属担持炭化物の平均粒径が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように解砕すればよい。解砕は、振動ミル、ジェットミル、ボールミル、ローラーミル、ロッドミル、ハンマーミル、インパクトミル、回転ミル、ピンミル、ピン−ディスクミル、あるいは遊星ミルなどの解砕機を利用することができる。金属担持炭化物を解砕することで表面積が増大し、その結果、吸着物の金属担持炭化物からの解離が促進される。

金属担持炭化物の粒径を肥料の用途に適合させるための分級を行ってもよい。分級は分級機を用いて行われ、分級機としては乾式分級式分級機でも湿式分級機のいずれを採用してもよい。例えば気流分級機、重力場分級機、慣性力場分級機、遠心力場分級機などが分級機として例示される。

金属担持炭化物に対してさらに肥料成分を混合してもよい。肥料成分としては窒素、カリウム、カルシウム、マグネシウム、マンガン、ケイ酸、ホウ素から選ばれる一つ、あるいは複数が挙げられ、具体的な材料として油粕、発香鶏糞、魚粉、骨粉、米ぬか、バットグアノ、ポカシ肥、草木灰、石灰、化成肥料などが例示される。混合はミキサーを用いて行われ、ミキサーはフリーフォールミキサー、強制ミキサー、Ｙ分岐ミキサー、アジテータミキサー、あるいはパドルミキサーなどから任意に選択することができる。

３．吸着材を製造するためのシステム
本実施形態に係る吸着材を製造するためのシステムの構成を図３から図１３を用いて説明する。本システムは、炭化装置１００、熱交換器１５０、浸漬装置１８０、乾燥装置２００、還元装置２２０、金属塩生成装置２８０を含む。任意の構成として本システムはさらに、ガス源２５０やガス精製装置１６０、フレアスタック２７０を含んでもよい。乾留ガスを用いて発電を行う場合には、発電装置１７０やガスホルダ１６６、熱交換器１６８などを含むことができ、炭化装置１００、熱交換器１５０、ガス精製装置１６０、ガスホルダ１６６、熱交換器１６８、および発電装置１７０などによってガス化発電装置１０１が構成される。

３−１．炭化装置
炭化装置１００は、バイオマスを低酸素濃度の条件下で炭化し、乾留ガスと炭化物を生成するように構成される。炭化装置１００の構造に特に制約はない。炭化装置１００として内燃式のガス化装置の模式的断面図を図４に示す。ここで示した炭化装置１００は一例であり、後述するように炭化炉は外熱式でも構わなく、その構造もバッチ式の密閉型の炭窯炉や連続式のロータリーキルン、揺動式炭化炉、スクリュー炉などでも構わない。いずれの形式でも、炭化によって発生した乾留ガスを還元装置２２０や熱交換器１５０に導入するように構成される。

図４に示すように、炭化装置１００は円筒形状を有する回転式の炭化炉１１４を有し、さらにバイオマス１０２を炭化するための熱エネルギーを供給するバーナー１２０が備えられた加熱チャンバー１１２が炭化炉１１４を覆うように設けられる。炭化装置１００には、炭化するバイオマス１０２を投入するためのホッパー１２４やホッパー１２４の下に位置するスクリューフィーダー１２６を設けてもよい。スクリューフィーダー１２６によってバイオマス１０２が炭化炉１１４内へ連続的に供給される。

ここで例示される炭化炉１１４はロータリーキルン型の炭化炉であり、炭化炉１１４と加熱チャンバー１１２は、バイオマス１０２を投入する側が炭化物１０４を搬出する側よりも高い位置になるよう水平面から傾斜している。炭化炉１１４は駆動部１１６によって加熱チャンバー１１２内で回転するように構成される。駆動部１１６は、例えばチェーン、ベルト、歯車などを用いて炭化炉１１４を加熱チャンバー１１２の中心軸を中心として回転させる。炭化炉１１４に供給されるバイオマス１０２は、炭化炉１１４が連続的に回転することによってホッパー１２４側からバーナー１２０側へ輸送される。その間、低酸素濃度の条件下でバイオマス１０２が加熱され、炭化が進行して乾留ガスが発生する。乾留ガスは排気ダクト１２８から第１のガス供給管１１８を介して取り出される。第１のガス供給管１１８が乾留ガスを還元装置２２０や熱交換器１５０に導入する機構として機能する。得られる炭化物１０４は炭化炉１１４の下部からガス漏洩防止用のロータリーバルブ１２２を介し、炭化装置１００の外へ搬出され、引き続く浸漬に供される。ロータリーバルブ１２２は上下２段となるよう設置してもよく、その場合、上段と下段のロータリーバルブが交互に開いて炭化物が排出される。また、ロータリーバルブ１２２の周囲に、ロータリーバルブ１２２を冷却できる機構を設けてもよい。

