アップサイクルのための緑茶粕の低温乾燥 / テスト事例 / 緑茶粕乾燥機, アップサイクル乾燥, ゼロエミッション乾燥

まとめ

はじめに

近年、環境保護や脱炭素社会の実現に向けて、緑茶粕などの有機廃棄物のアップサイクルが重要視されています。KENKI DRYERは、低温で間接乾燥を行う蒸気乾燥機であり、緑茶粕の成分変化を抑えつつ、ゼロエミッション乾燥を実現します。

緑茶粕の現状と課題

• 緑茶粕は、緑茶を製造する過程で発生する副産物であり、年間約20万トン発生します。
• 適切な処理が行われないと、腐敗や悪臭が発生し、環境問題を引き起こします。
• 緑茶粕は、肥料、飼料、燃料、土壌改良剤などとして利用できますが、有効活用が十分に行われていません。

KENKI DRYERによる緑茶粕のアップサイクル

• KENKI DRYERは、緑茶粕を低温で乾燥することで、成分変化を抑え、アップサイクルに適した状態にします。
• 乾燥された緑茶粕は、肥料、飼料、燃料、土壌改良剤などとして、様々な用途で利用できます。
• 特に、木材代替燃料やバイオ炭としての利用が注目されています。

KENKI DRYERの特徴

• 8ヶ国11件の特許技術を取得した、独自構造の蒸気間接乾燥機です。
• 低温乾燥により、燃料費削減、部品消耗軽減、CO2排出削減を実現します。
• 連続式乾燥装置のため、運転管理が容易で、24時間無人運転が可能です。
• 付着物や粘着物も乾燥できるため、処理が難しい廃棄物にも対応できます。

まとめ

KENKI DRYERは、緑茶粕のアップサイクル・リサイクルを促進し、環境問題解決に貢献する画期的な乾燥装置です。高含水率有機廃棄物乾燥機、汚泥乾燥機、スラリー乾燥機、メタン発酵消化液乾燥機及び廃棄物アップサイクル乾燥機をお探しの方は、ぜひKENKI DRYERをご検討ください。

緑茶粕等有機廃棄物のアップサイクル、再資源化は、環境保護、脱炭素の点からから重要視されておりその需要は増加する一方です。
KENKI DRYER 熱源はボイラーよりの蒸気を利用しており低温での間接乾燥です。低温での乾燥ですので緑茶粕の成分変化が少なくアップサイクルとしての有効活用が十分にでき、ゼロエミッション乾燥が可能です。

日本で生産されるお茶は、ほとんどが緑茶です。その緑茶には様々な種類があり、煎茶（せん茶）、玉露、かぶせ茶、碾茶（てん茶）、抹茶、玉緑茶等です。てん茶と抹茶は異なりてん茶を茶臼等で微粉末状に製造したものが抹茶です。又、玉露、かぶせ茶及びてん茶を称して「あおい茶」と言います。
緑茶の消費量は、緑茶（リーフ茶）は減少傾向で推移し、緑茶飲料は増加傾向で推移しています。
緑茶（リーフ茶）と茶飲料の１世帯当たりの年間支出金額は、リーフ茶は減少傾向で、一方、茶飲料は増加してます。合計金額は11,000円程度で近年横ばいです。リーフ茶とは、茶葉から淹れたお茶のことで、緑茶飲料は、煎茶などの緑茶葉を原料に、抽出または侵出して容器に詰めた飲料です。

緑茶粕を水分が多い状態で放置すると、緑茶粕に含まれる微生物（特に細菌やカビなど）の活動によって腐敗が引き起こされます。これらの微生物は、緑茶粕に含まれる水分と栄養分を利用して繁殖し、その過程でガスや悪臭を発生させ、微生物の繁殖によって腐敗し、悪臭や病原菌が発生する原因となります。乾燥は、これらの問題を解決する有効な手段の一つです。

緑茶粕は、窒素、リン、カリウムなどの栄養素が豊富に含まれているため、肥料、堆肥、土壌改良剤として、茶園や畑などに利用されています。又、牛や豚などの家畜の飼料としも利活用もされています。

現在、日本国内で木材が不足しています。乾燥後の緑茶粕等の飲料粕を木材の代わりに燃料としての利用する、あるいは、乾燥後の飲料粕を炭化することによりバイオ炭としての利活用が非常に注目を浴びています。例えば、鉄鋼、鋳物業界でのコークスの代替としての利用です。
バイオ炭とは、生物資源を材料とした、生物の活性化および環境の改善に効果のある炭化物のことです。炭化については、化石燃料を使用せず装置からは地球温暖化ガスCO2が発生しない、弊社取り扱いの熱分解装置 Biogreenで対応ができますので、是非ご相談ください。

