特許 7202048 人工礁及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-27

(45)【発行日】2023-01-11

(54)【発明の名称】人工礁及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   A01K 61/77 20170101AFI20221228BHJP

   B09B 1/00 20060101ALI20221228BHJP

   B09B 3/40 20220101ALI20221228BHJP

   B09B 3/32 20220101ALI20221228BHJP

   C02F 11/10 20060101ALI20221228BHJP

【ＦＩ】

A01K61/77

B09B1/00 H

B09B3/40

B09B3/32

C02F11/10 Z ZAB

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022517755

(86)(22)【出願日】2022-01-31

(86)【国際出願番号】 JP2022003540

【審査請求日】2022-03-18

(73)【特許権者】

【識別番号】397029873

【氏名又は名称】株式会社大木工藝

(74)【代理人】

【識別番号】110002686

【氏名又は名称】協明国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】大木 武彦

(72)【発明者】

【氏名】大橋 明美

【審査官】櫻井 健太

(56)【参考文献】

【文献】特許第６９９８６３３（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２００１－０７１９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５２－１０３１９１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平２－２６１３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０７８８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１６９５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１１－００１０２９２（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｋ ６１／７０ － ６１／７８

Ｂ０９Ｂ １／００ － ５／００

Ｃ０２Ｆ １１／００ － １１／２０

Ｃ０８Ｊ １１／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項9】

請求項７または請求項８において、
前記炭化工程では、タイヤも一緒に炭化することを特徴とする人工礁の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、海中に沈めて設置され、藻礁・漁礁等として用いられサンゴ礁の白化を防ぐ人工礁及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地球温暖化が深刻さを増し問題視されている。その解決策として、温室効果ガスの一つである二酸化炭素の排出量を抑制させるため、大気中の二酸化炭素の吸収源を増やすことが求められている。大気中の二酸化炭素の吸収源は、陸上の植物だけではなく、海などの水中に生息する海藻、草、サンゴ礁、植物プランクトンなどのブルーカーボン生態系も大気中の二酸化炭素の吸収源となる。また海藻類や微生物の減少、消失によって藻場が年２％～７％減少し磯焼けが世界的に起きており、このまま進めば今後２０年でブルーカーボン生態系が失われるとされている。そこで、このブルーカーボン生態系を活性化させるため、海藻類や微生物等の生育、繁殖が行われる藻場の育成が重要視されている。また自然環境の変化・破壊により、サンゴ礁の白化が問題となっている。さらに上記のような環境問題への意識の高まりから、産業廃棄物、廃プラスチック、廃車、廃タイヤ、下水汚泥等の再利用促進が求められているが、リサイクル率が思うように上がらないことも問題視されている。

【0003】

従来、藻場・漁場を拡大させる手段の一つとして、人工漁礁を海中に設置することが行われている。下記特許文献１には、廃船となったＦＲＰ製漁船の全体を丸ごと炭化して人工礁として利用する技術が開示されている。また下記特許文献２では、製鋼スラグと酸性土壌とを混合したものを透水性の袋に詰めた土木資材を海中に設置することで、海藻類や魚介類への栄養源とすることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００１－０７１９８７号公報

【文献】特開２０１３－２１５１８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、ＦＲＰ製漁船の全体を丸ごと炭化させる場合、大型の炭化炉が必要となる上、大型の炭化炉は、炉内を昇温させるのに時間がかかり、漁船を炭化させるのに時間がかかる。さらに、漁船は大型であるため、限られた台数しか一度に炭化炉で炭化させることができず、時間とコストがかかることが想定される。また、ＦＲＰ製漁船に含まれるＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）を無酸素状態で加熱処理すると、熱分解により、本体に含まれる樹脂成分が炭化され、ガラス繊維の周囲に炭化物が固着したＦＲＰ炭化材となる。この加熱処理により得られたＦＲＰ炭化材は、タンカル・タルク等の石の粉等を主成分とするため、強度が低い。さらにＦＲＰ樹脂は無酸素炉で炭化しても、炭化物が２－３％しかできない上、長年、漁船として使用されていた本体は、紫外線の照射や海水に晒されることによりそもそも劣化しているため、海中では形状が保持できず、海藻類が根を張る人工礁として利用し難い課題があった。またＦＲＰ樹脂は無酸素炉で加熱処理するとほとんどが消失し炭化が難しい樹脂材といえる。上記特許文献２では酸性土壌を用いる必要があるが、土壌には海中に沈めて使用する際に汚染物質になり得る有機物が含まれている場合があるため、汚染物質が含まれてない土壌を使用する必要がある。

