JP2024042846A - マイクロプラスチック回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 船舶に搭載され海上において任意のタイミング及び場所でマイクロプラスチックを回収することが可能なマイクロプラスチック回収装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 船舶９０に搭載され海水中のマイクロプラスチックを回収するマイクロプラスチック回収装置１であって、船外から海水を導入する海水導入路１０と、導入された海水を濾過する濾過手段２０と、濾過された海水を、清水を造る造水装置６０に供給する海水供給路４０とを備えることを特徴とする。濾過手段２０は、海水導入路１０を通過した海水を濾すストレーナ３０、ストレーナ３０を通過した海水を濾す第一フィルタ装置３１、第一フィルタ装置３１を通過した海水を濾す第二フィルタ装置３２を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、船舶に搭載され海水中のマイクロプラスチックを回収するマイクロプラスチック回収装置に関する。

海洋の汚染は生態系を含めた海洋環境の悪化や海岸機能の低下、海洋資源への悪影響など様々な問題を引き起こしている。特に近年はマイクロプラスチック（５ｍｍ以下の微細なプラスチック類）による海洋生態系への影響が懸念されており、世界的な問題となっている。マイクロプラスチックは汚染物質が表面に吸着し、化学汚染物質が海洋生態系に取り込まれる可能性があり、そして海洋生物の体内に取り込まれることによって海洋生物が害を受け、食物連鎖でつながる生態系に悪影響を及ぼすことが指摘されている。

そのためマイクロプラスチックの削減は世界的な課題となっており、その解決手段の一つとして、海水中のマイクロプラスチックを回収することが挙げられる。海水中のマイクロプラスチックを回収する技術として、船舶のバラスト水を無害化処理する装置を利用して、バラスト水を排水する際にその中に含まれるマイクロプラスチックを回収する方法が知られている（非特許文献１参照）。

しかしこの技術は、バラスト水の処理が求められる船舶、すなわち外航船には適用できるものの、一般に内航船にはバラスト水無害化処理装置が搭載されていないため適用できない。また、マイクロプラスチックの回収を実施できるのがバラスト水の取水・排水のタイミングに限られ、任意のタイミング及び場所でマイクロプラスチックを回収することができないという問題がある。

"マイクロプラスチック削減に向けたグッド・プラクティス集（日本語版） 環境省"、［online］、［令和４年８月３１日検索］、インターネット＜URL：https://www.env.go.jp/content/900539105.pdf＞

上記問題点を鑑みて、本発明は、船舶に搭載され海上において任意のタイミング及び場所でマイクロプラスチックを回収することが可能なマイクロプラスチック回収装置を提供することを目的とする。

上記課題を鑑みて、本発明は、船舶に搭載され海水中のマイクロプラスチックを回収するマイクロプラスチック回収装置であって、船外から海水を導入する海水導入路と、導入された海水を濾過する濾過手段と、濾過された海水を、清水を造る造水装置に供給する海水供給路とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、海上において任意のタイミング及び場所でマイクロプラスチックを回収することが可能なマイクロプラスチック回収装置を提供することができる。

また本発明は、前記濾過手段が、前記海水導入路を通過した海水を濾すストレーナを有し、前記ストレーナが、海水を濾す筒状の金網と、前記金網を覆う筒状の透明な外筒とを有することを特徴とする。

この発明によれば、捕集されたマイクロプラスチックを目視で確認することが可能なマイクロプラスチック回収装置を提供することができる。

また本発明は、前記濾過手段が、前記ストレーナを通過した海水を濾す第一フィルタ装置をさらに有し、前記第一フィルタ装置が、海水を濾す、袋状に形成されたバッグフィルタを有することを特徴とする。

この発明によれば、マイクロプラスチックをバッグフィルタで捕集することが可能なマイクロプラスチック回収装置を提供することができる。

また本発明は、前記濾過手段が、前記第一フィルタ装置を通過した海水を濾す第二フィルタ装置をさらに有し、前記第二フィルタ装置が、海水を濾す多孔質のフィルタエレメントと、前記フィルタエレメントの通過前後の差圧が所定の値以上となった場合に警報を発令する警報装置とを有することを特徴とする。

