液化ジメチルエーテルによる、畜産廃棄物の脱水・乾燥プロセスの構築

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23360231
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 大下 和徹 京都大学, 地球環境学堂, 准教授 (90346081)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高岡 昌輝 京都大学, 地球環境学堂, 教授 (80252485) ; 神田 英輝 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90371624)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 畜産廃棄物 / 液化ジメチルエーテル / 動物医薬品 / 脱水 / 乾燥 / 省エネルギー / 再利用 / 燃料化

Research Abstract

発生量の大部分が堆肥化され、畜産の盛んな地域では過剰供給となっている家畜糞の有効なエネルギー利用の方法が注目されている。本研究では、固形燃料として利用できる乾燥物を得ることを念頭に、液化ジメチルエーテル（DME）を用いた常温での家畜糞の省エネルギー脱水プロセスを構築することを目的とした。以下に得られた知見を示す。
・平成25年度はバッチ式で実験を行い、液固比は38(7バッチ)で含水率5.7%（70分）まで脱水でき、液固比、時間ともに流通式の半分程度で効率的に脱水が可能となった。この脱水挙動は動的なPeleg’s modelで予測することが可能であった。
・脱水後牛糞は、湿潤ベースの低位発熱量が、13.8kJ/g-wetとなり、従来の加熱乾燥の約半分のエネルギー投入で、脱水前の18倍程度に高めることができた。しかし約2%のDMEが脱水分離液に溶解する、あるいは脱水後牛糞に残留するため、この部分の回収が今後の課題である。
・脱水後牛糞の自然発火性について、Frank-Kamenetskii式を用いて推定したところ、DME脱水後牛糞は、加熱乾燥後牛糞よりも、自然発火性が低下し、管理が容易になることが期待できた。この原因としては液化DMEにより、自然発火性の高いタール分が抽出されたことが考えられた。
・牛糞の液化DME脱水にともなう、動物医薬品の挙動に関しては、酢酸アセトニトリルを溶媒とした超音波抽出の後、LC/MS/MSにより代表的な4種の挙動を評価した。その結果、比較的疎水性の高いSulfamethxazol、Tylosinについては脱水とともに分離液に移行する傾向が見られ、逆に疎水性の低いAmoxycillin,　 Oxytetracyclinについては、脱水後牛糞に残留している傾向が見られた。このことより、液化DME脱水系は、主として疎水性で支配されていることが示唆された。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。