JPH11128682A - 有機廃棄物利用二酸化炭素固定化装置 - Google Patents

有機廃棄物利用二酸化炭素固定化装置

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JPH11128682A
JPH11128682A JP31625497A JP31625497A JPH11128682A JP H11128682 A JPH11128682 A JP H11128682A JP 31625497 A JP31625497 A JP 31625497A JP 31625497 A JP31625497 A JP 31625497A JP H11128682 A JPH11128682 A JP H11128682A
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JP
Japan
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methane
carbon dioxide
organic waste
carbon
generated
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JP31625497A
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English (en)
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Shigeki Ono
成樹 尾野
Saburo Kato
三郎 加藤
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02W30/20Waste processing or separation

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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 CO2を低コストで固定する。 【解決手段】 有機廃棄物処理部2で、有機廃棄物の嫌
気性発酵などによって、CH4やCO2を含む発生ガスを
生じさせ、その発生ガスをメタン分離・濃縮部4に送
る。メタン分離・濃縮部4を通すことによって発生ガス
からCH4を精製し、そのCH4をメタン分解・水素発生
部6で、触媒存在下で炭素とH2に分解する。メタン分
解・水素発生部6で発生したH2を二酸化炭素固定部8
に送り、触媒存在下でCO2とH2を反応させて炭素と水
を生成し、CO2を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水道処理、排煙
対策、生ゴミ処理、家畜廃棄物などの環境制御分野一般
のほか、カーボンブラック製造分野、メタノール製造利
用分野、ガソリン製造利用分野などに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】大気中の二酸化炭素(CO2)や、発電
所、製鉄所、重化学工場などから大量に排出されるCO
2を排出源で固定して再資源化する方法の一つに、例え
ば水素(H2)雰囲気下でCO2を還元し、微粉状炭素に
変換する方法が考案されている。その変換方式は、大気
や排ガスからCO2を分離するCO2分離装置やその分離
されたCO2を濃縮するCO2濃縮装置、CO2とH2を触
媒存在下で反応させて微粉状炭素を生成するCO2/H2
反応装置などから構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】CO2を微粉状炭素に
変換して固定するために必要なH2の入手の方法、例え
ば水の電気分解、太陽電池発電利用、メタンの分解など
により、種々のCO2固定方法が提案されているが、現
状ではH2は非常に高価なので装置化されるには至って
いない。
【0004】そこで、本発明は、CO2を安価なコスト
で固定することができる装置を提供することを目的とす
るものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様は、有機
廃棄物を嫌気性発酵してメタンと二酸化炭素を発生する
メタン発生部と、メタン発生部で発生したメタンを触媒
を用いて炭素と水素に分解するメタン分解・水素発生部
と、二酸化炭素とメタン分解・水素発生部で生成した水
素とを触媒を用いて反応させて炭素と水を生成する二酸
化炭素固定部と、を備える有機廃棄物利用二酸化炭素固
