Transcript バイオガス化技術実証研究 - 3R活動推進フォーラム

平成２２年１０月１８日
地域から考える３Ｒ・循環型社会
京都市の循環型社会構築に向けた取組
京都市環境政策局
循環型社会推進部循環企画課
● 京都市のごみは，過去４０年間に急激に増加
●ごみ量が増加
ｔ/年
82万トン
H12
900,000
●資源の枯渇
800,000
●急速な地球の温暖化
約20年前
645,377t
約40年前
453,484t
700,000
600,000
500,000
約60年前
69,254t
400,000
約80年前
34,247t
約100年前
12,122t
300,000
現在
(平成21年度)
545,098t
200,000
100,000
19
16
13
10
7
4
平成　１
61
58
55
52
49
46
43
40
37
34
31
28
25
22
19
16
13
10
7
4
昭和　１
12
9
6
3
44
明治４１
0
●４０年間で起こったごみの質の変化
1.3万ｔ
その他
10%
0.06万ｔ
10.1万ｔ
7倍
紙
32%
生ごみ
38%
プラスチッ
ク
1%
生ごみ
20%
1.2万ｔ
土砂・陶磁器・
灰
2%
木竹・わら
8%
紙
21%
土砂・陶
磁器・灰
40%
その他
12%
プラスチック
15%
木竹・わら
1%
4.7万ｔ
12.0万ｔ
８０倍
10倍
昭和３５年
(40年後)
平成１２年
約１３０万人・３２万世帯
人口・世帯数
約１４７万人・６２万世帯
約６万ｔ
年間ごみ量
約３２万ｔ(約５倍)
約５０ｋｇ
１人当たりごみ量
約２２０ｋｇ(約４倍)
最近のごみ質の状況
その他, 8.1
その他, 11.7
ガラス類, 1.9
ガラス類, 1.5
金属類, 3
繊維類, 3.1
金属類, 3.8
繊維類, 4.5
紙類, 32.1
紙類, 40.2
厨芥類, 38.2
厨芥類, 23.6
プラスチック類,
13.6
【家庭ごみ（燃やすごみ）】
プラスチック類,
14.7
【事業ごみ】
１．京都市バイオディーゼル燃料化事業の取組
そのきっかけは・・・・平成９年１２月開催の地球温暖化防止京都会議（ＣＯＰ３）
一石七鳥の効果と意義
・廃食用油のリサイクル
・ＣＯ２の排出抑制（約４０００トン/年）
・自動車排ガスのクリーン化
・生きた環境教育
・地域コミュニティーの活性化
・河川汚染の防止
・食料との競合回避
5
廃食用油を軽油の代替燃料に再生
家庭系とともに事業系（飲食店，ホテルなど）廃食用油も再資源化
6
家庭系廃食用油の回収拠点の
設置状況，回収量の推移
拠点設置目標 ２０００拠点（３００世帯に１ヶ所）
市民・事業者・行政
のパートナーシップ
地域ごみ
減量推進会議
(モデル回収)
環境意識が
高い市民
市職員や市会議員
の熱意
町内会
⇒
地域女性会
熱意ある市民の などへ拡大
口コミ
京都市の家庭系廃食用油は地域に根ざした取り組みとして住民主体の回収システムが構築
学区数
拠点数
250
200
学 150
区
数 100
50
0
家庭系廃食用油の回収拠点設置状況
200,000
1,600
180,000
205 2141,447
1,400
186 1,352
160,000
1,202
1,200
162
140,000
156 1,013
143
138
1,000 拠 120,000
131
956
116 124
864
825
800 点 100,000
99
693 766
600 数 80,000
531 602
50
60,000
400
40,000
200
7
175
20,000
13
0
9年度 10年度 11年度 12年度 13年度 14年度 15年度 16年度 17年度 18年度 19年度 20年度 21年度
家庭系廃食用油の回収量
