WO2021256568A1 - 成形材料、成形体、及び、成形材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

バイオマス材料を用いつつ、成形加工時に従来よりも高温で加熱することができる、成形材料、成形体、及び、成形材料の製造方法を提供する。本実施形態に係る成形材料は、含水有機物から得られるバイオマス材料として、水分率が２０［％］以下で、かつ、中温性好気性菌の菌数が１０^５／ｇ以下であり、示差熱分析法において発熱最大ピークが３００［℃］以上で検出されるバイオマス材料を用いる。このように、成形材料は、示差熱分析法において発熱最大ピークの検出温度が従来のバイオマス材料よりも高いバイオマス材料を用いていることから、成形加工時に従来よりも高温で加熱することができる。

Description

成形材料、成形体、及び、成形材料の製造方法

　本発明は、成形材料、成形体、及び、成形材料の製造方法に関するものである。

　従来から、生ごみ等の含水有機物は、好気性菌を利用した分解処理による処理が行われてきた。一般的な生ごみ処理装置は、羽根と換気装置を設けた処理槽におがくず、もみがら等の培養基材を収容し、ここに破砕機を通して破砕した生ごみを撹拌する方式を採用している。

　また、大気へ排出するバクテリアや悪臭の元になる分子をオゾンにより殺菌、分解し、無害な分子に変えて外気に放出することが提案されている（例えば、特許文献１）。そして、近年では、このようにして含水有機物から得られたバイオマス材料について、単に廃棄せずに、トレイやプランター等の成形体の材料として再利用されることが考えられている。

特開平７－１３６６２９号公報 特開２０１０－１３６６８３号公報

　しかしながら、含水有機物から得られた一般的なバイオマス材料は、耐熱性が低く、おおよそ１８０［℃］～２６０［℃］程度で炭化し始めてしまう（特許文献２　［０００７］参照）。そのため、耐熱性が低いバイオマス材料を含んだ、従来の成形材料については、１８０［℃］～２６０［℃］超の高温で加熱する必要がある射出成形や押出成形等の成形加工を行うと、バイオマス材料の物性が劣化してしまうことから、高温で成形加工を行うことは難しいという問題があった。

　そこで、本発明は以上の点を考慮してなされたもので、バイオマス材料を用いつつ、成形加工時に従来よりも高温で加熱することができる、成形材料、成形体、及び、成形材料の製造方法を提供することを目的とする。

　本発明に係る成形材料は、成形体の材料として用いられる成形材料であって、含水有機物から得られたバイオマス材料と、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び樹脂用添加剤のうち少なくともいずれか１種以上と、を含み、前記バイオマス材料は、水分率が２０［％］以下で、かつ、中温性好気性菌の菌数が１０^５／ｇ以下であり、示差熱分析法において発熱最大ピークが３００［℃］以上で検出されるものである。

　本発明に係る成形材料の製造方法は、成形体の材料として用いられる成形材料の製造方法であって、含水有機物を処理槽内に収容する収容工程と、前記含水有機物を前記処理槽内で撹拌しながら加熱し、かつ、前記処理槽内から気体を１［ｍ^３／ｍｉｎ］以上３００［ｍ^３／ｍｉｎ］以下で排気して、イオン密度が２００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上のイオンガスを１［ｍ^３／ｍｉｎ］以上３００［ｍ^３／ｍｉｎ］以下で前記処理槽内に供給することで、前記含水有機物の水分子を分離させ前記含水有機物に含まれる水分を蒸発させる処理をしてバイオマス材料を製造する処理工程と、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び樹脂用添加剤のうち少なくともいずれか１種以上と、前記バイオマス材料と、を混合して成形材料を製造する製造工程と、を備えるものである。

　本発明によれば、示差熱分析法において発熱最大ピークの検出温度が従来のバイオマス材料よりも高いバイオマス材料を用いることから、成形加工時に従来よりも高温で加熱することができる。

本実施形態に係るバイオマス材料の製造に用いる処理装置を側部側から見たときの断面構成を示した断面図である。 図１に示した処理装置を端部側から見たときの断面構成を示した断面図である。 リンゴ粕から得られたバイオマス材料の熱重量分析、示差熱重量分析及び示差熱分析の測定結果を示すグラフである。 ニンジン粕から得られたバイオマス材料の熱重量分析、示差熱重量分析及び示差熱分析の測定結果を示すグラフである。 コーヒ粕から得られたバイオマス材料の熱重量分析、示差熱重量分析及び示差熱分析の測定結果を示すグラフである。

　以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

　（１）＜本実施形態に係るバイオマス材料＞
　本実施形態に係るバイオマス材料は、処理槽内で含水有機物を撹拌しながら加熱しつつ、処理槽内から気体を１［ｍ^３／ｍｉｎ］以上３００［ｍ^３／ｍｉｎ］以下で排気し、イオン密度が２００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上のイオンガスを処理槽内に供給する処理を行うことで製造される。

　バイオマス材料の原材料となる含水有機物としては、例えば、野菜くず、果実くず、剪定草、飲料抽出後の有機物残渣、肉くず、サーモンなどの魚くず、汚物、廃棄食品等がある。飲料抽出後の有機物残渣としては、リンゴ粕、ミカン粕、葡萄粕、グレープフルーツ粕、桃粕、ニンジン粕、ピーマン粕、酒粕、緑茶粕、麦茶粕、コーヒ粕等がある。

　なお、これら含水有機物からバイオマス材料を製造する場合、各含水有機物の種類毎に処理時間が若干異なってくることもあるため、複数種類の含水有機物を混合せずに、各含水有機物毎にそれぞれ処理してバイオマス材料を製造することが望ましい。

　本実施形態に係るバイオマス材料は、例えば、サービストレイ、デスクトレイ、ペントレイ及びコースタートレイ等の種々のトレイ、コンテナやプランター等の容器、電子機器の部品、自動車の部品、ブロック、建材等、様々な成形体を製造する際、当該成形体の材料となる成形材料に含有させることができる。

　含水有機物に対して上述した処理を行うことで製造されたバイオマス材料は、水分率が２０［％］以下となり、かつ、中温性好気性菌の菌数が１０^５／ｇ以下となる。かかる構成に加えて、本実施形態に係るバイオマス材料は、示差熱分析法において、大気中で加熱して室温から昇温させていった際に発熱最大ピークが３００［℃］以上で検出されることから、耐熱性が高く、高温に加熱しても炭化し難いという特性を有する。

　本実施形態に係るバイオマス材料の水分率は、乾燥減量法により測定することが可能である。乾燥減量法は、まず水分を含んだ処理前の含水有機物の重量を計測し、その後、含水有機物を加熱して水分を蒸発させ、水分がゼロになった含水有機物の重量を計測することによって、減量した重量を水分と仮定し、水分率を測定するものである。

　中温性好気性菌の菌数は、例えば、標準寒天平板培養法により測定することが可能である。本実施形態では、一般財団法人日本食品分析センターで行われる標準寒天平板培養法（https://www.jfrl.or.jp/storage/file/072.pdf）に従って中温性好気性菌の菌数を求めている。

　示差熱分析法において発熱最大ピークが現れる温度は、熱分析装置（例えば、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製、示差熱熱重量同時測定装置（製品名「TG/DTA7220」））により測定することが可能である。具体的には、大気中で試料（バイオマス材料）と基準物質（ここではアルミナ）を加熱して室温から昇温させてゆき、このときの試料と基準物質の温度差を測定し、得られた基準物質との温度差を示す曲線（以下、示差熱分析（ＤＴＡ：Differential Thermal Analysis）曲線とも称する）を解析することで、発熱最大ピークが現れる温度を特定することができる。

　本実施形態に係るバイオマス材料では、示差熱分析法において、大気中で加熱して室温から昇温させていった際に発熱最大ピークが３００［℃］以上、好ましくは３５０［℃］以上７００［℃］以下、より好ましくは４５０［℃］以上６００［℃］以下で検出されることが望ましい。

　本実施形態では、例えば、リンゴ粕、ニンジン粕及びコーヒ粕を処理してそれぞれ得られたバイオマス材料について、示差熱分析法において発熱最大ピークが現れる温度を確認したところ、発熱最大ピークがいずれも４００［℃］以上で検出されることを確認している。この検証試験については後述する。

