JP2010130906A - 稲わらからなるペレット及びその製造方法並びに家畜飼料 - Google Patents

Abstract

【課題】 稲わらをバイオマス資源として利用可能にする稲わらからなるペレット及びその製造方法並びに家畜飼料を提供する。
【解決手段】 稲わらを所定の長さに切断し、前記所定の長さの稲わらに水を加水し湿潤させ、前記湿潤させた稲わらに所定の圧力を加えてダイスから押し出すことにより稲わらからなるペレットを成型することができる。これにより、輸送時の二酸化炭素の排出の軽減、保管場所の確保が可能となる。
また、稲わらの水分と圧縮成型時の圧力によってペレットの硬度を調整できる。これにより、稲わらの利用目的（用途）に応じたペレットを提供することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、稲わらからなるペレット及びその製造方法並びに家畜飼料に関する。

近年、二酸化炭素の排出による地球温暖化が問題となっている。そのため、大気中の二酸化炭素の増減に影響を与えない燃料、すなわちカーボンニュートラルなエネルギー源が開発されている。例えば、植物の光合成により吸収される二酸化炭素の量とその植物の焼却により排出される二酸化炭素の量が相殺される。植物をエネルギー源とすれば、大気中の二酸化炭素の増減に影響を与えない。このような概念をカーボンニュートラルと呼んでいる。

しかし、植物をエネルギー源として利用する場合、植物を産出場所から燃料製造場所や利用場所まで輸送する必要がある。輸送の際は、化石燃料を使用することになり二酸化炭素の排出量が生じてしまうという問題がある。また、輸送された植物又は燃料を保管する場所の確保が問題となる場合もあった。

上記問題を解決する手段として、エネルギー源をペレット化して輸送・保管することが考えられている。これにより、輸送量を拡大でき、保管場所も縮小できる。例えば、木材や籾殻などをペレット化する技術が提供されている（例えば、特許文献１）。木材を使用するペレットは、製材により産出するおが粉などを原料とする木質ペレットであり、直径数ｍｍの穴（ダイ孔）から押し出しその圧力によってペレット状に成型し固めた固形燃料である。木質バイオマスペレットとも称されている。
特開２００５−２３０５号公報

バイオマス（再利用可能な有機性資源）として利用する開発が求められているものの一つに、現在未利用の稲わらがある。稲わらは、バイオマスとして、燃料、堆肥（土壌改良剤）、バイオエタノール、飼料の原料としての利用が検討されている。しかしながら、現在、稲わらのペレット化が実現されていないことから上述の輸送時の二酸化炭素の排出、保管場所の確保という問題があり、稲わらのほとんどは利用されていない。そのため、稲わらは、わら焼き（焼却処分）されることが多く、付近住民の健康を害するという問題も発生している。

稲わらのペレットを、木質ペレットの製造方法すなわち木質ペレット製造機を用いて押し出し成型でペレット化することが考えられる。木質ペレットは、原料の間伐材・廃木材等を粉砕しおが粉を製造する工程（粉砕工程）、おが粉を乾燥する工程（乾燥工程）、乾燥したおが粉を木質ペレット製造機（ペレタイザー）のダイ孔から押し出しその圧力によってペレット状に成型し固める工程（成型工程）、成型されたペレットを空気で冷却する工程（冷却工程）の工程順によって製造することができる。
しかし、上記木質ペレットの製造工程では、稲わらをペレット状に成型することができなかった。

また、稲わらは、従来から牛や豚などの家畜飼料として利用されていたが、当該飼料を家畜が好んで食べるよう飼料の嗜好性を高める必要があった。そこで、畜産農家では、従来稲わらにジュース用リンゴの搾り粕（本願において「リンゴ粕」という。）を混ぜて飼料として与えていた。リンゴ粕は産業廃棄物として有料で廃棄処分されているものであるため、家畜飼料としての有効利用が期待されていた。
しかし、リンゴ粕は運搬中に当該粕に大量に含まれる水分（リンゴジュース）と搾り粕（繊維質）に分離してしまうことから、リンゴジュースの含有量が少ないリンゴ粕が飼料として使用されていた。リンゴ粕は飼料の嗜好性を高める効果が高いものであったものの、リンゴ粕は家畜飼料として有効に利用されていなかった。

本発明は、上記問題を解決するために、稲わらをバイオマス資源として利用可能にする稲わらからなるペレット及びその製造方法並びに家畜飼料を提供することを目的とするものである。

本願発明者は、上記目的を実現するために種々の検討を行った結果、稲わらを湿潤させて押し出し成型することにより稲わらをペレット化でき、また、稲わらの水分及び成型時の圧力を調整することにより、バイオマス利用の目的・用途に応じたべレットを成型できることを見出し、本願発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の稲わらからなるペレットは、切断した稲わらと、前記稲わらに予め加水し湿潤させる水とを原料とし、前記湿潤させた稲わらに圧力を加えてダイスから押し出すことにより成型するペレットであって、稲わらの用途に応じて加水する水量および加圧する圧力を調整するようにしたものである。

