生ごみからクリーンなエネルギーを生み出す方法

2022年6月15日

増え続ける食品廃棄物の処理問題を軽減するため、研究者は食品廃棄物を利用してクリーンエネルギーを生成する新しいグリーンテクノロジーの開発に注力しています。

増え続ける食品廃棄物の処理問題を軽減するため、研究者は食品廃棄物を利用してクリーンエネルギーを生成する新しいグリーンテクノロジーの開発に注力しています。

著者情報:Salvador Escobedo Salas氏, ウェスタン大学 化学・生物化学工学部研究員

カナダをはじめ、世界の多くの地域で食品廃棄物の問題が深刻化しており、今後さらに深刻化することが予想されています。

世界人口は2050年までに97億人に増加し、それに伴い世界の食料需要も増加すると予想されています。

このため、大量の食品廃棄物や自治体の有機廃棄物が発生するだけでなく、野菜、果物、穀物の世界的な需要の増加に伴い、農業廃棄物の量も増加することが予想されます。

カナダで生産される食品の60%(年間3500万トン以上)が埋立地に捨てられていると推定されています。

しかし、カナダの都市では、この蓄積された廃棄物を処理するための土地も不足しています。

食品廃棄物には、温室効果ガスの排出、不快なにおい、害虫、水源に浸透する有毒な液体など、さまざまな問題があります。

さらに、自治体のゴミ捨て場は年々増え続け、地域社会の端にまで及んでいるため、近隣住民の健康被害も懸念されます。

こうした生ごみ処理の問題を軽減するため、私のような研究者は、生ごみを利用してクリーンエネルギーを生成する新しい技術の開発に注力しています。

私たちのチームは、バイオマスガス化というプロセスを研究しています。



バイオマスガス化

バイオマスのガス化は、熱、酸素、水蒸気、またはそれらの混合物を利用して、バイオマス(食品や農業廃棄物などの生物由来物質)を燃料となる混合ガスに変換するものです。

バイオマスのガス化は、熱、酸素、水蒸気、またはそれらの混合物を利用して、食品や農業廃棄物などのバイオマスを燃料ガスの混合物に変換するものです。(Salvador Escobedo Salas), Author provided

バイオマスのガス化は、熱、酸素、水蒸気、またはそれらの混合物を利用して、食品や農業廃棄物などのバイオマスを燃料ガスの混合物に変換するものです。(Salvador Escobedo Salas), Author provided

バイオマスガス化では、半乾燥の生ごみを調理鍋のような装置に投入し、高温で泡立つ物質の中を通過させることで燃料ガスに変換します。

このプロセスは「流動化」と呼ばれ、生ごみをエネルギーに富んだ合成ガス(水素、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素の混合ガス、合成ガスとも呼ばれる)に効率よく変換することができます。

合成ガスは、熱や電力の生成に利用することができる。このプロセスは、カーボンニュートラルであるため、持続可能です。

農家や都市、自治体では、この持続可能な技術を導入することで、暖房や電力にかかる光熱費を削減することができます。

また、埋立地への依存度を大幅に減らし、トロントほどの大きさの都市では年間3億8000万ドル近くに達する固形廃棄物管理サービスの運営予算を削減することも可能です。

化石燃料の代替

化石燃料とその派生物の消費は、主に大気中の温室効果ガス排出による気候変動を引き起こし、環境危機を引き起こしています。

世界中の政府が温室効果ガスの排出を制限したり、課税したりする気候政策を実施する中、化石燃料を農業廃棄物や食品廃棄物などの代替再生可能エネルギーに置き換えることが重要です。

合成ガスは、メタンを主成分とする化石燃料である従来の天然ガスと同様に使用できますが、一酸化炭素と水素の組成が高いという点で異なります。

これらのガスは、さらにメタノールやアンモニアなど、価値の高いバイオベースの化学物質に変換することができます。

また、バイオマスのガス化ではバイオ炭が生成され、土壌の肥沃度向上に利用することができます。

ガス化プロセスは、経済的で環境にやさしい方法でゴミをガスに変えます。

合成ガスの生成は、バイオマスの種類や使用する技術によって異なりますが、以下のような特徴があります。

例えば、カナダのアティコカン発電所では、205メガワットのクリーンな電気が生産されました。

これは、約70,000棟の住宅や商業施設に電力を供給するのに十分なエネルギーです。

グローバルプロジェクト

フィンランド、ブラジル、イタリア、デンマーク、米国などの国々は、持続可能でコスト効率の高いバイオマスガス化プロジェクトを開発し、食品廃棄物を国内の熱、電力、バイオベース化学製品の生産に役立てることに率先して取り組んでいます。

カナダには、都市ごみからエネルギーとバイオベース化学品を供給している企業が数社ある。この場合、カナダは電力の1.4%をバイオマスで生産しています。

コスタリカのコーヒー栽培では、大量の廃棄物が発生しますが、これをバイオマスガス化により熱と電力を生産しています。

コスタリカのコーヒー栽培では、大量の廃棄物が発生しますが、これをバイオマスガス化により熱と電力を生産しています。

コスタリカもその一例です。

世界のコーヒー生産量トップ20の1つであるコスタリカでは、コーヒー生産から大量の農業廃棄物が発生し、その処理が深刻な環境問題になっています。

その解決策として、コーヒーパルプを熱と電力に変換するバイオマスガス化技術を導入しています。

また、小規模なコミュニティでは、バイオマスガス化技術を活用することで、埋立地に蓄積される生ごみを減らし、エネルギーと電力を自ら生産し、光熱費を大幅に削減することが可能です。

持続可能で循環型の経済

バイオマスガス化は、食品廃棄物を付加価値の高い製品に変える、持続可能な技術的戦略である。これは、廃棄物ゼロの循環型経済文化への道筋を示す一歩となります。

政策指導者や政府は、財政支援、補助金、税制優遇措置を提供することで、持続可能なプログラムを支援する必要があります。

これらのプログラムは、個人や企業がバイオマスガス化技術に投資し、商業規模で開発することを後押しすることにもなります。

バイオマスのガス化は、都市や自治体が食品廃棄物に関する懸念を払拭するのに一歩近づきます。

また、エネルギー需要を満たし、化石燃料の使用を代替することができるため、持続可能で循環型の経済への移行を促進することができます。

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.

The Conversation