バイオガスハイドレートの安定生成

近年、再生可能エネルギーの利用が促進され、その中でも天候に影響されず安定的に供給できるバイオマスエネルギーが注目されている。本学が位置する北見市においても下水処理施設で集約された汚泥から発生するバイオガスが有効利用されている。しかし、寒冷地においては季節による気温差が大きいことから通年での熱需要量が変化し、冬季でのバイオガス不足が問題となっている。本研究はバイオガスをガス化貯蔵よりも省スペースで液化貯蔵よりも低コストな貯蔵法、余剰ガスを貯蔵し不足する季節での有効利用法としてハイドレート化を検討しているが、ハイドレート化の際には、生成時間が長くばらつくことが大きな課題であった。生成時における潜熱が生成時間のばらつきに大きく影響していると考え、砕氷、生成容器、封入ガスの温度に着目し実験を行った。得られた結果を要約して以下に示す。1. 生成容器温度-18℃、初期砕氷温度を-7℃以下にすることによって、7～12時間の範囲で安定的に生成する。2. 封入ガス温度が10℃以下の条件では、生成時間の短縮およびばらつきが少なくなる傾向が見られた。3. -18℃に冷却した第三物質のガラスビーズを砕氷正面に配置することによって、生成時間は短縮・安定化する傾向が見られた。なお、第三物質の材質による影響は見られなかった。4. 生成時間の短縮のメカニズムについて不明な点が多い。そこで、砕氷の融解状態を表す融解エンタルピー比を用いて解析を試みた。その結果、融解エンタルピー比が20～25%の時が生成時間の安定とバラツキの境界であり、23～25%付近にすることで最も生成時間が短縮できるものと思われる。1データを取得するのに3日程度を要するためデータ個数は多くないものの、封入ガスの保有熱を取り除き、砕氷上面を過度に融解させないことがハイドレートの安定生成に必要と考えられる。

近年、再生可能エネルギーの利用が促進され、その中でも天候に影響されず安定的に供給できるバイオマスエネルギーが注目されている。本学が位置する北見市においても下水処理施設で集約された汚泥から発生するバイオガスが有効利用されている。しかし、寒冷地においては季節による気温差が大きいことから通年での熱需要量が変化し、冬季でのバイオガス不足が問題となっている。本研究はバイオガスをガス化貯蔵よりも省スペースで液化貯蔵よりも低コストな貯蔵法、余剰ガスを貯蔵し不足する季節での有効利用法としてハイドレート化を検討しているが、ハイドレート化の際には、生成時間が長くばらつくことが大きな課題であった。生成時における潜熱が生成時間のばらつきに大きく影響していると考え、砕氷、生成容器、封入ガスの温度に着目し実験を行った。得られた結果を要約して以下に示す。1. 生成容器温度-18℃、初期砕氷温度を-7℃以下にすることによって、7～12時間の範囲で安定的に生成する。2. 封入ガス温度が10℃以下の条件では、生成時間の短縮およびばらつきが少なくなる傾向が見られた。3. -18℃に冷却した第三物質のガラスビーズを砕氷正面に配置することによって、生成時間は短縮・安定化する傾向が見られた。なお、第三物質の材質による影響は見られなかった。4. 生成時間の短縮のメカニズムについて不明な点が多い。そこで、砕氷の融解状態を表す融解エンタルピー比を用いて解析を試みた。その結果、融解エンタルピー比が20～25%の時が生成時間の安定とバラツキの境界であり、23～25%付近にすることで最も生成時間が短縮できるものと思われる。1データを取得するのに3日程度を要するためデータ個数は多くないものの、封入ガスの保有熱を取り除き、砕氷上面を過度に融解させないことがハイドレートの安定生成に必要と考えられる。