　なお、上述したイオンガスを供給しないで生ごみ等の含水有機物を単に粉砕しながら加熱等し処理する従来の生ゴミ処理器によって製造されたバイオマス材料（以下、単に従来のバイオマス材料と称する）では、示差熱分析法において発熱最大ピークが現れる温度が１８０［℃］～２６０［℃］程度であることが確認されている。すなわち、本実施形態に係るバイオマス材料は、示差熱分析法において発熱最大ピークが現れる温度が、従来のバイオマス材料よりも格段的に高くなっており、従来のバイオマス材料とは明らかに異なる物性を有している。

　ここで、射出成形や押出成形等の成形加工により成形体を製造する場合には、一般的に、１８０［℃］～２６０［℃］超の高温で原料を加熱する必要がある。そのため、耐熱性が低い従来のバイオマス材料を成形体の原料として用いると、加熱によって当該バイオマス材料に炭化や酸化等が生じ、物性が劣化してしまうことから、成形体の原料として成形材料内に含めることは困難であった。

　これに対して、本実施形態に係るバイオマス材料は、示差熱分析法において発熱最大ピークが現れる温度が３００［℃］以上であり耐熱性が高いことから、成形加工により成形体を製造する場合に成形材料に含有させても、加熱によって炭化等し難いため、物性の劣化が生じることがなく、成形体の原料として用いることができる。

　また、従来のバイオマス材料は、製造直後、水分率を２０［％］以下にしても、時間経過とともに、水分率が上昇してゆき、水分率が２０［％］超になってしまうことを確認している。また、従来のバイオマス材料では、水分率が２０［％］超になってしまうと、標準寒天平板培養法により測定される中温性好気性菌の菌数が１０^８／ｇ以上になることも確認している。その結果、従来のバイオマス材料は、製造から所定期間が経過すると腐敗が始まり、製造直後の状態を１年間維持できないことから、長期保存が困難であった。

　一方、本実施形態に係るバイオマス材料は、製造から１年間、常温にて放置した後に測定しても、上述した水分率、中温性好気性菌の菌数、及び、示差熱分析法による発熱最大ピークの検出温度が得られる。例えば、コーヒ粕やリンゴ粕を処理して得られた本実施形態に係るバイオマス材料は、製造後に約１年間の間、常温（２０［℃］±１５［℃］（５～３５［℃］））にて放置していたが、製造から約１年後に水分率を測定したところ、水分率が未だ２０［％］以下で、中温性好気性菌の菌数が１０^５／ｇ以下であることが確認できている。また、製造から約１年後でも、これらバイオマス材料においては、示差熱分析法において発熱最大ピークが３００［℃］以上で検出される。

　このような検証結果から考察すると、本実施形態に係るバイオマス材料は、従来のバイオマス材料と異なり、バイオマス材料の多くの細胞壁が破壊されていないために、水分率等が製造時のまま長時間維持できていると推測することができる。また、製造時にイオン密度が２００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上のイオンガスを処理槽内に供給する処理を行っていることで、例えば、処理時における水クラスターのサイズや極性を小さくしたり、バイオマス材料の高分子サイズを小さくしたり、高分子表面をポーラス状にしたり、バイオマス材料を殺菌したり、バイオマス材料を脱臭したり、バイオマス材料の極性の大きさが調整されたりする等の様々な現象が生じていると推測される。

　その結果、長期間、水分率や中温性好気性菌の菌数、示差熱分析法による発熱最大ピークの検出温度を製造時のまま維持でき、長期的に保存可能で耐熱性が高いバイオマス材料を提供し得る。

　（２）＜本実施形態に係るバイオマス材料の製造方法＞
　（２－１）＜本実施形態に係るバイオマス材料の製造に用いる処理装置の全体構成＞
　次に、本実施形態に係るバイオマス材料の製造に用いる処理装置の一例について説明する。図１は、本実施形態に係るバイオマス材料の製造に用いる処理装置１０を、側部２４側から見たときの断面構成を示した断面図であり、図２は、処理装置１０を端部２２側から見たときの断面構成を示した断面図である。

　図１及び図２に示すように、処理装置１０は、処理槽１２と、撹拌部１４と、イオンガス供給部１５と、排気部６１と、加熱器７２とを備えており、処理槽１２内に収容された含水有機物を処理するものである。処理槽１２は、底部２０と、長手方向にて対向配置された一対の端部２２（図１）と、短手方向にて対向配置された一対の側部２４（図２）と、上部２５とを有し、内部に密閉空間を形成している。処理槽１２は、特に限定されないが、例えば繊維強化プラスチック（FRP：Fiber-Reinforced Plastics）で形成することができる。処理槽１２の底部２０には、ロードセル２８を介して基台２６が設けられている。

　なお、本実施形態における処理槽１２は、一対の端部２２が対向する長手方向における密閉空間の長さが約４．５［ｍ］程度、一対の側部２４が対向する短手方向における密閉空間の幅が約２．３［ｍ］程度、上部２５から底部２０の曲面７８，８０の最下部までの密閉空間の高さが約１．６［ｍ］程度に選定されている。

　ロードセル２８は、ロードセル２８上に設置された処理槽１２から加わる荷重を測定しており、操作パネル（図示せず）からのリセット命令を受けると、リセット命令を受けた時点の測定値を基準値として設定する。これにより、ロードセル２８は、処理槽１２内に含水有機物を収容した直後にリセット命令が与えられることで、処理前の含水有機物の重量を基準値として設置することができ、基準値を目安に、処理中の含水有機物の重量減少傾向や、処理終了後の含水有機物（バイオマス材料）の重量を測定することができる。

　また、上部２５には、所定位置に厚さ方向に開口した投入口６８と、当該投入口６８を開閉する蓋７０とが設けられている。蓋７０は、一端においてヒンジを介して上部２５に回転可能に固定され、投入口６８を開閉する。これにより、含水有機物は、蓋７０が開状態となることで露出した投入口６８から処理槽１２内に投入され、蓋７０が閉状態となることで密閉した処理槽１２内に収容される。

　図２に示すように、側部２４には、熱線ヒータ、ＰＴＣヒータなどの加熱器７２がそれぞれ設けられている。加熱器７２は、処理槽１２内を加熱して、処理槽１２内の温度を２５［℃］以上７０［℃］以下の範囲で推移させる。なお、ここで処理槽１２内の温度とは、含水有機物が収容される処理槽１２内の密閉空間に設置された温度計により測定される値である。

　このように、処理槽１２内の温度が２５［℃］以上７０［℃］以下の範囲で推移する現象は、含水有機物の処理状態に応じて処理槽１２内の温度が変化するためであるが、処理槽１２内の温度が２５［℃］以上７０［℃］以下の範囲にあるときの処理槽１２内の平均温度は、３０［℃］以上５０［℃］以下であることが望ましい。ここで、処理槽１２内の平均温度とは、加熱器７２による加熱によって処理槽１２内の温度が２５［℃］以上７０［℃］以下の範囲にあるとき、処理槽１２内の温度を所定間隔又は任意のタイミングで複数回測定してゆき、最終的に含水有機物の処理を終了したときの平均温度である。

　処理槽１２内の平均温度が３０［℃］未満になるような加熱処理で含水有機物を処理すると、含水有機物が乾燥し難いため、処理槽１２内の平均温度は３０［℃］以上であることが望ましい。また、処理槽１２内の平均温度が５０［℃］超となるような加熱処理で含水有機物を処理すると、含水有機物が乾燥し過ぎてしまう恐れがあり、処理終了時、バイオマス材料が粉塵となって大気中に拡散し易くなるため、処理槽１２内の平均温度は５０［℃］以下であることが望ましい。

　処理槽１２内に設けられる撹拌部１４は、図２に示すように、処理槽１２の短手方向の一側に配置された第１撹拌部７４と、他側に配置された第２撹拌部７６とを有する。第１撹拌部７４及び第２撹拌部７６は同一構成を有しており、図１に示すように、端部２２間に配置された回転軸３０と、当該回転軸３０に設けられた羽根３２とを有する。回転軸３０は、端部２２にそれぞれ設けられたベアリング３４により、処理槽１２に対し回転可能に支持されている。回転軸３０の一端は、駆動部３６に連結されている。

　本実施形態の場合、第１撹拌部７４は反時計回り、第２撹拌部７６は時計回りに回転し、処理槽１２内に収容された含水有機物を、処理槽１２の底部２０側から、第１撹拌部７４と第２撹拌部７６との間に向けて導くように撹拌する。

