JP6661141B1 - バイオマス原料保管方法およびバイオマス原料保管システム - Google Patents

Abstract

【課題】所定の量のバイオマス原料の保管に際して、適切にバイオマス原料を仕分けし、この仕分けされたバイオマス原料の発酵を制御し、さらに、所定の時間安全に保管できる方法を提供する。【解決手段】本発明のバイオマス原料保管方法は、有機性エネルギー資源を受け入れるための混合タイプ槽の空きを検出する工程と、空きを検出する工程で混合タイプ槽に空きがある場合に、当該混合タイプ槽に有機性エネルギー資源をバイオマス原料として最優先に投入する工程と、空きを検出する工程で混合タイプ槽に空きがない場合に、主栄養素によって区分けされた原料保管槽を保管先として有機性エネルギー資源をバイオマス原料として投入する工程と、バイオマス原料が保管された槽内で、バイオマス原料の発酵を制御する工程と、を有している。【選択図】 図３

Description

本発明は、バイオガス発生装置などに供給されるバイオマス原料を安全に保管するためのバイオマス原料保管方法および保管システムに関する。

従来、バイオマス原料から嫌気発酵によりバイオガスを生成するバイオガス発生装置が知られている。バイオガス発生装置に供給するバイオマス原料としては、例えば食品廃棄物や生ゴミなどの有機性廃棄物が一般的に利用されている。これらの有機性廃棄物から嫌気性条件下でメタン発酵させてメタンガスを回収する処理系において、有機性廃棄物は適宜粉砕されてスラリー状のバイオマス原料とされ、原料槽に保管される。

例えば特許文献１に開示されるバイオマスガス化システムにおいては、破砕されスラリー状とされた混合物やバイオマスが、原料槽に供給された後に発酵槽に供給されることが開示されている。

さらに特許文献２や特許文献３には、食品廃棄物のメタン発酵処理システムにおいて、破砕されスラリー状とされた食品廃棄物や、液状廃棄物を主体とした食品廃棄物を原料として、メタン発酵処理によりバイオガスを生成し回収する方法が開示されている。

ＷＯ２０１６／０３８７２４号国際公開パンフレット 特開平１１−３００３２３号公報 特開２００８−２８４４９９号公報

しかしながら、上述した各特許文献に限らず現在の技術では、市場のニーズを適切に満たしているとは言えず、以下に述べるごとき課題が存在する。

すなわち、上記したバイオガス発生システムにおいて、破砕されスラリー状とされた食品廃棄物や、液状廃棄物を主体とした食品廃棄物が、バイオマス原料として使用されている。これらのバイオマス原料は、引き続きメタン発酵の工程に供されるのであるが、バイオマス原料の状態で取引される形態も一般に行われている。そして、これらのバイオマス原料が、保管槽に所定の時間保管されている際に、意図せぬ発酵を制御することができなくなり、装置の配管からバイオマス原料が溢れ出して周辺を汚染したり、周辺に強い臭気を放ったりする事故が発生している。

そのため、このような事故を防止するため、バイオマス原料の発酵を制御する方法や、バイオマス原料を、所定の時間安全に保管できる方法を見いだすことが求められていた。

上記した課題を鑑みて、本発明は、所定の量のバイオマス原料の保管に際して、適切にバイオマス原料を仕分けし、この仕分けされたバイオマス原料の発酵を制御し、さらに、所定の時間安全に保管できる方法を提供することを目的とする。

（１）本発明のバイオマス原料保管方法は、
有機性エネルギー資源を受け入れるための混合タイプ槽の空きを検出する工程と、
前記空きを検出する工程で前記混合タイプ槽に空きがある場合に、当該混合タイプ槽に前記有機性エネルギー資源をバイオマス原料として最優先に投入する工程と、
前記空きを検出する工程で前記混合タイプ槽に空きがない場合に、主栄養素によって区分けされた原料保管槽を保管先として前記有機性エネルギー資源をバイオマス原料として投入する工程と、
前記バイオマス原料が保管された前記混合タイプ槽及び前記原料保管槽内で、前記バイオマス原料の発酵を制御する工程と、を有することを特徴とする。
（２）本発明のバイオマス原料保管方法は、上記（１）において、
前記主栄養素によって区分けされた原料保管槽は、少なくとも、糖質リッチ槽、脂質リッチ槽、タンパク質リッチ槽、および繊維質リッチ槽のいずれかを含み、当該主栄養素によって区分けされた原料保管槽は、前記混合タイプ槽とは異なる条件で維持管理されていることが好ましい。
（３）本発明のバイオマス原料保管方法は、上記（１）又は（２）において、
前記有機性エネルギー資源に含まれる栄養素の量を分析する原料分析工程と、をさらに有し、前記分析の結果に基づいて、前記分析した有機性エネルギー資源を前記主栄養素によって区分けされた原料保管槽に保管することが好ましい。
（４）本発明のバイオマス原料保管方法は、上記（１）〜（３）のいずれかにおいて、
前記バイオマス原料の発酵を抑制する工程における前記原料保管槽の維持管理のパラメータが、少なくとも、前記原料保管槽内の温度、ｐＨおよび液体粘度のいずれかを含むことが好ましい。
（５）本発明のバイオマス原料保管システムは、
有機性エネルギー資源を受け入れる資源受入手段と、
前記有機性エネルギー資源を受け入れるための混合タイプ槽の空きを検出する空き検出手段と、
前記混合タイプ槽に空きがある場合に当該混合タイプ槽に前記有機性エネルギー資源をバイオマス原料として最優先に投入するとともに、前記混合タイプ槽に空きがない場合に主栄養素によって区分けされた原料保管槽を保管先として前記有機性エネルギー資源をバイオマス原料として投入する原料保管槽選択手段と、
前記バイオマス原料が保管された前記混合タイプ槽及び前記原料保管槽内で、前記バイオマス原料の発酵を制御する原料発酵制御手段と、
を有することを特徴とする。
（６）本発明のバイオマス原料保管システムは、上記（５）において、
前記主栄養素によって区分けされた原料保管槽は、少なくとも、糖質リッチ槽、脂質リッチ槽、タンパク質リッチ槽、および繊維質リッチ槽のいずれかを含み、当該主栄養素によって区分けされた原料保管槽は、前記混合タイプ槽とは異なる条件で維持管理されていることが好ましい。
（７）本発明のバイオマス原料保管システムは、上記（５）又は（６）において、
前記複数の原料保管槽が、少なくとも、糖質リッチ槽、脂質リッチ槽、タンパク質リッチ槽、繊維質リッチ槽、及び、混合タイプ槽を含むことを特徴とする。
（８）本発明のバイオマス原料保管システムは、上記（５）〜（７）のいずれかにおいて、
前記原料発酵制御手段は、少なくとも、前記原料保管槽内の温度、ｐＨおよび液体粘度のいずれかのパラメータを用いて、前記バイオマス原料の発酵を抑制することが好ましい。

