JP7650426B2 - 海藻資源化システム及び海藻資源化方法 - Google Patents

Description

本開示は海藻資源化システム及び海藻資源化方法に関する。

特許文献１には、海藻を育成し、空気中の二酸化炭素を取り込むと共に、この海藻を活用してメタノール、水素、二酸化炭素を製造、分離、回収するシステムが開示されている。

特開２００５－０３５９６７号公報

ところで、発明者らは、海藻を低酸素雰囲気下において例えば３００℃程度に加熱し、バイオ炭を生成する炭化装置と、海藻を酵母によって発酵させ、メタン、エタノール等を生成する発酵装置と、を備えた海藻資源化システムを検討している。
ここで、海藻を発酵させる際、酵母が二酸化炭素を排出する。すなわち、発酵装置において二酸化炭素が発生するため、当該二酸化炭素を有効利用したい。

本開示は、このような事情に鑑みなされたものであって、発酵装置において発生する二酸化炭素を有効利用可能な海藻資源化システム及び海藻資源化方法を提供する。

本開示の一態様に係る海藻資源化システムは、
海中から採取した海藻を大気中よりも酸素濃度が低い低酸素雰囲気下において加熱し、バイオ炭を生成する炭化装置と、
海中から採取した他の海藻を酵母によって発酵させる発酵装置と、を備えた海藻資源化システムであって、
前記発酵装置において発生した二酸化炭素を、前記炭化装置に導入し、前記低酸素雰囲気を生成するものである。

本開示の一態様では、発酵装置において発生した二酸化炭素を、炭化装置に導入し、前記低酸素雰囲気を生成する。そのため、発酵装置において発生する二酸化炭素を有効利用できる。

前記海藻における２５０℃で分解しない難熱分解成分の濃度を測定する海藻成分測定装置と、前記海藻成分測定装置によって測定された前記難熱分解成分の濃度に基づいて、前記海藻を振り分ける振分装置と、をさらに備え、前記振分装置は、前記難熱分解成分の濃度が所定の基準値を超える海藻を前記炭化装置に振り分け、前記難熱分解成分の濃度が前記所定の基準値を下回る海藻を前記発酵装置に振り分けてもよい。このような構成によって、炭化装置における海藻の熱分解が抑制され、バイオ炭の製造効率が向上する。

前記発酵装置において、前記他の海藻を発酵させる前に、前記他の海藻を加水分解してもよい。事前に海藻を加水分解することによって、海藻を効率良く発酵させることができる。

本開示の一態様に係る海藻資源化方法は、
海中から採取した海藻を低酸素雰囲気下において加熱し、バイオ炭を生成する炭化工程と、
海中から採取した他の海藻を酵母によって発酵させる発酵工程と、を備えた海藻資源化方法であって、
前記発酵工程において発生した二酸化炭素を、前記炭化工程に導入し、前記低酸素雰囲気を生成するものである。

本開示の一態様では、発酵工程において発生した二酸化炭素を、炭化工程に導入し、前記低酸素雰囲気を生成する。そのため、発酵工程において発生する二酸化炭素を有効利用できる。

本開示により、発酵装置において発生する二酸化炭素を有効利用可能な海藻資源化システム及び海藻資源化方法を提供できる。

第１の実施形態に係る海藻資源化システムの構成を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る海藻資源化システムの構成を示すブロック図である。

以下、本開示の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本開示が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（第１の実施形態）
＜海藻資源化システムの構成＞
まず、図１を参照して、第１の実施形態に係る海藻資源化システムの構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る海藻資源化システムの構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施形態に係る海藻資源化システムは、発酵装置１０及び炭化装置２０を備えている。図１におけて、太い矢印は、海藻の流れを示している。

発酵装置１０は、海藻を酵母によって発酵させ、メタンを生成する。発酵装置１０において、海藻は加水分解された後、メタン発酵される。事前に海藻を加水分解することによって、海藻を効率良く発酵させられる。
他方、発酵装置１０では、海藻を発酵させる際、酵母が二酸化炭素を排出する。すなわち、発酵装置１０において二酸化炭素が発生する。

なお、発酵装置１０において、海藻をメタン発酵とは異なる酵母によってアルコール発酵させた後、蒸留し、エタノール等のアルコールを生成してもよい。その場合にも、発酵装置１０において二酸化炭素が発生する。

炭化装置２０は、低酸素雰囲気下において、乾燥及び裁断された海藻を３００℃程度に加熱し、バイオ炭を製造する。低酸素雰囲気とは、大気中よりも酸素濃度が低い雰囲気である。具体的には、低酸素雰囲気は、例えば酸素濃度が１体積％以下の雰囲気である。

図１に示すように、炭化装置２０には、発酵装置１０において発生した二酸化炭素が導入され、低酸素雰囲気が生成される。発酵装置１０において発生した二酸化炭素は、例えば発酵装置１０と炭化装置２０とを接続する配管（不図示）を介して、発酵装置１０から炭化装置２０に導入される。そのため、発酵装置１０において発生する二酸化炭素を有効利用できる。

他方、例えば海藻における２５０℃で分解しない難熱分解成分の濃度に基づいて、海藻を発酵装置１０と炭化装置２０とに振り分けてもよい。例えば、難熱分解成分の濃度が所定の基準値（例えば３０質量％程度）を下回る海藻を発酵装置１０に振り分け、基準値を超える海藻を炭化装置２０に振り分けてもよい。そのため、炭化装置２０における海藻の熱分解が抑制され、バイオ炭の製造効率が向上する。