　底部２０は、これら第１撹拌部７４及び第２撹拌部７６に沿った円弧上の曲面７８，８０を有する。曲面７８，８０は、回転軸３０を中心に回転する第１撹拌部７４と第２撹拌部７６の各羽根３２が円状に回転する軌道に沿って形成されている。

　かかる構成に加えて、本実施形態における処理槽１２の上部２５には、所定位置に厚さ方向に貫通した排気口５７が設けられている。排気口５７には、流路６０を介して排気部６１が接続されている。排気部６１は、例えば、ブロワであり、処理槽１２で含水有機物を処理している際、処理槽１２内の気体を吸引し、処理槽１２内の気体を外部へと排気する。

　本実施形態において、排気部６１は、処理槽１２内から気体を１［ｍ^３／ｍｉｎ］以上３００［ｍ^３／ｍｉｎ］以下、より好ましくは５０［ｍ^３／ｍｉｎ］以上３００［ｍ^３／ｍｉｎ］以下で排気することが望ましい。なお、処理槽１２内からの気体の排気量は、処理槽１２内の気体を外気に排出する排気部６１からの気体の排気量であり、例えば、排気部６１をブロアとした場合には、ブロアの設定値を調整することで、所望の排気量に調整することができる。

　ここで、処理槽１２には、処理槽１２から気体が排気された分だけ、後述するイオンガス供給部１５からイオンガス（ここでは、マイナスイオンを含む気体（例えば、マイナスイオンを含む空気））が供給される。この場合、処理槽１２内から気体を１［ｍ^３／ｍｉｎ］以上で排気することで、後述するイオンガス供給部１５から処理槽１２内に供給されるイオンガス供給量を最適な値に維持し得、また、処理槽１２内で気体を適度に循環させて、処理槽１２内における結露の発生を防ぎ、含水有機物の水分気化を促進させることができる。５０［ｍ^３／ｍｉｎ］以上とすることで、イオンガス供給部１５からのイオンガス共有量を増やすことができ、また、処理槽１２内で気体を一段と循環させて、より確実に結露の発生防止などの効果を得ることができる。

　一方、処理槽１２内から気体を３００［ｍ^３／ｍｉｎ］以下で排気することで、イオンガス供給部１５から処理槽１２内に導かれたイオンガスを処理槽１２内に留めることができ、また、処理槽１２内で循環する気体によって含水有機物の水分が気化し過ぎてしまい、バイオマス材料が粉塵となることを抑制できる。

　イオンガス供給部１５は、マイナスイオン発生器３８Ａと、上側ノズル４４が形成された上側供給管４０Ａと、マイナスイオン発生器３８Ａ及び上側供給管４０Ａを連通する流路４２とを有する。イオンガス供給部１５は、例えばコロナ放電や熱電離などによりマイナスイオン発生器３８Ａでマイナスイオンを発生させ、マイナスイオンを含むイオンガスを、流路４２を経由して上側供給管４０Ａまで供給し、上側供給管４０Ａの上側ノズル４４から処理槽１２内に排出する。

　本実施形態では、処理槽１２内からの気体の排気にともなってマイナスイオン発生器３８Ａから外気を吸引し、マイナスイオン発生器３８Ａを通過する気体内にマイナスイオンを発生させる。マイナスイオン発生器３８Ａは、例えば、外気に含まれる酸素や窒素などの気体分子から電子を離脱させることにより、気体分子をイオン化する。

　ここで、本実施形態では、排気部６１による処理槽１２内からの気体の排気量を調整することで、イオンガス供給部１５から処理槽１２内に供給されるイオンガス供給量が調整されている。この場合、イオンガス供給部１５から処理槽１２内に供給されるイオンガスは、イオン密度が２００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上、好ましくは２０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］超、さらに好ましくは６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上であることが望ましい。

　なお、例えば、「イオン密度が２００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上のイオンガスを１［ｍ^３／ｍｉｎ］以上３００［ｍ^３／ｍｉｎ］以下で供給する」ということは、１分当たり２００万×１０^６＝２×１０^１２［ｐｃｓ］以上のイオンを供給することを示す。このようにイオンを供給することによって、イオンが含水有機物中に確実に拡散し、含水有機物からの水分子の分離が促進され、含水有機物に含まれる水分が蒸発し含水有機物が減量される。

　なお、従来の生ゴミ処理器に用いるマイナスイオンは、生ゴミ処理器内を脱臭するために使用されており、生ゴミなど含水有機物自体に直接影響を与えて処理する観点からは使用されていない。そのため、生ゴミ処理器で生成されるイオンガスは、空気清浄機に用いられるイオン発生器のイオン密度程度であって、一般的に１０^６［個／ｃｃ］オーダー程度である（参考文献１：特開２０１１－２０６６６５号公報、参考文献２：特開２００８－１７５４２８号公報）。

　参考文献１、２に記載されたイオンカウンターＩＴＣ－２０１Ａのサンプリング風量は「約５００ｃｃ／秒」と製品仕様に記載されている（https://www.andes.co.jp/product/prd_ai/prd_ai_inti_itc-201a/）。よって、１０^６［個／ｃｃ］×５００［ｃｃ／秒］より５×１０^８［個／秒］と計算され、１分当たりに換算すると、３×１０^９［個］と算出される。この値は、本願の「１分当たり２×１０^１２［ｐｃｓ］以上」という数値と比べると約３桁小さい値となる。

　そのため、従来の生ゴミ処理器に用いるイオンガスは、生ゴミ処理器内の臭気（気体）に拡散する程度であり、マイナスイオンを生ゴミ中にまで拡散させることまでは考慮されていない。

　これに対して、本実施形態では、処理槽１２内のイオン密度を２００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上、好ましくは２０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］超、さらに好ましくは６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上として、処理槽１２内のイオン密度を、従来の脱臭用に用いる生ゴミ処理器よりも格段的に高密度にすることで、イオンガス中のマイナスイオンが含水有機物中にも確実に拡散してゆき、含水有機物からの水分子の分離を促進している。

　ここで、含水有機物から分離した水分子は、処理槽１２内を上昇してゆき、上記水分子の一部は、上昇する際に、水分子が複数（例えば、５～６個）結びついたクラスター構造が壊れ、蒸発し、排気部６１によって外部へ放出される。

　一方、残りの水分子、すなわちクラスター構造を維持した水分子は、撹拌されている含水有機物と、処理槽１２内の気体で満たされた空間との境界に滞留するが、イオンガスが、上記境界に吹き付けられるため、イオンガス中のマイナスイオンが、水分子のクラスター構造を分解する。クラスター構造が分解された水分子は、加熱器７２によって加えられた熱量によって容易に蒸発し、排気部６１によって外部へ放出される。

　上記のように、イオンガスのイオン密度を高密度にすることで、イオンガスが含水有機物中に含まれる水分を含水有機物から分離し、さらに、イオンガスが水分子のクラスター構造を分解する。したがって、処理装置１０は、含水有機物に含まれる水分を蒸発して容易に減量することができる。

　ここで、処理槽１２内のイオン密度を２０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］超にすることで、マイナスイオンが含水有機物中に一段と拡散し易くなるので、その分、イオンガスによって、含水有機物中に含まれる水分を含水有機物から分離させることができ、また、水分子のクラスター構造の分解を促進させることができる。さらに、処理槽１２内のイオン密度を６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上にすることで、含水有機物中にマイナスイオンを一段と確実に拡散させることができる。

　マイナスイオン発生器３８Ａに連通する上側供給管４０Ａは、例えば円形状の開口でなる上側ノズル４４が所定位置に所定間隔で形成されている。また、上側供給管４０Ａは、回転軸３０に平行に配置されており、回転軸３０よりも上方の位置に設けられている。

　本実施形態の場合、上側供給管４０Ａは、処理槽１２内に含水有機物を収容した際に当該含水有機物よりも上方に位置するように配置されており、処理槽１２内に含水有機物を収容した際に当該含水有機物に埋もれずに、上側ノズル４４を介して含水有機物の上方からイオンガスを照射することができる。

