JP2022512940A - 植物材料残渣を含む吸着剤組成物及びその使用方法 - Google Patents
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Abstract
本開示は、植物材料残渣から製造した浄化用組成物を提供する。本開示の浄化用組成物は、植物材料残渣を高密度した後に個別の小片に粉砕することにより製造される。本開示の浄化用組成物は、様々な植物種から製造することができ、特に、亜麻シブなどの農作物副産物から製造することができる。本開示の浄化用組成物は、石油製品などの油性物質を浄化及び／または除去するための浄化製品としての使用に特に適している。【選択図】図なし
Description
（関連出願）
本出願は、２０１９年３月２０日出願の米国特許仮出願第６２／８２１、１００号、及び、２０１８年１１月８日出願の米国特許仮出願第６２／７５７、４０４号に基づく優先権を主張するものである。上記出願の開示内容は、参照により本明細書中に援用される。
本出願は、２０１９年３月２０日出願の米国特許仮出願第６２／８２１、１００号、及び、２０１８年１１月８日出願の米国特許仮出願第６２／７５７、４０４号に基づく優先権を主張するものである。上記出願の開示内容は、参照により本明細書中に援用される。
大量の植物材料残渣が、農業プロセス及び／または工業プロセスの副産物として毎年発生する。例えば、一実施形態では、植物材料残渣は、農作物の副産物を含み得る。毎年大量に発生する植物材料残渣として、例えば、亜麻シブ、トウモロコシ茎葉、麦藁、大麦藁、スイッチグラス、バガスなどが挙げられる。
例えば、亜麻藁は、植物から繊維を抽出するための商品作物として栽培されている。亜麻繊維は、様々な用途に使用することができる。亜麻藁から亜麻繊維を抽出する場合、残りの非繊維性の植物材料残渣は亜麻シブと呼ばれる。亜麻シブは、亜麻藁の総重量の２０～８５％を占める。このように、亜麻シブは、亜麻藁加工の主な副産物である。従来、亜麻シブは、動物の寝床を作るのに使用されたり、燃料として燃やされたり、または、土地利用や衛生埋立地での処分によって廃棄されたりしてきた。
しかしながら、亜麻シブなどの植物材料副産物のさらなる使用及び用途に対するニーズが存在している。
一般的に、本開示は、植物材料残渣から、特に農作物副産物から、新規かつ有用な製品を製造することに関する。本開示によれば、植物材料残渣は、高密度化された後に個別の小片に粉砕される。このようにして製造された本開示の組成物は、物理的特性のユニークな組み合わせを有することが見出された。例えば、本開示の組成物は、油性流出物の浄化に使用するために、油性物質を吸着及び／または吸着するのに好適であることが見出された。
例えば、一実施形態では、本開示は、油流出を浄化する方法に関する。本開示の方法は、油性物質に油吸着剤組成物を接触させることを含む。油吸着剤組成物は、例えば、高密度化された植物材料残渣の小片を含む。植物材料残渣は、非繊維性植物材料を含み得る。本開示によれば、高密度化された植物材料残渣の小片は、約０．２～０．５ｇ／ｃｍ３、例えば約０．２５～０．４ｇ／ｃｍ３の嵩密度を有する。
高密度化された植物材料残渣の小片は、様々な植物材料を含み得る。例えば、高密度化された植物材料残渣は、亜麻シブ、トウモロコシ茎葉、ヘンプハード、バガス、麦藁、大麦藁、スイッチグラスなどを含み得る。一実施形態では、本開示の油吸着剤組成物は、高密度化された植物材料残渣を、該組成物の約７０重量％を超える量、例えば約８０重量％を超える量、例えば約９０重量％を超える量、または、例えば約９５重量％を超える量で含有する。
本開示の油吸着剤組成物は、あらゆる種類の油性物質を浄化するために使用することができる。例えば、一実施形態では、本開示の油吸着剤組成物を使用して、石油系製品または石油由来物質を浄化することができる。加えて、本開示の油吸着剤組成物は、様々な種類の液体炭化水素を吸着するために使用することができる。本発明の油吸着剤組成物は、優れた油吸着特性を有する。例えば、油吸着剤組成物は、ＡＳＴＭ試験Ｆ７２６－１７に従って試験した場合、約０．７を超える、例えば約０．７５～１．００の範囲の、体積に基づくＤ５平均油吸着比率（ｃｍ３／ｃｍ３）を示すことができる。
