JPH04124081A - エコロジー型肥料とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は廃棄物を原料のうち少なくとも一部どして用い
、その廃棄物の処理を二酸化炭素の発生を抑えながら、
炭を生成させ、大地に還元し、地球環境改善に役立たせ
るとともに、土壌改良効果をもつ持続性の新しい肥料の
提供と、その製法の提供に関わる。

〔従来技術及びその問題点〕

農林産物を収穫し続けると、土壌中の窒素、りん酸及び
カリウム等の肥料成分は奪取される他、有機物も分解し
て二酸化炭素として大気中に放散し、土壌は単粒化が進
み、保水性、通気性、肥料保持力が低下し、バイオマス
の生産性は急速に低下するとともにエコロジーは破壊さ
れる。そのため古来有機物を含む緑肥、厩肥及び尿尿の
ような農産廃棄物や排泄物を肥料として用いることが推
奨されて来た。土中に施された有機物の肥料は分解され
、また有害微生物の繁殖を抑え、放散する二酸化炭素は
生長する植物が取込み酸素を放出することにより、廃棄
物の無害化処理と利用と環境浄化が併せて行われて来た
。

しかし、このような有機質肥料はいずれも大半が水（一
般に６０〜９５ｘ）で相対的に窒素、りん酸及び加里等
の肥料成分の合計含量（一般に０．２〜２．０％）が極
めて少なく、貯蔵、輸送及び施肥が困難であり。

しかも人口増加に見合う食糧増産に必要な肥料の絶対量
を確保することも出来なかった。

このことが天然の有機質肥料に頼らない肥料成分の含有
量の高い（一般に１５〜５０％）化学肥料の発明を生み
、その普及を促した。しかし、一般に化学肥料は無機質
であり、肥効成分（窒素、りん酸及び加里等）を可溶化
するため塩化物や硫酸塩とし７であるので継続的に施肥
すると植物に吸収利用されない硫酸等は土壌を酸性化し
、植物の生育が阻害されることが多かった。

雨はこれら生育阻害物質を洗い去る性質があるが、更に
可溶性のカリウム、アンモニア、りん酸の他、カルシウ
ム、マグネシウムやシリカまで流し去るため土壌は痩せ
、植物の生長が阻害されることも多かった。また開墾や
農林産物の収穫に伴う表土の流口による土壌の生産性の
低下の傾向は熱帯雨林では平地においても著しく、暖地
ても傾斜地では大きな問題となっていた。

前述のようにかつて肥料にされて来た稲わら、芋づるや
、燃料とされて来た枯枝、枯葉等の農林廃棄物や、これ
に都市産業廃棄物は、今日では利用されることなく焼却
され、また放置されて腐らせているが、いずれも有機物
１を当り、約１．５ｔ（全体で数１０億ｔ）の二酸化炭
素を発生されている。これに加えて地下から炭素化合物
である化石燃料を堀り出し、これの燃焼に伴って放散す
る二酸化炭素の量まで加わると、人類の生存に極めて深
刻な不安を与える地球規模での環境破壊が進行している
ことになる。

今日まで工業活動や都市生活や人口爆発に伴う大規模農
業開発や焼炉農業がエコロジーの破壊をもたらすものと
して糾弾されて来たが、農林業そのものも大きく見直す
べき時期に来ている。しかして広く地球規模でエコロジ
ーを改善し、バイオマスの生産性の改善を可能とする革
新的システムとその中核となる技術の出現が期待されよ
うとしている。

〔発明の課題〕

本発明は従来の有機質肥料や化学肥料の欠点を克服し、
地球の環境改善と緑化に役立ち、肥沃化を促し、バイオ
マスの生産性向上に寄与でき、かつ施肥の容易な新らし
いタイプの肥料（地中に炭素を還元しうる、エコロジー
型肥料）を提供する。

また原料の一部として廃棄物を用い、その廃棄物の処理
を達成すると同時にエコロジー型肥料を製造する方法を
提供することをその課題とする。

〔課題を解決するための手段〕 本発明者は前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果
本発明を完成するに至った。即ち本発明のエコロジー型
肥料とは原料の少なくとも一部に廃棄物を用い、大量の
炭（Ｃとして１０−９０％、好ましくは２５−６５％）
と残りはＲ２ＯｘＮＯ・ｙｓｉｏ２・ｚＰ２Ｏ．を主成
分とするく溶性肥料でく溶性の加里肥料とく溶性の加里
及びりん酸の複合肥料に大別される（式中Ｒはカリウム
又はナトリウム、Ｈはカルシウム又は及びマグネシウム
、Ｘは１．０〜３．５の数、ｙは１．０〜３．５の数で
２はく溶性の加里肥料の場合０−０．５であり。