この発明によれば、警報によってフィルタの目詰まりを認識することが可能なマイクロプラスチック回収装置を提供することができる。

また本発明は、前記造水装置が逆浸透膜脱塩装置であり、前記第二フィルタ装置を通過した海水が前記海水供給路を経て前記造水装置に供給されることを特徴とする。

この発明によれば、清水を造る逆浸透膜脱塩装置にマイクロプラスチックが侵入するのが防止されるマイクロプラスチック回収装置を提供することができる。

また本発明は、海水を吸い上げ送水するポンプが前記ストレーナと前記第一フィルタとの間に配置されていることを特徴とする。

この発明によれば、海上においてポンプに大径のマイクロプラスチックが入ることを防ぐとともに加圧した海水を第一フィルタ装置に供給することが可能なマイクロプラスチック回収装置を提供することができる。

本発明によれば、任意のタイミング及び場所でマイクロプラスチックを回収することが可能なマイクロプラスチック回収装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るマイクロプラスチック回収装置を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係るマイクロプラスチック回収装置のストレーナの縦断面を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係るマイクロプラスチック回収装置の第一フィルタ装置の縦断面を模式的に示す図である。

次に、本発明を適用したマイクロプラスチック回収装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な実施形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るマイクロプラスチック回収装置について、図１～３に基づき説明する。図１は、本発明の実施形態に係るマイクロプラスチック回収装置を模式的に示す図であり、図２は、本発明の実施形態に係るマイクロプラスチック回収装置のストレーナの縦断面を模式的に示す図であり、図３は、本発明の実施形態に係るマイクロプラスチック回収装置の第一フィルタ装置の縦断面を模式的に示す図である。

本実施形態に係るマイクロプラスチック回収装置１は、船舶９０に搭載されており、船舶９０は海水から清水を造る造水装置６０を有している。マイクロプラスチック回収装置１は主たる構成要素として、船外から海水を導入する海水導入路１０、導入された海水を濾過する濾過手段２０、濾過された海水を造水装置６０に供給する海水供給路４０を備える。以下の説明では、マイクロプラスチック回収装置１を作動させた際の各構成要素の作用を、海水が移動する経路に沿って説明する。

海水導入路１０は、船舶９０の船底に設けられた船底弁（図示省略）を介して、船外の海水を船内に導入するよう設けられている。

濾過手段２０は、海水導入路１０を通過した海水を濾すストレーナ３０、ストレーナ３０を通過した海水を濾す第一フィルタ装置３１及び第一フィルタ装置３１を通過した海水を濾す第二フィルタ装置３２を有する。第二フィルタ装置３２で濾された海水は海水供給路４０を介して造水装置６０に供給される。なお、船底弁（図示省略）から海水を吸い上げ送水するポンプ５０は、ストレーナ３０と第一フィルタ装置３１との間に配置されている。

次に濾過手段２０の各構成要素について説明する。ストレーナ３０は、ポンプ５０により吸い上げられ海水導入路１０を通リ導入された海水を最初に濾す要素である。ストレーナ３０は、図２に示すように、海水を濾す金網３０ａと、金網３０ａを外から覆う透明な外筒３０ｂを有する。金網３０ａ及び外筒３０ｂはいずれも筒状に形成されており、同心に配置された二重筒構造となっている。ストレーナ３０に流入する海水は、図３の矢印で示す経路を移動し、入口３０ｃから金網３０ａと外筒３０ｂとの間の空間に入り、金網３０ａを通過してその内側の空間に移動し、出口３０ｄを介してストレーナ３０の外に出る。海水が金網３０ａを通過する際に海水中のマイクロプラスチックが捕集される。捕集されるマイクロプラスチックの大きさは金網３０ａのメッシュサイズにより決まる。本実施形態では、メッシュの孔径を１．５ｍｍとしているため、１．５ｍｍ以上の大きさのマイクロプラスチックがここで捕集される。

捕集されたマイクロプラスチックは金網３０ａの表面に付着し、また外筒３０ｂは透明であるため、マイクロプラスチックがどれだけ捕集されたかを、ストレーナ３０を分解することなく目視で確認することができる。マイクロプラスチックが十分に捕集されている場合には、ストレーナ３０から金網３０ａを取り出し、その表面からマイクロプラスチックを取り除くことで、マイクロプラスチックを回収することができる。