定化装置である。
【0006】有機廃棄物を細菌により嫌気性発酵して得
られる発生ガスからCH4を得て、そのCH4を触媒存在
下で分解することにより、二酸化炭素固定に必要なH2
を得る。そのH2をCO2と反応させて微粉状炭素を得
る。有機廃棄物の嫌気性発酵によって得られるCH4
触媒存在下で分解することにより、二酸化炭素の固定化
エネルギーの90%以上を占めるH2を得るので、H2
安価に入手することができる。
【0007】本発明の他の態様は、有機廃棄物を嫌気性
発酵してメタンと二酸化炭素を発生するメタン発生部
と、二酸化炭素と前記メタン発生部で発生したメタンと
を触媒を用いて反応させて炭素と水を生成する二酸化炭
素固定部と、を備える有機廃棄物利用二酸化炭素固定化
装置である。
【0008】有機廃棄物を細菌により嫌気性発酵して得
られる発生ガスからCH4を得て、そのCH4を触媒存在
下でCO2と反応させて微粉状炭素を生成し、CO2を固
定化する。その結果、H2を利用せずにCO2を固定化す
ることができ、CO2固定化自体を安価なシステムで構
成することができる。
【0009】
【実施例】図1は、一実施例のブロック図を表す。ま
ず、構成について説明する。生ゴミなどの有機廃棄物を
嫌気性発酵槽で細菌によって分解し、CH4とCO2を得
る有機廃棄物処理部2が設けられている。有機廃棄物処
理部2には、メタン分離・濃縮部4が接続されており、
有機廃棄物処理部2で発生したガスから酸化鉄を利用し
た脱硫塔やゼオライト触媒により硫黄成分などの不純物
を除去してCH4を分離・濃縮する。メタン分離・濃縮
部4には、メタン分解・水素発生部6が接続されてお
り、メタン分解・水素発生部6には例えばSiO2やA
23を担体とするNi-Co触媒などの触媒を備え、
メタン分離・濃縮部4で濃縮されたCH4を炭素とH2
分解する。メタン分解・水素発生部6には、二酸化炭素
固定部8が接続されており、二酸化炭素固定部8には例
えばSiO2やAl23を担体とするNi-Co触媒など
の触媒を備え、メタン分解・水素発生部6で発生したH
2をCO2と反応させて微粉状炭素を生成する。二酸化炭
素固定部8で生成された水蒸気(H2O)を凝縮する凝
縮部10が設けられている。ここで、有機廃棄物処理部
2とメタン分離・濃縮部4はメタン発生部を構成する。
【0010】次に、動作について説明する。有機廃棄物
をメタン細菌などの細菌とともに有機廃棄物処理部2の
嫌気性発酵槽に導入する。有機廃棄物処理部2で、有機
廃棄物の嫌気性発酵によって、CH4やCO2を含む発生
ガスを生じさせ、その発生ガスをメタン分離・濃縮部4
に送る。メタン分離・濃縮部4を通すことによって発生
ガスからCH4を精製し、そのCH4をメタン分解・水素
発生部6で、触媒存在下で炭素(C)とH2に分解す
る。Cは固体のカーボンブラックとして析出する。 CH4→C+2H2+17.6kcal/mol
【0011】メタン分解・水素発生部6で発生したH2
を二酸化炭素固定部8に送り、触媒存在下でCO2とH2
を反応させてCと水蒸気(H2O)を連続的に生成す
る。Cは固体のカーボンブラックとして析出する。 CO2+2H2→C+2H2O−21.8kcal/mol 凝縮部10を通すことによって、生成したH2Oを凝縮
し、排出する。
【0012】図2は、他の実施例のブロック図を表す。
まず、構成について説明する。有機廃棄物処理部2、メ
タン分離・濃縮部4は図1のものと同じである。メタン
分離・濃縮部4には、メタン分離・濃縮部4で濃縮され
たCH4をCO2と反応させることによってCとH2Oを
生成する二酸化炭素固定部12が接続されており、二酸
化炭素固定部12は例えばSiO2やAl23を担体と
するNi-Co触媒などの触媒を備える。二酸化炭素固
定部12には、二酸化炭素固定部12で生成された水蒸
気(H2O)を凝縮する凝縮部10が設けられている。
【0013】次に動作について説明する。有機廃棄物を
メタン細菌などの細菌とともに有機廃棄物処理部2の嫌
気性発酵槽に導入する。有機廃棄物処理部2で、有機廃
棄物の嫌気性発酵などによって、CH4やCO2を含む発
生ガスを生じさせ、その発生ガスをメタン分離・濃縮部
4に送る。メタン分離・濃縮部4を通すことによって発
生ガスからCH4を精製し、そのCH4を二酸化炭素固定
部12で、触媒存在下でCO2と直接反応させることに
より、CとH2Oを連続的に生成する。Cは固体のカー
ボンブラックとして析出する。 CH4+CO2→2C+2H2O−4.2kcal/mol 凝縮部10を通すことによって、生成したH2Oを凝縮