く溶性の加里及びりん酸の複合肥料の場合０．５〜２゜
５の数を示す）。また本発明では以上のエコロジー型肥
料の製造方法が開発された。本発明の肥料の炭はアンモ
ニア等肥料成分の吸着性と保持能力と有害微生物の生長
を抑止する作用を持つ他、吸湿性、保水性と通気性を土
壌に与えるため、土壌の物理性とバイオマスの生産性の
向上に役立つ。またガラス様溶融物はカリウム、りん酸
を含み、シリカと溶融塩となっているので水には殆ど不
溶で流上が殆ど起きず、しかもく溶性であるため植物に
は漸次吸収利用できる持続性肥料として働くため、−時
に大量施肥しても植物に害とならない。

施肥回数を減せることは農作業の省力化を特徴とする特
に山や傾斜地の農地、牧草地、森林や、熱帯雨林におけ
る農業経営を容易にする。しかも加里、りん酸吸収後も
カルシウム、マグネシウムは土壌の酸性化を抑えるため
酸性雨対策になり、さらにこれらが利用された後に残る
く溶性のシリカは稲科植物の生長に寄与する他、炭と共
に安定な土壌改良剤として役立つことは、従来の有機質
肥料と化学肥料の欠点を抜本的に改良しうるものである
。

本発明の炭とく溶性の肥料の製造方法を述べる。

炭としては木炭や活性炭も熱論使用可能であるが。

容易に炭を自給するための原料として、有機物、特にリ
グニン、炭水化物の含有量の大きい、木杯、穀類、紙パ
ルプ等はもとより、工、農、林産業、生活廃棄物である
紙屑、都市とみ、排下水の処理等で副生ずるスラッジ、
枯葉、枯枝、樹皮、廃棄。

鋸屑、稲わら、麦わら、籾殻、芋づる等が広く使用でき
る。

カリウムを含む物質としては工業用炭酸カリウム、水酸
化カリウム等の使用は当然可能であるが廃棄物としては
パルプ製造の際一般に採用されているＮａ−ベースをに
一ベースに変えればＡＰ廃液、ＡＱＰ（アルカリ、アン
トラキノン法バルブ）廃液、ＰＡＰ（過酸化水素−アル
カリ法パルプ）廃液等が使用可能で、この場合有機物と
してリグニンやウロン酸等の炭素源も利用でき、かつ公
害の高度処理も可能となる。またナトリウムを含む物質
としてはガラス屑、　Ｎａ−ベースのパルプ廃液等が考
えられる。

カルシウム又はマグネシウムを含む物質としては、マグ
ネサイト、白雲石、石灰石、りん鉱石、蛇紋岩、シーラ
イム法で副生ずるマグネシウムとカルシウムを含むスラ
ッジや製糖工場で副生ずる石灰スラッジ等が広く使用で
きる。

シリカ源としては石英は純度が高いが、本発明では生活
や産業活動に伴って大量に発生し、不純物は含むが石炭
の灰等が利用できる。またカリ石英粗面岩の利用は同時
にカリウムの供給を、蛇紋岩は同時にマグネシウムの供
給を可能とするし、ガラス屑の使用はナトリウムによる
融点の大巾低下を可能とし、炉の設計、建設を容易にし
、省エネルギー化を可能とする。

りん酸を含む物質としては溶性りん肥、焼成りん肥の他
りん鉱石等が広く使用可能である。

本発明の大量の炭を含むガラス様物質からなるく溶性肥
料との混合物の製造条件としては、炭の破砕物とガラス
様のく溶性肥料の破砕物を混合して得る場合と炭とく溶
性肥料の原料を混合し、加熱して得られる溶融物を破砕
して得る場合とがある。前者では特に当初から吸湿性、
保水性、通気性にすぐれたエコロジー型肥料を与え、後
者は嵩張わず、飛散し難く、輸送、貯蔵及び施肥等作業
性のすぐれたエコロジー型肥料を与える。

炭を得る条件としては有機物を含む原料に対し酸素の供
給を遮断するか、もしくは制限しながら加熱し、２５０
〜１　、２Ｏ０℃、好ましくは３００〜５００℃に保持
する。この際炭水化物の特に多い紙屑等は２５０〜４０
０℃でリグニンが比較的多い枯枝等の場合は３５０〜５
００℃に保持することが望ましい。また含窒素或いは含
塩素化合物が混入し、これを分解させたいときは５００
〜１　、２Ｏ０℃に保持することが望ましい。

この際酸素の供給量をゼロに近づければ炭の収率は上昇
するが、特にセルロースが多い場合１着火するまで空気
の供給量を多くし、その後空気の供給量を殆どゼロに近
い状態に置いてもセルロースの分解熱で炭化は進行する
。