8ケ国11件の取得済み特許技術の KENKI DRYER は、蒸気間接乾燥機ですが、同様の他の蒸気間接乾燥とは構造が異なり全く独自の製品です。バーナー等による直火乾燥機は乾燥機より二酸化炭素が排出され環境保護、脱炭素の点でも時代に逆行し、高温での乾燥のため燃料費は高額で、部品の消耗が早くメンテンナンスに費用が掛かります。KENKI DEYER は熱源には蒸気を利用していますが、乾燥熱効率が良いため蒸気使用量が少なくて済み、現在ご使用されている蒸気を利用でき、余った蒸気、余剰蒸気を使用すれば燃料費のコストはかからず、乾燥時には乾燥機からは二酸化炭素が排出されず脱炭素乾燥が出来ます。あるいは、電気式ボイラーを設置することにより乾燥時に一切地球温暖化ガス、二酸化炭素CO2の発生はありません。
又、運転開始後のトラブルは皆無で、乾燥機の本体の羽根の回転数は5RPM以下で非常にゆっくりのため部品の消耗が少なく、メンテナンスが楽で安価で済みます。KENKI DRYER は連続式での乾燥装置で乾燥対象物を貯めて乾燥させるバッチ式ではありません。そのため、運転管理が楽で1日24時間無人運転が可能です。

緑茶粕を乾燥することにより重量を減らし、廃棄物産廃量の削減を行うことは、昨今の2024年トラック問題等により値上がりしている産廃費の削減、そして、トラック運搬台数削減によりニ酸化炭素の削減もでき、環境保護、脱炭素に貢献することができます。

どこもできない付着物、粘着物が乾燥できる KENKI DRYER は、日本 2件、海外7ケ国 9件 合計11件の特許を取得済み独自技術を持つ画期的な乾燥装置です。高含水率有機廃棄物乾燥機、汚泥乾燥機、スラリー乾燥機、メタン発酵消化液乾燥機及び廃棄物リサイクル乾燥機に是非 KENKI DRYER をご検討下さい。

緑茶（りょくちゃ、拼音: lǜchá）は、チャノキの葉から作った茶のうち、摘み取った茶葉を加熱処理して茶葉中の酵素反応（茶業界では「発酵」と呼ばれる）を妨げたもの。もしくはそれに湯を注ぎ、成分を抽出した飲料のこと。
中国は全世界の緑茶の約75パーセントを供給する主要生産国である。中国国内で生産される茶類のうち60パーセント以上を緑茶類が占め、多くの人々が緑茶を常飲している。また、日本茶（煎茶、ほうじ茶、抹茶など）はその多くが緑茶であり、緑茶は日本でもっとも良く飲まれている茶である。

出典：Wiki 緑茶

日本茶（にほんちゃ）とは、日常の会話で用いられる用語で、「日本のお茶」つまり「日本で作られたお茶」あるいは「日本でよく飲まれる種類のお茶」といった意味合いの言葉である。緑茶はチャノキを発酵させずに作った不発酵茶の総称であり、日本茶＝緑茶ではない。また、茶の植物学的な分類として定義された言葉ではない。

出典：Wiki 日本茶

緑茶粕を乾燥させる理由は主に以下の3つが挙げられます。

1. 保存性向上

緑茶粕は水分量が多いと腐敗しやすいため、乾燥させることで保存性を高めることができます。乾燥させることで水分量を減らし、微生物の繁殖を抑制することができます。一般的に、緑茶粕の水分量を60％以下に乾燥させると、常温で数ヶ月保存が可能と言われています。

2. 輸送性の向上

緑茶粕は乾燥させることで重量が軽くなり、体積も小さくなります。そのため、輸送時のコストや労力を削減することができます。また、乾燥させることで破損しにくくなり、品質を保ちやすくなります。

3. 利便性の向上

緑茶粕を乾燥させることで、粉末状にしたり、他の原料と混合したりすることが容易になります。また、乾燥させることで臭いが抑えられ、取り扱いやすくなります。

緑茶粕の乾燥方法としては、天日乾燥、温風乾燥、減圧乾燥などがあります。天日乾燥は最も簡単な方法ですが、天候に左右されやすく、時間がかかります。温風乾燥は比較的短時間で乾燥させることができますが、エネルギーコストがかかります。減圧乾燥は低温で乾燥させることができるため、緑茶粕の品質を保持しやすいという利点があります。