本発明の稲わらからなるペレットの製造方法は、稲わらを所定の長さに切断し、前記所定の長さの稲わらに水を加水し湿潤させ、前記湿潤させた稲わらに所定の圧力を加えてダイスから押し出すことによりペレットを成型するようにしたものである。

また、本発明の家畜飼料は、上記の稲わらからなるペレットとリンゴ粕とを混合したものである。

本発明は、稲わらとその稲わらを湿潤させる水を原料とする稲わらからなるペレットである。稲わらの水分、押し出し時の圧力を調整することにより、利用目的に合う稲わら１００％のバイオマスペレットを創出することができる。

本発明は、水を加水し湿潤させた稲わらを圧縮成型するものである。これにより、既知のペレット製造機を用いて稲わらをペレットに成型することができる。

さらには、ペレット化した稲わらとリンゴ粕とを混合した家畜飼料は、リンゴジュースの成分を多量に含むものであり、嗜好性が高い飼料となる。

以上のように、本発明によると、稲わらをバイオマスとして利用することが可能となることから、わら焼きを防止でき、付近住民の健康を害するという問題を解消することができる。また、稲わらをペレット化することにより輸送時の二酸化炭素の排出・保管場所の確保という問題も解消できる。さらには、産業廃棄物として廃棄処分されていたリンゴ粕を家畜飼料として有効に利用することが可能となる。

本発明は、稲わらをバイオマスとして利用することを実現するものである。

本発明の稲わらからなるペレットの製造方法は、切断した稲わらと、前記稲わらに予め加水し湿潤させる水とを原料とし、前記湿潤させた稲わらに圧力を加えてダイ孔から押し出すことにより成型するペレットである。ペレットは、既知の木質ペレット製造機（ペレタイザー）を用いた押し出し成型により形成する。

木質ペレットは、一般に以下の（１）〜（４）工程によって製造されている。
（１）粉砕工程
原料の間伐材・廃木材等の木材を粉砕機に投入し粉砕しておが粉（微粒子の粉末）を製造する。なお、製造されたおが粉は、多くの水分を含み燃え難い状態にある。
（２）乾燥工程
おが粉をロータリードラム乾燥機（高温の温風を吹き出すチェンバー）で乾燥させ、含水率およそ６％〜１０％程度まで乾燥させる。
（３）成型工程
乾燥されたおが粉は、木質ペレット製造機（ペレタイザー）で圧縮成型されペレットに成型される。圧縮成型の際、通常接着材等の添加物を使用しない。ペレット化時に木材のリグニンが軟化し（又は溶け出し）、接着剤の役割を果たす。
成型されるペレットは、木質ペレット製造機の仕様によってその大きさは異なるが、直径６ｍｍ程度、長さ１０〜２０ｍｍの円柱状（粒状）の固形燃料である。
（４）冷却工程
リグニンを硬化させるため、成型されたペレットを空気で冷却する。
（５）その他の工程（選別、袋詰め、貯蔵）
成型されたペレットは、袋詰めされ貯蔵される。一方、ペレット化しないおが粉は、上記（２）の乾燥工程に戻る。
上記（１）〜（４）工程により稲作で育成された稲わらのペレット化を試みた。しかし、ペレットを成型することはできなかった。稲わらを微粒子に粉砕するとペレット形状に成型されず、また、稲わらが長すぎるとダイ孔に詰まってしまい押し出し成型できないという問題が起こった。

上記問題を解決するため、本願発明者は、種々の試験を行った結果、以下の（ａ）〜（ｃ）工程により稲わらをペレット化することができた。
（ａ）切断工程
稲わらを所定の長さに切断する。例えば、ダイ孔の直径が６ｍｍの場合は、２５ｍｍ以下とするのが好ましい。
（ｂ）湿潤工程
切断した稲わらに水を散布して加水し所定の水分を含ませ湿潤する。このときの水分は１２％〜２０％が好ましい。
（ｃ）成型・冷却工程、
木質ペレットと同様、湿潤された稲わらは、木質ペレット製造機（ペレタイザー）を用いて所定の圧力により圧縮成型することにより、ペレットを成型することができる。また、リグニンを硬化させるため、成型されたペレットを空気で冷却する。

上記（ａ）〜（ｃ）工程では、湿潤させた稲わらの水分と圧縮成型時の圧力によってペレットの硬度が異なるが、貯蔵が可能なペレットを製造することができた。これにより、稲わらの保管・貯蔵が容易となる。また、稲わらの加工プラントへの輸送・貯蔵コストを軽減することができる。例えば、１ｍ^３当たりの稲わらの収納量６０ｋｇをペレット化することにより８１０ｋｇとすることができ、１ｍ^３当たり約１３倍〜１４倍の稲わらを収納することが可能となる。これにより、輸送・保管コストを大幅に軽減することができる。