乾留ガスの温度を維持するため、第１のガス供給管１１８を断熱材などの保温手段１３０で覆ってもよい。あるいは、炭化装置１００で生成する乾留ガスの加熱、あるいは温度維持のための加熱装置（図４では示されない）を第１のガス供給管１１８に設けてもよい。

任意の構成として、生成する乾留ガスに酸素を供給するための機構を備えてもよい。図４では、この機能として酸素または空気を導入するための導入口１３４が排気ダクト１２８に設けられる例が示されている。微量の酸素をバルブ１３２を介して乾留ガスに加えることで、炭化装置１００の温度を制御、代表的には上昇させることができるとともに、乾留ガスに含まれるタールを燃焼し、乾留ガス中のタールの濃度を低減することができる。なお、酸素供給量が多すぎると、バイオマス１０２が燃焼してしまい炭化物を得ることができないため、酸素供給量を制御することが好ましい。また、図示しないが、改質炉をタール分離装置として第１のガス供給管１１８に接続し、水蒸気改質反応によってタールを除去してもよい。

炭化装置１００の他の例として、外燃式のガス化装置を図５に示す。図５に示すように、外燃式の炭化装置１００は炭化炉１１４、および炭化炉１１４の周囲を覆う加熱チャンバー１１２を基本的な構成として有している。加熱チャンバー１１２は炭化炉１１４との間に空間が形成されるように設けられ、この空間に接続される熱媒体導入口１４４と熱媒体排出口１４６が加熱チャンバー１１２に設けられる。前者を介して外部で加熱された熱媒体がこの空間内に導入され、後者から熱媒体が排出される。これにより、加熱された熱媒体が炭化炉１１４の外壁と接し、炭化炉１１４が加熱される。熱媒体としては電気ヒータなどによって加熱されたガスでもよく、軽油、重油、炭化物などの燃料を燃焼させて得られる高温のガスを用いてもよい。もしくは、ガス化で発生する乾留ガスを用いてもよい。このような外燃式の炭化装置１００を用いる場合、熱媒体を加熱するためのエネルギー源が必要ではあるものの、比較的高い収量で炭化物を得ることができる。

３−２．熱交換器
熱交換器１５０は、炭化装置１００の第１のガス供給管１１８と接続され、高温の乾留ガスを冷却して熱エネルギーを取り出すために設けられる。熱交換器１５０の形式や構造に制約はなく、例えばプレート式、シェル−チューブ式、フィンチューブ式などの様々な形式を適用することができる。図６に例示された熱交換器１５０はシェル−チューブ式の熱交換器である。熱交換器１５０はアウターシェル１５２を有し、アウターシェル１５２には乾留ガスを導入、排出するためのインレット１５４とアウトレット１５６がそれぞれ設けられる。アウターシェル１５２内には乾留ガスのための流路が構成され、この流路がインレット１５４とアウトレット１５６に接続される。アウターシェル１５２内には熱伝達媒体が効率よく流路と接触するためのフィン１５８を設けてもよい。

熱伝達媒体としては空気や窒素などのガスでもよく、水、エチレングリコールなどのアルコール、シリコーンオイル、あるいはビフェニルやジフェニルエーテルなどの芳香族化合物でもよい。これらの熱伝達媒体はアウターシェル１５２内に注入され、流路と接触することで乾留ガスと熱交換を行って加熱され、その後外部に取り出される。

