以下、添付図面を参照して、本発明を実施� ��るための最良の形態を説明する。
 図1は本発明のバイオマスの処理方法におけ る実施形態の一つである牛糞尿処理システム フロー図である。図2は本発明のバイオマス� �処理方法における爆砕処理時に生じるセル� �ース及びリグニン類の分解状態をMMCSのメカ� ��ズムにおけるステップ1及び2で示す模式図� �ある。ステップ1は高温水蒸気による物質の� ��縮工程で、その時の構成分子間への侵入作� ��と一部加水分解の状態(図2の上部)、ステッ� ��2は急激な減圧による分子間相互作用工程で 、その爆砕後は結晶性が破壊され一部加水分 解状態(図2の下部)である。
 次に、上記した実施の形態の作用、作動を� ��明する。
 尚、本発明のバイオマスの処理方法は、上� ��した実施の形態に限定されるものではなく� ��本発明の要旨を逸脱しない範囲内において� ��々変更を加え得ることは勿論である。

 本発明は、現生生物体構成物質起源の産業� ��源であるバイオマスの処理方法である。
 バイオマスの処理原料としては、稲わら、� ��わら、籾殻、サトウキビバガス、過剰生産� ��れた食料やエネルギー作物、草木類、草生� ��、建築廃材、古紙などの木質系廃棄物;家畜 糞尿、水産加工残渣などの水・畜産系廃棄物 ;家庭生ゴミ、てんぷら油、有機汚泥、下水� �泥などの生活系廃棄物などが例示される。
 本発明にあっては、中でもバイオマスの処� ��原料に水分含量が60質量%以上のものに使用� ��ることが有効である。特に、家畜糞尿等の� ��分含量が80質量%以上の水分過多であっても� ��図1に示すように、水分調整をするべく、そ の他のバイオマスやバイオマスではない、有 機物を主とする廃棄物、例えば、プラスチッ クやゴム成形物を混合することが出来る限り 、目的原材料の処理を優先させることができ る。
 更に、本発明にあっては、バイオマスの処� ��原料にはヘミセルロースが含まれている場� ��に有効に作用する。これはヘミセルロース� ��の爆砕効果が大きいためである。

 バイオマス原料の具体的な一例を示すと、� ��下のようになる。
 1.日処理量:成牛2,000頭分(一頭あたり45kg)の� �尿45kg(内敷き藁9kgを含む)90t/日と、水分調整� ��的で、オガ粉(含水率20%)45tを混合合計:135t
 2.組成比(表2)

 本発明は、バイオマスを爆砕処理、次いで� ��分を除去することにより細胞膜が破裂する� ��とで、細胞膜中にある水分まで蒸散させる� ��とで、処理物中の水分含量を著しく少なく� ��ることができる。その結果、水分の存在を� ��端に嫌う溶融塩処理にスムーズに移行する� ��とができる。爆砕処理は密閉条件で所定の� ��度及び圧力のもとで、好適には攪拌処理す� ��ことにより、バイオマス原料を蒸煮による� ��熱反応(化学的反応)と爆砕(物理的反応)を行 わせて細胞膜を破壊させる。
 具体的には、爆砕処理は公知の多目的材料� ��換装置(MMCS:Multi Purpose Material Conversion Syste m)の技術によって達成できる。MMCSの技術は、 所定温度、所定の圧力で所定時間の処理後、 一定の圧力まで急激に減圧することにより、 図2のMMCSのメカニズムを図式化に示すように� ��バイオマス中の細胞膜が破砕し、その衝撃� ��よりリグニンなどの難分解性物質さらには� ��胞膜を有しないポリマー成形物も含めて、� ��物組織の結晶性解離にまで爆砕細分化可能� ��技術である。

 例えば、予備実験ではあるが、実際にMMCS によって前処理された間伐生木を350℃、15MPa� ��1時間処理によりリグニンなども含め90%以上 のガス化率が確認されている。この結果はこ れまでのリグニン類の分解では達成されてい ない。すなわちMMCSによる前処理によって通� �の流動化および加圧熱水抽出には見られな� �組織の分解が起こっており、このことによ� �て通常の分解条件よりさらに温和な条件で� �リグニン類及びセルロース等を単分子類お� �び燃焼ガスへの分解が可能であることを示� �している。またこのような前処理原料を使� �することにより、処理後固形物の乾燥を容� �に行うことが可能である。加圧放出および� �の後の自然乾燥において、含水率60%程度の� �料が、短時間で含水率25~5%程度にまで乾燥さ せることができる。さらには、加圧解除の際 、アンモニア、硫化水素等の揮発性ガスも同 時に放出し、固形分中のこれらの濃度を減少 させることができる。含水率を調整した微粉 固形物は、その後、熱処理において、極めて 効率的にガス化分解可能である。