本発明のバイオマス原料保管方法および保管システムによれば、所定の量のバイオマス原料の保管に際し、バイオマス原料を適切に仕分けしつつこのバイオマス原料の発酵を制御し、さらに、所定の時間安全に保管できる。
さらに、本発明のバイオマス原料保管方法および保管システムによれば、バイオマス原料を取引する際にも意図しない発酵を制御することが可能となり、安全な輸送を行うことが可能となる。

第１実施形態におけるバイオマス原料保管方法を示すフローチャートである。 第１実施形態におけるバイオマス原料保管システムの模式図である。 第２実施形態におけるバイオマス原料保管方法を示すフローチャートである。 第２実施形態におけるバイオマス原料保管システムの模式図である。

次に本発明を実施するための実施形態について説明する。

≪第１実施形態≫
［バイオマス原料保管方法］
まず本発明の第１実施形態におけるバイオマス原料保管方法について、図１を適宜参照しながら説明する。

図１に示すとおり、本実施形態のバイオマス原料保管方法は、例えば、バイオマス原料から嫌気発酵によりバイオガスを生成するバイオガス発生システム中において有効に活用可能な方法である。

より詳細には、本実施形態のバイオマス原料保管方法は、有機性エネルギー資源を受け入れる受入工程（ステップ１）と、受け入れした有機性エネルギー資源に含まれる栄養素の量を分析する原料分析工程（ステップ２）と、分析の結果に基づき有機性エネルギー資源の主栄養素を特定する主栄養素特定工程（ステップ３）と、前記分析の結果に基づき、前記有機性エネルギー資源に含まれる栄養素の量に応じて、複数の原料保管槽の中から、前記分析した有機性エネルギー資源をバイオマス原料として保管するための原料保管槽を選択する原料保管槽選択工程（ステップ４）と、この有機性エネルギー資源をバイオマス原料として、選択された原料保管槽に投入する投入工程（ステップ５）と、前記バイオマス原料が保管された原料保管槽内で、前記バイオマス原料の発酵を制御するための原料発酵制御工程（ステップ６）と、を有する。
なお本実施形態は少なくとも上記ステップ２、４及び６を含んでいればよく、以下では特に原料分析工程、原料保管槽選択工程および原料発酵制御工程について詳細に説明する。

＜原料分析工程＞
図１のステップ２で示される原料分析工程は、ステップ１で受け入れた有機性エネルギー資源に含まれる栄養素の量を分析する工程である。
受入工程において受け入れられた有機性エネルギー資源は、必要に応じて粉砕工程を経て、原料分析工程に提供される。
なお、本実施形態のバイオマス原料保管方法において、有機性エネルギー資源とはいわゆるバイオマス原料となる資源であり、食品廃棄物、あるいは食品以外の有機性廃棄物を含む。食品廃棄物としては、例えば野菜、果物、魚、肉などの他、加工済みの食品、調味料、等も含まれる。一方で有機性廃棄物としては、木材、落ち葉、草花、等が含まれる。

これらの有機性エネルギー資源に含まれる栄養素としては、糖質、脂質、タンパク質、繊維質、等が挙げられる。
そして従来、バイオガス発生システム中において、投入する有機性廃棄物の栄養素によって、メタンガスの発生効率が異なることが指摘されていた。この理由としては例えば、食品廃棄物中のタンパク質の分解により、アンモニア態窒素が生成され、メタン発酵を阻害すること等が挙げられる。

現時点において、嫌気性発酵の新陳代謝システムは完全に解明されていない。理論的には、炭水化物、脂質、タンパク質のメタンガス発生量の理論値は、各々、５０％、６８％、７１％とも指摘されている（H. Schulz and B. Eder：バイオガス実用技術，オーム社出版局，pp. 24-30 (2002)）。
一方で、実際のメタン発酵においては、発酵温度、アンモニア態窒素の濃度、ｐＨ、ＶＦＡ濃度などの発酵環境に発酵性能が左右される。