３−３．浸漬装置
浸漬装置１８０は、炭化によって得られる炭化物１０４に金属塩を吸着させる機能を有する。浸漬装置１８０の構造に制約はなく、浸漬に用いる浸漬液を貯留するためのタンク１８２を基本的な構成として備える（図７）。タンク１８２には、後述する金属塩生成装置２８０から金属塩の溶液を供給するための供給管１９４を設けることができる。タンク１８２の底部には排出口を設けてもよく、排出口に接続されるバルブ１９０の開閉により浸漬液の貯留、排出を行うことができる。任意の構成としてタンク１８２はさらに攪拌装置１９２や浸漬液を加熱するためのヒータ１９６を備えてもよい。攪拌装置１９２を用いることで浸漬液が攪拌され、浸漬液中の金属塩の濃度分布を減少させることができる。浸漬液の攪拌は、浸漬液を循環することによって行ってもよい。ヒータ１９６は内部に発熱素子を有し、電気的に加熱ができるように構成されていてもよく、あるいはチューブ状の構造を有し、内部に熱交換器１５０から供給される熱伝達媒体を循環できるよう構成されていてもよい。これにより、乾留ガスの熱エネルギーを有効に利用し、浸漬時の温度制御や浸漬液の濃縮を行うことができる。

浸漬装置１８０はさらに蓋１８４を有していてもよく、蓋１８４には一つ、あるいは複数の貫通孔１８６が設けられる。貫通孔１８６には、例えば窒素やアルゴン、空気などの気体を導入するためのガス源、タンク１８２内を排気するための減圧装置、タンク１８２内を加圧するための加圧装置、タンク１８２内の圧力や温度を計測するための圧力計や温度計などを接続してもよい。供給管１９４をタンク１８２に設けず、蓋１８４に設けてもよい。図示しないが、浸漬装置１８０はさらに、浸漬液を冷却するための冷却装置、超音波照射装置などを有してもよい。浸漬時に超音波照射装置によって超音波を浸漬液に照射することで、炭化物の細孔内部へ効率よく浸漬液を浸透させることができる。

なお、炭化物は水よりも比重が低いため、浸漬液に浮く。このため、タンク１８２に炭化物１０４を収容可能なケース１９８を浸漬装置１８０と組み合わせて使用してもよい。ケース１９８には複数の開口が設けられ、浸漬液よりも比重が高くなるように材料と構造が構成される。複数の開口は、炭化物１０４より目開きが小さくなるように設定される。これにより、炭化物が浸漬液に浮いて十分に浸漬液と接触できなくなることを防ぐことができるだけでなく、浸漬された炭化物を容易に回収することができ、さらに炭化物１０４がケース１９８の外に漏れ出ることを防止できる。炭化物１０４と浸漬液の分離は、浸漬装置１８０の後段に設置される、脱水機などにより行われる。脱水機としては、例えば、遠心脱水機など、従来公知の脱水機を適宜使用することができる

３−４．乾燥装置
乾燥装置２００は、浸漬によって得られる金属塩担持炭化物１０６を加熱することで乾燥を行う。乾燥装置２００は、分解ガスを金属塩生成装置２８０に供給するように構成される。乾燥装置２００の構造に特段の制約はなく、例えば図８に示すように、乾燥装置２００は金属塩担持炭化物を収容するチャンバー２０２を有し、チャンバー２０２には一つ、あるいは複数のガス供給口２０６、ガス排出口２１０が設けられる。ガス排出口２１０は金属塩生成装置２８０に接続される。

金属塩担持炭化物の加熱では、乾留ガスが持つ熱エネルギーを利用してもよい。この場合、ガス供給口２０６を熱交換器１５０と接続し、乾留ガスによって加熱された気体の熱伝達媒体をチャンバー２０２内に導入する。熱伝達媒体の流量はバルブ２０８を用いて制御される。あるいは、別途加熱された熱伝達媒体、または熱交換器１５０から供給される熱伝達媒体を循環させるためのチューブヒータ２１６をチャンバー２０２の外部、または内部に設けてもよい。図８ではチューブヒータ２１６がチャンバー２０２の外部に設置された例が示されている。この場合、熱交換器１５０において気体の熱伝達媒体のみならず、液体の熱伝達媒体も用いることができる。これにより、炭化装置１００で生成する高温の乾留ガスの熱エネルギーを乾燥装置２００へ供給することができ、吸着材や肥料の製造コストの低減に寄与する。