　上側供給管４０Ａは、処理槽１２の短手方向の中央に設けられている排気口５７を挟んで両側に配置された第１配管６４と、第２配管６６とを有する。第１配管６４は一方の側部２４（図２中左側の側部）に沿うように、第２配管６６は他方の側部２４（図２中右側の側部）に沿うように配置されている。

　第１配管６４には、上側ノズル４４として第１上側ノズル４５が形成されており、第２配管６６には、上側ノズル４４として第２上側ノズル４７が形成されている。第１上側ノズル４５及び第２上側ノズル４７は、水平方向の処理槽１２の中央向きから鉛直方向の下向きの範囲に開口しているのが好ましい。

　本実施形態では、第１配管６４の中心部と第１上側ノズル４５を結ぶ直線ａ１と、第２配管６６の中心部と第２上側ノズル４７を結ぶ直線ａ１とが、第１撹拌部７４と第２撹拌部７６との間に向けて延びている。これにより、第１配管６４及び第２配管６６は、処理槽１２の底部２０から第１撹拌部７４と第２撹拌部７６との間に導かれた含水有機物と、処理槽１２の気体で満たされた空間と、の境界に向けてイオンガスを照射する。

　（２－２）＜処理装置を使用したバイオマス材料の製造方法＞
　次に、処理装置１０を使用して含水有機物からバイオマス材料を製造する製造方法について説明する。この場合、使用者は、処理対象とする含水有機物を処理槽１２内に投入し、処理槽１２内の密閉空間に含水有機物を収容する（収容工程）。そして、使用者は、処理装置１０の操作パネル（図示せず）を介して処理開始命令を与えることで、撹拌部１４、排気部６１、加熱器７２及びマイナスイオン発生器３８Ａを駆動させ、処理装置１０において含水有機物の処理を開始させる。

　この場合、処理装置１０は、処理開始命令が与えられると、撹拌部１４を駆動し、処理槽１２内の含水有機物を撹拌する（撹拌工程）。なお、この際、撹拌部１４による含水有機物の撹拌は、含水有機物が処理槽１２内全体を循環する程度に撹拌させる。

　また、処理装置１０は、処理開始命令が与えられると、排気部６１を駆動し、処理槽１２内から気体を１［ｍ^３／ｍｉｎ］以上３００［ｍ^３／ｍｉｎ］以下で排気し始めるとともに（排気工程）、マイナスイオン発生器３８Ａを駆動して気体中にマイナスイオンを発生させる。

　マイナスイオン発生器３８Ａは、排気部６１によって処理槽１２内から気体が排気された分だけ外気を吸引し、外気に含まれる酸素や窒素などの気体分子から電子を離脱させ、気体分子をイオン化する。この際、排気部６１による排気量が調整され、例えば、イオン密度が２００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上、好ましくは２０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］超、さらに好ましくは６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上のイオンガスが、イオンガス供給部１５から処理槽１２内に供給され、処理槽１２内がイオンガスで満たされる（イオンガス供給工程）。

　また、この際、処理装置１０は、加熱器７２を駆動し、処理槽１２内を加熱し、処理槽１２内の温度を２５［℃］以上７０［℃］以下の間で推移させるとともに、この温度範囲での処理終了時における処理槽１２内の平均温度が３０［℃］以上５０［℃］以下になるように調整する（加熱工程）。

　処理装置１０は、このように、含水有機物の撹拌と、処理槽１２内の加熱と、処理槽１２内からの気体の排気と、イオン密度が所定以上のイオンガスの処理槽１２内への供給とを所定時間継続して行う（処理工程）。

　これにより、処理装置１０は、含水有機物の撹拌や加熱、排気による処理槽１２内での気体の循環、処理槽１２内へのイオンガスの供給を行い、その相乗効果によって、含水有機物中に含まれる水分子を分離し易くして含水有機物を分解するとともに、水分子のクラスター構造を分解してゆき、含水有機物が効率的に分解させてゆく。これにより、処理装置１０により処理される含水有機物は、最終的に、所望する水分率となり、かつ当初の含水有機物よりも大幅に減量したバイオマス材料となり得る。

　ここで、含水有機物の処理を終了する時間は、含水有機物の水分率を目安に決定することが望ましい。より具体的には、バイオマス材料の水分率が２［％］以上２０［％］以下、より好ましくは１０［％］以上２０［％］以下となったとき、含水有機物の処理を終了することが望ましい。なお、水分率は上述した乾燥減量法により測定した値である。

　含水有機物を処理することで得られるバイオマス材料の水分率が２［％］未満になると、バイオマス材料が乾燥し過ぎて粉塵となってしまい、処理槽１２を開放した際などにバイオマス材料が大気中に舞い上がるなどしてしまうため、バイオマス材料の水分率は２［％］以上であることが望ましい。また、バイオマス材料の水分率を２０［％］以下にすることで、中温性好気性菌の菌数を１０^５／ｇ以下にでき、バイオマス材料を成形体の原料として用いることができる。バイオマス材料を成形材料内に含有させる場合には、取り扱い易さから、バイオマス材料の水分率を１０［％］以上２０［％］以下とすることが望ましい。

　なお、このような含水有機物の処理時間は、含水有機物の投入量や、含水有機物の種類、含水有機物の水分状態、処理槽１２内の加熱温度、イオンガスの供給量、処理槽１２内からの気体の排気量などによって変わってくるものの、水分率が４０［％］以上９０［％］以下で、おおよそ３０［ｋｇ］以上３００［ｋｇ］以下程度の一般的な野菜くずや、飲料抽出後の有機物残渣であれば、例えば、上述した処理条件においてイオン密度を６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上にして、２時間以上７０時間以下の時間で連続的に含水有機物を処理することで、水分率が２０［％］以下のバイオマス材料を得ることができる。

　なお、一般的には、５０［℃］以下の低い温度の処理槽では、含水有機物内の中温性好気性菌の菌数を１０^５／ｇ以下にすることは難しい。しかしながら、処理装置１０では、含水有機物を処理する際に、含水有機物の撹拌や、処理槽１２内での気体の循環に加えて、含水有機物へのイオンガスの供給を行うことで、処理槽１２内の平均温度を５０［℃］以下に低くしても、これらの相乗効果により、短時間でバイオマス材料の中温性好気性菌の菌数を１０^５／ｇ以下にすることができる。

　なお、上述した他に、含水有機物を処理して含水有機物の総量を減少させることを目的とした場合には、ロードセル２８により得られる含水有機物の重量測定の結果を目安に、含水有機物の処理時間を決めることもできる。処理装置１０では、上述した処理条件において、含水有機物を２時間以上７０時間以下の時間で連続的に処理することで、処理槽１２内の処理前の含水有機物を、８分の１以上３分の１以下にまで減少させることができる。

　この場合、処理装置１０は、ロードセル２８によって、処理槽１２内における処理前の含水有機物の重量から８分の１以上３分の１以下になったことを検知し、音や光などにより使用者に通知することで、含水有機物の処理終了時を使用者に知らせることができる。

　（３）＜成形材料＞
　次に、上述したバイオマス材料を含む成形材料について説明する。本実施形態に係る成形材料は、上述したバイオマス材料の他に、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び樹脂用添加剤のうち少なくともいずれか１種以上を含んでいる。この場合、成形材料には、バイオマス材料を少なくとも５［質量％］以上、好ましくは１０［質量％］以上、より好ましくは３０［質量％］以上含んでいることが望ましい。バイオマス材料を、少なくとも５［質量％］以上含有させることで、成形体の曲げ強度を従来の汎用ＰＰ（ポリプロピレン樹脂）の成形体等よりも向上させることができる。

　また、コスト低減を考慮した場合には、成形材料にバイオマス材料を５０［質量％］以上、好ましくは７０［質量％］以上、より好ましくは９５［質量％］以上含めることが望ましい。成形材料に含めるバイオマス材料の含有量を増やすことで、その分だけ熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂、樹脂用添加剤の含有量を低減させることができ、より多くのバイオマス材料の再利用を図ることができる。また、一般的に廃棄される含水有機物を利用して製造されるバイオマス材料は安価であることから、熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂、樹脂用添加剤の含有量を低減して、当該バイオマス材料の含有量を増やすことで、成形材料の原料費等、製造コストを低減することができる。

　成形材料において、バイオマス材料以外の残りの残部は特に限定されないが、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び樹脂用添加剤のうち少なくともいずれか１種以上を含むことが望ましい。これら熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び樹脂用添加剤は、バイオマス材料以外の残りの残部として、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