 本発明にあっては、前記爆砕処理が、温度1 00~300℃、圧力1~20MPa、特に2~15MPaの範囲の密閉� ��境下に置いて所定時間攪拌しながら圧力を� ��透させた後に、圧力0.1~0.5MPaの範囲、好まし くは0.1~0.2MPaの範囲、更に好ましくは常圧に� �し、また特に急激な戻しが良く、5秒以内、� ��に好ましくは3秒以内という短時間に戻す。 また、処理原料の量にもよるが、前記爆砕処 理は上記の加圧環境下に30分間以上、特に好� ��しくは1時間以上置いた後に常圧に戻す方法 が用いられる。
 具体的な一般処理は以下の通りである。
 MMCS爆砕処理
 上記混合原料135tを、MMCS装置のキャパに合� �せ、数回に分け投入する。
一回につき原料20t投入後、容器内を200℃、1~2 0MPaとなるように設定する。この状態で1時間� ��拌し、リーク弁を調整して、常圧に5分間以 内で戻す。この際リーク弁は、コンデンサー に直結されており、リークした蒸気は、この コンデンサーで冷却され液化してトラップ中 に貯留する。貯留物は、アンモニア水である 。一部硫黄化合物も混入する。
 常圧に戻した後も、120℃程度の温度に設定� ��、残渣固形物の水分量が20質量%~30質量%程度 になるまで、乾燥させる。固形物の量は、約 11tである。

 本発明のバイオマス処理方法は、前記爆砕� ��理し、次いで水分を除去した後、アルカリ� ��融塩処理を行う。この場合、アルカリ溶融� ��処理に先立って、爆砕処理したバイオマス� ��図1に示すように水分を揮発させ、上記した ように水分量を20~30質量%の範囲に調整するこ とが好ましい。
 アルカリ溶融塩処理技術は、以下の式に示� ��とおり、ポリ塩化物その他の元素を含むバ� ��オマス類を、塩化水素ガスや塩素化有機物� ��どを排出することなく、溶融水酸化ナトリ� ��ム中、約600℃で、完全に分解し、水素ガス� ��得ることに成功している技術である。
 -CH ₂ -CHCl-+5NaOH+H ₂ O→2Na ₂ CO ₃ +NaCl+5H ₂

 さらに、アルカリ金属の作用により、塩素� ��子は、塩化ナトリウムとして固定化され、� ��た系内の一部酸素および炭素は、アルカリ� ��属炭酸塩として固定化される。また、PVC中� ��含まれる可塑剤等もPVCと同様に分解され排� ��物としては検出されない。この系では、重� ��属類も塩として系内に固定化される。
 その他PE,PP,PSおよび生ゴミなど生物系廃棄� �等の分解に際しても、上記600℃条件におい� �は、酸素濃度の差異によるガス成分比の違� �が出るものの、メタン、水素、一酸化炭素� �の合成ガス成分となる。
 これらのことを考慮すると、種々の化学物� ��を含む牛糞尿の処理においてもこの技術の� ��用によって、有害な排気ガスを生じること� ��く、CO ₂ を適正に固定化することによって燃焼系のガ スを高効率で得ることができる。

 上述からの具体的なアルカリ溶融塩処理後� ��固形分成分比は以下の通りである。

 上記CHO組成比に基づき、アルカリ溶融塩分� ��における化学式を想定すると以下に示した� ��応当量が近似式で得られる。
 2C ₃ .xH ₆ .yO ₂ .z+6NaOH+3H ₂ O→3Na ₂ CO ₃ +12H ₂ +3CO
 これにより、計算される水分量は、26.7%程� �となる。また、得られる水素量および一酸� �炭素量は、以下のとおり。
 水素:74,300kg/202×2=735kg
 一酸化炭素:74,300kg/202×28=10,299kg
 反応は、MMCS処理、乾燥処理後の固形物を、 溶融塩炉に投入し、600℃、30分間処理する。� ��ス成分を捕集し、精製処理を行い、その後� ��工程に用いる。

 (実施例)
 容量2m ³ のMMCS装置に、牛糞尿900kgとオガ粉450kgを混合� ��た原料を投入した。密閉した反応容器内温� ��を200℃に加熱した。このときの圧力は10.5MPa であった。この状態で1時間攪拌した。その� �、攪拌しながらリーク弁を調整して、常圧� �5分間以内で戻した。リーク弁は、コンデン� ��ーに直結されており、リークした蒸気は、� ��ンデンサーで冷却され液化してトラップ中� ��貯留した。貯留物は、アンモニア水であっ� ��。
 常圧に戻した後も、120℃~140℃の温度を保持 し、残渣固形物の水分量が26%になるまで、乾 燥させた。このとき固形物の状態は粉末状で あり、量は、1,100kgであった。
 ついで、この固形物と水酸化ナトリウム1,40 0kgを混合させ、容量3m3のアルカリ溶融塩炉に 投入した。その後アルカリ溶融塩炉を600℃ま で加熱し、30分間処理した。得られた分解ガ� ��を分析したところ、水素7.3kg、一酸化炭素10 2kgであった。