し、排出する。
【0014】図1及び図2に示す実施例では、地球温暖
化の原因の一つである温室効果ガスであるCO2を大量
に固定化することができるので、地球環境に貢献するこ
とができる。メタン分解・水素発生部6、二酸化炭素固
定部8,12で得られる炭素は、工業用カーボンブラッ
クとして使用することができるので、従来、化石燃料を
原料としていたものを廃棄物を原料とするものに変換す
ることができ、資源の節約に貢献することができる。ま
た、メタン分解・水素発生部6、二酸化炭素固定部8,
12で得られる炭素の一部には、付加価値の高いフラー
レンやカーボンナノチューブが含まれており、精製する
ことにより副生成物として利用することができる。
【0015】メタン分解・水素発生部6で発生する反応
熱を有機廃棄物処理部2に導く反応熱伝達部を備えるこ
とが好ましい。その結果、有機廃棄物の発酵を促進する
ために有機廃棄物発酵槽を加温するためのエネルギーを
減少することができ、コストの低減を図ることができ
る。メタン分解・水素発生部6で発生する反応熱を電力
に変換する反応熱利用電力発生部を備えることが好まし
い。その結果、装置作動の電力の一部を賄うことがで
き、コストの低減を図ることができる。実施例では、有
機廃棄物処理部とメタン分離・濃縮部は別々に設けられ
ているが、有機廃棄物処理部の嫌気性発酵槽にメタン分
離・濃縮機能を備えることが好ましい。その結果、装置
のコストを低減することができる。
【0016】二酸化炭素固定部8,12で使用するCO
2は系外から供給するが、有機廃棄物処理部2の嫌気性
発酵槽で生じるCO2を二酸化炭素固定部8,12で使
用するCO2の一部として用いることが好ましい(図
1、図2に破線で示す)。その結果、装置系内から発生
するCO2も固定することができる。さらに、図2の実
施例では、有機廃棄物処理装置内に、嫌気性菌とCH4
発生を抑制してCO2発生を活発化する好気性菌とを適
当な割合で混ぜて投入しておき、CH4とCO2を1:1
での割合で発生させることにより、CO2を外部から導
入せずに完全な閉鎖系のシステムにすることができる。
【0017】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を
行なうことができる。本発明の実施態様例を下記に例示
する。
【0018】(1)有機廃棄物を嫌気性発酵してメタン
と二酸化炭素を発生するメタン発生部と、上記メタン発
生部で発生したメタンを触媒を用いて炭素と水素に分解
するメタン分解・水素発生部と、二酸化炭素と上記メタ
ン分解・水素発生部で生成した水素とを触媒を用いて反
応させて炭素と水を生成する二酸化炭素固定部と、上記
メタン発生部で発生した二酸化炭素を上記二酸化炭素固
定部に導く系内部二酸化炭素供給部と、を備えたことを
特徴とする有機廃棄物利用二酸化炭素固定化装置。
【0019】(2)有機廃棄物を嫌気性発酵してメタン
と二酸化炭素を発生するメタン発生部と、上記メタン発
生部で発生したメタンを触媒を用いて炭素と水素に分解
するメタン分解・水素発生部と、二酸化炭素と上記メタ
ン分解・水素発生部で生成した水素とを触媒を用いて反
応させて炭素と水を生成する二酸化炭素固定部と、上記
メタン発生部での反応熱を上記メタン発生部に導く反応
熱伝達部と、を備えたことを特徴とする有機廃棄物利用
二酸化炭素固定化装置。
【0020】(3)有機廃棄物を嫌気性発酵してメタン
と二酸化炭素を発生するメタン発生部と、上記メタン発
生部で発生したメタンを触媒を用いて炭素と水素に分解
するメタン分解・水素発生部と、二酸化炭素と上記メタ
ン分解・水素発生部で生成した水素とを触媒を用いて反
応させて炭素と水を生成する二酸化炭素固定部と、上記
メタン発生部での反応熱を電力として回収する反応熱利
用電力発生部、を備えたことを特徴とする有機廃棄物利
用二酸化炭素固定化装置。
【0021】(4)有機廃棄物を嫌気性発酵してメタン
と二酸化炭素を発生するメタン発生部と、二酸化炭素と
上記メタン発生部で発生したメタンとを触媒を用いて反
応させて炭素と水を生成する二酸化炭素固定部と、上記
メタン発生部で発生した二酸化炭素を上記二酸化炭素固
定部に導く系内部二酸化炭素供給部と、を備えたことを
特徴とする有機廃棄物利用二酸化炭素固定化装置。
【0022】(5)有機廃棄物を嫌気性発酵してメタン
と二酸化炭素を発生するメタン発生部と、二酸化炭素と
上記メタン発生部で発生したメタンとを触媒を用いて反
応させて炭素と水を生成する二酸化炭素固定部と、上記
メタン発生部での反応熱を上記メタン発生部に導く反応
