| 研究課題/領域番号 |
26292130
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
岩渕 和則 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (00193764)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 再生可能エネルギー / バイオマス / 廃棄物再資源化 / 農業工学 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、有機廃棄物を炭化しエネルギへ変換する技術の確立である。有機廃棄物は，家畜の排泄物や食品廃棄物に代表されるように，通常は85％以上の高水分である。有機廃棄物の賦存量は膨大であり，エネルギ化に貢献する貴重な資源という共通認識はあるものの，多大な乾燥エネルギを供給して乾燥・炭化するとエネルギ収支が負になり易い。本研究の仮説である，「不完全燃焼によって生成された一酸化炭素が，さらに酸化反応することによる発熱が自然発火へと至る昇温を引き起こす」を証明することによって，自然発火を活用した自己発熱型の昇温反応メカニズムを明らかにし、廃棄物系バイオマスのエネルギ化技術を実現する方法を確立することである。
そこで低酸素条件下で生ずる一酸化炭素について分析を行っているが，自然発火にいたる反応が不安定であり，発火に至らない反応が頻発し，発生ガスの分析が行えないケースが増えている。自然発火に至っているケースについて引き続き分析を行っているが，実験的検討のみでは，解析の進展に遅れが出る可能性もあるため，同時に熱発生，伝導の数値モデルによる自然発火に必要な物理的環境条件等についても検討を行った。
自然発火をより常温に近い温度で容易に生じさせ得るのかを検討するため，実測データをFrank-Kamenetskiiの発火理論式に適用することにより，限界発火温度（自然発火が生じるために必要な最低の温度）について検討を行った。その結果，容器半径を大きくすると限界発火温度が低下することが分かり，バイオマスの体積が大きくなると，体積に対して表面積が相対的に小さくなることにより発熱に比べて放熱が小さくなるためと考えらた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
低酸素条件下で生ずる一酸化炭素について分析を行っているが，自然発火にいたる反応が不安定であり，発火に至らない反応が頻発し，発生ガスの分析が行えないケースが増えている。そこでガス分析と並行して既存取得データの発熱量を用いて自然発火を説明するFrank-Kamenetskii式によって種々の検討を行った。さらなる検討は必要であるが，限界発火温度Tc（発火に至る昇温過程の下限界温度）は非常に低く，条件によっては常温付近でも限界発火温度になり得ることが示されるなど，一定の成果が得られている。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初２年目に予定されていた溶存酸素測定装置は，研究費査定額が申請額よりも低いために購入が不可能になったことからこの購入は諦めざるを得ない。ただし，初年度からの室内実験の継続による安定的な発火反応の解明がより重要と判断していることから，継続する室内での発火反応実験，当初より２年目に計画しているフィールドにおける発火現象調査，これに加えて数値モデル計算を加味した自然発火現象メカニズム解明の３つを並行して行うことにより，成果を得ることが可能と考えている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
現実には差額は生じていない。３月中に納品はなされていたが，支払いが４月になっていたために，差額が生じている収支になっている。
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| 次年度使用額の使用計画 |
上記理由により，差額は生じていない。
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