鶏糞の低温炭化・灰化処理技術 - JST...CREATE 群馬県 Gunma Prefecture 鶏糞の低温炭化・灰化処理技術群馬大学大学院工学研究科環境プロセス工学専攻

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鶏糞の低温炭化・灰化処理技術

群馬大学大学院工学研究科環境プロセス工学専攻

佐藤和好、宝田恭之

群馬県地域結集型研究開発ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ群馬県地域結集型研究開発ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ

畜産現場と住居

余剰たい肥

臭気（畜産）対策

赤城山・榛名山

首都圏の水瓶

チッ素やリン

ニオイ、糞、尿汚水清浄な水を供給

大学等のシーズ、優れた技術・企業

①低温ガス化技術 ②環境改善技術

環境に調和した畜産業・観光

畜産振興観光振興環境負荷低減


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畜産産出額は９２０億円（群馬県農業の１／３）家畜排せつ物（３２０万ﾄﾝ／年）

家畜排せつ物の課題を解決する

牛 11万頭

豚 62万頭

鶏 1,000万羽排出量：1,000 t/日

- 群馬県内の家畜飼養数 -

たい肥化

農地へ


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Gunma Prefecture群馬県内における家畜飼養数と発生する鶏糞の処理

-鶏糞処理の現状-


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鶏糞たい肥化の課題とその解決策

堆肥化の現状堆肥化の現状・長期間の臭気発生・農地に対して余剰・温室効果ガス(N2O)の発生

解決策：炭化・灰化解決策：炭化・灰化

・臭気成分の分解・減容化・肥料成分の濃縮

期待される効果


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鶏糞の特徴・高リン(P)含有率

Source:環境バイオテクノロジー学会誌,4, 87-94 (2005)

・輸入リン鉱石の約8割が化学肥料に利用

・資源の枯渇が懸念

・高炭酸カルシウム含有率・炭酸カルシウム：土壌改良剤として有効

鶏糞：貴重なリン含有資源であり、肥料や土壌改良に有効

従来の炭化炉・灰化炉従来の炭化炉・灰化炉 CREATECREATE群馬県群馬県

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◎処理温度：◎処理温度：800800～～10001000 ººCC

・エネルギー消費：大

・炉材が高価

・酸化カルシウムの生成

→土壌を強アルカリ化

処理の低温化：様々な点で有利処理の低温化：様々な点で有利 !!!!

600 ℃

800 ℃

CaCO3

CaO

20 30 40 50 60

Inte

nsity

/ a.

u.

低温炭化のエネルギーメリット低温炭化のエネルギーメリット

ガス化温度/ ºC

10%10%

20%20%

30%30%

40%40%50%50%

500 700 900 1100 1300

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0

冷ガス効率

/ -含水率

エネルギー利得エネルギー利得が得られるが得られる

灰化・炭化プロセス灰化・炭化プロセスの熱源に利用可能の熱源に利用可能


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低温灰化・炭化プロセスの現状低温灰化・炭化プロセスの現状

タールの生成運転の障害

鶏糞灰化・炭化処理プロセスの目標鶏糞灰化・炭化処理プロセスの目標・600℃の低温処理でタールの発生無し・タール分解生成ガスを熱源に利用

(熱自立プロセス)


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鶏糞低温炭化プロセスの概念鶏糞低温炭化プロセスの概念

触媒層

タール+ガス

ﾛｰﾀﾘｰｷﾙﾝ

燃焼装置

燃焼熱

灰・炭化物

鶏糞鶏糞

可燃性ガス

1. ロータリーキルンで600℃低温熱分解

2. タールを触媒層で改質3. 生成ガスを燃焼室で燃焼4. 燃焼熱をロータリーキルンおよび触媒層に供給

タール

触媒なし Ni担持褐炭触媒

Inte

nsity

/ a.

u.