なお、ストレーナ３０は、金網３０ａと外筒３０ｂのセットを複数接続した構成とすることができる。これにより、マイクロプラスチックの捕集状況に応じて、使用するセットを適宜切り替えることで、途切れることなくマイクロプラスチックを捕集することができる。

ストレーナ３０から出た海水は、図１に示すようにポンプ５０で吸引され、第一フィルタ装置３１に加圧して供給される。第一フィルタ装置３１は、図３に示すように、円筒状のハウジング３１ｂの内部に、袋状に形成されたバッグフィルタ３１ａが保持されて構成されている。第一フィルタ装置３１に流入する海水は、入口３１ｃから袋状のバッグフィルタ３１ａの内部空間に入り、バッグフィルタ３１ａの生地を通過して出口３１ｄを介して第一フィルタ装置３１の外に出る。海水がバッグフィルタ３１ａの生地を通過する際に海水中のマイクロプラスチックが捕集される。捕集されるマイクロプラスチックの大きさはバッグフィルタ３１ａの生地の目に応じて決まる。本実施形態では、バッグフィルタ３１ａにより５０μｍ以上の大きさのマイクロプラスチックが捕集される。バッグフィルタ３１ａにマイクロプラスチックが十分に捕集された場合には、第一フィルタ装置３１からバッグフィルタ３１ａを取り出し、その内部を洗浄することでマイクロプラスチックを回収することができる。洗浄後のバッグフィルタ３１ａは再使用することができる。

なお、第一フィルタ装置３１は、バッグフィルタ３１ａとハウジング３１ｂのセットを複数並列に接続した構成で使用することも可能であり、これにより濾過する流量を増やしてマイクロプラスチック捕集の効率を上げることができる。

第一フィルタ装置３１から出た海水は、図１に示すように、第二フィルタ装置３２に供給される。第二フィルタ装置３２は、内部に多孔質のフィルタエレメントが設けられており、流入する海水はフィルタエレメントにより濾される。本実施形態では、第二フィルタ装置３２は二種類の目の異なるフィルタエレメントを有しており、５０μｍ以上のマイクロプラスチックを捕集する第一フィルタエレメント３２ａと、１μｍ以上のマイクロプラスチックを捕集する第二フィルタエレメント３２ｂを有する。第二フィルタ装置３２を通過する海水は、第一フィルタエレメント３２ａ、第二フィルタエレメント３２ｂの二段階で濾されマイクロプラスチックが捕集される。

また第二フィルタ装置３２には、複数の圧力バルブ（図示省略）が設けられており、第二フィルタ装置３２の入口と出口との間の差圧で作動する圧力スイッチ３２ｃが設けられている。圧力スイッチ３２ｃは所定の値以上でＯＮになるよう設定されている。圧力スイッチ３２ｃは制御盤（図示省略）に接続されており、圧力スイッチ３２ｃがＯＮになると警報が発令されるよう構成されている。すなわち、第二フィルタ装置３２は、フィルタエレメントの通過前後の差圧が一定の値以上となった場合に警報を発令する警報装置を有することになる。フィルタエレメントがマイクロプラスチックにより目詰まりすると、通過前後の差圧が大きくなる。そのため、警報の発令はフィルタエレメントの目詰まりを意味し、フィルタエレメントの交換を促すことになる。なお圧力スイッチ３２ｃがＯＮとなる値はフィルタエレメントに応じて任意に設定することができる。

第二フィルタ装置３２から取り外された第一フィルタエレメント３２ａ、第二フィルタエレメント３２ｂは、薬液などで洗浄することでマイクロプラスチックを回収することができる。洗浄後の第一フィルタエレメント３２ａ、第二フィルタエレメント３２ｂは再使用することができる。

第二フィルタ装置３２から出た海水は、図１に示すように、造水装置６０に供給される。本実施形態における造水装置６０は、逆浸透の原理で脱塩する逆浸透膜脱塩装置が適用されている。造水装置６０により造られた清水は清水タンク７０に送られそこで貯蔵される。清水は風呂、シャワーなどの船内の清水需要に用いられ、またバラスト水としても使用可能である。造水装置６０により塩分が濃縮された海水は排出路８０を介して船外に排出される。なお、造水装置として蒸発方式を適用することも可能である。