本開示はまた、高密度化された植物材料残渣の小片を含む油浄化組成物に関する。植物材料残渣は、例えば、亜麻シブ、トウモロコシ茎葉、ヘンプハード、バガス、麦藁、大麦藁、スイッチグラスなどを含み得る。高密度化された植物材料の小片は、一般的に、約０．７～１ｇ／ｃｍ３、例えば約０．７５～０．９５ｇ／ｃｍ３の密度を有し得る。高密度化された植物材料残渣の小片は、約０．２～０．５ｇ／ｃｍ３、例えば約０．２５～約０．４ｇ／ｃｍ３の嵩密度を有し得る。
一実施形態では、本開示の油浄化組成物は、亜麻シブから製造される。例えば、本開示の油浄化組成物は、亜麻シブを、該組成物の約７０重量％を超える量、例えば約８０重量％を超える量、または、例えば約９０重量％を超える量で含有する。
本開示はまた、上記したような油浄化組成物を製造するための方法に関する。本開示の方法は、植物材料残渣を高密度化してブリケットを形成するステップを含む。例えば、植物材料残渣に対して、約０．６ｇ／ｃｍ３を超える密度、例えば約０．７～１ｇ／ｃｍ３の範囲の密度を有するブリケットを形成するのに十分な圧力に加える。植物材料残渣に加えられる圧力の大きさは、例えば、約１７．２４ｍＰａ（約２、５００ｐｓｉ）超であり、例えば約２０．６８ｍＰａ（約３、０００ｐｓｉ）超、または、例えば約２４．１３ｍＰａ（約３、５００ｐｓｉ）超である。また、植物材料残渣に加えられる圧力の大きさは、一般的に、約３４４．７４ｍＰａ（約５０、０００ｐｓｉ）未満である。本開示によれば、ブリケットは、その後、個別の小片に粉砕される。個別の小片のサイズは、小片の５０％超が、約１．２７～１２．７ｃｍ（約０．５～５インチ）、例えば約１．２７～７．６２ｃｍ（約０．５～３インチ）の最大寸法を有するようなサイズであり得る。
ブリケットは、様々な方法及び技術を用いて個別の小片に粉砕することができる。一実施形態では、例えば、ブリケットは、２つの回転ローラ間に形成された隙間を介して供給することができる。２つの回転ローラを互いに対して所定の距離を隔てて配置することによって２つの回転ローラ間に隙間を形成し、この隙間を介してブリケットを供給することができる。２つの回転ローラ間の隙間の距離は、約１．２７～５．０８ｃｍ（約０．５～２インチ）であり得る。しかしながら、別の実施形態では、個別の小片は、ローラミルまたはハンマーミルを介してブリケットを供給することによってブリケットから形成される。
粉砕された個別の小片またクランブル（粉砕物）は、様々な利点及び利点を提供する。例えば、このクランブルは、有害な粉塵をほとんど発生させない。また、このクランブルは、他の多くの油または化学物質の浄化製品よりも軽量である。本開示のクランブルは、予想外なことに、とりわけ高密度化される前の植物材料残渣と比べて、より高い耐発火性を有することが見出された。本開示の植物材料粉砕物は、耐発火性を有し、有害な粉塵を発生させず、かつ、他の浄化製品よりも軽量なので、作業者の安全性を高める。油または化学物質の流出を浄化するために個別の破片またはクランブルを使用した後、使用した破片またはクランブルは、埋立地に廃棄する代わりに焼却処分することができる。
本発明の他の特徴及び態様は、以下に詳細に説明される。
当業者を対象にした本発明の完全かつ実現可能な開示が、添付図面を参照して、本明細書の残りの部分により詳細に説明される。
本明細書及び図面において繰り返し用いられる参照符号は、本発明の同一または類似の特徴または要素を表すことを意図している。
本開示が例示的な実施形態の説明にすぎず、本発明のより広範な態様を限定することを意図するものではないことは、当業者には理解されるであろう。
一般的に、本開示は、植物材料残渣から製造された流出物浄化組成物に関する。例えば、流出物浄化組成物は、農作物副産物から製造することができる。本開示によれば、植物材料残渣は、高密度化させた後に、個別の小片に粉砕（分解）される。このプロセスにより、植物材料残渣の吸着特性及び吸収特性は、体積基準で劇的かつ予想外に向上した。本開示の流出物浄化組成物は、あらゆる種類の液体物質を吸収または吸着することができるが、とりわけ、石油系物質または炭化水素液体などの油性物質を吸着するのに好適である。例えば、本開示のプロセスを通じて、植物材料残渣の油吸着特性を、体積基準で１００％超、例えば１５０％超増加させることができる。
