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東北大学、下水汚泥から高純度の水素を製造する技術を開発

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東北大学多元物質科学研究所の研究グループは、下水汚泥(含水率約80%)から高純度の水素を高効率で発生する手法を開発したと発表した。本手法は、下水汚泥から粉砕と乾燥工程なしに、高純度水素を高収率で発生させるもので、無機添加物と600℃程度の加熱で収率90%以上を達成した。

水素は、燃料電池用ガスや燃料ガスなどとして利用拡大が見込まれている。本研究グループはこれまでにも木質バイオマスから純度98%の水素をセルロース基準で97%の収率で発生させることに成功している。今回の手法は、それに新たな工夫を加えた。下水汚泥は仙台市広瀬川浄化センターから提供を受けた。

具体的な手法は以下の通り。下水汚泥は細かい粒子になっており、無機粉体と簡単に混合できる。下水汚泥に無機粉体を添加・混合後、600℃程度で加熱するとH2:89.4%、CH4:0.7%、CO:2.1%、CO2:7.8%の濃度のガスが発生する。添加する無機粉体は低廉な物質で、ガス発生促進剤の役割を果たしている。加熱時の雰囲気は水蒸気で、加熱後の固体残渣は、炭酸カルシウムが主である。本手法は、混合−加熱処理のみであり、先に発表した木質バイオマスからの高純度水素発生法における粉砕処理はない。そのため、処理コストの大幅な低減が可能で、かつ、加熱して水素などの有価ガスが得ることができる。

下水汚泥は、排水や下水の処理過程で、沈殿・ろ過等により取り除かれる泥状の物質で、有機物と無機物よりなる。排水・下水から容積比で5〜8%排出される。下水汚泥の処理は、一般に濃縮−脱水前処理−脱水の順で行われ、コンポスト(生ごみ処理容器)として利用されたり、焼却や溶融されて埋立てられている。下水汚泥は、都市圏での人口集中や水の使用量に比例して年々増加傾向にあり、資源がに関心が寄せられている。現在は、嫌気発酵による発生するメタンガスをエネルギーとして、あるいは、乾燥させて石炭火力発電所用の燃料、さらにはセメント(エコセメント)やレンガの材料、路盤材等として利用されている。

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