任意の構成として乾燥装置２００は、チャンバー２０２の底部と金属塩担持炭化物１０６の接触を防止するセパレータ２１４、蓋２０４、あるいは図示しない排水口などを備えてもよい。蓋２０４には一つ、あるいは複数の貫通孔２１２を設けてもよい。貫通孔２１２には、例えば温度計や圧力計を設置してもよく、あるいは酸素や空気の供給源と接続してもよい。貫通孔２１２を介して酸素や空気をチャンバー２０２内に供給することで、加熱時間を短縮することができる。

３−５．還元装置
還元装置２２０では、金属塩担持炭化物に担持された金属塩、および乾燥時に生成する金属酸化物担持炭化物上の金属酸化物が金属へ還元的に熱分解される。還元装置２２０の構成にも特に制約はなく、例えば図９に模式的に示した連続炉型の構造を採用することができる。ここに示した還元装置２２０は、還元炉２２２、還元炉２２２を加熱するためのヒータ２２８、および炭化装置１００から供給される乾留ガスを還元炉２２２に導入するための第１のガス供給管１１８、ならびに還元性ガスの流量を制御するためのバルブ２３４を有する。第１のガス供給管１１８は炭化装置１００から直接延伸して還元炉２２２に接続されていてもよく、他のガス供給管を介して炭化装置１００と還元炉２２２が接続されていてもよい。第１のガス供給管１１８を介して還元炉２２２と炭化装置１００を接続することにより、炭化装置１００で生成される高温の乾留ガスが有する熱エネルギーと還元力を還元装置２２０へ提供することができ、還元炉２２２内における還元反応を加速することができる。任意の構成として、乾留ガスを加熱するためのヒータ２４６を第１のガス供給管１１８を覆うように設けてもよい。

還元炉２２２には、金属塩担持炭化物１０６を投入するためのロータリーバルブ２２６やホッパー２２４を設けてもよい。還元炉２２２の底部には、得られる金属担持炭化物、すなわち吸着材を取り出すためのロータリーバルブ２３０を設けることができる。また、ロータリーバルブ２２６、２３０それぞれは、２段階式の構造を有するように２つのロータリーバルブによって構成されていてもよい。二つのロータリーバルブ２２６、２３０を設けることで、還元炉２２２内部に導入される乾留ガスの漏洩を防止することができ、安全に金属塩や金属酸化物の還元を行うことができる。また、これらを設置することで、連続的に金属塩担持炭化物１０６を還元炉２２２に投入し、還元によって得られる吸着材を取り出すことができる。還元炉２２２の底部は傾斜していてもよく（図９の点線参照）、この構造により、吸着材を還元炉２２２の底部に集めることができる。還元炉２２２にはさらにガス捕集管２４４が設けられ、金属塩担持炭化物１０６と反応した乾留ガス、あるいは過剰の乾留ガスなどがガス捕集管２４４を介して金属塩生成装置２８０へ排出される。

還元装置２２０はさらに、還元性ガスや不活性ガスを供給するための第２のガス供給管２４０を有してもよい。第２のガス供給管２４０にはガス源２５０が接続され（図３参照）、還元性ガスや不活性ガスの流量はバルブ２４２によって制御される。これにより、例えば炭化装置１００で生成する還元性ガスの量が不足する場合、あるいは炭化装置１００が駆動していないときでも、還元装置２２０内に十分な還元性ガスを供給して金属塩担持炭化物１０６に対して還元処理を行うことができる。また、還元装置２２０内に不活性ガスを供給し、不活性ガス雰囲気下において金属塩担持炭化物１０６の還元的熱分解を行うことができる。ガス源２５０から供給される還元性ガスは、水素や一酸化炭素、アルカンの単体でもよく、これらの混合物でもよい。あるいは還元性ガスに窒素やアルゴンなどの不活性ガスが混合されていてもよい。