炭の収率は原料有機物に対し１５〜２５％で、リグニン
等ベンゼン環構造を有する原料では高く、セルロース等
ベンゼン環構造を持たない原料では一般に収率は低い。

また炭化の温度を上げたり塩化亜鉛や水蒸気で賦活すれ
ば炭の密度は上がり、吸着能力は向上するが、より低温
で炭化すれば炭の収率は上昇し、二酸化炭素の発生量を
減せるので望ましい。なお炭化の際に発生するガス及び
低沸点の液体は可燃性で、他の燃料と混焼すれば、エネ
ルギーの節約が可能であり、プラスチック等有機質の混
合物もほとんどすべて炭化原料として利用できるので地
球環境対策上も好ましい。

無機質の原料と炭を混合して焼成しても、無機質と有機
質の混合物を炭化し、さらに焼成しても昇温か進めば無
機成分は互に反応し、Ｒ２Ｏ，Ｎａ２Ｏ、ＭｇＯ，Ｃａ
Ｏ１Ｓｉｎ２又は及びＰ２Ｏ５を主成分とする大量の炭
を含むガラス様溶融物となる。この際使用する原料によ
って組成は変わり、融点も変わるが、操業条件は最高温
度６００〜１，４００℃で同保持時間は０゜４〜４時間
程度である。なおＲ２Ｏ及びＭＯ特にＮａ２Ｏが多いガ
ラス屑等が原料に多く配合されれば融点が大！　＜下ル
（７）テロ００−１，２Ｏ０℃好ましくは７００−１．
０００’Ｃで０．５〜３時間程度の焼成条件が採られる
。また５１０２が多ければ融点が高くなるので、８００
〜１，４００℃好ましくは９００〜１．．２Ｏ０℃で０
．５〜３時間程度の焼成条件が採られる。

〔効果〕

本発明の適用範囲は広く、原料としては多種かつ大量の
廃棄物が処理し利用でき、また実施は容易で２次公害の
発生も大きく抑え込むことができ、実施効果は大きく地
球規模での環境浄化とバイオマスの拡大再生産を期待で
きる。即ち、本発明の炭とガラス様物質の混合物からな
るく溶性の肥料は土壌に施すことにより土壌の吸湿性、
保水性、通気性と肥料の保持性と物理性を改善し、酸性
化する土壌を中和し、有用土壌細菌に良環境を提供し、
植物に対し長期にわたって肥料成分を供給するばかりか
、供給後も炭素、シリカの他微量元素を土壌に補給し、
土壌のバイオマスの生産性を向上させ、地球の緑化を促
進させるばかりでなく。

土中に大量の炭素の蓄積が可能となった。従来の焼畑農
業や有機農法が大気中に大量の二酸化炭素を放散させて
来たのに対し、本発明により農業及び林業等が差引きで
酸素を放出する産業に生れ変り、かつ地球の緑化を促進
可能となった。

本発明を実施するための原料の適用範囲が極めて広く、
通常の資源の他各種廃棄物の使用が可能なことは環境対
策上も好ましい。炭の原料としては木材の他、広く有機
物特に工、農、林産廃棄物や生活廃棄物が広く利用でき
る。マグネシウム、及びカルシウム源としては、これら
元素を含む製糖の際副生ずる石灰スラッジ、パルプ排水
等のシーライム処理の際副生するスラッジ等の廃棄物や
りん鉱石もりん酸の他にカルシウム源として活用しうる
。シリカ源は地球上で極めて豊富であるが、廃棄物とし
て捨て場に困っている物も多い。石炭の灰やガラス屑は
極めて大量にまとまってあり、比較的均質であるので使
用が容易である。またカリ石英粗面度はシリカの供給と
ともにカリウムの供給源としても活用できる。また、こ
れらは微量元素の土壌への補給源としても有効である。

本発明の戻とガラス様物からなるく溶性肥料の製造は極
めて容易で上記の原料を空気を遮断もしくは制限して加
熱すれば炭が得られ、さらに強熱すれば炭とガラス様の
く溶性の肥料が得られる。

〔実施例〕

以下実施例をもって本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ 以下の７種の廃棄物を試料としてエコロジー型の肥料を
製造した。

１、ろ紙屑（水分１５．３％、灰分０．１％）　　　１
８．０６ｇ２、籾殻（水分１２．５％、灰分２２．３％
）　　　　０．５７ｇ３、樹皮（水分１８．５％、灰分
２．５％）　　　　１．２３ｇ紙屑、籾殻及び樹皮は窒
素気流中で４００℃に加熱処理し、炭２２．５ｇを得た
。炭化の際発生する排気は溶融の際発生する排気と共に
ダクトで導きプロパンガスと共に燃焼し、熱エネルギー
として回収した。得られた炭にに一ベースのＰＡ法パル
プ廃液、ガラス屑、石炭灰を混ぜて１０５℃で乾燥し、
窒素気流中で９５０℃で４０分加熱溶融し、放冷後破砕
し。