本発明では、本発明者らが鋭意検討した結果、有機性エネルギー資源の栄養素を分析し、この有機性エネルギー資源に含まれる栄養素の量に応じて、複数の保管槽の中から適切な保管槽を選択すること、及び、それら複数の保管槽を、それぞれ異なる条件で維持管理すること、により、保管槽に保管されたバイオマス原料の発酵を制御して安全に長期間保管できることを見出したものである。

本実施形態における原料分析工程として用いられる分析方法としては、具体的には、近赤外線などの赤外線分光法が好ましく適用されるが、これに限られるものではない。
例えば赤外線分光法以外にも、原料中の栄養素の定性・定量ができる公知の分析方法を使用することができ、例えば、高速液体クロマトグラフィーや、蛍光Ｘ線元素分析などによる方法等であってもよい。

本実施形態の原料分析工程によれば、分析を施した有機性エネルギー資源中における、栄養素の種類、及び各栄養素の含有量が明らかにされる。
原料分析工程において分析される栄養素の種類としては、本実施形態においては、後述するように、「糖質、脂質、タンパク質、繊維質、混合タイプ」の５種類とした。しかしながら「混合タイプ」を必須とする限りにおいてこれらの分類に限られるものではなく、「混合タイプ」以外については適宜設定することが可能である。

また、栄養素の含有量の単位としては、重量％であることが好ましいが、それに限られるものではない。
そして、この分析結果に応じて、後の保管槽選択工程２０において、前記有機性エネルギー資源がバイオマス原料として保管されるための適切な保管槽が選択されることとなる。

＜原料保管槽選択工程＞
次に、本実施形態における原料保管槽選択工程について説明する。
図１のステップ４で示される保管槽選択工程は、上記した原料分析工程における分析結果に基づいて、有機性エネルギー資源に含まれる栄養素の量に応じて、有機性エネルギー資源をバイオマス原料として保管するための原料保管槽を選択するための工程である。すなわち、本実施形態においては、後述するとおりバイオマス原料を保管するための原料保管槽Ｔが複数設置されている。

本実施形態において複数の原料保管槽Ｔとしては、糖質リッチ槽Ｔ１、脂質リッチ槽Ｔ２、タンパク質リッチ槽Ｔ３、繊維質リッチ槽Ｔ４及び、混合タイプ槽Ｔ５を含むことが好ましい。ここで、糖質リッチ槽Ｔ１は、ある有機性エネルギー資源中の栄養素として、他の栄養素と比して糖質が主栄養素として多く含まれるバイオマス原料を保管するための槽である。同様に、脂質リッチ槽Ｔ２は、ある有機性エネルギー資源中の栄養素として、他の栄養素と比して脂質が主栄養素として多く含まれるバイオマス原料を保管するための槽である。また、タンパク質リッチ槽Ｔ３は、ある有機性エネルギー資源中の栄養素として、他の栄養素と比してタンパク質が主栄養素として多く含まれるバイオマス原料を保管するための槽である。また、繊維質リッチ槽Ｔ４は、ある有機性エネルギー資源中の栄養素として、他の栄養素と比して繊維質が主栄養素として多く含まれるバイオマス原料を保管するための槽である。また、混合タイプ槽Ｔ５は、ある有機性エネルギー資源中の栄養素として他の栄養素と比して主栄養素となる栄養素がないバイオマス原料を保管するための槽である。

なお本実施形態においては、糖質リッチ槽Ｔ１は、糖質が５０％以上含まれるバイオマス原料を保管するための原料保管槽として設定した。同様に、脂質リッチ槽Ｔ２は脂質が５０％以上含まれるバイオマス原料を保管するための原料保管槽、タンパク質リッチ槽Ｔ３はタンパク質が５０％以上含まれるバイオマス原料を保管するための原料保管槽、繊維質リッチ槽Ｔ４は繊維質が５０％以上含まれるバイオマス原料を保管するための原料保管槽、混合タイプ槽Ｔ５は主栄養素として５０％以上含まれる栄養素がない原料を保管するための原料保管槽とそれぞれ設定した。

すなわち本実施形態においては、糖質リッチ槽Ｔ１、脂質リッチ槽Ｔ２、タンパク質リッチ槽Ｔ３、及び、繊維質リッチ槽Ｔ４のいずれにも収容されない原料を収容するための保管槽として、上記した混合タイプ槽Ｔ５を設置した。
なお第２実施形態で後述するとおり、混合タイプ槽Ｔ５は様々な栄養素が混在する槽であることから、栄養素の分析を行わずに優先的に原料を収容するための保管槽として設定してもよい。
翻って本実施形態の保管槽選択工程においては、原料分析工程を経たある有機性エネルギー資源が、糖質リッチ槽Ｔ１、脂質リッチ槽Ｔ２、タンパク質リッチ槽Ｔ３、及び、繊維質リッチ槽Ｔ４のいずれに収容されるか選択され、上記４槽のいずれにも収容されない場合には混合タイプ槽Ｔ５に収容されることとなる。
なお、受け入れられる原料分析工程を経た原料は、多くの場合には混合タイプ槽Ｔ５に収容されることとなる。

なお、本実施形態においては、保管槽選択工程における選択基準を、上記のように設定したが、本発明は上記のような設定に限定されるものではない。例えば「糖質が主栄養素として多く含まれる原料」として、糖質リッチ槽Ｔ１の設定を、「糖質が４０％以上、且つ栄養素の中で最も多く含まれる」原料を保管するための保管槽、等に設定することも可能である（第２実施形態でも同様であることは言うまでもない）。
いずれにせよ、本実施形態の保管槽選択工程では、主栄養素となる栄養素が存在しないと分析された場合に混合タイプ槽が選択されると共に、主栄養素となる栄養素を含む有機性エネルギー資源に対しては主栄養素によって区分けされた原料保管槽がそれぞれ選択される。

