廃棄木材を用いた製鉄法による二酸化炭素排出量の抑制に関する研究

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本研究は,廃棄木材を石炭の代替として鉄鋼業で使用することによって,石炭由来の二酸化炭素の発生を抑制し,地球温暖化防止に責献しようとするものである.昨年度の研究から,廃棄木材の中でも,松材は硬度が高いために高炉上部から挿入可能であるが,杉材は硬度が低くもろいことから,高炉上部からの挿入には問題があることが分かった.そこで,廃棄木材を粉砕し,高炉の羽口から熱風と共に吹き込む方法を新たに考案した.この方法を実現するには,吹き込んだ木材片が高温空気中で酸化されて一酸化炭素に変化する速度を予測する必要がある.平成15年度は,木材の酸化速度の予測に資する手法を得るため,解析と実験から木材の酸化反応モデルを構築した.また,二酸化炭素の排出量が多く,木材資源が豊富なカナダにおいて,本方法の通用性を調査した.1.酸化反応モデルの構築 高温場であることから,反応は木材片表面における物質移動が律速であると考え,ガスと木材との物質移動と熱移動を考慮した反応モデルを作成した.また,内径100mmの円筒容器内に粉砕した木片を挿入し,そこに空気を流して酸化速度を測定し,モデルの検証を行った.この結果から,木片の物質移動係数は,一様流中に置かれた球体に関する値よりも,50%程度大きくなることが分かった.この理由は,木材が多孔質であることと,多くの木材片によるガス流の乱れによるものと考えられる.2.カナダにおける廃棄木材の現状 カナダでは,BC州で年間約350万トンの廃棄木材が廃棄処分されており,これらを鉄鋼業に利用すれば,BC州における二酸化炭素排出量を大幅に削減できることが分かった.しかし,北米は国土が広大であり廃棄木材発生地と製鉄所がかなり離れているため,輸送コストが課題であることが分かった.