還元装置２２０はさらに、還元炉２２２内の雰囲気（ガス）を置換するためのガス置換装置（図示しない）と連結される第３のガス供給管２３６を備えてもよい。乾留ガスには水素やアルカンなどの可燃性ガスや一酸化炭素などの有毒ガスが含まれるため、還元的熱分解後にガス置換装置から第３のガス供給管２３６を介して、空気、窒素、あるいは希ガス（ヘリウム、アルゴンなど）を供給することで、残留する乾留ガスを還元炉２２２から排出することができる。ガス置換装置には図示しない空気や窒素、アルゴンなどのガス源が接続される。あるいはガス置換装置は、外気を導入するためのファンやコンプレッサーでもよい。第１のガス供給管１１８、第２のガス供給管２４０、第３のガス供給管２３６をそれぞれ独立に還元炉２２２に接続せずに、一本の供給管として還元炉２２２に接続しても構わない。この場合、還元炉２２２の外部でこれらのガス供給管を互いに接続し、バルブの切り替えによってこれらのガスの供給が制御される。

図示しないが、乾燥装置２００と同様、熱交換器１５０などから供給される熱伝達媒体を環流させるためのチューブヒータを還元炉２２２の外部に設けて還元炉２２２を加熱できるように還元装置２２０を構成してもよい。これにより、熱伝達媒体を介して乾留ガスの熱エネルギーを金属塩担持炭化物１０６の還元的熱分解において利用することも可能となる。

還元装置２２０は連続型である必要はなく、バッチ式でもよい。例えば図１０に示すように、ロータリーバルブ２２６に代わって還元炉２２２の開口部に開閉扉２２３を設け、これを用いて還元炉２２２へ金属塩担持炭化物１０６を投入し、生成する吸着材を取り出してもよい。図示しないが、開口部を複数設け、金属塩担持炭化物１０６の投入と吸着材の取出しを異なる開口部を経由して行ってもよい。また、図１０に示した例では、還元装置２２０は開口部を介して金属塩担持炭化物１０６の投入を還元炉２２２の上から行うように構成されているが、開口部が水平方向に向くよう還元装置２２０を構成してもよい。

なお、本システムにおいて乾燥装置２００を設けず、金属塩担持炭化物の乾燥と還元的熱分解を還元装置２２０において行ってもよい。この場合も加熱によって生じる分解ガスはガス捕集管２４４を介して金属塩生成装置２８０へ導入される。

このように本システムでは、乾留ガスの熱エネルギーと還元力が金属塩担持炭化物の加熱や還元的熱分解に有効に利用される。このことは、吸着材の低コストの製造に寄与する。

３−６．金属塩生成装置
金属塩生成装置２８０は、乾燥装置２００や還元装置２２０で発生する分解ガスと原料金属が気相、または液相で接触可能なように構成される。図１１に気相で分解ガスと原料金属を接触させて金属塩を生成することが可能な金属塩生成装置２８０の一例を断面模式図として示す。

図１１に示すように、金属塩生成装置２８０は反応チャンバー２８２を備え、反応チャンバー２８２には原料金属３１０を投入するための開閉可能な蓋２８４、分解ガスおよび水蒸気を導入するためのガス導入口２９０、生成した金属塩を含む溶液を取り出すための排出口２８６、未反応の分解ガスを取り出すための排出口２９４が備えられる。未反応の分解ガスはバルブ２９６を介してフレアスタック２７０へ導入される。任意の構成として、反応チャンバー２８２内には固定式または着脱式のメッシュ状のフィルター３００を設けてもよい。フィルター３００により、原料金属３１０が排出口２８６から落下することを防ぐことができる。ガス導入口２９０は反応チャンバー２８２の下部に設けることが好ましく、例えばフィルター３００よりも下に位置するように設けることができる。反応チャンバー２８２の外部には反応チャンバー２８２を加熱するためのヒータ２９８が設けられる。図示しないが、反応チャンバー２８２に不活性ガスを導入するためのガス導入口をさらに設けてもよい。