また、本実施形態においては、原料分析工程で分析する栄養素の種類を、「糖質、脂質、タンパク質、繊維質」の４種類としたが、これらの栄養素に限られず、他の栄養素を新たな種類として規定するなど適宜設定することが可能である（第２実施形態でも同様であることは言うまでもない）。例えば、「炭水化物、脂質、タンパク質」の３種類に設定してもよい。そしてこの場合、設置される複数の原料保管槽Ｔとしては、「炭水化物リッチ槽、脂質リッチ槽、タンパク質リッチ槽」の３つを少なくとも含むことが好ましい。

＜原料発酵制御工程＞
次に、本実施形態における原料発酵制御工程３０について説明する。
図１のステップ６で示される原料発酵制御工程３０は、上記保管槽選択工程において選択された原料保管槽Ｔ中において、原料のメタン発酵を制御させるために施される工程である。

すなわち、バイオガスを生成するバイオガス発生システム中においては、バイオマス原料がメタン発酵工程に供される前に、長期間保管されたり、輸送されたりする事態が想定される。この場合、バイオマス原料の発酵及びガスの発生を制御して、安全に保管できるように、原料を原料保管槽Ｔ内において適切に維持管理することが必要とされる。

具体的には、原料保管槽Ｔ内のバイオマス原料は、温度、ｐＨ、液体粘度、アルカリ度、ＶＦＡ（揮発性脂肪酸及び低級脂肪酸）、ＴＳ（固形物濃度）などのパラメータにより維持管理される。
そして、本実施形態においては、糖質リッチ槽Ｔ１、脂質リッチ槽Ｔ２、タンパク質リッチ槽Ｔ３、繊維質リッチ槽Ｔ４、混合タイプ槽Ｔ５が、それぞれ異なる条件で維持管理されていることが好ましい。なお各々の原料保管槽における管理条件は、発酵が制御されたコントロール下にある限り、上記のとおりそれぞれ異なる条件で維持管理されていてもよいし、ほぼ同じ条件で維持管理されていてもよい。

以下に、上記した維持管理の条件が異なる場合の具体的な条件の一例について説明する。
本実施形態においては、糖質リッチ槽Ｔ１には、糖質が５０％以上含まれる原料が収容されている。糖質リッチ槽Ｔ１の維持管理のパラメータを「温度、ｐＨ、液体粘度」の３つとした場合、各々、以下の範囲内に維持されることが好ましい。
すなわち、糖質リッチ槽Ｔ１内においては、温度３０±５℃、ｐＨ３〜６、液体粘度０．５〜２０ｍＰａ・ｓ、であることが、メタン発酵を制御するためには好ましい。
このように本実施形態では、前記原料発酵制御工程における原料保管槽の維持管理のパラメータが、少なくとも、原料保管槽内の温度、ｐＨ、液体粘度、のいずれかを含み、前記温度、前記ｐＨ、及び前記液体粘度の少なくとも１つは原料保管槽毎に異なるように管理されることが好ましい。

なお、上記した維持管理のパラメータを所定の範囲内とするため、原料保管槽Ｔ内は、加温したり、公知の物質等を添加したりしてもよい。
例えば、糖質リッチ槽Ｔ１内の温度を上記範囲内に維持するため、原料保管槽内に温度計を設置し、所定の時間ごとに温度を測定して、公知の加熱冷却装置により適宜加熱冷却を行ってもよい。
また、糖質リッチ槽Ｔ１内のｐＨを上記の範囲内に維持するため、原料保管槽内のｐＨを所定の時間ごとに測定し、公知の酸性液体（例えば、ギ酸、酢酸等の有機酸）やアルカリ性液体（例えば、水酸化ナトリウム水溶液など）を添加してもよい。

なお、本実施形態においては、糖質リッチ槽Ｔ１内の維持管理のパラメータを「温度、ｐＨ、液体粘度」の３つとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば「温度、ｐＨ」の２つとすることも可能である。

脂質リッチ槽Ｔ２、タンパク質リッチ槽Ｔ３、及び、繊維質リッチ槽Ｔ４の各々の維持管理条件としては、例えば以下のように設定することができる。
（１）脂質リッチ槽Ｔ２
温度：４０±５℃
ｐＨ：３〜６
液体粘度：０．５〜２０ｍＰａ・ｓ
（２）タンパク質リッチ槽Ｔ３
温度：３０〜７０℃
ｐＨ：３〜６
液体粘度：１〜１５ｍＰａ・ｓ
（３）繊維質リッチ槽Ｔ４
温度：２０〜５０℃
ｐＨ：３〜６
液体粘度：５〜２０ｍＰａ・ｓ

次に、本実施形態において、混合タイプ槽Ｔ５の維持管理条件について説明する。
本実施形態においては、上述したように、分析された有機性エネルギー資源において、糖質リッチ槽Ｔ１、脂質リッチ槽Ｔ２、タンパク質リッチ槽Ｔ３、及び、繊維質リッチ槽Ｔ４のいずれの収容条件にも合致しなかった場合には、混合タイプ槽Ｔ５に収容される。