本開示の植物材料残渣は、優れた油吸性を有することに加えて、予想外なことに、耐発火性を有することが見出された。この固有の性質は、未処理の植物材料残渣が一般的に燃料成分として使用されていることを考えると、驚くべきものであった。本開示の植物材料残渣は、耐発火性を有するので、産業現場で貯蔵するのに非常に安全であり、油及び他の化学物質などの可燃性物質が一般的に存在する場所において大きな利点を提供する。本開示の植物材料残渣は、耐発火性を有することに加えて、有害な粉塵をほとんど発生しないので、作業者の安全にも貢献する。
様々な植物材料残渣を、本開示の組成物に組み込むことができる。特定の一実施形態では、例えば、本開示の組成物は、亜麻シブを含有する。亜麻シブは、亜麻藁から繊維成分を抽出した後に残った副産物である。亜麻シブは、亜麻藁からの繊維抽出後に残った全ての材料を含む。
亜麻シブに加えて、本開示の組成物に組み込むことができる植物材料残渣としては、トウモロコシ茎葉、ヘンプハード（hemp herd）、バガス、麦藁、大麦藁、スイッチグラス、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。トウモロコシ茎葉とは、一般的に、コンバインで収穫した後に残った残留物または副産物を指す。トウモロコシ茎葉としては、トウモロコシの穂軸、葉肉、茎などが挙げられる。
ヘンプハードは、亜麻シブと同様に、ヘンプ（麻）から繊維を抽出した後に残った副産物である。一方、バガスとは、サトウキビ工場で砂糖を抽出した後に残った植物性の残渣や副産物を指す。また、麦藁、大麦藁、スイッチグラスは、農作物の副産物を含む特定の植物の任意の部分を指す。
一般的に、本開示に従って流出物浄化組成物を製造するためには、まず、植物材料残渣を高密度化する。例えば、植物材料残渣を、ブリケットを形成するのに十分な高圧に曝すことにより、植物材料残渣を高密度化することができる。植物材料残渣を高密度化した後、高密度化された植物材料残渣を個別の小片に粉砕（分解）する。例えば、一実施形態では、高密度化された植物材料残渣から形成されたブリケットを粉砕装置に供給することにより粉砕し、それより、ブリケットを、油性物質などの液体を吸収及び／または吸着する性能を向上させるサイズ、並びに、取り扱い及び輸送を容易にするサイズを有する小片にすることができる。
植物材料残渣を高密度化するために、任意の適切な圧縮装置を使用することができる。一実施形態では、例えば、ブリケッティングプレスを使用することができる。例えば、一実施形態では、亜麻シブなどの植物材料残渣は、ブリケッティングプレス内に設けられた圧縮チャンバに供給される。植物材料残渣は、圧縮チャンバ内で、例えばピストンまたはプランジャを使用して圧縮されてブリケットにされる。高密度化された植物材料残渣は、圧縮された後、ダイを介して供給され、冷却される。
高密度化プロセス中に植物材料残渣に加えられる圧力の大きさは、特定の植物材料、及び、所望する結果に応じて異なる。一般的に、植物材料残渣に加えられる圧力の大きさは、約１３．７９ｍＰａ（約２、０００ｐｓｉ）超であり、例えば約１７．２４ｍＰａ（約２、５００ｐｓｉ）超、例えば約２０．６８ｍＰａ（約３、０００ｐｓｉ）超、例えば約２４．１３ｍＰａ（約３、５００ｐｓｉ）超、または、例えば約２７．５８ｍＰａ（約４、０００ｐｓｉ）超である。他の実施形態では、植物材料残渣に加えられる圧力は、約６８．９５ｍＰａ（約１０、０００ｐｓｉ）超であり、例えば約１０３．４２ｍＰａ（約１５、０００ｐｓｉ）超、例えば約１３７．９０ｍＰａ（約２０、０００ｐｓｉ）超、または、例えば約１７２．３７ｍＰａ（約２５、０００ｐｓｉ）超である。植物材料残渣に加えられる圧力の大きさは、一般的に、約５１７．１１ｍＰａ（７５、０００ｐｓｉ）未満であり、例えば約３４４．７４ｍＰａ（約５０、０００ｐｓｉ）未満、または、例えば約２７５．７９ｍＰａ（約４０、０００ｐｓｉ）未満である。上記の大きさの圧力を植物材料残渣に加えることにより、細胞分解及び細胞物質の放出を引き起こすことができる。
