資源有効利用国際環境協力プロジェクト プロジェクト履修学生：柏木信明、前薗 拓矢、王 イ敏 プロジェクト担当教員：王 青躍 A practical project for the international　environmental cooperation プロジェクト履修学生：柏木信明、前薗　拓矢、王　イ敏 プロジェクト担当教員：王　青躍 プロジェクトNo. 17 関連学外組織　 　　 ：環境保護局、 環境科学研究院他 プロジェクト概要 　As part of development project to reducing environmental impact and high efficiency of resources utilization technology. Received the cooperation of research and government　agencies in China. Through a field survey on the waste　treatment, waste coal issues and environmental　impact, will be deepen. Their understanding of environmental issues in developing countries. Issues were the theme of development and　technology transfer. 　環境負荷低減・資源高効率利用技術の開発と技術転換の一環として、中国（上海、北京）などの研究・行政機関の協力を受け、大学院生主体の現場支援型プロジェクトとして、廃棄物処理、廃棄石炭問題、環境影響に関するフィールド実態調査を通じて、途上国環境問題に関する理解を深め、開発研究や技術移転論をテーマ とする課題を実施した。 背景 　　　　　近年、燃料価格の上昇、需給が逼迫しているため、安価な石炭の需要が多く見込まれている。世界の石炭生産量のFig. 1に予測を示す。それに伴い微粉炭(<500 mm)が産出されるが、微粉炭は高灰分、低発熱量のため利用価値が乏しく廃棄されている。廃棄された微粉炭(微粉廃棄石炭)は、可燃成分を含有し、集積場での自然発火や大気汚染等の環境問題を引き起こす可能性がある1)。 実験結果 TG-DTAによる燃焼特性の評価 StageⅢ StageⅠ StageⅡ a b Fig. 1. World coal production by type in the reference scenario 2). Standard coal Waste coal 　　　　　　　　 廃棄石炭から可燃成分を効率的に回収し、油凝集選炭法のプロセスを確立するためのデータを蓄積することを目的とした。そこで廃棄物有効利用の観点およびコスト面から、廃棄植物油を凝集剤として使用した場合の影響を調査した。 研究目的 StageⅡ StageⅢ StageⅠ StageⅣ 植物油凝集選炭法 石炭および水の懸濁液に油を添加すると、疎水性である可燃成分に油が付着し、さらに、撹拌を行うと可燃成分同士が衝突して凝集が起こる。 (Fig. 2)。 d c Ash Aggregate formation Agitation Agitation Original colza oil Heating colza oil Bridging Oil Separation Organic matter Oil droplet In this oil agglomeration process, petroleum oil has been used. Vegetable oils are selected as alternative agglutinative agents. Fig. 2. Schematic diagram for principle oil agglomeration.　　　　　　　 実験方法 廃棄植物油による油凝集実験 e f 植物油(菜種油、大豆油)を金属製の鍋に約1 L入れ、180 ℃で加熱 0, 1, 3, 5, 日間と加熱時間を変化させ調査 Clean coal with original colza oil Clean coal with colza heating oil 油凝集実験 石炭の燃焼 (a, b) Vegetable oil addition Coal StageⅠ：石炭中の水分の放出、脱H・O反応、揮発分放出 Screening (30 s) StageⅡ：石炭表面の酸化 Still standing　 StageⅢ：石炭チャーの燃焼 → 燃焼後、無機物の分解 Agitation ① Agitation ② 植物油の燃焼 (c, d) Filtration StageⅡ：多価不飽和脂肪酸の酸化3)、トリグリセリドの二量体や三量体の生成 　 Water Table 1 Experimental conditions Washed with ethanol and diethyl ether StageⅢ：モノ不飽和脂肪酸の酸化3) Drying StageⅣ：炭素分の燃焼 Analysis of clean coal 加熱していない植物油と加熱した植物油を比較→400℃で最もピークが高い 3日間加熱した植物油ではモノ不飽和脂肪酸が多く含有していると考えられる Fig. 3. Schematic diagram for steps of a procedure of oil agglomeration.　 凝集体の燃焼 (e, f) 凝集体の燃焼性評価 （TG-DTA） ・加熱していない菜種油(e)：発熱ピークが別々に発生→燃焼は別々に発生 【試料】 【条件】 試料量： 3.5~4.0 mg 最終温度： 750 ℃ 昇温速度： 15 ℃/min クリーンガス流量： 50 ~60 mL/min 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　標準石炭、廃棄石炭、凝集体、　各種植物油　　　　　　　　　　　※標準石炭および廃棄石炭、凝集体は乾燥器で1時間以上放置し、乾燥 ・加熱した菜種油(f)：470 ℃で発熱ピークが発生→燃焼が発生 ⇒より着火しやすい状態 まとめ ・加熱していない植物油：発熱が別々に発生→燃焼は別々に発生 【測定例】 ・加熱した植物油：470 ℃で発熱→燃焼が効率よく発生 100 200 300 400 500 10 20 30 40 Time [min] DTA [mV] 350 450 Temperature [℃] -1 -0.5 TG [mg] Exothermic reaction Ignition temperature 【示差熱・熱重量同時測定装置 】 (TG-DTA) 基準物質と試料の間の温度差および質量を温度の関数で測定 廃棄植物油による選炭により精炭の燃焼特性が改善する可能性 今後の予定 廃棄植物油に含有する極性基の影響をより詳細に調査するため、モデル油（新鮮な植物油にカルボニル化合物を混合) し、油凝集を行う ※着火温度：試料を空気雰囲気下で加熱したときに、急激な酸化反応（発熱反応）ときの温度とする 参考文献 1) Adolfo F. Valdes, M. Dolores Gonzalez-Azpiroz, Calros G. Blanco, Ana B. Garcia, Experiment prediction of the agglomeration capability of waste vegetable oils (WVO) in relation to the recovery of coal from coal fines cleaning wastes (CFCW), Fuel, 86, 1345-1350 (2007) 2) World Energy Outlook 2007 - Chapter 1 - Global Energy Trends 3) A. Gouveia de Souza, J. C. Oliveira Santos, M. M. Conceição, M. C. Dantas Silva and S. Prasad, A thermoanalytic and kinetic study of sunflower oil, 2004, Brazilian Journal of Chemical Engineering, Vol. 21, No. 02 pp. 265 - 273, April - June