すなわち、混合タイプ槽Ｔ５内に収容されているバイオマス原料において、栄養素の含有量は、新たな原料が投入されるたびに変更されると予測できる。
よって、本実施形態においては、混合タイプ槽Ｔ５の維持管理のパラメータにおいて、設定範囲を、新たなバイオマス原料としての有機性エネルギー資源の投入の都度、変更することが可能である（第２実施形態でも同様であることは言うまでもない）。

例えば、まず、混合タイプ槽Ｔ５内にバイオマス原料Ｎ１が１００Ｋｇ収容されていることを想定する。バイオマス原料Ｎ１の栄養素の含有量としては、糖質４０重量％、脂質３０重量％、タンパク質１５重量％、繊維質１５重量％とする。
この時点で、混合タイプ槽Ｔ５の各パラメータの範囲は以下のように設定されている。
温度：２０〜３５℃
ｐＨ：３〜６
液体粘度：１０〜２０ｍＰａ・ｓ

次に、混合タイプ槽Ｔ５内にバイオマス原料Ｎ２が新たに１００Ｋｇ追加されたことを想定する。バイオマス原料Ｎ２の栄養素の含有量としては、糖質４０重量％、脂質４０重量％、タンパク質２０重量％、繊維質０重量％とする。
そうすると、混合タイプ槽Ｔ５内にバイオマス原料Ｎ２が新たに追加された時点において、混合タイプ槽Ｔ５内の栄養素の含有量は、糖質４０重量％、脂質３５重量％、タンパク質１７．５重量％、繊維質７．５重量％となる。

混合タイプ槽Ｔ５にバイオマス原料Ｎ２が新たに投入された場合、維持管理の各パラメータの範囲を以下のように変更することが可能である。
温度：２０〜４０℃
ｐＨ：３〜６
液体粘度：１０〜２０ｍＰａ・ｓ
なお上記の例では温度のみ条件を変更したが、温度、ｐＨ、および液体粘度の少なくとも１つを変更するようにしてもよい（この点も第２実施形態においても同様であることは言うまでもない）。

このように、混合タイプ槽Ｔ５の維持管理のパラメータにおいて、設定範囲を変更することにより、混合タイプ槽Ｔ５に収容されたバイオマス原料の発酵を適切に制御することが可能となる。
なお設定範囲の変更のタイミングに関しては、新たな原料の投入した時点でもよいし、定期的に槽内の栄養素を検出し、その時点で最適な範囲に変更してもよい。
また上記設定範囲の上限及び下限については、原料中における栄養素の種類や、周囲の温度等に鑑みて適切に設定することが可能である。

なお、脂質リッチ槽Ｔ２、タンパク質リッチ槽Ｔ３、繊維質リッチ槽Ｔ４、混合タイプ槽Ｔ５の各槽の維持管理のパラメータを所定の範囲内とするため、各槽内を加温したり、公知の物質等を添加したりしてもよいことは、糖質リッチ槽Ｔ１についての説明と同様である。

［バイオマス原料保管システム］
次に図２を参照しつつ、本実施形態におけるバイオマス原料保管システム２００について説明する。
同図に示されるとおり、バイオマス原料保管システム２００は、バイオマス発電設備ＢＰＧを有するバイオマス発電事業者ＣＭ１、ＣＭ２とインターネットなどの公知のネットワークＮを介して通信可能となっている。なお図示では合計２つの事業者がそれぞれＰＣやスマートフォンなどの情報端末ＩＴを具備して例示されているが、ネットワークＮを介して接続される事業者やその所在地は特に限定されず、局所的な地域や全国各地に無数存在することができる。

より具体的に本実施形態のバイオマス原料保管システム２００は、有機性エネルギー資源を受け入れる資源受入手段２１０と、前記資源受入手段２１０に受け入れられた前記有機性エネルギー資源の栄養素を分析する栄養素分析手段２２０と、前記分析した栄養素のうち主栄養素となる主栄養素を特定する主栄養素特定手段２３０と、前記有機性エネルギー資源をバイオマス原料として保管する複数の原料保管槽Ｔと、特定した前記主栄養素に基づいて主栄養素毎に区分された異なる前記複数の原料保管槽Ｔの中から保管先を選択する原料保管槽選択手段２４０と、前記バイオマス原料が保管された保管槽内で、前記バイオマス原料の発酵を制御する原料発酵制御手段２５０と、を含んで構成されている。

なお本実施形態では更に、取引先（バイオマス発電事業者ＣＭ１、ＣＭ２）で用いられるバイオマス原料の情報を受信する受信手段２６０と、当該取引先のバイオマス原料の成分に基づいて前記取引先へ供給する前記バイオマス原料の保管槽を決定する供給バイオマス原料決定手段２７０と、をさらに含むことが望ましい。これら受信手段２６０及び供給バイオマス原料決定手段２７０の具体例としては、後述する主栄養素特定手段２３０や原料保管槽選択手段２４０としても機能する公知コンピュータが例示できる。
これにより、例えばバイオマス発電事業者ＣＭ１におけるバイオマス発電設備ＢＰＧにおいて糖質分の多いバイオマス原料が必要な場合に、このニーズに対応して糖質リッチ槽Ｔ１から糖質分の多いバイオマス原料を、供給車両Ｃｂを介してバイオマス発電事業者ＣＭ１へ供給することが可能となる。

ここで図２に示すとおり、資源受入手段２１０は、液状物又は汚泥を含む前記有機性エネルギー資源を流動化させる中和混合流動化手段２１０ａと、前記液状物又は前記汚泥以外の前記有機性エネルギー資源を粉砕する粉砕機を有する粉砕手段２１０ｂと、を含んで構成されていてもよい。