一実施形態では、植物材料残渣の温度は、高密度化中の機械的摩擦に起因して上昇する。例えば、圧縮チャンバ内の温度は、約５０°Ｃ超であり、例えば約６０°Ｃ超、例えば約７０°Ｃ超、例えば約８０°Ｃ超、例えば約９０°Ｃ超、または、例えば約１００°Ｃ超である。また、圧縮チャンバ内の温度は、一般的に、約１３０°Ｃ未満である。一実施形態では、例えば、圧縮チャンバ内の温度は、約１０５～１１５°Ｃの範囲である。上記の温度は、植物材料残渣中の水分を蒸発させる。一般的に、このプロセスに供給される植物材料残渣は、ブリケットを形成するときの高密度化プロセスを容易にするのに十分な量の水分を含有するべきである。ただし、植物材料残渣の水分含有量は、有害な量の蒸気を形成するほど高すぎてはならない。一般的に、植物材料残渣の水分含有量は、約６重量％超であるべきであり、例えば約１０重量％超、または、例えば約１２重量％超であるべきである。また、植物材料残渣の水分含有量は、一般的に約２０重量％未満であるべきであり、例えば約１５重量％未満であるべきである。
高密度化後のブリケットの寸法は、一般的に重要ではない。したがって、任意の寸法のブリケットを本開示に従って形成することができる。一実施形態では、ブリケットは、ダイから排出された後に円筒形状を有し得る。例示的な目的のみのために、約４０ｍｍ超、例えば約５０ｍｍ超、例えば約６０ｍｍ超、または例えば約７０ｍｍ超、かつ、一般的に約１１０ｍｍ未満、例えば約１００ｍｍ未満、例えば約９０ｍｍ未満、または、例えば約８０ｍｍ未満の直径を有する円筒形ブリケットを本開示に従って形成することができる。
植物材料残渣の密度は、その植物材料の吸着特性を向上させるのに十分な量だけ増加させる。例えば、高密度化された植物材料残渣の密度は、一般的に約０．６ｇ／ｃｍ３超であり、例えば約０．７ｇ／ｃｍ３超、例えば約０．７５ｇ／ｃｍ３超、例えば約０．８ｇ／ｃｍ３超、または、例えば約０．８５ｇ／ｃｍ３超である。高密度化された植物材料残渣の密度は、一般的に１ｇ／ｃｍ３未満であり、例えば約０．９５ｇ／ｃｍ３未満である。
植物材料残渣の初期密度は、一般的に約０．１ｇ／ｃｍ３であり得る。したがって、高密度化により、植物材料残渣の密度は、約６倍超、例えば約７倍超、または、例えば約８倍超増加する。
本開示によれば、植物材料残渣を高密度化した後、高密度化された植物材料残渣を粉砕して小片にする。このようにして形成された小片は、多量の微粉を発生することなく、物質を吸着または吸収するための表面積を増加させるのに十分な大きさを有することができる。一般的に、小片は、植物材料の取り扱いを容易にするサイズを有するべきである。例えば、一実施形態では、高密度化された植物材料残渣の小片の５０％超は、約０．６４ｃｍ（約０．２５インチ）超の最大寸法を有し、例えば約１．２７ｃｍ（約０．５インチ）超、例えば約１．９１ｃｍ（約０．７５インチ）超、例えば約２．５４ｃｍ（約１インチ）超、例えば約３．１８ｃｍ（約１．２５）超、例えば約３．８１ｃｍ（約１．５インチ）超、例えば約４．４５ｃｍ（約１．７５インチ）超、例えば約５．０８ｃｍ（約２インチ）超、例えば約５．７２ｃｍ（約２．２５インチ）超、例えば約６．３５ｃｍ（約２．５インチ）超、例えば約６．９９ｃｍ（約２．７５インチ）超、例えば約７．６２ｃｍ（約３インチ）超、例えば約８．２６ｃｍ（約３．２５インチ）超、例えば約８．８９ｃｍ（約３．５インチ）超、例えば約９．５３ｃｍ（約３．７５インチ）超、または、例えば約１０．１６ｃｍ（４インチ）超の最大寸法を有する。また、高密度化された植物材料残渣の小片の５０％超は、一般的に約５０．８ｃｍ（約２０インチ）未満の最大寸法を有し、例えば約２５．４ｃｍ（約１０インチ）未満、例えば約２０．３２ｃｍ（約８インチ）未満、または、例えば約１０．１６ｃｍ（約４インチ）未満の最大寸法を有する。粒子サイズは、ＡＳＴＭ標準試験ふるい器を使用して求めることができる。例えば、ＡＳＴＭ標準試験ふるい器は、米国テキサス州ウェブスター所在のカスタム・アドバンスド・コネクションズ社（Custom Advanced Connections）などの多数の供給源から市販されている。特に明記しない限り、上記した、小片の５０％超の寸法は、試料の総重量に基づくものである。しかしながら、他の実施形態では、小片の粒径及び粒径分布は、体積に基づくものであってもよい。
一実施形態では、高密度化された植物材料残渣の小片は、約０．６４～５０．８ｃｍ（約０．２５～２０インチ）の平均最大寸法を有し、例えば約１．２７～３８．１ｃｍ（約０．５～１５インチ）、または、例えば約２．５４～１０．１６ｃｍ（約１～４インチ）の平均最大寸法を有する。
一般的に、高密度化された植物材料残渣を粉砕して個別の小片を形成するために、任意の適切な方法または技術を使用することができる。例えば、一実施形態では、ローラミルを使用して、高密度化された植物材料残渣を粉砕して個別の小片を形成することができる。別の実施形態では、ハンマーミルを使用して、高密度化された植物材料残渣を粉砕して個別の小片を形成することができる。