　熱可塑性樹脂としては特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ)、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ)、ポリスチレン樹脂（ＰＳ)、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂(アクリロニトリル・スチレン)、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ)、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ)、及びポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ)等を挙げることができる。これらは１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

　また、熱硬化性樹脂としては特に限定はされないが、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ケイ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミノアミド樹脂等を挙げることができる。これらは１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

　樹脂用添加剤としては特に限定されないが、例えば、難燃剤、熱安定剤、光安定剤、着色剤、酸化防止剤、帯電防止剤、滑剤等を挙げることができる。これらは１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

　（４）＜成形材料の製造方法＞
　次に、成形材料の製造方法について説明する。まず、上述したバイオマス材料の製造方法に従ってバイオマス材料を製造した後、振動ふるい機によりバイオマス材料から異物を除去する。異物を除去したバイオマス材料と、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び樹脂用添加剤のうち少なくともいずれか１種以上とを、ミキサーに投入して混合することにより成形材料を得る。

　得られた成形材料を、例えば、押出造粒機等に投入して、成形材料をペレットの形態とし、除湿乾燥機により乾燥させることにより、ペレットの形態とした成形材料を製造することができる（製造工程）。

　なお、成形材料としては、ミキサーによって混合した粉状の形態のまま使用してもよく、上述したように、押出造粒機や除湿乾燥機によりペレットの形態として使用してもよい。

　このようにして得られた成形材料は、射出成形や押出成形等の公知の成形加工によって所定の形状に形成されることにより、所望の形態を有した成形体を製造することができる。

　（５）＜動作及び効果＞
　以上の構成において、この成形材料は、含水有機物から得られるバイオマス材料として、水分率が２０［％］以下で、かつ、中温性好気性菌の菌数が１０^５／ｇ以下であり、示差熱分析法において発熱最大ピークが３００［℃］以上で検出されるバイオマス材料を用いる。このように、成形材料は、示差熱分析法において発熱最大ピークの検出温度が従来のバイオマス材料よりも高いバイオマス材料を用いていることから、成形加工時に従来よりも高温で加熱することができる。

　また、このようなバイオマス材料の製造方法としては、まず、処理槽１２内に収容した含水有機物を撹拌部１４で撹拌するとともに、加熱器７２によって処理槽１２内を加熱する。また、これと同時に、処理装置１０では、排気部６１によって、処理槽１２内から気体を１［ｍ^３／ｍｉｎ］以上３００［ｍ^３／ｍｉｎ］以下で排気し、この排気にともない、イオン密度が２００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上のイオンガスをイオンガス供給部１５から処理槽１２内に供給し、含水有機物を処理する（処理工程）。

　このように、処理装置１０では、従来の培養基材を用いることなく、含水有機物の撹拌と、処理槽１２内の加熱と、処理槽１２内からの気体の排気と、含水有機物へのイオンガスの供給と、により含水有機物を処理することで、本実施形態に係るバイオマス材料を製造できる。

　また、処理装置１０では、含水有機物の処理中、加熱器７２によって処理槽１２内の温度を２５［℃］以上７０［℃］以下の範囲で推移させ、望ましくはイオン密度を６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上にし、処理槽１２内において含水有機物の処理を、２時間以上７０時間以下の時間、連続して行うことが望ましい。これにより、水分率等が異なる種々の含水有機物から本実施形態に係るバイオマス材料を製造することができる。

　このようして得らえる本実施形態に係るバイオマス材料は、水分率が２０［％］以下、中温性好気性菌の菌数が１０^５／ｇ以下、示差熱分析法による発熱最大ピークの検出温度が３００［℃］以上、という製造時の状態を、常温にて製造から１年放置しても維持できる。よって、長期保存が可能なバイオマス材料を提供でき、取り扱い易い、成形材料を実現できる。

　また、含水有機物を再利用するために製造した従来のバイオマス材料については、示差熱分析法による発熱最大ピークの検出温度が３００［℃］未満で、耐熱性が低いことから、射出成形や押出成形等のように高温による加熱が必要となる成形加工には使用が困難であったが、本実施形態に係るバイオマス材料は、示差熱分析法による発熱最大ピークの検出温度を３００［℃］以上にできることから、高温に加熱する成形加工にも使用することができる。

　（６）＜他の実施形態＞
　本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能であり、処理槽として、種々の大きさの処理槽を適用してもよい。また、上述した実施形態においては、イオンガス供給部として、マイナスイオン発生器３８Ａを設け、マイナスイオンのイオン密度が、２００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上、好ましくは２０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］超、さらに好ましくは６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上のイオンガスを処理槽１２内に供給するイオンガス供給部１５を適用したが、本発明はこれに限らない。例えば、イオンガス発生器としてプラスイオン発生器を設け、プラスイオンのイオン密度が、２００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上、好ましくは２０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］超、さらに好ましくは６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上のイオンガスを処理槽１２内に供給するイオンガス供給部を適用してもよい。

　また、その他のイオンガス供給部としては、プラスイオン及びマイナスイオンの両方を発生させるイオン発生器を設け、プラスイオン及びマイナスイオンを合わせたイオン密度が、２００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上、好ましくは２０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］超、さらに好ましくは６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上のイオンガスを処理槽１２内に供給するイオンガス供給部を適用してもよい。

　また、上述した実施形態においては、排気部６１として、ブロワを設け、処理槽１２内から気体を強制的に排気させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らない。例えば、吸引側となるマイナスイオン発生器３８Ａに、吸気部となるブロワを設け、排気部を単なるフィルタなどとし、吸気部での吸引によって、排気部から処理槽１２内の気体を１［ｍ^３／ｍｉｎ］以上３００［ｍ^３／ｍｉｎ］以下で排気するようにしてもよい。

　（７）＜検証試験＞
　（７－１）＜本実施形態に係るバイオマス材料の水分率及び中温性好気性菌の菌数＞
　次に、含水有機物として、飲料抽出後のリンゴ粕、桃粕、ニンジン粕、ピーマン粕、酒粕、緑茶粕、麦茶粕及びコーヒ粕を用意し、各含水有機物から、上述した製造方法に従って、それぞれ別々にバイオマス材料を製造し、各バイオマス材料の水分率と中温性好気性菌の菌数とについて調べた。

　ここでは、これら処理槽１２内から気体を５０［ｍ^３／ｍｉｎ］で排気し、処理槽１２内に供給するイオンガスのイオン密度を６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］程度に維持し、含水有機物の処理中の処理槽１２内の温度を２０［℃］～７０［℃］で推移させ、このような処理を所定時間連続して行った。

　具体的には、飲料抽出後で水分率が７８．９［％］のリンゴ粕を２００［ｋｇ］用意し、処理装置１０を用いて上述した処理条件に従い、イオン密度を６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］程度として、４２時間継続して処理をした。得られたバイオマス材料について、水分率と重量を調べたところ、水分率が３．２［％］となり、重量が４５［ｋｇ］となることを確認した。得られたバイオマス材料は処理前の重量からおおよそ５分の１に減少することを確認した。

　また、飲料抽出後で水分率が７１．０［％］の桃粕を４０［ｋｇ］用意し、処理装置１０を用いて上述した処理条件に従い、イオン密度を６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］程度として、１８時間継続して処理した。得られたバイオマス材料について、水分率と重量を調べたところ、水分率が６．２［％］となり、重量が１２［ｋｇ］となることを確認した。得られたバイオマス材料は処理前の重量からおおよそ４分の１に減少することを確認した。

　また、飲料抽出後で水分率が８７．１［％］のニンジン粕を２３１［ｋｇ］用意し、処理装置１０を用いて上述した処理条件に従い、イオン密度を６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］程度として、４８時間継続して処理した。得られたバイオマス材料について、水分率と重量を調べたところ、水分率が２．８［％］となり、重量が２４［ｋｇ］となることを確認した。得られたバイオマス材料は処理前の重量からおおよそ１０分の１に減少することを確認した。

　また、飲料抽出後で水分率が８４．４［％］のピーマン粕を２００［ｋｇ］用意し、処理装置１０を用いて上述した処理条件に従い、イオン密度を６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］程度として、４８時間継続して処理した。得られたバイオマス材料について、水分率と重量を調べたところ、水分率が１２．１［％］となり、重量が６８［ｋｇ］となることを確認した。得られたバイオマス材料は処理前の重量からおおよそ３分の１に減少することを確認した。