中和混合流動化手段２１０ａは、受け入れた有機性エネルギー資源のうち例えば液状物（水分、糖質、脂質、たんぱく質、繊維質の混在物）や汚泥などを貯留しつつ中和しながらミキシングする公知のミキサー付き容器が例示できる。
粉砕手段２１０ｂは、公知のローラーミルやジェットミルを備えた容器であり、上記した液状物や汚泥に比して粒度が高い有機性エネルギー資源が貯留される。

このように本実施形態のバイオマス原料保管システム２００は、受け入れ時に有機性エネルギー資源の状態（粒の大きさや密度など）に応じて受け入れ先の槽を異ならせている。また図２に示すとおり、様々な有機性エネルギー資源を積載した運搬車両Ｃａが資源受入手段２１０へ有機性エネルギー資源を搬入することが可能となっている。

複数の原料保管槽Ｔは、本実施形態では糖質リッチ槽Ｔ１、脂質リッチ槽Ｔ２、タンパク質リッチ槽Ｔ３、繊維質リッチ槽Ｔ４、及び、混合タイプ槽Ｔ５を含んで構成されている。上述のとおりこれらの種類分けは一例であって、例えば混合タイプ槽Ｔ５以外のいずれかを省略してもよい。
また、図示から明らかなとおり、混合タイプ槽Ｔ５は他の原料保管槽に比して大きな容量となっている。さらに、各原料保管槽Ｔには、それぞれ不図示のセンサーが配置されており、それぞれの保管槽内でどの程度のバイオマス原料が保管されているか検出することが可能となっている。

栄養素分析手段２２０は、上述のとおり近赤外線などの公知の赤外線分光法が好ましく適用される。さらに赤外線分光法以外にも、有機性エネルギー資源中の栄養素の定性・定量ができる公知の分析方法を使用することができる。
一例として、本実施形態では、日本ビュッヒ株式会社製の近赤外分析計ＮＩＲＭａｓｔｅｒを使用しているが、これに限られるものではない。

主栄養素特定手段２３０は、公知のＣＰＵやメモリを含むコンピュータである。この主栄養素特定手段２３０は、栄養素分析手段２２０による分析の結果に基づいて、上記した原料分析工程で説明した分析を行う。これにより、分析した有機性エネルギー資源に含まれる栄養素の種類や量が特定されることから、そのうちのいずれが主栄養素であるか特定される。

原料保管槽選択手段２４０は、予め定められた選択優先順位に基づいて保管先を選択する機能を有している。この原料保管槽選択手段２４０は、上記主栄養素特定手段２３０としても機能する公知のＣＰＵやメモリを含むコンピュータである。
なお、上記した選択優先順位は、電子データとして上記メモリに格納されていてもよい。

本実施形態における選択優先順位の内容としては、（α）主栄養素となる栄養素が存在しないと分析された場合に混合タイプ槽Ｔ５が選択されると共に、（β）主栄養素となる栄養素を含む有機性エネルギー資源に対しては当該主栄養素によって区分けされた原料保管槽がそれぞれ選択される、というものである。

なお上記した選択優先順位は一例であって、例えば後述する第２実施形態のように、まず混合タイプ槽Ｔ５を最優先の選択先とし、次いで主栄養素となる栄養素を含む有機性エネルギー資源に対して当該主栄養素によって区分けされた原料保管槽を選択するようにしてもよい。

原料発酵制御手段２５０は、上記した原料発酵制御工程で説明した手法によって各原料保管槽Ｔに保管されたバイオマス原料の発酵を制御する機能を有している。より具体的に各原料保管槽Ｔ内には、それぞれ不図示の温度計、ｐＨ計、液体粘度計、アルカリ度計、ＶＦＡ計などの各種計測機器が配設されており、これらの機器で計測されるパラメータが上記の所定範囲になるように原料発酵制御手段２５０によって維持管理される。

≪第２実施形態≫
［バイオマス原料保管方法、保管システム］
次に本発明の第２実施形態におけるバイオマス原料保管方法およびバイオマス原料保管システムについて、図３および４を適宜参照しながら説明する。なお本実施形態では、第１実施形態で詳述した構成と同様の構成については、同じ参照番号を付して適宜その説明は省略する。

まず図４に示すとおり、本実施形態のバイオマス原料保管システム２００は、有機性エネルギー資源を受け入れる資源受入手段２１０と、前記有機性エネルギー資源を受け入れるための混合タイプ槽Ｔ５の空きを検出する空き検出手段２８０と、前記混合タイプ槽Ｔ５に空きがある場合に当該混合タイプ槽Ｔ５に前記有機性エネルギー資源をバイオマス原料として最優先に投入するとともに前記混合タイプ槽Ｔ５に空きがない場合に主栄養素によって区分けされた原料保管槽のいずれかを保管先として前記有機性エネルギー資源をバイオマス原料として投入する原料保管槽選択手段２４０と、前記バイオマス原料が保管された槽内で前記バイオマス原料の発酵を制御する原料発酵制御手段２５０と、を有している。