回収量（㍑）
0
189,006
178,528
160,897
149,382
128,118 127,158
123,032
125,276
116,019
95,747
62,445
22,731
4,265
7
9年度 10年度 11年度 12年度 13年度 14年度 15年度 16年度 17年度 18年度 19年度 20年度 21年度
バイオディーゼル燃料の
市バス及びごみ収集車への利用
市バス(約９５台)
B20 (20%混合)
ごみ収集車(約１６０台)
B100 (100%)
年間約１５０万ℓを使用し、約４，０００ｔの二酸化炭素を削減
8
２．生ごみ等からのバイオガス化技術
実証研究プラントの取組

9
旅館やホテルの厨芥類，市場の野菜くずなどを使用し，これに
街路樹等の剪定草木や古紙等を添加，様々な条件で約10年間
(１１～２１年度）に渡り運転を実施。
所在地：京都市伏見区下鳥羽
処理量：3トン／日
方 式：コンポガス方式（高温・乾式）
ホテル厨芥（調理くず，残飯）
市場ごみ（野菜中心）
草木類（街路樹等の剪定樹木）
9
実証プラント施設全景
周囲にマンションやホテル，工場などが立ち並ぶ「準工業地
域」に位置している
10
バイオガス化技術導入の背景
従
前
厨芥類の
によるリサイクル率ＵＰ
バイオガス化を実施
紙･ﾌﾟﾗ類
紙･ﾌﾟﾗ類
その他
容器包装プラ分別
焼却
ﾘｻｲｸﾙ
紙･ﾌﾟﾗ類
その他
その他
ﾘｻｲｸﾙ
焼却
焼却
厨芥類
厨芥類
厨芥類
ﾘｻｲｸﾙ
厨芥割合の増大
発熱量の低下
厨芥の回収
発熱量の回復
厨芥類をバイオガス化することにより，エネルギーの有効活用を図ると
同時に，残ったごみの発熱量が回復し，焼却処理での熱回収効率が向上
システム全体のエネルギー効率が向上
11
生ごみの細組成（平成15年度）
その他の不純物 0.5
たばこの吸殻 0.0
コーヒー 0.9
流出水分 0.8
ティーバッグ 0.5
茶がら
3.0
「もったいない」こ
とに，生ごみのう
ち，食べ残しが４
割を占めている
野菜の皮 10.2
その他 11.0
麺類 1.1
果物類 1.0
食品外
5.7
野菜のくず、
芯 15.4
魚介類 2.3
ご飯つぶ 食べ残し
湿重量比
5.4
38.8
野菜類
5.2
菓子類 0.6
肉類 0.5
パン類 0.6
手をつけずに
捨てられた食
品が1割も
％
調理くず
55.5
果物の皮
15.8
手付かず厨芥
11.1
その他
卵
（分類不能） 殻
8.1
1.6
果物のくず、芯 1.6
魚の骨など 2.2
貝殻 0.4
鳥獣の骨など 0.2
12
私たちは本当に「もったいない」生活をしている
家庭からの手付かず食品
５０世帯３日分
（平成元年度）
家庭からの手付かず食品
１００世帯３日分
（平成１８年度）
13
私たちは本当に「もったいない」生活をしている
事業系手付かず食品廃棄物
【 コンビニ4店舗,1日分の状況】
事業系手付かず食品廃棄物
【 スーパー1店舗,1日分の状況】
14
バイオガス化技術実証研究プラント フロー図
ガス利用工程
受入･前処理工程
ガスエンジン
余剰ガス燃焼装置
二次破砕機
電力供給
ごみ押出装置
中間貯槽
スキップホイスト
希釈水
ムービングフロア
活性炭脱臭設備
ガス貯留槽
脱硫塔
熱供給
ミキサー
発酵槽
供給ポンプ
熱交換器
発酵残さ処理工程
脱水機
ガス昇圧ブロワ
発酵工程
排出循環ポンプ
遠心濃縮機
焼却施設へ
ろ液槽
ろ液槽
下水道放流
15
生ごみのバイオガス化技術
〈バイオガス化技術実証研究〉
バイオガス化技術実証プラント（３㌧／日）
生ごみ１トンあたり，１００～２００Ｎｍ３－ｄｒｙの
バイオガスを回収（メタン濃度５５％以上）
ガスエンジンで１トンあたり
１２０～２４０ｋｗｈ発電
厨芥類を主体とする廃棄物から，安定的にバイオガスを回収