一実施形態では、高密度化された植物材料残渣またはブリケットは、２つの回転ローラ間に形成された隙間（ニップ）に供給される。例えば、２つの回転ローラは互いに対して所定の距離を隔てて配置されており、このようにして形成された２つの回転ローラ間の隙間に、高密度化された植物材料残渣が供給される。２つの回転ローラ間の隙間の距離は、約１．２７ｃｍ（０．５インチ）超であり、例えば約１．９１ｃｍ（約０．７５インチ）超、例えば約２．５４ｃｍ（約１インチ）超、または、例えば約３．１８ｃｍ（約１．２５インチ）超である。また、２つの回転ローラ間の隙間の距離は、一般的に約７．６２ｃｍ（約３インチ）未満であり、例えば約５．０８ｃｍ（約２インチ）未満、例えば約４．４５ｃｍ（約１．７５インチ）未満、または、例えば約３．８１ｃｍ（約１．５インチ）未満である。２つの回転ローラ間に形成された隙間を介してブリケットを供給することによって、ブリケットは所望のサイズを有する小片に粉砕される。このようにして製造された本開示の流出物浄化組成物が所望のサイズ及びサイズ分布を有することを確実にするために、２つの回転ローラ間の隙間の距離、２つの回転ローラの回転速度、及び様々な他のパラメータを変更及び調節することができる。
一実施形態では、上記のプロセスにより製造された本開示の組成物は、約１．２７～５．０８ｃｍ（約０．５～２インチ）の平均最大寸法を有する粒子であり得る。一実施形態では、植物材料残渣を高密度化した後に小片に粉砕することにより、このようにして製造された本開示の組成物が、吸収特性及び吸着特性が向上した嵩密度を有するようにすることができる。本開示の組成物の嵩密度は、一般的に約０．２ｇ／ｃｍ３超であり、例えば約０．２５ｇ／ｃｍ３超、または、例えば約０．２７５ｇ／ｃｍ３超である。また、本開示の組成物の嵩密度は、一般的に約０．５ｇ／ｃｍ３未満であり、例えば約０．４ｇ／ｃｍ３未満、例えば約０．３５ｇ／ｃｍ３未満、または、例えば約０．３ｇ／ｃｍ３未満である。一実施形態では、例えば、本開示の組成物の嵩密度は、約０．２６～０．２９ｇ／ｃｍ３であり得る。嵩密度は、ＥＮ１５１０３：２００９に従って求めることができる。
本開示の組成物は、その全体を、植物材料残渣から製造してもよい。また、本開示の組成物は、とりわけ油性物質に対して優れた吸収特性及び吸着特性を有する製品を製造するために、結合剤や他の物質を必要としない。したがって、本開示の組成物は、その約７０重量％超の量で植物材料残渣を含有することができ、例えば約８０重量％超、例えば約９０重量％超の量、例えば約９５重量％超の量、または、例えば約９８重量％超の量で植物材料残渣を含有することができる。一実施形態では、本開示の組成物は、その全体が植物材料残渣から製造される。
しかしながら、所望であれば、様々な他の添加物及び成分を本開示の組成物に組み込むことができる。例えば、一実施形態では、さらなる吸収性材料を本開示の組成物に組み込むことができる。
本開示の構成は、様々な使用及び用途を有する。一実施形態では、例えば、本開示の組成物は、様々な種類の化学物質の流出物を吸収または吸着するための浄化組成物として使用することができる。例えば、本開示の組成物は、様々な種類の炭化水素、アンモニア、及び様々な他の化学物質を浄化するために使用することができる。一実施形態では、本開示の組成物は、油性物質を吸収及び／または吸着するために使用される。油性物質は、例えば、植物油、動物油、または石油系油であり得る。例えば、油性物質は、石油または石油由来物質を含み得る。油性物質は、任意の液体炭化水素を含み得る。油性物質を浄化するためには、本開示の組成物を油性物質に接触させるだけで、本開示の組成物が油性物質を吸収及び／または吸着することができる。