以上のように、本実施形態に係るマイクロプラスチック回収装置１を作動させると、海水中のマイクロプラスチックが回収されるとともに、清水が造水されることになる。そのため、海上において任意のタイミング及び場所でマイクロプラスチック回収装置１を作動させることが可能である。回収されたマイクロプラスチックは陸揚げ時に処分することができ、清水は船内で使用することができる。

〔変形例〕
本実施形態ではポンプ５０をストレーナ３０と第一フィルタ装置３１との間に配置しており、これによりポンプ５０に大径のマイクロプラスチックが侵入しないようにしていたが、ポンプ５０は任意の場所に配置することができる。また本実施形態の濾過手段２０は、ストレーナ３０、第一フィルタ装置３１、第二フィルタ装置３２の三段階で海水を濾過しているが、段階の数は任意に設定することができる。またストレーナ３０の金網３０ａのメッシュサイズ、第一フィルタ装置３１のバッグフィルタ３１ａの目の大きさ、第二フィルタ装置３２の各フィルタエレメントの目の大きさも、任意に設定することができる。また本実施形態では第二フィルタ装置３２に警報装置を設けていたが、第一フィルタ装置３１に設けることも可能である。また第二フィルタ装置３２の警報装置は第二フィルタ装置３２の入口と出口との差圧をモニターするよう構成されていたが、各フィルタエレメントの通過前後など、任意の箇所の差圧をモニターするよう構成することも可能である。

１ マイクロプラスチック回収装置
１０ 海水導入路
２０ 濾過手段
３０ ストレーナ
３０ａ 金網
３０ｂ 外筒
３０ｃ 入口
３０ｄ 出口
３１ 第一フィルタ装置
３１ａ バッグフィルタ
３１ｂ ハウジング
３１ｄ 入口
３１ｄ 出口
３２ 第二フィルタ装置
３２ａ 第一段フィルタエレメント（フィルタエレメント）
３２ｂ 第二段フィルタエレメント（フィルタエレメント）
３２ｃ 圧力スイッチ
４０ 海水供給路
５０ ポンプ
６０ 造水装置
７０ 清水タンク
８０ 排出路
９０ 船舶

Claims (6)

1. 船舶に搭載され海水中のマイクロプラスチックを回収するマイクロプラスチック回収装置であって、
   船外から海水を導入する海水導入路と、
   導入された海水を濾過する濾過手段と、
   濾過された海水を、清水を造る造水装置に供給する海水供給路とを備える
   ことを特徴とするマイクロプラスチック回収装置。
2. 前記濾過手段が、前記海水導入路を通過した海水を濾すストレーナを有し、
   前記ストレーナが、海水を濾す筒状の金網と、前記金網を覆う筒状の透明な外筒とを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロプラスチック回収装置。
3. 前記濾過手段が、前記ストレーナを通過した海水を濾す第一フィルタ装置をさらに有し、
   前記第一フィルタ装置が、海水を濾す、袋状に形成されたバッグフィルタを有する
   ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロプラスチック回収装置。
4. 前記濾過手段が、前記第一フィルタ装置を通過した海水を濾す第二フィルタ装置をさらに有し、
   前記第二フィルタ装置が、
   海水を濾す多孔質のフィルタエレメントと、
   前記フィルタエレメントの通過前後の差圧が所定の値以上となった場合に警報を発令する警報装置とを有する
   ことを特徴とする請求項３に記載のマイクロプラスチック回収装置。
5. 前記造水装置が逆浸透膜脱塩装置であり、
   前記第二フィルタ装置を通過した海水が前記海水供給路を経て前記造水装置に供給される
   ことを特徴とする請求項４に記載のマイクロプラスチック回収装置。
6. 海水を吸い上げ送水するポンプが前記ストレーナと前記第一フィルタとの間に配置されている
   ことを特徴とする請求項３～５のいずれかに記載のマイクロプラスチック回収装置。

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