16
将来のエネルギー展望と生ごみのバイオガス化
前処理
17
水素発酵
発酵
水素ガス
バイオガス化施設
メタン発酵
ｶﾞｽｴﾝｼﾞﾝ→発電
メタンガス
電
気
収集
改質装置
燃料電池→発電
水素ガス
給湯
燃料電池自動車
家庭ごみ
水素活用社会の実現
水素のエネルギー利用
化石燃料依存からの脱却
脱温暖化
17
３．京都バイオサイクルプロジェクト（H19～21）
②熱分解ガス化メタノール合成技術
剪定枝・間伐材・廃木材
ガス化
液体合成
①バイオディーゼル燃料化技術
メタノール
軽油代替利用
BDF
グリセリン
廃食用油
③高効率メタン発酵技術
厨芥類
メタン発酵
ディーゼル車
④バイオガス利用技術
バイオガス
超高温可溶化
燃料電池
京都市・京都高度技術研究所が中心となり、大学・研究機関・民間会社の協力のもと実施 18
◆ ガス化メタノール合成技術とは
間伐材、未利用樹などの林産資源
工場残材、建築廃材、剪定枝などの木質系廃棄物
ガス化メタノール合成システムのイメージ
高温熱分解ガス化
800～900℃でガス化
タール・ダストの低減
バイオマス ガス化ガス
H2＋CO＋CO2＋他
メタノール合成
2H2＋CO→CH3OH
3H2＋CO2→CH3OH＋H2O
バイオメタノール利用
廃食用油
バイオディーゼル燃料製造
植物油＋CH3OH→脂肪酸メチルエステル（BDF）＋グリセリン
真にカーボンフリーなバイオディーゼル燃料の製造
ガス化ガスと未反応オフガスを用いて
運転に必要な電力・熱を供給
⇒ 小規模分散型の自立システム
⇒ トリジェネレーションの実現
（電気、熱、メタノール）
19
◆ ガス化メタノール合成 ②
ガス化設備
（空気ガス化を採用）
メタノール合成量：50L/日を達成（目標値は30L/日、約300時間の運転を実施）
メタノール合成設備
（新型反応器を開発）
250
200
省エネ・高収率・自
立型システムを実現
MeOH積算量 [L]
傾きより　50L/日
50L/日
150
100
50
バイオメタノール
（含水率：3.0～
3.5%）
ガス化メタノール合成設備
11/28 12:00
11/28 00:00
11/27 12:00
11/27 00:00
11/26 12:00
11/26 00:00
11/25 12:00
11/25 00:00
11/24 12:00
0
メタノール合成量（実
績）
＊原料は廃木材を使用
100
炭素転換率
80%
70%
60%
冷ガス効率
50%
・冷ガス効率：65%、
・炭素転換率：95%
●木質バイオマスからのメタノール
40%
30%
合成量：50L/日を達成
20%
10%
0%
11/1
95
●ガス化技術の目標値を達成
90%
●1ヶ月連続運転を含む延べ2500
11/6
11/11
11/16 11/21 11/26 12/1
12/6
メタノール合成装置イメージ
炭素転換率と冷ガス効率
時間の安定運転を確認
90
メタ ノール純度 [% ]
炭素転換率、冷ガス効率 [%]
100%
『JIS K 1501 4.4 メタノール純度試験方法』による
簡易分析装置による
85
80
メタノール分析結果（11～12月）
75
性状
70
製造メタノール
純度
%
94～96
水分
%
3～4
60
エタノール
%
0.1
55
密度（15℃）
g/cm3
0.80～0.81
65
50
11/1
11/6
11/11
11/16
11/21
11/26
1ヶ月連続運転における
メタノール純度
12/1
12/6
20
高効率メタン発酵技術実証プラント
高温メタン発酵槽 (55℃、100m3)
廃グリセリン貯留・供給設備
超高温可溶化槽 （80℃、滞留時間１日分）
燃料電池（ＳＯＦＣ）
アンモニア回収装置
21
高効率メタン発酵技術の開発成果
アンモニア性窒素濃度（mg/L)