以上に説明したように、本実施形態に係る海藻資源化システムでは、発酵装置１０において発生した二酸化炭素を、炭化装置２０に導入し、低酸素雰囲気を生成する。そのため、発酵装置１０において発生する二酸化炭素を有効利用できる。

なお、本実施形態では、発酵装置１０において発酵させる海藻と炭化装置２０において炭化させる海藻とは、例えば無差別に振り分けられる。他方、後述するように、例えば海藻が含有する難熱分解成分の濃度に基づいて、海藻を発酵装置１０と炭化装置２０とに振り分けてもよい。

＜海藻資源化方法＞
次に、図１を参照して、第１の実施形態に係る海藻資源化方法について説明する。
本実施形態に係る海藻資源化方法は、海中から採取した海藻を大気中よりも酸素濃度が低い低酸素雰囲気下において加熱し、バイオ炭を生成する炭化工程と、海中から採取した他の海藻を酵母によって発酵させる発酵工程と、を備える。
図１に示す発酵装置１０において発酵工程が行われ、炭化装置２０において炭化工程が行われる。

ここで、図１に示すように、炭化装置２０には、発酵装置１０において発生した二酸化炭素が導入され、低酸素雰囲気が生成される。すなわち、発酵工程において発生した二酸化炭素を、炭化工程に導入し、低酸素雰囲気を生成する。そのため、発酵装置１０において発生する二酸化炭素を有効利用できる。

以上に説明したように、本実施形態に係る海藻資源化方法では、発酵工程において発生した二酸化炭素を、炭化工程に導入し、低酸素雰囲気を生成する。そのため、発酵工程において発生する二酸化炭素を有効利用できる。

（第２の実施形態）
次に、図２を参照して、第２の実施形態に係る海藻資源化システムの構成について説明する。図２は、第２の実施形態に係る海藻資源化システムの構成を示すブロック図である。
図２に示すように、本実施形態に係る海藻資源化システムは、図１に示す発酵装置１０及び炭化装置２０に加え、成分測定装置３０及び振分装置４０を備えている。

図２に示すように、成分測定装置３０は、海中から採取した海藻における２５０℃で分解しない難熱分解成分の濃度を測定する。すなわち、成分測定装置３０は、熱重量解析機能を有している。成分測定装置３０によって測定された難熱分解成分濃度は、振分装置４０に出力される。

振分装置４０は、成分測定装置３０によって測定された難熱分解成分濃度に基づいて、海中から採取した海藻を発酵装置１０と炭化装置２０とに振り分ける。
具体的には、振分装置４０は、難熱分解成分濃度が所定の基準値（例えば３０質量％程度）を下回る海藻を発酵装置１０に振り分け、難熱分解成分濃度が上記基準値を超える海藻を炭化装置２０に振り分ける。そのため、炭化装置２０における海藻の熱分解が抑制され、バイオ炭の製造効率が向上する。
なお、難熱分解成分の濃度が上記基準値に等しい場合、予め定めておけば、海藻が発酵装置１０と炭化装置２０とのいずれに振り分けられてもよい。

図示しないが、振分装置４０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算部と、各種プログラムやデータ等が格納されたＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部と、を備えている。すなわち、振分装置４０は、コンピュータとしての機能を有しており、上記各種プログラム等に基づいて振分処理を実行する。

以上に説明したように、本実施形態に係る海藻資源化システムは、海藻における難熱分解成分濃度を測定する成分測定装置３０と、成分測定装置３０によって測定された難熱分解成分濃度に基づいて、海藻を振り分ける振分装置４０と、を備える。

ここで、振分装置４０は、難熱分解成分濃度が所定の基準値を下回る海藻を発酵装置１０に振り分け、難熱分解成分濃度が上記基準値を超える海藻を炭化装置２０に振り分ける。そのため、炭化装置２０における海藻の熱分解が抑制され、バイオ炭の製造効率が向上する。
その他の構成は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

なお、本開示は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
また、本開示は、ブルーカーボン（海藻）の利用を促進させ、カーボンニュートラル、脱炭素、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ：Sustainable Development Goals）に貢献するものである。

１０ 発酵装置
２０ 炭化装置
３０ 成分測定装置
４０ 振分装置

Claims (4)

1. 海中から採取した海藻を大気中よりも酸素濃度が低い低酸素雰囲気下において加熱し、バイオ炭を生成する炭化装置と、
   海中から採取した他の海藻を酵母によって発酵させる発酵装置と、を備えた海藻資源化システムであって、
   前記発酵装置において発生した二酸化炭素を、前記炭化装置に導入し、前記低酸素雰囲気を生成する、
   海藻資源化システム。
2. 前記海藻における２５０℃で分解しない難熱分解成分の濃度を測定する海藻成分測定装置と、
   前記海藻成分測定装置によって測定された前記難熱分解成分の濃度に基づいて、前記海藻を振り分ける振分装置と、をさらに備え、
   前記振分装置は、前記難熱分解成分の濃度が所定の基準値を超える海藻を前記炭化装置に振り分け、前記難熱分解成分の濃度が前記所定の基準値を下回る海藻を前記発酵装置に振り分ける、
   請求項１に記載の海藻資源化システム。
3. 前記発酵装置において、前記他の海藻を発酵させる前に、前記他の海藻を加水分解する、
   請求項１に記載の海藻資源化システム。
4. 海中から採取した海藻を大気中よりも酸素濃度が低い低酸素雰囲気下において加熱し、バイオ炭を生成する炭化工程と、
   海中から採取した他の海藻を酵母によって発酵させる発酵工程と、を備えた海藻資源化方法であって、
   前記発酵工程において発生した二酸化炭素を、前記炭化工程に導入し、前記低酸素雰囲気を生成する、
   海藻資源化方法。

Images