上述したように、本開示の組成物は、油性物質の浄化に特に好適である。例えば、ＡＳＴＭ試験Ｆ７２６－１７に従って試験した場合、本開示の組成物は、約０．７超、例えば約０．７５超、例えば約０．８超、または、例えば約０．８超であり、かつ、一般的に約１未満である、体積に基づくＤ５平均油吸着比率（ｃｍ３／ｃｍ３）を示すことができる。また、本開示の組成物は、約０．８５超、例えば約０．９超、例えば約０．９５超、または、例えば約１超であり、かつ、一般的に約１．２未満である、Ｎ１００油吸着比率（ｃｍ３／ｃｍ３）を示すことができる。また、本開示の組成物は、約０．８５超、例えば約０．９超、例えば約０．９５超、例えば約１超、または、例えば約１．１超であり、かつ、一般的に約１．４未満である、Ｎ７５０油吸着比率（ｃｍ３／ｃｍ３）を示すことができる。また、本開示の組成物は、約０．９超、例えば約０．９２超、または例えば約０．９４超であり、一般的に約１．２未満である、体積に基づくＤ７５００油吸着比率を示すことができる。
上記の油吸着特性は、本開示の組成物を製造するために使用される原料を考えると、劇的かつ予想外のものであった。例えば、植物材料残渣の油吸着特性は、体積基準で約３０％超、例えば約５０％超、例えば約７０％超、例えば約１００％超、または、例えば約１２０％超、さらには例えば約１５０％超増加させることができる。
上記の油吸着特性に加えて、本開示の植物材料残渣は、予想外なことに、耐発火性を有することが見出された。本開示の植物材料残渣は、耐発火性を有するので、使用前に安全に保管することができる。本開示の植物材料残渣の耐火特性は、本開示の組成物を可燃性の液体、ガス及び他の材料の周囲に貯蔵する場合に特に有利である。加えて、本開示の組成物は、有害な粉塵をほとんど発生しない。したがって、本開示の組成物は、火災の危険性または健康上の危険性がないので、安全に貯蔵及び使用することができる。
一実施形態では、本開示の植物材料残渣は、石油プラットフォーム上などの産業現場に貯蔵することができる。本開示の植物材料残渣は、石油の流出物やその他の化学物質の流出物を、有害な粉塵を発生させることなく回収するのに使用することができる。石油または化学物質の流出物を吸収または浄化するために使用した後、使用済みの本開示の植物材料残渣は燃やして廃棄することができる。例えば、本開示の植物材料残渣は、焼却処分することができる。そして、所望であれば、燃焼により生成されたエネルギーを使用して、電力を生成したり、または、熱を提供したりすることができる。このようにして、本開示の植物材料残渣は、完全に持続可能であり、埋立地への廃棄に寄与しない。
本開示は、以下の実施例を参照することにより、より良く理解できるであろう。
以下の実施例は、本開示に従って製造された組成物の油吸着特性を実証するために実施した。
下記の試料番号１は、本開示に従って製造した。この試料を製造するために、まず、亜麻シブを高密度化して、密度０．８８３ｇ／ｃｍ３、直径７５ｍｍのブリケットを形成した。Ｃ．Ｆ．ＮｉｅｌｓｅｎＡ／Ｓ社製のモデル番号ＢＰ６５００のブリケッティングプレスを使用して、亜麻シブを高密度化した。ブリケットを形成した後、そのブリケットを、互いに対して所定の距離を隔てて配置された２つのローラを有する粉砕装置に供給した。ブリケットは、２つのローラ間に形成された隙間（ニップ）に供給した。２つのローラ間の隙間の距離は、約２．５４ｃｍ（約１インチ）であった。粉砕装置により、約１．２７～５．０８ｃｍ（約０．５～２インチ）の範囲のサイズを有する粒子が生成された。
本開示に従って製造した組成物を、下記の他の９つの試料と比較した。
試料番号２：スターダスト・スピル・プロダクツ社（Stardust Spill Products, LLC）から販売されているＳＴＡＲＤＵＳＴ吸収剤
試料番号３：亜麻シブ
試料番号４：ニュー・ピッグ・コーポレーション社（New Pig Corporation）から販売されているＰＩＧ ＤＲＩ吸収剤
試料番号５：キャン・ロス・エンバイロンメンタル・サービス社（Can-Ross Environmental Services Ltd）から販売されているＥＮＶＩＲＯ－ＤＲＩ吸収剤。
試料番号６：トウモロコシ穂軸の吸収材料
試料番号７：ゲーター・インターナショナル社（Gator International）から販売されているＯＩＬ ＧＡＴＯＲ吸収剤
試料番号８：亜麻繊維
試料番号９：亜麻粉
試料番号１０：ウッドマルチ（wood mulch）
試料番号２：スターダスト・スピル・プロダクツ社（Stardust Spill Products, LLC）から販売されているＳＴＡＲＤＵＳＴ吸収剤
試料番号３：亜麻シブ
試料番号４：ニュー・ピッグ・コーポレーション社（New Pig Corporation）から販売されているＰＩＧ ＤＲＩ吸収剤