熱伝達部と、を備えたことを特徴とする有機廃棄物利用
二酸化炭素固定化装置。
【0023】(6)有機廃棄物を嫌気性発酵してメタン
と二酸化炭素を発生するメタン発生部と、二酸化炭素と
上記メタン発生部で発生したメタンとを触媒を用いて反
応させて炭素と水を生成する二酸化炭素固定部と、上記
メタン発生部での反応熱を電力として回収する反応熱利
用電力発生部、を備えたことを特徴とする有機廃棄物利
用二酸化炭素固定化装置。
【0024】(7)有機廃棄物を発酵してメタンと二酸
化炭素を1:1での割合で発生するメタン・二酸化炭素
発生部と、上記メタン・二酸化炭素発生部で発生したメ
タンと二酸化炭素を触媒を用いて反応させて炭素と水を
生成する二酸化炭素固定部と、を備えたことを特徴とす
る有機廃棄物利用二酸化炭素固定化装置。
【0025】
【発明の効果】本発明の一態様は、有機廃棄物を嫌気性
発酵してCH4とCO2を発生するメタン発生部と、CH
4発生部で発生したCH4を触媒を用いて炭素と水素に分
解するメタン分解・水素発生部と、CO2とメタン分解
・水素発生部で生成した水素とを触媒を用いて反応させ
て炭素と水を生成する二酸化炭素固定部と、を備える有
機廃棄物利用二酸化炭素固定化装置であり、その装置を
用いて、有機廃棄物を細菌により嫌気性発酵して得られ
る発生ガスからCH4を得て、そのCH4を触媒存在下で
分解することによりH2を得るので、CO2の固定化エネ
ルギーの90%以上を占めるH2を得るので、H2を安価
に入手することができ、CO2固定化のコストを低下さ
せることができる。
【0026】本発明の他の態様は、有機廃棄物を嫌気性
発酵してCH4とCO2を発生するメタン発生部と、CO
2と前記メタン発生部で発生したCH4とを触媒を用いて
反応させて炭素と水を生成する二酸化炭素固定部と、を
備える有機廃棄物利用二酸化炭素固定化装置であり、そ
の装置を用いて、有機廃棄物を細菌により嫌気性発酵し
て得られる発生ガスからCH4を得て、そのCH4を触媒
存在下でCO2と反応させてCO2を固定化するので、H
2を利用せずにCO2を固定化することができ、CO2
定化自体を安価なシステムで構成することができる。こ
のように、本発明では、CO2固定化に要するコストを
低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例のブロック図である。
【図2】他の実施例のブロック図である。
【符号の説明】
2 有機廃棄物処理部 4 メタン分離・濃縮部 6 メタン分解・水素発生部 8 二酸化炭素固定部 10 凝縮器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機廃棄物を嫌気性発酵してメタンと二
    酸化炭素を発生するメタン発生部と、 前記メタン発生部で発生したメタンを触媒を用いて炭素
    と水素に分解するメタン分解・水素発生部と、 二酸化炭素と前記メタン分解・水素発生部で生成した水
    素とを触媒を用いて反応させて炭素と水を生成する二酸
    化炭素固定部と、を備えたことを特徴とする有機廃棄物
    利用二酸化炭素固定化装置。
  2. 【請求項2】 有機廃棄物を嫌気性発酵してメタンと二
    酸化炭素を発生するメタン発生部と、 二酸化炭素と前記メタン発生部で発生したメタンとを触
    媒を用いて反応させて炭素と水を生成する二酸化炭素固
    定部と、を備えたことを特徴とする有機廃棄物利用二酸
    化炭素固定化装置。
JP31625497A 1997-10-31 1997-10-31 有機廃棄物利用二酸化炭素固定化装置 Pending JPH11128682A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0890388A3 (en) * 1997-07-10 1999-11-03 Shimadzu Corporation Carbon dioxide fixation system
JP2020077567A (ja) * 2018-11-09 2020-05-21 東京瓦斯株式会社 反応装置、及び燃料電池発電システム

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US6270731B1 (en) 1997-07-10 2001-08-07 Shimadzu Corporation Carbon dioxide fixation system
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