　また、飲料抽出後で水分率が４５．０［％］の酒粕（小麦ふすま含有）を１８９［ｋｇ］用意し、処理装置１０を用いて上述した処理条件に従い、イオン密度を６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］程度として、４８時間継続して処理した。得られたバイオマス材料について、水分率と重量を調べたところ、水分率が３．５［％］となり、重量が９６［ｋｇ］となることを確認した。得られたバイオマス材料は処理前の重量からおおよそ２分の１に減少することを確認した。

　また、飲料抽出後で水分率が８６．４［％］の緑茶粕を１０６［ｋｇ］用意し、処理装置１０を用いて上述した処理条件に従い、イオン密度を６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］程度として、２４時間継続して処理した。得られたバイオマス材料について、水分率と重量を調べたところ、水分率が２．３［％］となり、重量が１７［ｋｇ］となることを確認した。得られたバイオマス材料は処理前の重量からおおよそ６分の１に減少することを確認した。

　また、飲料抽出後で水分率が８０．２［％］の麦茶粕を１３０［ｋｇ］用意し、処理装置１０を用いて上述した処理条件に従い、イオン密度を６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］程度として、１８時間継続して処理した。得られたバイオマス材料について、水分率と重量を調べたところ、水分率が２０［％］以下となり、重量が６９［ｋｇ］となることを確認した。得られたバイオマス材料は処理前の重量からおおよそ２分の１に減少することを確認した。

　また、飲料抽出後で水分率が４７．０［％］のコーヒ粕を３０３［ｋｇ］用意し、処理装置１０を用いて上述した処理条件に従い、イオン密度を６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］程度として、６８時間継続して処理した。得られたバイオマス材料について、水分率と重量を調べたところ、水分率が１９．８［％］以下となり、重量が１０９［ｋｇ］となることを確認した。得られたバイオマス材料は処理前の重量からおおよそ３分の１に減少することを確認した。

　（７－２）＜本実施形態に係るバイオマス材料を長期保存したときの水分再吸湿に関する検証試験＞
　次に、リンゴジュースを製造したときに残ったリンゴジュース搾り粕（リンゴ粕）を、本実施形態の処理装置１０を用いて処理をしてバイオマス材料を製造した。また、コーヒの搾り粕（コーヒ粕）についても、本実施形態の処理装置１０を用いて処理をしてバイオマス材料を製造した。

　ここでは、処理槽１２内から気体を５０［ｍ^３／ｍｉｎ］で排気し、処理槽１２内に供給するイオンガスのイオン密度を６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上に維持し、含水有機物の処理中の処理槽１２内の温度を２０［℃］～７０［℃］で推移させ、このような処理を約２０時間程度、連続して行い、リンゴ粕及びコーヒ粕からそれぞれ別々にバイオマス材料を製造した。なお、この検証試験では、上述した検証試験にて説明した実施例のリンゴ粕及びコーヒ粕とは異なる、リンゴ粕及びコーヒ粕を使用した。

　処理装置１０を用いてリンゴ粕を処理して製造したバイオマス材料（以下、リンゴ粕バイオマス材料と称する）と、処理装置１０を用いてコーヒ粕を処理して製造したバイオマス材料（以下、コーヒ粕バイオマス材料と称する）とについて、特に厳密な密封等の処理を行わず長期間保存したときの水分再吸湿について観察した。

　なお、コーヒ粕やリンゴ粕を処理して得られた本実施形態に係るバイオマス材料については、この検証試験を行う前に、既に製造後約１年間の間、常温（２０［℃］±１５［℃］（５～３５［℃］））にて屋外に放置し、製造から約１年後でも、水分率が２０［％］以下、中温性好気性菌の菌数が１０^５／ｇ以下、示差熱分析法において発熱最大ピークが３００［℃］以上となることを確認しているが、その際には、これらの観点からの検証試験ではなかったことから、この検証試験は改めて行ったものである。

　この検証試験では、ポリエチレンやポリプロピレン等の丈夫な化学繊維で織られたシートで形成された、容量１０００［ｋｇ］のフレキシブルコンテナバック（株式会社熱田資材社製、商品名　AS-002F(ワンウェイコンテナバック)）を用意した。

　２０１９年６月２０日に、日本の青森県弘前市内にある工場にて、上述したリンゴ粕バイオマス材料を作製し、当該フレキシブルコンテナバック内にリンゴ粕バイオマス材料を投入してゆき、フレキシブルコンテナバック全体をリンゴ粕バイオマス材料で満たした。そして、リンゴ粕バイオマス材料を詰め込んだフレキシブルコンテナバックの開口部を結んで密封状態とした。

　このようなリンゴ粕バイオマス材料を詰め込んだフレキシブルコンテナバックを、上記工場（日本の青森県弘前市内）敷地内にある倉庫内に、積み上げずに単に並べて、そのまま放置した。なお、フレキシブルコンテナバックを放置した倉庫は、コンクリートブロックで側壁が形成され、屋根がトタンで形成されており、特に断熱材等を用いていない、雨や風をしのげる倉庫であった。

　また、コーヒ粕バイオマス材料についても、同様にして、フレキシブルコンテナバックに詰め込んでゆき開口部を結んで密封し、リンゴ粕バイオマス材料を詰め込んだフレキシブルコンテナバックを放置した同じ倉庫内に同様に放置した。

　ここでは、フレキシブルコンテナバックに詰め込んで検証試験を始める際のリンゴ粕バイオマス材料及びコーヒ粕バイオマス材料のそれぞれの水分率を測定した。この検証試験での水分率は上述した乾燥減量法により測定した値である。

　リンゴ粕バイオマス材料は、２０１９年６月２０日から検証試験を開始し、検証試験開始時の水分率は１１．８［％］であった。そして、リンゴ粕バイオマス材料を詰め込んだフレキシブルコンテナバックを、上述した日本の青森県弘前市内にある倉庫に常温で放置し続け、２０２０年１月７日に、フレキシブルコンテナバック内のリンゴ粕バイオマス材料について、再び水分率を測定した。

　なお、検証試験を行う時期としては、季節変化や気温変動による影響等についても確認するため、夏（３０［℃］）と冬（－１０［℃］）の環境に晒される時期（２０１９年６月～２０２０年７月）を選んだ。

　２０１９年６月２０日から２０２０年１月７日まで倉庫内に放置した、フレキシブルコンテナバック内のリンゴ粕バイオマス材料の水分率は、１２．２［％］であった。なお、リンゴ粕バイオマス材料については、検証試験中、菌数検査等も行っており、約１ヵ月ごとにフレキシブルコンテナバックの開封を行っている。以上、検証試験の結果から、本実施形態の処理装置１０で製造したリンゴ粕バイオマス材料は、製造時に水分率を２０［％］以下にできるとともに、製造時の水分率を２０［％］以下のまま長期間（約６ヵ月間）維持できることが確認できた。また、２０２０年６月の時点においても、リンゴ粕バイオマス材料について、製造時の水分率を２０［％］以下のまま長期間維持できることを確認している。

　また、コーヒ粕バイオマス材料は、２０１９年７月６日から検証試験を開始し、検証試験開始時の水分率は９．４［％］であった。そして、コーヒ粕バイオマス材料を詰め込んだフレキシブルコンテナバックを、上述した日本の青森県弘前市内にある倉庫に常温で放置し続け、２０２０年１月７日に、フレキシブルコンテナバック内のコーヒ粕バイオマス材料についても、再び水分率を測定した。

　２０１９年７月６日から２０２０年１月７日まで倉庫内に放置した、フレキシブルコンテナバック内のコーヒ粕バイオマス材料の水分率は、９．４［％］であった。このことから、製造時に水分率を２０［％］以下にしたコーヒ粕バイオマス材料について、製造時の水分率を２０［％］以下のまま長期間（約６ヵ月間）維持できることが確認できた。また、２０２０年６月の時点においても、コーヒ粕バイオマス材料について、製造時の水分率を２０［％］以下のまま長期間維持できることを確認している。

　これらリンゴ粕バイオマス材料及びコーヒ粕バイオマス材料については、標準寒天平板培養法により測定される中温性好気性菌の菌数が１０^５／ｇ以下になることも確認している。この検証試験では、約６ヵ月間保存したバイオマス材料の測定結果であるが、水分率等の推移から急激な変化は見られず、１年間の長期保存が可能であることが改めて分かった。