緑茶粕の用途としては、肥料、飼料、茶殻堆肥、バイオ燃料などがあります。肥料としては、窒素、リン、カリウムなどの栄養素が豊富に含まれているため、茶園や畑などに利用されます。飼料としては、牛や豚などの家畜の飼料として利用されます。茶殻堆肥は、土壌改良材として利用されます。バイオ燃料としては、燃焼させて熱源として利用したり、ガソリンなどの燃料を製造したりすることができます。

緑茶粕を乾燥させることは、保存性、輸送性、利便性を向上させ、様々な用途に活用できるというメリットがあります。

出典：Gemini

燃料（ねんりょう）とは、化学反応・原子核反応を外部から起こすことなどによってエネルギーを発生させるもののことである。古くは火をおこすために用いられ、次第にその利用の幅を広げ、現在では火をおこさない燃料もある。

出典：Wiki 燃料

堆肥（たいひ）とは、易分解性有機物が微生物によって完全に分解された肥料あるいは土壌改良剤のこと。有機資材（有機肥料）と同義で用いられる場合もあるが、有機資材は易分解性有機物が未分解の有機物残渣も含むのに対し、堆肥は易分解性有機物が完全に分解したものを指す。
英語ではコンポスト (compost) と呼び、本項でも堆肥とコンポストを同義として扱う。なお、生ごみ堆肥化容器の生成物である堆肥（コンポスト）が転じて、生ごみ堆肥化容器をコンポストと呼ぶ場合がある。

出典：Wiki 堆肥

肥料（ひりょう、肥糧）とは、植物を生育させるための栄養分として人間が施すものである。土壌から栄養を吸って生育した植物を持ち去って利用する農業は、植物の生育に伴い土壌から減少する窒素やリンなどを補給しなければ持続困難である。そこで、減少分を補給するために用いるのが肥料であり、特に窒素・リン酸・カリウムは肥料の三要素と呼ばれる。

出典：Wiki 肥料

肥料の三要素（ひりょうのさんようそ、英: three main macronutrients）とは、植物栄養素としての窒素、リン酸、カリウムのことである。これらは、植物がその成長のために多量に要求し、かつ、植物体を大きく生育させるため、農業上特に肥料として多く与えることが望ましい。

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窒素

窒素は、主に植物を大きく成長させる作用があり、特に葉や茎を大きくすることから葉肥（はごえ）とも呼ばれる。根から吸収される必須栄養素の中で、最も多量に要求される。植物が利用できる窒素の土壌中含量が、植物の生産性を決める主要な因子であるとされる。植物の原形質の乾燥重量の40 – 50%は、窒素化合物である。植物の中でも、葉や茎を食用とする葉菜類は、特に窒素を多量に必要とする。

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リン酸

リン酸は主に開花結実に影響し、花肥（はなごえ）または実肥（みごえ）と呼ばれる。このため、果実を食用とする果菜類の栽培では、特に重要視される。

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カリウム

カリウムは、根の発育と細胞内の浸透圧調節に必須であるため根肥（ねごえ）といわれ、根菜類では他の植物以上に必要である^[15]。また、葉や生長点においても重要である。主に肥料として利用されるものは、硫酸カリウム（硫酸カリ）と塩化カリウム（塩化カリ）由来のもので、カリ岩塩として採掘されたものを精製したものが利用される。

出典：Wiki 肥料の三大要素

2024年現在も、日本は深刻な木材不足に直面しており、建設や家具などの木材需要に対して供給が追いついていない状況です。

＜2021年から続くウッドショックの影響＞

2021年から2022年にかけて発生したウッドショックの影響は、2024年現在も依然として続いています。ウッドショックとは、北米を中心とした木材供給量の減少と需要の急増により、世界的に木材価格が高騰した現象です。