試料番号５：キャン・ロス・エンバイロンメンタル・サービス社（Can-Ross Environmental Services Ltd）から販売されているＥＮＶＩＲＯ－ＤＲＩ吸収剤。
試料番号６：トウモロコシ穂軸の吸収材料
試料番号７：ゲーター・インターナショナル社（Gator International）から販売されているＯＩＬ ＧＡＴＯＲ吸収剤
試料番号８：亜麻繊維
試料番号９：亜麻粉
試料番号１０：ウッドマルチ（wood mulch）
各試料の嵩密度は下記の通りであった。
嵩密度は、ＥＮ１５１０３：２００９「固体バイオ燃料－嵩密度の測定」に従って測定した。
各試料の油吸着特性を試験した。油吸着比率は、ＡＳＴＭ試験Ｆ７２６－１７に従って測定した。
吸着試験の各試料は、実験室内で、温度２２±２°Ｃ、相対湿度５５±５％の条件下で最低２４時間調整した。
分析は、パラゴン・サイエンティフィック社（Paragon Scientific Ltd）から入手した汎用の粘度参照基準を用いて行った。この粘度参照基準は、ホワイトオイルとポリブテンとからなる油ベースである。
試料１、３～６、８及び１０を、２１０ミクロン／７０メッシュバスケットを使用して分析した。試料２、７及び９は、３７ミクロン／４００メッシュバスケットを使用して分析した。
各吸着剤のレプリカには、最小重量４ｇを使用した。吸着剤は、ラベル付きメッシュバスケットに入れ、その後、必要な油（最小液層２．５ｃｍ）が予め充填された試験セル内に降下させた。１５分±２０秒後、吸着剤を入れたバスケットを取り出し、ワイヤラック上で３０±３秒間排水した（高粘度Ｄ７５００油の場合には、排水時間は２分±３秒間にした）。次いで、吸着剤を秤量済みの秤量皿に移して試料重量を測定し、測定結果を記録した。全ての試験は、３重に行った。
吸着剤の乾燥体積に対する吸着された油の体積比
油吸着比率ｖ＝ＳＳＶ／ＳＯＶ
式中
ＳＳＶ＝吸着された正味油（Ｓｓ）／油密度。
ＳＯＶ＝吸着剤の初期乾燥重量（Ｓｏ）／吸着剤の貯蔵密度。
キュベージ係数＝吸着剤の乾燥体積に対する吸着された油の体積比の逆数。
油吸着比率ｖ＝ＳＳＶ／ＳＯＶ
式中
ＳＳＶ＝吸着された正味油（Ｓｓ）／油密度。
ＳＯＶ＝吸着剤の初期乾燥重量（Ｓｏ）／吸着剤の貯蔵密度。
キュベージ係数＝吸着剤の乾燥体積に対する吸着された油の体積比の逆数。
様々な油についての試験結果を、下記の表３～１２と図１～４に示す。
本発明はその趣旨から逸脱しない範囲で様々な変更または変形が可能であることは、当業者であれば理解できるであろう。加えて、様々な実施形態の態様は、その全体またはその一部を相互に交換できることを理解されたい。さらに、当業者であれば、上記の詳細な説明及び実施例は説明のみを目的としており、添付の特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲をいかなる意味でも限定することを意図していないことを理解できるであろう。
Claims (23)
- 油流出を浄化する方法であって、
油性物質に油吸着剤組成物を接触させるステップであって、
前記油吸着剤組成物が、高密度化された植物材料残渣の小片を含み、
前記植物材料残渣が、非繊維性植物材料を含み、
前記高密度化された植物材料残渣の前記小片が、０．２～０．５ｇ／ｃｍ３の嵩密度を有する、該ステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項１に記載の方法であって、
前記高密度化された植物材料残渣は、亜麻シブを含むことを特徴とする方法。 - 請求項１に記載の方法であって、
前記高密度化された植物材料残渣は、トウモロコシ茎葉、ヘンプハード、バガス、麦藁、大麦藁、スイッチグラス、またはそれらの任意の組み合わせを含むことを特徴とする方法。 - 請求項１～３のいずれかに記載の方法であって、
前記高密度化された植物材料残渣の前記小片は、その５０％超が、１．２７～１２．７ｃｍ、または１．２７～７．６２ｃｍの最大寸法を有することを特徴とする方法。 - 請求項１～４のいずれかに記載の方法であって、
前記油性物質は、石油または石油由来物質を含むことを特徴とする方法。 - 請求項１～４のいずれかに記載の方法であって、
前記油性物質は、液体炭化水素を含むことを特徴とする方法。 - 請求項１～６のいずれかに記載の方法であって、