　なお、生ごみ等の含水有機物を粉砕しながら加熱して処理する従来の生ゴミ処理器によって製造された従来のバイオマス材料は、製造直後、水分率を２０［％］以下にしても、時間経過とともに、水分率が上昇してゆき、一般的におおよそ３～４ヵ月程度で水分率が２０［％］超となってしまうことは確認している。そして、従来のバイオマス材料は、その結果、中温性好気性菌の菌数が１０^８／ｇ以上となり腐敗が始まり、長期保存が困難であることも確認している。

　本検証試験では、リンゴ粕とコーヒ粕とからそれぞれ製造したバイオマス材料について長期保存し、水分再吸湿に関する検証試験を行ったが、これらリンゴ粕とコーヒ粕から得られたバイオマス材料の検証結果から、その他の桃粕、ニンジン粕、ピーマン粕、酒粕、緑茶粕、麦茶粕についても、同様に、製造時の水分率を２０［％］以下のまま期間維持できることが推測できる。

　すわなち、本実施形態に係るバイオマス材料は、含水有機物を処理槽１２内で撹拌しながら加熱し、かつ、処理槽１２内から気体を１［ｍ^３／ｍｉｎ］以上３００［ｍ^３／ｍｉｎ］以下で排気して、イオン密度が２００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上のイオンガスを１［ｍ^３／ｍｉｎ］以上３００［ｍ^３／ｍｉｎ］以下で処理槽１２内に供給することで、含水有機物の水分子を分離させ含水有機物に含まれる水分を蒸発させる処理が行われ、このような処理によって、従来のバイオマス材料と異なり、バイオマス材料の多くの細胞壁が破壊されずに、水分率を２０［％］以下のままに長時間維持できていると言える。

　よって、上記の処理によって、桃粕、ニンジン粕、ピーマン粕、酒粕、緑茶粕、麦茶粕からそれぞれ製造したバイオマス材料においても、リンゴ粕とコーヒ粕とから製造したバイオマス材料と同様、バイオマス材料の多くの細胞壁が破壊されずに水分率を２０［％］以下にできるので、水分率をそのままに長時間維持できると推測できる。

　（７－３）＜本実施形態に係るバイオマス材料の熱重量分析、示差熱重量分析及び示差熱分析に関する検証試験＞
　次に、リンゴジュースを製造したときに残ったリンゴジュース搾り粕（リンゴ粕）と、ニンジンジュースを製造したときに残ったニンジン搾り粕（ニンジン粕）と、コーヒの搾り粕（コーヒ粕）とについても、それぞれ別々に処理装置１０を用いて処理をしてバイオマス材料を製造した。

　処理条件としては、上述した検証試験と同様に、処理槽１２内から気体を５０［ｍ^３／ｍｉｎ］で排気し、処理槽１２内に供給するイオンガスのイオン密度を６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上に維持し、含水有機物の処理中の処理槽１２内の温度を２０［℃］～７０［℃］で推移させ、このような処理を約２０時間程度連続して行った。そして、リンゴ粕、ニンジン粕及びコーヒ粕からそれぞれ別々にバイオマス材料を製造した。なお、この検証試験では、上述した検証試験にて説明したリンゴ粕、ニンジン粕及びコーヒ粕とは異なる、リンゴ粕、ニンジン粕及びコーヒ粕を使用した。

　得られたバイオマス材料について、バイオマス材料を加熱して重量減少を調べる熱重量分析と、熱重量の測定結果を微分した示差熱重量分析と、バイオマス材料を加熱した際の吸熱又は発熱を調べる示差熱分析とを行った。

　バイオマス材料に対する、熱重量分析、示差熱重量分析及び示差熱重量分析は、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製の示差熱熱重量同時測定装置（製品名「TG/DTA7220」）を用いて測定した。

　この場合、示差熱熱重量同時測定装置に、試料となるバイオマス材料と、基準物質とするアルミナとを設置し、大気中で試料（バイオマス材料）と基準物質（アルミナ）を加熱して、３０［℃］から５００［℃］まで昇温させた。そのときの試料の熱重量曲線（ＴＧ（Thermo Gravimetry）曲線）と、示差熱重量曲線（ＤＴＧ（Differential Thermo-Gravimetry）曲線）と、示差熱曲線（ＤＴＡ（Differential Thermal Analysis）曲線）とを、示差熱熱重量同時測定装置により測定した。

　その結果、リンゴ粕から製造したバイオマス材料について図３に示すような結果（「試料名：リンゴ」と表記）が得られた。図３は、リンゴ粕から製造したバイオマス材料に対して行った、熱重量分析、示差熱重量分析及び示差熱分析の測定結果を示す。

　図３中、熱重量分析の測定結果であるＴＧ曲線は、温度［℃］を横軸とし、重量（質量）変化［ｍｇ］を縦軸として示している。また、示差熱重量分析の測定結果であるＤＴＧ曲線は、温度［℃］を横軸とし、重量（質量）変化速度［μｇ／ｍｉｎ］を縦軸として示している。示差熱分析の測定結果であるＤＴＡ曲線は、温度［℃］を横軸とし、熱流として熱電対の起電力の出力［ｕＶ］を縦軸で示している。

　図３のＴＧ曲線から、試験開始温度である３０［℃］から２００［℃］にかけて、主に試料に含まれる水分を原因とした重量減少（約０．２５［ｍｇ］程度（約１０［％］）の重量減少）が生じた。その後、３５０［℃］付近にかけて、さらに重量減少が起こり、５００［℃］に向かって燃焼している。

　図３のＤＴＧ曲線では、７０［℃］～８０［℃］にピークが見られ、さらに、２２０［℃］付近及び３５０［℃］付近にもピークが見られた。これは重量減少に伴うものと考えられる。

　図３のＤＴＡ曲線では、１００［℃］までに、水の揮発に伴う気化熱により吸熱のピークが確認できた。また、３１０［℃］付近に発熱のピークが見られたが、これらは加熱による熱分解ガスの発生に伴う発熱と推測される。また、４３０［℃］付近からの急峻なピークについては、炭化に向かう燃焼によるものと考えられ、おおよそ５００［℃］付近に発熱最大ピークが現れて炭化することが推測できた。

　以上より、リンゴ粕から製造したバイオマス材料は、示差熱分析法において発熱最大ピークが少なくとも４００［℃］以上で検出されており、耐熱性が高いことが確認できた。

　ニンジン粕から製造したバイオマス材料については図４に示すような結果（「試料名：ニンジン」と表記）が得られた。図４は、ニンジン粕から製造したバイオマス材料に対して行った、熱重量分析、示差熱重量分析及び示差熱分析の測定結果（ＴＧ曲線、ＤＴＧ曲線及びＤＴＡ曲線）を示す。

　図４のＴＧ曲線から、試験開始温度である３０［℃］から２００［℃］にかけて、主に試料に含まれる水分を原因とした重量減少（約０．３［ｍｇ］程度（約１０［％］）の重量減少）が生じた。その後、３２０［℃］付近にかけて、さらに重量減少が起こり、５００［℃］に向かって燃焼している。

　図４のＤＴＧ曲線では、２２０［℃］付近、２５０［℃］付近及び３２０［℃］付近にピークが見られた。これは重量減少に伴うものと考えられる。

　図４のＤＴＡ曲線では、２００［℃］までに、水の揮発に伴う気化熱により吸熱のピークが確認できた。また、３１０［℃］付近に発熱のピークが見られたが、これらは加熱による熱分解ガスの発生に伴う発熱と推測される。また、５００［℃］に向かって上昇する急峻なピークについては、炭化に向かう燃焼によるものと考えられ、おおよそ５００［℃］付近に発熱最大ピークが現れて炭化することが推測できた。

　以上より、ニンジン粕から製造したバイオマス材料は、示差熱分析法において発熱最大ピークが少なくとも４００［℃］以上で検出されており、耐熱性が高いことが確認できた。

　コーヒ粕から製造したバイオマス材料については図５に示すような結果（「試料名：コーヒ」と表記）が得られた。図５は、コーヒ粕から製造したバイオマス材料に対して行った、熱重量分析、示差熱重量分析及び示差熱分析の測定結果（ＴＧ曲線、ＤＴＧ曲線及びＤＴＡ曲線）を示す。