• 住宅メーカーや木材業者は、木材調達の困難や価格高騰の影響を受け続けています。
• 新築住宅の建築費用上昇や、木材を使った家具の価格改定などが相次いでいます。

＜構造的な木材不足の背景＞

ウッドショック以外にも、日本の木材不足には構造的な背景が存在します。

• 国内産木材の伐採量の減少：戦後の高度経済成長期における住宅建設ラッシュで大量の木材が伐採された後、植林活動が十分に行われず、現在伐採できる木材量が減っています。
• 山間部の過疎化と林業従事者の減少：山間部の過疎化が進み、林業に従事する人が減少しています。
• 海外からの木材輸入量の増加：日本の経済成長に伴い、木材需要が急増し、国内産木材だけでは需要を満たせなくなり、海外からの木材輸入量が増加しています。
• 木材自給率の低さ：2020年の木材自給率は37％で、過去最低の水準となっています。

＜政府の取り組みと課題＞

木材不足の解決に向けて、政府は様々な取り組みを進めています。

• 国産材の利用促進：国産材の品質向上や流通の円滑化、国産材利用に関する補助金制度の拡充、木造建築に関する技術開発など
• 森林資源の管理・整備：植林活動の推進、山間部の森林管理の強化、森林の多面的機能の維持・向上
• 海外からの木材輸入の安定化：輸出国との連携強化、輸送手段の多様化

しかし、これらの取り組みは長期的な視点での継続が必要であり、短期的には木材不足の解消は難しい状況です。

＜2024年における木材価格の動向＞

2024年における木材価格の動向は、引き続き不透明な状況です。

• ウッドショックの影響や世界経済の動向によって、木材価格が上下に変動する可能性があります。
• 短期的な視点では、木材価格の高止まりが続く可能性が高いと考えられます。
• 中長期的な視点では、国産材の利用促進や森林資源の管理・整備などの取り組みが奏功し、木材価格が安定化する可能性もありますが、現時点では明確な展望はありません。

出典：Gemini

バイオ炭とは、生物資源を材料とした、生物の活性化および環境の改善に効果のある炭化物のことです。 日本バイオ炭普及会によると、バイオ炭は、難分解性の炭素を農地に固定し、土壌改良資材として使用することで、気候変動対策に貢献する吸収源活動です。 また、バイオ炭は、食品ロスや木材、廃棄物などの生物資源を「炭化」したもので、燃焼しない水準に管理された酸素濃度の下、350℃超えの温度でバイオマスを加熱して作られる固形物と定義されています。

バイオ炭は、生物資源を原料とし、酸素の少ない状態で加熱して作られる固形物です。木材や竹、農業廃棄物など、さまざまな生物資源から作ることができます。
バイオ炭には、以下の3つの特徴があります。

• 炭素貯留性
• 土壌改良性
• 水質浄化性

炭素貯留性

バイオ炭は、炭素を大量に含んでいます。バイオ炭を土壌に施用することで、土壌中に炭素を貯留することができます。

土壌改良性

バイオ炭は、土壌の透水性や保水性、団粒性を改善する効果があります。また、土壌の酸度を中和する効果もあります。

水質浄化性

バイオ炭は、水中の汚染物質を吸着する効果があります。また、水中の微生物の活性化を促す効果もあります。

バイオ炭の用途

• 土壌改良
• 温室効果ガス削減
• 水質浄化
• 飼料添加
• 肥料
• 燃料

バイオ炭の期待される効果

• 温室効果ガス削減
• 土壌保全
• 農業生産性向上
• 水質保全
• 災害リスク軽減

バイオ炭の課題

• 製造コストの高さ
• 製造時のエネルギー消費量
• 土壌への影響

まとめ

バイオ炭は、炭素貯留性、土壌改良性、水質浄化性などの特徴を有する、注目されている素材です。バイオ炭の普及が進むことで、温室効果ガス削減や環境保全に貢献することが期待されています。

出典：日本バイオ普及会　ChatGPT 及び Bard

飲料粕（ビール粕、ワイン粕など）を炭化して得られる炭化物には、多くの利用用途があります。以下に具体的な用途を示します。

1. 土壌改良剤

• 肥沃度の向上：飲料粕炭化物は多孔質であり、土壌の水分保持能力や通気性を改善します。
• 栄養素の保持と放出：多孔質構造が肥料や栄養素を吸着し、必要に応じて徐々に放出します。
• pH調整：土壌の酸性度を調整し、植物の成長環境を改善します。