Ni(1

11)

Ni(2

00)

Ni(2

20)

20 30 40 50 60 70 802 θ

/degree

NiNi担持褐炭触媒のタール改質効果担持褐炭触媒のタール改質効果 CREATECREATE群馬県群馬県

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窒素転換率

/％


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N2

NH3

HCN

炭化物中-N

タール中-N

炭化物中-N

N2

NH3

炭化物中-N

N2

タール中-N

120触媒層温度：650℃

100

80

60

40

20

0川砂 Ni-褐炭 Ni-Al2O3

触媒

NiNi系触媒による有害窒素化合物の分解系触媒による有害窒素化合物の分解

畜産現場で日量１トン処理を実施


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Gunma Prefecture鶏糞低温熱処理実証炉鶏糞低温熱処理実証炉((株式会社キンセイ産業株式会社キンセイ産業))

・600℃での運転で

タールトラブル無し・臭気の発生無し・18～29％減容化・消費エネルギーを

40％削減

・共同特許出願(群馬大学-株式会社キンセイ産業)設置面積：32m2(10坪)

装置重量：3 t

自動運転


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化成肥料実験２実験１

化成肥料の原料として利用可能

コマツナで化成肥料と比較

鶏糞灰および炭化物の肥効鶏糞灰および炭化物の肥効

関連法規鶏糞灰・炭開発炉

土壌汚染対策法 ◎

肥料取締法 ◎

大気汚染防止法 ◎

ダイオキシン類対策特別措置法 ◎ ◎

廃棄物の処理及び清掃に関する法律 ◎ ◎

すべてクリア


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鶏糞灰・炭化物ならびに開発炉鶏糞灰・炭化物ならびに開発炉の環境適応性の環境適応性

鶏糞灰・炭化物からの活性炭製造鶏糞灰・炭化物からの活性炭製造

活性炭

鶏糞

熱分解

灰・炭化物

塩酸洗浄

水洗浄

乾燥

20 30 40 8050 60 70

黒鉛

鶏糞灰・炭化物@700℃

鶏糞灰・炭化物塩酸処理後

CaCO3

2θ / degree

Inte

nsity

/ a.u

.


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600 700 800 900 1000炭化温度 / ℃

2000

1500

1000

500

0

比表面積

/m2 g

-1鶏糞由来活性炭の特性鶏糞由来活性炭の特性

特別な賦活操作無しに活性炭が作製可能

比表面積

[m2/g]平均細孔径

[nm]ヨウ素吸着能

[mg-I2/g-samp.]

鶏糞活性炭 1075 4.5 809市販活性炭 1351 1.9 978


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CaCO3 → CaO + CO2 ↑ ・・・ (1)C(sample) + CO2 → 2CO↑ ・・・ (2)

100 300 500 700 900

CO

CO2H2

温度 / ℃

70

60

50

40

30

20

10

0重量

減少

率/%

8

12

16

4

0

20

生成

ガス量

/mm

ol/g

-sam

ple

daf

活性炭生成のメカニズム活性炭生成のメカニズム CREATECREATE群馬県群馬県

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鶏糞灰・炭化物と活性炭の透過電子顕微鏡像

10 nm

10 nm

鶏糞灰・炭化物

活性炭


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まとめまとめ

・独自の低コスト触媒(Ni担持褐炭)を用いて、

鶏糞の低温灰化・炭化に成功した。

・3t/日の処理能力を有する灰化・炭化処理装置を

試作し、実証を行った。

・鶏糞灰・炭化物は肥料として利用可能であり、法的な安全性が確認された。

・鶏糞灰・炭化物から灰分を除去することにより、容易に活性炭が作製できた。

今後取り組むべき課題

・灰化・炭化炉の大型化ならびに処理プロセスのさらなる低温化による低コスト化とエネルギー消費量の低減

・鶏糞灰・炭化物の新規用途開拓

企業への期待

・鶏糞由来の灰・炭化物の用途開拓を進めるため、連携可能な企業を募集中。

・バイオマスの有効利用を考えている企業には、本技術の導入が有効と考えられる。

・使用済み触媒から得られるNi微粒子の用途開拓を進めるため、連携可能な企業を募集中。

本技術に関連する知的財産権

・出願番号：特許公開2010－116278・出願人：国立大学法人群馬大学

・発明の名称：鶏糞を原料とした活性炭の製造方法

・出願番号：特願2010－242587

・出願人：株式会社キンセイ産業国立大学法人群馬大学

・発明の名称：鶏糞処理装置

■ 群馬大学ＴＬＯ

e-mail： [email protected]

TEL 0277-30-1171～1175

お問合わせ先お問合わせ先

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