ガス導入口２９０は乾燥装置２００および／または還元装置２２０と接続され、金属塩担持炭化物を加熱乾燥する、あるいは還元的熱分解して生成する分解ガスおよび水蒸気がガス導入口２９０を介して反応チャンバー２８２内に導入される。分解ガスと水蒸気の導入量はバルブ２９２によって調整される。反応チャンバー２８２はヒータ２９８によって原料金属３１０の融点以下の温度に加熱される。例えば、原料金属３１０の塩を含む溶液の沸点以上原料金属３１０の塩の熱分解温度以下の範囲から選択される温度で反応チャンバー２８２を加熱すればよい。反応チャンバー２８２内で塩化水素や塩素、ＮＯ_x、またはＳＯ_xが原料金属３１０と反応し、金属塩が生成する。金属塩は水蒸気に溶解し、金属塩を含む溶液が排出口２８６からバルブ２８８を介して取り出される。得られる金属塩を含む溶液は回収され、浸漬液の調製に用いられる。

液相で金属塩を生成する場合には、図１２に例示される構造を有する金属塩生成装置２８０を用いることができる。ここで例示される金属塩生成装置２８０は、分解ガスを溶解するための水３５０を貯留するためのタンク３２０を備え、タンク３２０には分解ガスをバブリングするための散気管３２４が備えられる。散気管３２４はバルブ３２２を介して乾燥装置２００、および／または還元装置２２０と接続される。ただし、散気管３２４をタンク３２０に設けず、乾燥装置２００や還元装置２２０で生成する分解ガスを水面に吹き付けるように金属塩生成装置２８０を構成してもよい。散気管３２４はメンブレン式の散気管であり、分解ガスをマイクロバブル、ナノバブルなどの平均直径の小さい微小気泡として水３５０中でバブリングさせることで、分解ガスを効率よく水３５０に接触させることが可能である。これにより、水３５０に対する分解ガスの溶解速度を高めることができる。

任意の構成として金属塩生成装置２８０は、分解ガスが溶解することで生成する酸性溶液を回収するための排出口３２６、未反応の分解ガスをタンク３２０から回収するための吸引管３３０や吸引管３３０に接続されるポンプ３３２、酸性溶液を攪拌するための攪拌装置３３４、原料金属３１０をタンク３２０の底から離隔するためのセパレータ３３６、タンク３２０内の水３５０を循環させるための配管３３８や配管３３８に接続されるポンプ３４０、タンク３２０の天井部に設けられるシャワーヘッド３４２、酸性溶液中における金属塩の濃度を測定するセンサ（図示しない）などを有していてもよい。配管３３８を用いてタンク３２０の下部から上部へ酸性溶液を循環することで、酸性溶液の濃度を均一にすることができる。シャワーヘッド３４２から水または酸性溶液を散布することで、未反応の分解ガスと反応させることが可能であり、分解ガスを効率よく利用することができる。また、金属塩の濃度を測定するセンサを設けることで、所定の濃度となった酸性溶液を排出口３２６から回収するタイミングを把握することができる。

分解ガスは水に溶解し、塩酸や硝酸、硫酸を与える。これらの酸が原料金属３１０と反応し、金属塩の水溶液が得られる。この金属塩溶液をバルブ３２８を介して浸漬装置１８０に供給することで、炭化物の浸漬液として用いることができる。このように本実施形態では、金属塩担持炭化物の加熱によって生成する分解ガスを有効に活用することができる。

３−７．吸着用装置
還元的熱分解処理によって得られる金属担持炭化物は、吸着物を吸着するための吸着材として機能する。吸着の際に用いられる吸着用装置も本システムを構成することができる。吸着用装置の構造に特に制約はなく、一例として吸着材を充填可能なカートリッジ２６０が挙げられる。図１３（Ａ）に示すカートリッジ２６０は吸着材１１０を充填可能な筐体２６２を有し、筐体２６２には、筐体２６２内の空間と外部を接続するインレット２６４とアウトレット２６６が接続される。インレット２６４からは処理水が図示しないポンプなどを用いて注入され、その後アウトレット２６６から排出される。この過程において処理水が吸着材１１０と接触し、金属担持炭化物に固定された金属によって吸着物が吸着される。図示しないが、筐体２６２とインレット２６４の間、および筐体２６２とアウトレット２６６の間にフィルターを設けてもよい。これにより異物の混入や吸着材１１０の流出を防ぐことができる。