超高温可溶化技術導
入での安定運転を確
認
家庭の生ごみ分別モデル実験（2200世帯）
ガス発生量20%増
（目標達成）
厨芥・紙：157⇒193m3/t
発酵阻害濃度
3000mg/L以下
に抑制
7,000
6,000
5,000
回収アンモニア水
4,000
3,000
メタン発酵槽
2,000
1,000
可溶化槽
0
6/1
6/11
発電機
バイオガス
33 ⇒ 40t/日
アンモニア回収槽
混合槽
生ごみ
＋紙
100t/日
200
t/日
超高温可溶化槽
乾式メタン発酵槽
167 ⇒
142t/日 脱水機
システム計画値
従来型 ⇒ 高効率型
超高温可溶化導入システム目標
①バイオガス回収量20%増加
②発酵残渣発生量50%減少
③排水処理量70%以上減少
100t/日
排水量80%減（目標達成）
排水中T-N負荷の大幅削減
⇒ ランニングコスト低減
7/1
7/11
7/21
濃度1%未満
⇒ 液肥利用可能
⇒ 20%まで濃縮して
脱硝剤利用予定
アンモニア水
18t/日
50%減（目標達成）
⇒ 堆肥利用可能
発酵残渣
18 ⇒ 9t/日
水処理
脱水ろ液
6/21
149 ⇒ 33t/日
排水
49 ⇒ 33t/日
さらに低減、排水処理量ゼロへ！
廃グリセリン１トンあたり1080m3のバイオガスの発生を確認（高いガス発生能）、貯留・供給設備の安全性も確認
22
＜メタン発酵ガスのＳＯＦＣ発電試験＞
◆ バイオガス燃料電池利用
100
700
＜メタン発酵ガスの精製技術の開発＞
90%～
CH4
回収率
97%～
98%～
60
65%～
80%～
65%～
300
40
200
20
100
98%～
大気温度
0
1 月2 2 日
10：
00
４２．７Φ
0
1 月2 2 日
22：
00
1 月2 3 日
10：
00
CH4濃度の濃縮・安定化のため、
低コストな膜分離技術を採用
ポリイミド膜の利用により、高いメタン
回収率を保持したままメタン発酵ガス
の性状を安定化可能、連続300時間
まで性能確認
非透過ガス
（メタンリッチ）
透過率, 回収率 & CH4濃度(%)
保圧弁
バイオガスからの
CO2分離実験装置
100
都市ガスと同等の
高効率性能を確認
(発電効率：約45%)
膜分離によりメタン
濃度を安定化し、
SOFCを安定稼働
条件
流量: 1000NL/h
CH4濃度: 60%
大気温度: 26℃
圧力: 0.3～0.9Mpa
製品CH4回収率
80
60
CH4濃度
400
入口メタン濃度
AC 送電端出力（W )
95%～
透過ガス
（CO2 リッチ）
500
ＣＯ２透過率
1 月2 3 日
22：
00
発電効率（LHV） [%]
CH4
濃度
膜分離
メタン濃度（％）、大気温度（℃）
PSA
液体
吸収法
出口メタン濃度
６３０
技術
600
80
原料ガス
（メタン‐CO2 ）
バイオガス精製技術
VSA
（吸引）
送電端出力
1 月2 4 日
1 月2 4 日
10：
00
22：
00
運転日
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
1 月2 5 日
10：
00
13A
バイオガス
0
100
200
300
400
500
AC送電端出力 [W]
貯湯タンク
宇部興産製
宇部興産膜
ポリイミド膜
ポリイミド製
1 月2 5 日
22：
00
600
700
800
精製設備
SOFC
40
20
CH4透過率
メタン計
0
0.2
0.4
0.6
ΔP　（Mpa)
0.8
1.0
CH4回収率と濃度
膜差圧
CO2分離膜性能テスト結果
京セラ製ＳＯＦＣ小型ユニット
（700W）
23
４．「家庭ごみ有料化」の取組と効果
〈有料指定袋制導入の効果〉
① 有料化による効果 ： ★
② 袋の統一化の効果 ： ◆