ｘコｏジー型肥料（炭ニア１．７％、Ｋ、Ｏ：４．０％
うちく溶性に２Ｏ：３．７％、Ｎａ２Ｏ：０．７％−Ｃ
ａＯ：８．１％、　ＭｇＯ：０．２％、Ａｆｌ、０．：
３．２％、ＳｉＯ２：１１．９％、　ＦｅＯ，：０．５
％）を２３．７％得た。

得られた製品は殆ど水に不溶であった。

実施例２ 以下の４種の試料（うち廃棄物２種）を用いエコロジー
型の肥料を製造した。

３、石炭灰（実施例１と同じ）　　　　　　　５．０ｇ
４、炭酸カリウム（工業用）　　　　　　　　２．２ｇ
紙屑は実施例１と同条件で炭化した。りん鉱石、石炭灰
及び炭酸カリウムは混合し、８７０℃で強熱溶融し、放
冷後破砕し、紙屑の炭と混合獣炭とく溶性の加工及びり
ん酸の複合肥料の混合物からなるエコロジー型肥料（炭
：３０．４％、Ｐ２Ｏ，：５．０％、Ｋ２Ｏ：６．４％
−ＣａＯ：１７．９％、ＭｇＯ：６．４％、　Ｓｉｎ□
：２６．９％）を２４゜７ｇ得た。

実施例３ 以下の７種の廃棄物を試料として用いエコロジー型肥料
を製造した。

１、ろ紙屑（実施例１と同じ）　　　　　　２Ｏ．０ｇ
４、に−ベースのＡＱＰ　（アルキル・アントラキノン
法パルプ）廃液（固形分： １１．６％、有機物：６．８％、に２Ｏ：４．０％）　
　　３５，０ｇ５、石灰スラッジ（実施例１と同じ）　
　　　２．５ｇ６、石炭灰（実施例１と同じ）　　　　
　　　１．０．０ｇ７、りん鉱石　　　　　　　　　　
　　　］０．Ｏｇ試料は混合乾燥後空気を遮断して３５
０°Ｃで炭化し、さらに９５０℃まで強熱し、４０分保
持後放冷し、黒色の溶融物と炭からなる塊を得、破砕し
てエコロジー型肥料（炭：４８．１％、Ｐ２Ｏ，：６．
３％、Ｋ２Ｏ：２．７％、ＣａＯ：、１０．７％、Ｍｇ
Ｏ：０．４％、　５ｉｎ２：２２．８％）を２４．７ｇ
得た。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）原料として廃棄物を一種以上含み、大量の炭とく
   溶性肥料の混合物で炭を１５〜８０％含有し、く溶性肥
   料はＲ＿２Ｏ・ｘＭＯ・ｙＳｉＯ＿２（式中Ｒはカリウ
   ム又は及びナトリウム、Ｍはマグネシウム又は及びカル
   シウム、ｘは０．３〜４．０の数、及びｙは１．０〜３
   ．５の数を示す）の組成を主体とするガラス様物質から
   なるエコロジー型肥料。
2. （２）く溶性肥料はＲ＿２Ｏ・ｘＭＯ・ｙＳｉＯ＿２・
   ｚＰ＿２Ｏ＿５（式中ｚは０．６〜２．０の数を示す）
   の組成を主体とするガラス様物質からなるエコロジー型
   肥料
3. （３）有機物を含む物質と、カリウム又は及びナトリウ
   ムを含む物質と、カルシウム又は及びマグネシウムを含
   む物質とシリカを含む物質のうち少なくとも一種以上が
   廃棄物であるものを原料とし、この原料に対し、酸素を
   遮断若しくは制限しながら昇温させ、炭とガラス様のく
   溶性の溶融物を生成させる請求項１のエコロジー型肥料
   を製造する方法。
4. （４）カルシウム又はマグネシウム含有物として、その
   りん酸塩を原料として用いる請求項２のエコロジー型肥
   料を製造する請求項３の方法。
5. （５）有機物が紙屑、排水の処理等で副生するスラッジ
   、枯葉、枯枝、稲わら、籾殻等の固形廃棄物である請求
   項３及び４の方法。
6. （６）カルシウム又は及びマグネシウムを含む物質がマ
   グネサイト、石灰石、白雲石、蛇紋岩、シーライム法の
   マグネシウムスラッジ、製糖の際に副生する石灰スラッ
   ジである請求項３、４及び５の方法。
7. （７）カリウムを含む物質が、Ｋ−ベースのパルプ廃液
   である請求項３、４、５及び６の方法。
8. （８）シリカを含む物質がガラス屑、石炭灰、カリ石英
   粗面炭である請求項３、４、５、６及び７の方法。