本発明の稲わらからなるペレットは、切断した稲わらと、前記稲わらに予め加水し湿潤させる水とを原料とし、前記湿潤させた稲わらに圧力を加えてダイスから押し出すことにより成型するペレットであって、稲わらの用途に応じて加水する水量および加圧する圧力を調整したものである。
稲わらからなるペレット（以下、単に「稲わらペレット」という。）は、稲わら以外の添加物は含有されていないこと、稲わらの水分と圧縮成型時の圧力によってペレットの硬度を調整できることから、稲わらの利用目的（用途）に応じたペレットを提供することができる。例えば、以下の１）〜５）の用途に利用することが可能となる。
１）固形燃料
稲わらの水分量を少なくし、押し出し成型時の圧力を高くすると、固形燃料に適した硬度を有する稲わらペレットを得ることができる。この稲わらペレットは化石燃料の代替品として利用でき、ボイラーの燃料として利用できる。また、二酸化炭素排出量の軽減を図ることができる。
同じ大きさの粒（ペレット）のパークペレット、稲わらペレットを用いてボイラーでの燃焼テストを行った結果、パークペレットの着火までの所要時間は６〜８秒であったのに対し、稲わらペレットは８〜１０秒を要した。しかし、稲わらペレットはパークペレットに比べ火持ちが良かった。火持ちがよい稲わらペレットは、ハウス栽培の安価な燃料として最適であった。
なお、パークペレットと稲わらペレットとの所要時間の相違は、ペレットに含まれる水分量の相違に起因するものと考えられる。
２）家畜飼料
稲わらペレットの比重（嵩比重）が他の飼料と同等にできることから、粗飼料と混ぜて家畜に与えることができる。また、現在使用されている粗飼料（とうもろこし、小麦、ふすま等）に替えて、稲わらペレットを使用することにより、配合飼料の価格を下げることができる。よって、本発明の稲わらペレットは、今後の畜産農家、飼料製造業界の発展に寄与するものと考えられる。
さらに、稲わらペレットとリンゴ粕とを混合させることにより、リンゴ粕に含まれるリンゴジュース又はリンゴ粕から分離したリンゴジュースを稲わらペレットに吸収させることができる。また、リンゴジュースを吸収した稲わらペレットからなる家畜飼料は、稲わらの発酵により家畜飼料の嗜好性が高められ、家畜の食欲を増進させることができる家畜に適した飼料となる。なお、稲わらペレットとリンゴ粕との混合比（質量比）は、稲わらペレットが１０質量％で、リンゴ粕が９０質量％であることが好ましいが、この質量比に限定されるものではない。
３）動物（ペット、家畜を含む）用床材・敷材
動物の敷材として利用できる。これにより、飼育環境を衛生に保つことができ、農場畜舎における労力の軽減が図れる。
４）バイオエタノールの採取
稲わらからバイオエタノールを採取する場合、エタノール搾取工程における作業時間を短縮することが可能となる。
５）農業用土壌改良剤
畜糞を含む稲わら（敷材）やバイオエタノール採取後の残渣を堆肥（土壌改良剤）に加工し、農業用土壌改良剤として利用することができる。
また、ハウス栽培の燃料として利用された稲わらペレットの灰を農業用土壌改良剤や融雪剤として利用することができる。

以上のように、本発明によると、稲わらをバイオマスとして、燃料、堆肥（土壌改良剤）、バイオエタノール、飼料としての利用できるため、従来のわら焼き（焼却処分）による付近住民の健康を害するという問題も解消される。
また、ペレット化を可能とすることにより、輸送時の二酸化炭素の排出の軽減、保管場所の確保が可能となる。
さらには、産業廃棄物として廃棄処分されていたリンゴ粕を家畜飼料として有効に利用することが可能となる。

Claims (3)

1. 切断した稲わらと、前記稲わらに予め加水し湿潤させる水とを原料とし、前記湿潤させた稲わらに圧力を加えてダイスから押し出すことにより成型するペレットであって、稲わらの用途に応じて加水する水量および加圧する圧力を調整することを特徴とする稲わらからなるペレット。
2. 稲わらを所定の長さに切断し、前記所定の長さの稲わらに水を加水し湿潤させ、前記湿潤させた稲わらに所定の圧力を加えてダイ孔から押し出すことによりペレットを成型することを特徴とする稲わらからなるペレットの製造方法。
3. 請求項１又は請求項２記載の稲わらからなるペレットとリンゴ粕とを混合したことを特徴とする家畜飼料。