前記油吸着剤組成物は、ＡＳＴＭ試験Ｆ７２６－１７に従って試験した場合に、０．７超、または０．７５～１．００の体積に基づくＤ５平均油吸着比率（ｃｍ３／ｃｍ３）を有することを特徴とする方法。 - 請求項１～７のいずれかに記載の方法であって、
前記高密度化された植物材料残渣の前記小片は、０．２５～０．４ｇ／ｃｍ３の嵩密度を有することを特徴とする方法。 - 請求項１～８のいずれかに記載の方法であって、
前記油吸着剤組成物は、前記高密度化された植物材料残渣を、該組成物の７０重量％超、８０重量％超、９０重量％超、または９５重量％超の量で含むことを特徴とする方法。 - 請求項１～９のいずれかに記載の方法であって、
前記油性物質に前記油吸着剤組成物を接触させるステップの後に、前記油性物質に接触させた前記油吸着剤組成物を焼却するステップをさらに含むことを特徴とする方法。 - 油浄化組成物であって、
高密度化された植物材料残渣の小片を含み、
前記植物材料残渣は、非繊維性植物材料を含み、
前記高密度化された植物材料残渣は、トウモロコシ茎葉、ヘンプハード、バガス、麦藁、大麦藁、スイッチグラス、またはそれらの任意の組み合わせを含み、
前記高密度化された植物材料残渣の前記小片は、０．２～０．５ｇ／ｃｍ３の嵩密度を有し、
当該油浄化組成物は、ＡＳＴＭ試験Ｆ７２６－１７に従って試験した場合に、０．７超の体積に基づくＤ５平均油吸着比率（ｃｍ３／ｃｍ３）を有することを特徴とする組成物。 - 請求項１１に記載の油浄化組成物であって、
当該油浄化組成物は、亜麻シブを、該組成物の７０重量％超、または８０重量％超の量で含むことを特徴とする組成物。 - 請求項１１または１２に記載の油浄化組成物であって、
組成物が、ＡＳＴＭ試験Ｆ７２６－１７に従って試験した場合に、０．７５～１．００の体積に基づくＤ５平均油吸着比率（ｃｍ３／ｃｍ３）を有することを特徴とする組成物。 - 請求項１１～１３のいずれかに記載の油浄化組成物であって、
前記高密度化された植物材料残渣の前記小片は、その５０％超が、１．２７～１２．７ｃｍ、または１．２７～７．６２ｃｍの最大寸法を有することを特徴とする組成物。 - 請求項１１～１４のいずれかに記載の油浄化組成物であって、
前記高密度化された植物材料残渣の前記小片は、０．２５～０．４ｇ／ｃｍ３の嵩密度を有することを特徴とする組成物。 - 請求項１１～１５のいずれかに記載の油浄化組成物であって、
前記高密度化された植物材料残渣の前記小片は、高密度化される前の前記植物材料残渣よりも高い耐発火性を有することを特徴とする組成物。 - 油浄化組成物の製造方法であって、
植物材料残渣を高密度化してブリケットを形成するステップであって、前記植物材料残渣に対して、０．６～１ｇ／ｃｍ３の密度を有するブリケットを形成するのに十分な圧力を加える該ステップと、
前記ブリケットを、０．２～０．５ｇ／ｃｍ３の嵩密度を有する個別の小片に粉砕するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項１７に記載の方法であって、
前記植物材料残渣は、０．７５～０．９５ｇ／ｃｍ３の密度を有するブリケットに高密度化されることを特徴とする方法。 - 請求項１７または１８に記載の方法であって、
前記個別の小片は、０．２５～０．４ｇ／ｃｍ３の嵩密度を有することを特徴とする方法。 - 請求項１７～１９のいずれかに記載の方法であって、
前記個別の小片は、その５０％超が、１．２７～１２．７ｃｍ、または１．２７～７．６２ｃｍの最大寸法を有することを特徴とする方法。 - 請求項１７～２０のいずれかに記載の方法であって、
前記ブリケットは、２つの回転ローラの間に形成された隙間を介して供給されることによって前記個別の小片に粉砕され、
前記２つの回転ローラは、前記ブリケットが供給される隙間を形成するべく互いに１．２７～５．０８ｃｍの距離を隔てて配置されることを特徴とする方法。 - 請求項１７～２０のいずれかに記載の方法であって、
前記ブリケットは、ローラミルまたはハンマーミルを介して供給されることによって前記個別の小片に粉砕されることを特徴とする方法。 - 請求項１７～２２のいずれかに記載の方法であって、
前記高密度化された植物材料残渣の前記小片は、耐火特性を有し、高密度化される前の植物材料残渣よりも高い耐発火性を有することを特徴とする方法。
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