上述したように、処理水としては、吸着物を水に溶解させて調製した溶液でもよく、河川や湖沼に存在する水、浄化槽内の水、下水処理場において高度処理に供される水を用いてもよい。これらの処理水はインレット２６４から注入してもよいが、河川や湖沼、浄化槽、高度処理槽内にカートリッジ２６０を設置してもよい。この場合、図１３（Ｂ）に示すように、メッシュ状の筐体２６２を有するカートリッジ２６０を用いてもよい。メッシュのサイズは例えば１ｍｍ以上５０ｍｍ以下、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、あるいは１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲から適宜選択すればよい。メッシュ状の筐体２６２にはインレット２６４やアウトレット２６６は設けなくてもよい。吸着材１１０である金属担持炭化物は水よりも比重が小さいので、筐体２６２に十分な重量が無い場合、処理水中に筐体２６２を確実に設置するためのウエイト２６８を筐体２６２に接続してもよい。図示しないが、ウエイト２６８に替わり、川底や湖底、海、浄化槽や高度処理槽に固定するためのアンカーを筐体２６２に設けてもよい。このようにカートリッジ２６０に吸着材１１０を充填して処理水との接触を行うことで、吸着材１１０の取り扱いが容易となり、かつ吸着処理を連続的に行うことができる。

３−８．その他
ガス精製装置１６０は、乾留ガスを無害化する装置であり、例えば水蒸気濃縮器１６２やダストフィルタ１６４、図示しないスクラバーなどを備えることができる。これらの構成を適宜設けることで、乾留ガス中に含まれるアンモニアやシアン化水素、ダイオキシン、硫化水素、煤塵などが除去される。本システムではさらに、生成後の乾留ガスを貯蔵するためのガスホルダを設け、乾留ガスの燃焼性を適時発電に利用してもよい。

ガスホルダ１６６は乾留ガスを貯留するために設けることができ、容積可変型、あるいは定積型のガスホルダを用いて構成される。ガスホルダ１６６の形式や容量は本システムの規模に応じて適宜選択される。熱交換器１６８は発電装置１７０へ供給される乾留ガスを冷却する機能を有し、その構造も任意に選択できる。例えば熱交換器１６８は熱交換器１５０と同一、または類似する構造を有してもよい。発電装置１７０の構造や形式に制約はなく、ガスタービン方式やガスエンジン方式、デュアルフューエルエンジン方式の発電装置を適宜用いることができる。フレアスタック２７０は、金属塩生成装置２８０から排出される可燃性ガスを燃焼させるために設けられる。

以上述べたように、本実施形態の吸着材の製造方法では、大気中の二酸化炭素が光合成によって固定化されて形成される有機物、またはその利用や代謝によって発生するバイオマスが炭化される。炭化によって有機物の大部分は炭化物、すなわち炭素へ変換される。この炭化物は最終的には肥料として地中に戻されるため、二酸化炭素が炭素として地中に貯留されることになる。この一連のプロセスを通して本実施形態は、大気中の二酸化炭素の削減に寄与することとなる。

さらに、炭化物は水質汚濁物質を吸着可能な吸着材の原料として利用することができることから、本実施形態は水質改善を通して環境保全に貢献するシステムを提供すると言える。これに加え、水質汚濁物質を吸着した吸着材は、地中では植物の生長を促進するための肥料としても機能するため、本実施形態は農業や林業の発展にも貢献する。