　図５のＴＧ曲線から、試験開始温度である３０［℃］から２５０［℃］にかけて、主に試料に含まれる水分を原因とした重量減少（約０．３［ｍｇ］程度（約１０［％］）の重量減少）が生じた。その後、３５０［℃］付近にかけて、さらに重量減少が起こり、５００［℃］に向かって燃焼している。

　図５のＤＴＧ曲線では、３００［℃］付近及び４００［℃］付近にピークが見られた。これは重量減少に伴うものと考えられる。

　図５のＤＴＡ曲線では、２００［℃］までに、水の揮発に伴う気化熱により吸熱のピークが確認できた。また、３４０［℃］付近に発熱のピークが見られたが、これらは加熱による熱分解ガスの発生に伴う発熱と推測される。また、５００［℃］に向かって上昇する急峻なピークについては、炭化に向かう燃焼によるものと考えられ、おおよそ５１０［℃］付近に発熱最大ピークが現れて炭化することが推測できた。

　以上より、コーヒ粕から製造したバイオマス材料は、示差熱分析法において発熱最大ピークが少なくとも４００［℃］以上で検出されており、耐熱性が高いことが確認できた。

　よって、処理装置１０の処理により、リンゴ粕、ニンジン粕及びコーヒ粕からそれぞれ製造されたバイオマス材料は、示差熱分析法において発熱最大ピークの検出温度がいずもれも４００［℃］以上となり、従来のバイオマス材料よりも高いことから、その分、成形加工時に従来よりも高温で加熱することができることが確認できた。

　（７－４）＜本実施形態に係る成形材料を用いて製造した成形品の物性＞
　次に、本実施形態に係る成形材料を使用して製造した成形体の物性について確認した。ここでは、本実施形態の処理装置１０を用いてコーヒの搾り粕（コーヒ粕）について処理をしてバイオマス材料を製造した。そして、振動ふるい機によってバイオマス材料から異物を除去した。得られたバイオマス材料とポリプロピレン樹脂（ＰＰ）とをミキサーにより混合して成形材料を製造した。

　ここでは、実施例として２種類の成形材料を製造した。１種は、コーヒ粕を処理して得られた上記のバイオマス材料が３０［質量％］、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）が７０［質量％］の成形材料である（実施例１の成形体となる成形材料）。もう１種は、コーヒ粕を処理して得られた上記のバイオマス材料が５０［質量％］、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）が５０［質量％］の成形材料である（実施例２の成形体となる成形材料）。

　バイオマス材料の製造時における処理条件は、上述した検証試験と同様に、処理槽１２内から気体を５０［ｍ^３／ｍｉｎ］で排気し、処理槽１２内に供給するイオンガスのイオン密度を６０００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上に維持し、含水有機物の処理中の処理槽１２内の温度を２０［℃］～７０［℃］で推移させ、このような処理を約２０時間程度連続して行った。

　次いで、市販の射出成型機を用いた射出成形により、上記の２種類の成形材料から円柱状の成形体（実施例１、２）をそれぞれ製造した。

　また、これとは別に比較例として、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）が１００［質量％］でなる円柱状の成形体を、実施例１、２と同じ条件で射出成形により製造した（汎用ＰＰ）。

　これら実施例１、２及び比較例について、比重測定装置を用いて比重を測定したところ、実施例１は１．０２５、実施例２は１．１０１、比較例は０．９１であった。

　実施例１、２及び比較例について、張力測定装置を用いて、それぞれ「ＪＩＳ　Ｋ７１１３」に従い、引張応力を調べたところ、実施例１は２６［Ｍｐａ］、実施例２は３５［Ｍｐａ］、比較例は３５［Ｍｐａ］であった。

　また、実施例１、２及び比較例について、曲げ弾性率測定装置及び曲げ強度測定装置を用いて、それぞれ「ＪＩＳ　Ｋ７１７１」に従い、曲げ弾性率と曲げ強度を調べた。その結果、実施例１の曲げ弾性率は２．０００［ＭＰａ］、実施例２の曲げ弾性率は３．５７０［ＭＰａ］、比較例の曲げ弾性率は１．３５０［ＭＰａ］であった。また、実施例１の曲げ強度は４６［ＭＰａ］、実施例２の曲げ強度は５５［ＭＰａ］、比較例の曲げ強度は４１［ＭＰａ］であった。

　さらに、実施例１、２及び比較例について、衝撃強さ測定装置を用いて、それぞれ「ＪＩＳ　Ｋ７１１１」に従い、シャルピー衝撃強さを調べたところ、実施例１は２．９［ｋＪ／ｍ２］、実施例２は３．３［ｋＪ／ｍ２］、比較例は３．３［ｋＪ／ｍ２］であった。

　また、実施例１、２及び比較例について、それぞれ加熱してゆき外形が変形する熱変形温度を調べたところ、実施例１は１１５［℃］、実施例２は１３０［℃］、比較例は１００［℃］であった。

　以上より、本実施形態に係る成形材料を使用した実施例１、２は、曲げ弾性率、曲げ強度及び熱変形温度に関して、汎用ＰＰ製品と比較して向上することが確認できた。また、コーヒ粕を処理して得られた上記のバイオマス材料が１０［質量％］、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）が９０［質量％］の成形材料を用いて、射出成形機により成形体を作製し、当該成形体についても、曲げ弾性率、曲げ強度及び熱変形温度を測定したところ、曲げ弾性率、曲げ強度及び熱変形温度が汎用ＰＰ製品と比較して向上することも確認している。

１０　処理装置
１２　処理槽
１４　撹拌部
１５　イオンガス供給部
３８Ａ　マイナスイオン発生器（イオン発生器）
６１　排気部
７２　加熱器

Claims (8)

1. 　成形体の材料として用いられる成形材料であって、
   　含水有機物から得られたバイオマス材料と、
   　熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び樹脂用添加剤のうち少なくともいずれか１種以上と、を含み、
   　前記バイオマス材料は、
   　水分率が２０［％］以下で、かつ、中温性好気性菌の菌数が１０^５／ｇ以下であり、
   　示差熱分析法において発熱最大ピークが３００［℃］以上で検出される、成形材料。
2. 　前記バイオマス材料は、
   　前記示差熱分析法において発熱最大ピークが３５０［℃］以上７００［℃］以下で検出される、
   　請求項１に記載の成形材料。
3. 　前記含水有機物が、野菜くず、果実くず、剪定草、飲料抽出後の有機物残渣、肉くず、魚くず、汚物及び廃棄食品のうちいずれかである、
   　請求項１又は２に記載の成形材料。
4. 　前記飲料抽出後の有機物残渣は、リンゴ粕、ミカン粕、葡萄粕、グレープフルーツ粕、桃粕、ニンジン粕、ピーマン粕、酒粕、緑茶粕、麦茶粕及びコーヒ粕のうちいずれかである、
   　請求項３に記載の成形材料。
5. 　ペレットの形態である、請求項１～４のいずれか１項に記載の成形材料。
6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の成形材料を成形加工することで製造される、成形体。
7. 　成形体の材料として用いられる成形材料の製造方法であって、
   　含水有機物を処理槽内に収容する収容工程と、
   　前記含水有機物を前記処理槽内で撹拌しながら加熱し、かつ、前記処理槽内から気体を１［ｍ^３／ｍｉｎ］以上３００［ｍ^３／ｍｉｎ］以下で排気して、イオン密度が２００万［ｐｃｓ／ｃｃ］以上のイオンガスを１［ｍ^３／ｍｉｎ］以上３００［ｍ^３／ｍｉｎ］以下で前記処理槽内に供給することで、前記含水有機物の水分子を分離させ前記含水有機物に含まれる水分を蒸発させる処理をしてバイオマス材料を製造する処理工程と、
   　熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び樹脂用添加剤のうち少なくともいずれか１種以上と、前記バイオマス材料と、を混合して成形材料を製造する製造工程と、
   　を備える、成形材料の製造方法。
8. 　前記処理工程は、
   　前記含水有機物の処理中、前記処理槽内の温度を２５［℃］以上７０［℃］以下の範囲で推移させ、
   　前記処理を、２時間以上７０時間以下の時間、連続して行う、
   　請求項７に記載の成形材料の製造方法。

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