2021 Fiscal Year Research-status Report
新規バイオマス含有金属除去手法の開発および適用条件に関する研究
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19K12406
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| Research Institution | Kanagawa University |
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Principal Investigator |
伊東 弘行 神奈川大学, 工学部, 教授 (30372270)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | バイオマス / 灰除去 / 塩酸 / 電場 / 直流 / 交流 / 周波数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バイオマスブリケットの燃焼利用における重要な課題の一つに燃焼灰の排出が挙げられる。燃焼灰は燃焼器トラブルの原因になるほか処理に手間やコストを要するなど利用普及の妨げとなっている。本研究では、(1)ブリケット製造に供する粉砕したバイオマス固体試料から、燃焼灰の原因となる金属成分を効率よく除去出来る手法を調べ、(2)金属成分を除去したバイオマス固体試料、および同試料より作成したブリケットの燃料としての特性、および燃焼特性を調べることを目的としている。昨年度、ヒノキおがくず試料を塩酸水溶液に浸して直流電場を付与し、水溶液中に溶出した金属イオンに電気泳動を生じさせて試料中から金属成分を排出する効果を狙い、実験を行った。この結果、塩酸水溶液含侵中に直流電場を付与することで、試料中の灰除去が促進されることが示唆されたものの、コロナ禍のため実験機会を十分に確保することが出来ず、信頼性に問題があった。本年度は、まず直流電場印加の効果を確認し、次に交流(矩形波)電場印加、交流電場周波数の効果を確認した。また、直流電場印加と交流電場印加効果の違いを考察するため、交流電場印加と片側繰り返し電場印加の効果の比較を行った。その結果、直流50Vを印加した場合、静置含侵に比べて灰の除去効果が得られることがわかった。また交流約50Vを周波数1Hz、5Hzで印加した場合ともに、直流50Vに比べて灰除去効果が促進されることがわかった。また、1Hzと5Hz印加では、ほぼ同様の灰除去促進効果であった。一方、周波数100Hzの交流約50Vでは、静置含侵と同様の灰除去効果であり、電場印加による促進効果は得られなかった。片側繰り返し約50Vの場合には、直流50Vと同程度の灰除去効果であった。これら結果より、溶出金属イオンへ適切な方向および時間で外力を付与することにより灰除去促進効果を得られることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年(2020年)度、コロナウイルスの感染防止に関わる緊急事態宣言ならびにその後の大学への入構禁止、入構制限により、実験機会を十分に確保出来ず、当初の予定通りに進めることができなかった。このため、全体の研究予定としては遅れているのが現状である。今年度に関しては、灰除去効果への直流電場、交流電場の影響、および周波数の影響を確認し、さらに周波数ならびに電場印加方向の影響を見ることで電場印加による灰除去のメカニズムについて考察を進めることが出来、単年度としては目標を達成できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
バイオマス試料を水あるいは塩酸水溶液に含侵して灰除去を行った試料にてブリケットを作成し、燃焼実験を行って質量減少速度および燃焼継続時間を調べる。灰除去を行っていない試料にて作成したブリケットの燃焼実験結果と比較することで、ごく少量の試料によるTGA分析結果で知られているアルカリ金属の触媒効果が実際のブリケットでも生じるのか、また生じるとすればどの程度の効果であるのかを確認する。
バイオマス原材料の一つであるもみ殻の灰分の大部分はシリカであり、アルカリ金属も含まれている。この両方の灰分を除去するために、アルカリと酸を併用した灰除去を行い、灰除去可能な割合を調べる。これは当初の研究計画には含まれていないものであるが、広くバイオマス試料から灰分除去を行う上で重要な知見であると判断し、追加するものである。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由は、昨年(2020年)度コロナウイルスの感染防止に関わる緊急事態宣言ならびにその後の大学への入構禁止、入構制限により、実験を当初の予定通りに進めることができなかったため、研究計画全体として遅れていることによる。
使用計画としては、試料を大量に洗浄してブリケット試料とするため、洗浄後の試料を乾燥させる乾燥機を購入する。
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