2. 吸着材

• 水質浄化：有害物質や重金属を吸着し、水の浄化に使用されます。
• 大気浄化：工業排水や農業排水中の汚染物質を吸着するために使用されます。

3. 飼料添加物

• 動物の健康促進：飲料粕炭化物を飼料に添加することで、家畜の消化器系の健康を改善し、成長を促進します。

4. バイオフィルター

• 脱臭と汚染物質の除去：養殖場や農業施設での臭気や汚染物質を除去するためのフィルターとして使用されます。

5. エネルギー源

• 固形燃料：高エネルギー密度を持ち、固形燃料として利用できます。
• 発電：バイオマス発電の燃料として利用され、再生可能エネルギー源として役立ちます。

6. 建材

• コンクリートの補強材：炭化物をコンクリートに混ぜることで、強度や耐久性を向上させることができます。

7. 炭素の固定

• 炭素吸収：炭化物として土壌に埋めることで、二酸化炭素の固定化を図り、気候変動対策に寄与します。

8. 農業用途

• 堆肥の改善：堆肥に混ぜることで、その品質を向上させ、土壌の健康を促進します。
• 害虫駆除：土壌に混ぜることで、特定の害虫を抑制する効果が期待されます。

9. 健康・美容

• 化粧品原料：飲料粕炭化物は、肌の浄化やデトックス効果を持つ成分として化粧品に利用されることがあります。

利点と考慮点

利点

• 持続可能性：廃棄物を有効活用するため、環境負荷が低く、持続可能な方法です。
• 経済的価値：廃棄物から高価値の製品を生産することで、経済的価値を創出します。
• 多機能性：多くの用途に適しており、さまざまな産業で利用可能です。

考慮点

• 製造コスト：炭化プロセスにはエネルギーが必要であり、コスト効率を考慮する必要があります。
• 品質管理：炭化物の品質は原料やプロセスに依存するため、安定した品質を保つための管理が重要です。

飲料粕炭化物は、環境保護、持続可能な農業、エネルギー効率の向上など、さまざまな分野での利用が期待されています。適切な技術と管理によって、そのポテンシャルを最大限に引き出すことができます。

出典：ChatGPT

コークスは、鉄鋼製造などで重要な還元剤として使用されていますが、持続可能性や環境負荷の観点から、コークスの代替として利用できる炭化物が注目されています。以下は、コークスの代替となり得る炭化物の具体例です。

1. バイオコークス（バイオ炭）

• 竹炭：竹から得られる炭は、高い密度と炭素含有量を持ち、鉄鉱石の還元に適しています。
• ココナッツ殻炭：高い炭素含有量と硬度があり、製鋼プロセスでのコークスの代替として利用可能です。

2. 農業廃棄物由来の炭化物

• 米の籾殻炭：シリカを含む米の籾殻炭は、特定の還元プロセスで利用できますが、鉄鋼製造にも適応可能な場合があります。
• トウモロコシの芯炭：高い炭素含有量があり、製鉄業での還元剤として有望です。

3. 食品廃棄物由来の炭化物

• コーヒーかす炭：コーヒーかすから得られる炭化物は、還元力が強く、金属の精錬や触媒のサポート材として利用できます。

4. 動物由来の炭化物

• 骨炭：骨から得られる炭化物は、リン酸カルシウムを含み、特定の化学工業での還元剤として使用されます。

5. 庭園廃棄物由来の炭化物

• 葉や草の炭：庭園廃棄物から得られる炭化物も還元剤として利用可能で、特に小規模な工業プロセスや農業用途に適しています。

利点と考慮点

利点

• 持続可能性：これらの代替炭化物は再生可能な資源から作られており、環境負荷が低い。
• 廃棄物の再利用：農業廃棄物や食品廃棄物を利用することで、廃棄物処理問題を軽減します。
• 炭素固定：炭化物を利用することで、二酸化炭素の排出を抑え、炭素を固定化できます。

考慮点

• 性能の安定性：コークスの代替として使用するためには、代替炭化物の性能が安定していることが重要です。
• 製造コスト：新しいプロセスを導入するためのコストと技術的な課題を考慮する必要があります。
• 供給の安定性：大量生産に対応するための安定した供給源が必要です。

具体例：バイオコークスの製造と利用

• 製造方法：バイオマス原料を炭化し、高温で処理してバイオコークスを生成します。
• 鉄鋼業での利用：高炉での鉄鉱石の還元プロセスにおいて、バイオコークスをコークスの代替として使用します。これにより、炭素排出量の削減が期待されます。

コークスの代替炭化物は、持続可能な鉄鋼製造と環境保全の両立を目指す上で重要な役割を果たす可能性があります。今後の研究と技術開発により、これらの代替炭化物の利用がさらに進むことが期待されます。

出典：ChatGPT

乾燥機競合比較

熱源 蒸気