2004 年度実績報告書

亜臨界水を用いた有機性廃棄物の溶解処理における副反応の抑制に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号	16310063
研究種目	基盤研究(B)
研究機関	宇部工業高等専門学校
研究代表者	村上定瞭宇部工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (00035065)
研究分担者	深川勝之宇部工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (20043870) 竹内正美宇部工業高等専門学校, 物質工学科, 助教授 (30043889) 山崎博人宇部工業高等専門学校, 物質工学科, 助教授 (20300618) 今井剛山口大学, 工学部, 助教授 (20263791) 北野誠石川島播磨重工業(株), 総合開発センター・環境化学システム開発部, 課長
キーワード	亜臨界水 / 有機廃棄物の資源化 / 副反応機構の解明 / 副反応の抑制 / スケールの抑制
研究概要	1.研究目的本研究グループでは、有機廃棄物を亜臨界により加水分解・溶解し、溶出リンを析出させて回収するとともに、溶解した有機物を高速メタン発酵によりバイオガスに変換する有機廃棄物の資源化技術の開発を行っている。ところが、亜臨界水中では、目的反応である加水分解に加えて、副反応である熱分解も同時に進行する。熱分解反応が起こると、ガス状物質・炭化物質・タール状物質及び難溶解性塩を生成し、リンやメタンの回収率を低下させるだけでなく、スケール付着による亜臨界水装置の閉塞の原因となる。本研究の目的は、亜臨界水反応における固形有機物の熱分解機構を解明し、その抑制法を確立することである。 2.研究成果連続式亜臨界水装置の設計・製作:本装置(最大温度350℃、最大圧力40MPa、処理能力20mL/分)を設計・製作した。本装置は、内部配管を簡単に分解して付着したスケール量を測定できる構造とした。モデル物質を用いた有機物の熱分解機構の解明とその抑制:有機物のモデル物質として砂糖及びCa(II)-EDTA錯体の水溶液を用い、亜臨界水装置に導入して、熱分解の生成物量並びに本装置の鋼管内壁へのスケール付着状況を定量的に調べた。その結果、モデル物質について熱分解機構の概要が明らかになった。次に、副反応及びスケール析出の抑制法を検討したところ、水酸化ナトリム添加法が効果的であることが判明したので、その添加量の最適化を行った。 3.今後の課題実際の有機性廃棄物として下水汚泥及び生ごみを亜臨界水装置へ導入し、副反応生成物であるガス物質・炭化物質・タール物質及びスケールの生成量を定量的に測定するとともに、アルカリ添加による副反応の抑制とスケールの抑制法の最適化を行って本技術の実用化を目指す。