成果報告書詳細
管理番号20130000000634
タイトル平成23年度-平成24年度成果報告書 アスベスト含有廃棄物の無害化実証開発 石綿含有震災廃棄物無害化及び再資源化処理の実証研究開発
公開日2014/2/22
報告書年度2011 - 2012
委託先名株式会社ストリートデザイン
プロジェクト番号P11014
部署名環境部
和文要約 本委託研究テーマにおいて平成23-24年度で、特別管理産業廃棄物廃石綿等をアルカリ系融解剤を用いて800-1200℃の低温で炭素化無害化炉にて石綿を無害化し、その熱源として震災廃棄物の木質系、プラスチック系の震災廃棄物を炭素化処理させる際の自燃する熱を利用し石綿と融解剤を反応させ、熱のみで溶融無害化させる技術に対して低エネルギーで無害化できることを実証した。さらに生成した石綿無害化残渣及び炭素化した震災廃棄物からガスを生成して発電し、再資源化有効利用自給型石綿無害化再資源化システムを構築し、安全に低コスト、省エネルギーで無害化・再資源化する技術を実証した。
 ラボ実験による無害化運転条件の最適化検討では、走査型電子顕微鏡による観察の結果、弊社の石綿溶融促進剤を石綿含有廃棄物へ添加、混合し、800℃で30分加熱処理すれば、石綿は十分に溶融固定化することがわかった。これらのデータを基に、環境省無害化認定のためのデータ取得を視野に入れ、本実証機で石綿低温無害化・再資源化の実証試験を行った。無害化については、ガス中の石綿は空気中の繊維状粒子測定法(JIS K3850-1:2006-6.2)、固体の石綿は石綿に係る特定粉塵の濃度測定法(平成元年12月27日環境庁告示第93号)及び建材製品中のアスベスト含有率測定方法(JIS A 1481-7.1、7.2)で確認した。その結果、無害化炉から排出された残渣は、環境省無害化判定基準より判断し、無害化が確認され、排ガス中の石綿濃度は大気汚染防止法特定粉じん発生施設の敷地境界基準以下であることが確認された。
 震災廃棄物の木質系、プラスチック系震災廃棄物の再資源化技術開発については、ラボ実験、ベンチプラントによる諸条件試験研究のデータでは、固形残渣は、CaO:36.2%, SiO2:33.1%, Na2O:12.8% を主成分とする無機材料であり、これを水酸化ナトリウムを用いたアルカリ水熱合成反応により、Tobermorite 11Åに約90%の収率で転換できることが分かった。Tobermorite11Åは、陽イオン交換能やリン酸イオン除去能をもつ物質として知られており、リン等の吸着材やCa含有肥料等として再利用可能であることが分かった。
 再資源化ガス化炉からの生成ガスについては、H2:24.6456%、CO:5.917%、N2:41.3917%、O2:1.0132%、CH4:0.3086%、その他:26.7239%、という組成であり、軽油混焼発電機供給ガスエネルギーとして使用可能なガスであった。実証試験設備では、生成ガスをエネルギーの一部として供給し、発電した電力を用いて実証試験設備を稼働させ試験を行った。再資源ガスとして使用可能なことと、実用機においても低エネルギーで稼働できることを実証した。
 実用化に資する導入シナリオとビジネスモデルの策定を実施した。開発目標に対する到達度は、環境安全性、石綿無害化、再資源化、実用化(環境省無害化認定実証試験)、事業化(収益事業性)各項目について充分達成することができた。
英文要約1) Asbestos-containing disaster wastes were readily converted into harmless solid in a vertical furnace in the presence of a flux at the temperature range of 800 to 1200 degrees C, the lower melting range of asbestos.
2) In the vertical furnace, partial combustion of wooden and plastic components in the wastes provided the enough heat for the conversion of asbestos in the furnace.
3) The partial combustion of wood waste gave charcoal, and flammable gas containing H2 and CO was obtained in a moving-bed gasifier through steam gasification of the charcoal. The flammable gas was supplied to a dual-fuel diesel engine to generate electricity, which saved energy of the demonstration plant.
Through the operation results, the conversion system for the wastes has been developed with demonstrating the system features of the cost-effective and energy-saving treatment of asbestos, wood and plastics with the safety in the operations and the environment.
The typical results in asbestos treatment are summarized as follows. Laboratory experiments using SEM for the optimization of asbestos conversion conditions are heating temperature at 800 degrees C and heating period of 30 minutes. Based on the data, the demonstration plant was operated to obtain the technical certification as the valid asbestos treatment facility from the Ministry of the Environment. As the analytical methods to detect asbestos, the following guidelines were used: JIS K3850-1:2006-6.2 and the public notice No. 93 of the Environment Agency (Dec. 27 1989) were used for analysis of asbestos in gas samples, and JIS A1481-7.1 and 7.2 were used for analysis of asbestos in solid samples.
The typical results of the recovery of resources and energy are summarized as follows. Experimental studies indicated two major results: 1) Asbestos-containing wastes was converted into harmless solid residue, which consists of CaO 36.2, SiO2 33.1 and Na2O 12.8 in weight percent as the major components. Tobermorite sensu stricto, known as an ion exchanger, was obtained at about 90% yield by hydrothermal treatment of the solid residue. 2) Steam conversion of charcoal in the gasifier using super-heated steam gave a flammable gas consisting of H2 24.6, CO 5.9, N2 41.4, O 1.0, CH4 0.3 and others, mainly expected as CO2, 26.7 in volume percent. The flammable gas was used in the dual-fuel diesel engine. The resulting electricity was supplied to the demonstration plant. It was demonstrated to reduce the energy consumption.
Feasibility studies were completed considering the commercial scenarios and business model of the waste treatment using the newly developed system. Experimental and economical achievement were readily satisfied with the development objectives in terms of environmental safety secured, complete conversion of asbestos, recovery of energy and resource, practical use as a valid technology that agreed to the technical certification of the Ministry of the Environment, and the enough economic feasibility.
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