③ 袋の透明化の効果 ： ●
〈導入の具体的効果〉
●ごみ減量（発生抑制・再使用）の促進 （★）
●分別・リサイクルの促進 （ ★， ●）
→ 分別協力率の向上と異物の混入防止
●収集時の安全性確保 （●） → 刺し傷，腰痛防止
●費用負担の公平化 （★） → 努力する人が報われる仕組み
●事業系ごみの混入防止 （ ★， ◆ ， ● ）
●都市の美観の向上 （◆）
●手数料収入による市民のごみ減量・リサイクル活動の支援 （★）
● 直近の家庭ごみ量の状況
燃やすごみ
22.7％減
燃やすごみ ＋ 資源ごみ
19.7％減
●有料指定袋制導入前後における市民アンケート調査結果
（１）環境意識の変化について
ごみ問題やリサイクルの取組への関心度
1.7
有料化前
第1回調査
13.3
67.3
15.0
非常に関心がある
ある程度、関心がある
2.7
0.8
有料化後
第2回調査
7.9 5.3
66.4
19.7
あまり関心がない
全く関心がない
不明
0%
20%
40%
60%
80%
100%
「非常に関心がある」とする人の割合が約３０％増加し，「あ
まり関心がない」とする人の割合が約４０％低下している。
（２）発生抑制について
使い捨てでない買い物袋を持っているか？
持っている
第1回調査
有料化前
70.9
26.2
2.8
持っていない
不明
有料化後
第2回調査
77.0
0%
20%
40%
18.1
60%
80%
4.9
100%
「使い捨てでない買い物袋をもっている」人の割合が約１０％増
加している。
（３） ３Ｒに向けた行動の変化について
有料化後，３Ｒ（発生抑制，再使用，リサイクル）に取り組む人の
割合が増加している。
５．小型家電レアメタルリサイクルの取組（平成２１～２２年度）
「地球上の存在量が稀であるか，技術的・経済的な理由で抽出困難な金属」
のうち，工業需要が現に存在する（今後見込まれる）ため，安定供給の確保
が政策的に重要であるもの」（現在，３１種類）
自動車，IT製品等の製造に不可欠な素材
小型家電リサイクルと環境負荷
モデル事業の全体構成
各種ﾒｰｶｰ
製品化
非鉄製錬所
製錬
使用・
廃棄
ｼｽﾃﾑ評価：京都大学
ｺｰﾃﾞｨﾈｰﾄ：事業運営者
有害物質
管理
解体・
収集・
選別
運搬
非鉄製錬所
ﾒｰｶｰ（解体技術ｱﾄﾞﾊﾞｲｻﾞｰ）
消費者
・ﾎﾞｯｸｽ
（店舗，市施設等）
・ﾋﾟｯｸｱｯﾌﾟ
市収集，
回収
公共交通機関
・ｲﾍﾞﾝﾄ
学園祭，
Ｊリーグ 等
京都市
一般廃棄物
収集運搬業者
モデル事業
開始後５ヶ月間（平成21年11月～平成22年3月）までの回収量
●総数：３，９６６個
●ボックス回収：３，４２５個
上位３品目
１．携帯電話（１，０８０個）
２．家庭用ゲーム機カセット（５１３個）
３．ポータブル音楽プレーヤー（３３８個）
●イベント回収：５４１個
上位３品目
１．携帯電話（３３４個）
２．ポータブル音楽プレーヤー（５０個）
３．電卓（４４個）
家庭系
効果的・効率的な回収手法の検討
モデル回収
精錬実験
アンケート調査
ごみ質調査
●家庭系ごみとして廃棄
●家庭で眠っている（退蔵）
レアメタル回収方法の検討
●効果的・効率的な解体
●製錬における回収技術の向上
●有害物質の環境管理
レアメタルのマテリアルフローの検討
ご静聴ありがとうございました
京都市環境政策局循環型社会推進部循環企画課
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ヤサカ河原町ビル８Ｆ
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【ホームページアドレス】
http://www.city.kyoto.lg.jp/kankyo/soshiki/5-5-0-0-0_9.html