また、本実施形態のバイオマス原料保管システム２００では、前記した資源受入手段２１０に受け入れられた有機性エネルギー資源の栄養素を分析する栄養素分析手段２２０と、この分析した栄養素のうち主栄養素となる主栄養素を特定する主栄養素特定手段２３０と、をさらに含んでいることが望ましい。
また、本実施形態のバイオマス原料保管システム２００では、図４に示したその余の構成（例えば受信手段２６０など第１実施形態で既述した構成）をさらに有していてもよい。
このうち資源受入手段２１０、栄養素分析手段２２０、主栄養素特定手段２３０および原料発酵制御手段２５０については第１実施形態と同様の構成であるので詳細な説明は省略する。

まず図３のステップ１１では、上記したバイオマス原料保管システム２００の資源受入手段２１０を介して有機エネルギー資源の受け入れを行う。なお、本第２実施形態におけるステップ１１については、上記した第１実施形態におけるステップ１と同様なので、その説明は省略する。

次にステップ１２では、この有機性エネルギー資源を受け入れるための混合タイプ槽Ｔ５の空きを検出する。より具体的には、図４に示すバイオマス原料保管システム２００の原料保管槽選択手段２４０は、予め定められた選択優先順位に基づいて保管先を選択する。そして本実施形態における選択優先順位としては、まず混合タイプ槽Ｔ５を最優先の投入先とし、次いで主栄養素によって区分けされた原料保管槽のいずれかを保管先として投入することが規定されている。

したがってこのステップ１２においては、空き検出手段として公知の光学センサーなどを混合タイプ槽Ｔ５内に装備しておき、原料保管槽選択手段２４０は、この空き検出手段（上記光学センサーなど）を介して混合タイプ槽Ｔ５内に空きスペースがあるか否かを検出する。なお本実施形態では空き検出手段として光学センサーを適用したが、この形態に限られず槽内での有機性エネルギー資源の量や空きスペースの検出が可能であれば公知の種々のセンサーを適用してもよい。

次いで、前記した空きを検出する工程（ステップ１２）で混合タイプ槽Ｔ５に空きがある場合に、当該混合タイプ槽Ｔ５に有機性エネルギー資源をバイオマス原料として最優先に投入し（ステップ１３−１）、一方で前記した空きを検出する工程で混合タイプ槽Ｔ５に空きがない場合には主栄養素によって区分けされた原料保管槽のいずれかを保管先として有機性エネルギー資源をバイオマス原料として投入する（ステップ１３−２）。

より具体的にステップ１３−１および１３−２において、原料保管槽選択手段２４０は、混合タイプ槽Ｔ５に空きがある場合に当該混合タイプ槽Ｔ５に前記有機性エネルギー資源をバイオマス原料として最優先に投入するとともに、混合タイプ槽Ｔ５に空きがない場合には主栄養素によって区分けされた原料保管槽のいずれかを保管先として前記有機性エネルギー資源をバイオマス原料として投入する機能を実行する。

なお本実施形態の図４では、主栄養素によって区分けされた原料保管槽として糖質リッチ槽Ｔ１のみが図示されている。このように本実施形態における「区分けされた原料保管槽」は、少なくとも、糖質リッチ槽Ｔ１、脂質リッチ槽Ｔ２、タンパク質リッチ槽Ｔ３、および繊維質リッチ槽Ｔ４のいずれかを含んでいればよく、図示されたとおり１種類でもよいし数種類の原料保管槽Ｔが配設されていてもよい。
このとき、第１実施形態でも説明したとおり、この主栄養素によって区分けされた原料保管槽（糖質リッチ槽Ｔ１など）は、混合タイプ槽Ｔ５とは異なる条件で維持管理されていることが好ましい。

そしてステップ１３−１で混合タイプ槽Ｔ５に有機性エネルギー資源がバイオマス原料として最優先に投入された後は、新たな有機性エネルギー資源の受け入れがないか判定され（ステップ１４−１）、新たな受け入れがない場合にはステップ１５において槽内でこのバイオマス原料が維持管理（発酵抑制）される。なおこのステップ１４−１は適宜省略してもよい。
この第２実施形態におけるステップ１５は、第１実施形態におけるステップ６と同様であるのでその説明は適宜省略する。このバイオマス原料の発酵を抑制する工程における原料保管槽の維持管理のパラメータは、少なくとも、原料保管槽内の温度、ｐＨおよび液体粘度のいずれかを含むことが好ましい。

一方で上記のとおり、原料保管槽選択手段２４０は、ステップ１２において混合タイプ槽Ｔ５に空きがない場合には、バイオマス原料保管システム２００の栄養素分析手段２２０および主栄養素特定手段２３０は、受け入れた有機性エネルギー資源の栄養素を分析する（ステップ１３−２）。そして続くステップ１４−２では、予め定められた選択優先順位に基づいて、原料保管槽選択手段２４０は、この有機性エネルギー資源を所定の原料保管槽に投入する（ステップ１４−２）。

ここで、例えば「区分けされた原料保管槽」が糖質リッチ槽Ｔ１のみの場合には、原料保管槽選択手段２４０は、分析した栄養素が糖質リッチである場合に当該糖質リッチ槽Ｔ１へ有機性エネルギー資源を投入する。
また、例えば「区分けされた原料保管槽」が、糖質リッチ槽Ｔ１、脂質リッチ槽Ｔ２、タンパク質リッチ槽Ｔ３および繊維質リッチ槽Ｔ４の４種類の原料保管槽である場合には、主栄養素特定手段２３０によって特定された主栄養素に基づいて、原料保管槽選択手段２４０によって上記主栄養素に対応する槽へ当該有機性エネルギー資源を投入する。
このように混合タイプ槽への最優先投入に次ぐ選択優先順位としては、特定された主栄養素に基づいて「区分けされた原料保管槽」へ有機性エネルギー資源を選択投入するということになる。