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。

１００：炭化装置、１０１：ガス化発電装置、１０２：バイオマス、１０４：炭化物、１０６：金属塩担持炭化物、１１０：吸着材、１１２：加熱チャンバー、１１４：炭化炉、１１６：駆動部、１１８：第１のガス供給管、１２０：バーナー、１２２：ロータリーバルブ、１２４：ホッパー、１２６：スクリューフィーダー、１２８：排気ダクト、１３０：保温手段、１３２：バルブ、１３４：導入口、１４４：熱媒体導入口、１４６：熱媒体排出口、１５０：熱交換器、１５２：アウターシェル、１５４：インレット、１５６：アウトレット、１５８：フィン、１６０：ガス精製装置、１６２：水蒸気濃縮器、１６４：ダストフィルタ、１６６：ガスホルダ、１６８：熱交換器、１７０：発電装置、１８０：浸漬装置、１８２：タンク、１８４：蓋、１８６：貫通孔、１９０：バルブ、１９２：攪拌装置、１９４：供給管、１９６：ヒータ、１９８：ケース、２００：乾燥装置、２０２：チャンバー、２０４：蓋、２０６：ガス供給口、２０８：バルブ、２１０：ガス排出口、２１２：貫通孔、２１４：セパレータ、２１６：チューブヒータ、２２０：還元装置、２２２：還元炉、２２３：開閉扉、２２４：ホッパー、２２６：ロータリーバルブ、２２８：ヒータ、２３０：ロータリーバルブ、２３４：バルブ、２３６：第３のガス供給管、２４０：第２のガス供給管、２４２：バルブ、２４４：ガス捕集管、２４６：ヒータ、２５０：ガス源、２６０：カートリッジ、２６２：筐体、２６４：インレット、２６６：アウトレット、２６８：ウエイト、２７０：フレアスタック、２８０：金属塩生成装置、２８２：反応チャンバー、２８４：蓋、２８６：排出口、２８８：バルブ、２９０：ガス導入口、２９２：バルブ、２９４：排出口、２９６：バルブ、２９８：ヒータ、３００：フィルター、３１０：沸点以上原料金属、３１０：原料金属、３２０：タンク、３２２：バルブ、３２４：散気管、３２６：排出口、３２８：バルブ、３３０：吸引管、３３２：ポンプ、３３４：攪拌装置、３３６：セパレータ、３３８：配管、３４０：ポンプ、３４２：シャワーヘッド、３５０：水、

Claims

バイオマスを炭化して炭化物と乾留ガスを生成するための炭化装置、
金属の塩を含む液体に前記炭化物を浸漬して金属塩担持炭化物を生成するための浸漬装置、
前記金属塩担持炭化物を還元的熱分解することにより金属担持炭化物と分解ガスを生成するための還元装置、および
前記分解ガスから前記金属の前記塩を生成するための金属塩生成装置を含む、吸着材を製造するためのシステム。
前記金属担持炭化物にリン含有化合物を吸着させるための吸着用装置をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
前記金属塩担持炭化物を乾燥するための乾燥装置をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
前記乾留ガスの熱エネルギーを前記還元装置に供給するための熱交換器をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
前記乾留ガスの熱エネルギーを前記乾燥装置に供給するための熱交換器をさらに含む、請求項３に記載のシステム。
前記炭化装置は、前記乾留ガスを前記還元装置へ供給するように構成される、請求項１に記載のシステム。
前記金属塩生成装置は、気相または液相において前記分解ガスが前記金属、または前記金属を含む化合物と接触するように構成される、請求項１に記載のシステム。
バイオマスを炭化して炭化物と乾留ガスを生成すること、
金属の塩を含む液体に前記炭化物を浸漬して金属塩担持炭化物を生成すること、
前記金属塩担持炭化物に対して還元的熱分解を行うことで金属担持炭化物と分解ガスを生成すること、および
前記分解ガスから前記金属の前記塩を生成することを含む、吸着材を製造する方法。
前記還元的熱分解は還元装置で行われ、
前記炭化は、前記乾留ガスの熱エネルギーを前記還元装置に供給しながら行う、請求項８に記載の方法。
前記金属塩担持炭化物を乾燥装置内で乾燥することをさらに含み、
前記炭化は、前記乾留ガスを前記乾燥装置へ供給しながら行う、請求項８に記載の方法。
前記塩の生成は、気相または液相において前記分解ガスを前記金属と接触させることで行われる、請求項８に記載の方法。
前記金属は鉄である、請求項８に記載の方法。
前記塩は硫酸塩、硝酸塩、塩酸塩から選択される、請求項８に記載の方法。
前記塩は、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第一鉄、および塩化第二鉄から選択される、請求項８に記載の方法。