そしてステップ１４−２で「区分けされた原料保管槽」へ有機性エネルギー資源を選択投入された後は、ステップ１５においてその保管槽内において有機性エネルギー資源がバイオマス原料として維持管理（発酵抑制）される。
そして続くステップ１６では、新たな有機性エネルギー資源の受け入れがあるか否かが判定され、新たな受け入れがある場合にはステップ１１へと戻って上述の処理が継続され、受け入れがない場合にはバイオマス原料の維持管理（発酵抑制）が継続される。

なお本実施形態では混合タイプ槽Ｔ５は、有機性エネルギー資源の増減が比較的多いことから、新たな有機性エネルギー資源を受け入れるタイミングで混合タイプ槽Ｔ５の維持管理のパラメータを更新するようにしてもよい。例えばバイオマス原料保管システム２００の原料発酵制御手段２５０は、ステップ１３−１で混合タイプ槽Ｔ５に有機性エネルギー資源がバイオマス原料として最優先に投入された際に、受け入れた有機性エネルギー資源の量に基づいて混合タイプ槽Ｔ５の維持管理のパラメータを更新するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明のバイオマス原料保管方法およびバイオマス原料保管システムによれば、適切に仕分けされたバイオマス原料の発酵を制御しつつ所定の時間だけ安全に保管することができ、多くのバイオマス発電設備への原料供給に資することができる。なお、上記実施形態においては、原料の発酵を制御することに主眼をおいて説明したが、本発明を効率的なメタン発酵及び高効率なメタンガス発生に適用することも可能である。

２００ バイオマス原料保管システム
２１０ 資源受入手段
２２０ 栄養素分析手段
２３０ 主栄養素特定手段
２４０ 原料保管槽選択手段
２５０ 原料発酵制御手段
２６０ 受信手段
２７０ 供給バイオマス原料決定手段
２８０ 空き検出手段
ＢＰＧ バイオマス発電設備
ＣＭ バイオマス発電事業者

Claims (8)

1. 有機性エネルギー資源を受け入れるための混合タイプ槽の空きを検出する工程と、
   前記空きを検出する工程で前記混合タイプ槽に空きがある場合に、当該混合タイプ槽に前記有機性エネルギー資源をバイオマス原料として最優先に投入する工程と、
   前記空きを検出する工程で前記混合タイプ槽に空きがない場合に、主栄養素によって区分けされた原料保管槽を保管先として前記有機性エネルギー資源をバイオマス原料として投入する工程と、
   前記バイオマス原料が保管された前記混合タイプ槽及び前記原料保管槽内で、前記バイオマス原料の発酵を制御する工程と、
   を有することを特徴とするバイオマス原料保管方法。
2. 前記主栄養素によって区分けされた原料保管槽は、少なくとも、糖質リッチ槽、脂質リッチ槽、タンパク質リッチ槽、および繊維質リッチ槽のいずれかを含み、
   当該主栄養素によって区分けされた原料保管槽は、前記混合タイプ槽とは異なる条件で維持管理されていることを特徴とする請求項１に記載のバイオマス原料保管方法。
3. 前記有機性エネルギー資源に含まれる栄養素の量を分析する原料分析工程と、をさらに有し、
   前記分析の結果に基づいて、前記分析した有機性エネルギー資源を前記主栄養素によって区分けされた原料保管槽に保管することを特徴とする１又は２に記載のバイオマス原料保管方法。
4. 前記バイオマス原料の発酵を抑制する工程における前記原料保管槽の維持管理のパラメータが、少なくとも、前記原料保管槽内の温度、ｐＨおよび液体粘度のいずれかを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバイオマス原料保管方法。
5. 有機性エネルギー資源を受け入れる資源受入手段と、
   前記有機性エネルギー資源を受け入れるための混合タイプ槽の空きを検出する空き検出手段と、
   前記混合タイプ槽に空きがある場合に当該混合タイプ槽に前記有機性エネルギー資源をバイオマス原料として最優先に投入するとともに、前記混合タイプ槽に空きがない場合に主栄養素によって区分けされた原料保管槽を保管先として前記有機性エネルギー資源をバイオマス原料として投入する原料保管槽選択手段と、
   前記バイオマス原料が保管された前記混合タイプ槽及び前記原料保管槽内で、前記バイオマス原料の発酵を制御する原料発酵制御手段と、
   を有することを特徴とするバイオマス原料保管システム。
6. 前記主栄養素によって区分けされた原料保管槽は、少なくとも、糖質リッチ槽、脂質リッチ槽、タンパク質リッチ槽、および繊維質リッチ槽のいずれかを含み、
   当該主栄養素によって区分けされた原料保管槽は、前記混合タイプ槽とは異なる条件で維持管理されていることを特徴とする請求項５に記載のバイオマス原料保管システム。
7. 前記有機性エネルギー資源に含まれる栄養素の量を分析する栄養素分析手段をさらに有し、
   前記栄養素分析手段の分析結果に基づいて、前記分析された有機性エネルギー資源が前記主栄養素によって区分けされた原料保管槽に保管されることを特徴とする請求項５又は６に記載のバイオマス原料保管システム。
8. 前記原料発酵制御手段は、少なくとも、前記原料保管槽内の温度、ｐＨおよび液体粘度のいずれかのパラメータを用いて、前記バイオマス原料の発酵を抑制することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載のバイオマス原料保管システム。