【0006】

本発明は、このような事情を考慮して提案されたもので、その目的は、ブルーカーボン生態系の活性化、廃棄物等の再利用促進を図ることができる人工礁及びその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明に係る人工礁は、海中に沈めて設置される人工礁であって、鉄材を含む廃棄物をブロック状に圧縮し炭化されてなる炭化ブロック体と、炭化された下水汚泥が袋詰めされてなる下水汚泥炭化体とを備えることを特徴とする。

【0008】

本発明に係る人工礁の製造方法は、鉄材及び樹脂材を含む車等の廃棄物を圧縮してブロック体を形成するブロック化工程と、前記ブロック体を炭化炉で炭化処理し炭化ブロック体を生成する炭化工程と、下水汚泥を乾燥させて乾燥汚泥を生成する乾燥工程と、前記乾燥汚泥を炭化炉で炭化処理することで下水汚泥炭化物を生成する汚泥炭化工程とを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明は上述した構成とされているため、ブルーカーボン生態系の活性化、廃棄物等の再利用促進を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る人工礁の設置態様の一例を示す図である。

【図2】同人工礁の製造方法の一例を示すフローチャートである。

【図3】同人工礁の製造方法の他の例を示すフローチャートである。

【図4】同人工礁の製造方法で用いられる炭化炉とその周辺装置の外観模式図である。

【図5】同炭化炉の内部構造を模式的に示す概略断面図である。

【図6】同人工礁の製造方法で用いられる炭化炉の別例を模式的に示す概略断面図である。

【図7】同人工礁の設置態様の他の例を示す図であり、（ａ）は枠体の模式的斜視図、（ｂ）は枠体の変形例を示す模式的斜視図である。

【図8】図７（ａ）に示す枠体内に炭化ブロック体と下水汚泥炭化体とを設置した状態を示す模式的平面図である。

【図9】同人工礁の設置態様の更なる他の例を示す図であり、（ａ）は同人工礁の模式的平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ－Ｘ’線断面図である。

【図10】本発明の第２実施形態に係る人工礁の製造方法の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。

【0012】

＜第１実施形態＞
本実施形態に係る人工礁１は、海中に沈めて設置され、藻礁・漁礁等、海藻、サンゴ、魚、カニ、エビ、産卵等を保護し育成するために用いられる。人工礁１は、鉄材を含む廃棄物２０をブロック状に圧縮し炭化されてなる炭化ブロック体２と、炭化された下水汚泥が袋詰めされてなる下水汚泥炭化体３とを備える。

【0013】

人工礁１の態様は、限定されるものではなく、餌場、逃避場、休息場、産卵場となる態様に設置され、複数の炭化ブロック体２と下水汚泥炭化体３とがそれぞれ隣り合い近接させて配置される。図１の例では、炭化ブロック体２と炭化ブロック体２との間に下水汚泥炭化体３が配置されている。またこれら複数の炭化ブロック体２及び下水汚泥炭化体３は、連結部材４によって連結されている。

【0014】

炭化ブロック体２は、廃棄物２０をブロック状に圧縮し炭化したものであり、その大きさは特に限定されないが、１辺が１ｍ～２ｍ程度の立方体とすれば、後記する炭化炉１００に収容しやすく、海中に設置する際にも、取り扱いし易い。また図では炭化ブロック体２の角部はとがった状態に描かれているが、実際は、海中に沈めた際に魚、網、ごみ等が引っ掛からないように丸みを帯びた形状とし引っ掛かり部位がないようにブロック状に圧縮される。炭化する廃棄物２０は、鉄材を含んでいれば、特に限定されず、樹脂材が接着される等して組み合わせて構成されたものでもよいし、ガラス製、陶製、石製、紙製、木製等のあらゆる各種材料を含んでいても、表面が塗装されているものでもよい。例えば、使用され不要品となった釜、金型、基板、工具、調理器具、洗濯機など家電製品でもよいし、トラクター、田植え機、耕うん機、コンバイン、籾すり機の農耕機械器具、クレーン車やシャベルカー等の重機、鉄道車両、航空機、船舶、各種車両、コンテナ、建具、建築資材、鉄鋼スラグでもよい。

【0015】

下水汚泥炭化体３の製造方法は特に限定されないが、下水処理施設の処理過程等で生じる泥状物を前後に脱水し、乾燥させ粒状化した後、約７００～９００℃で炭化処理し無機化された下水汚泥炭化物を麻袋などに詰めたものである。無くなることのない不要物である下水汚泥炭化物の活用法としては、肥料や火力発電の燃料にする取り組みがなされているが、リサイクル率は３１％ほどにとどまっていると言われており、６９％が未使用といわれているので、新たな下水汚泥の活用法として有用である。また腐葉土の場合は有機物を多く含み水に入れると富栄養化になり、赤潮、青潮の原因になるが、下水汚泥炭化体３は、下水汚泥を炭化することで無機物になり、土壌改良材としても使用されるものであるので、海中に沈めて使用するに際し、有害物質が溶出したり有害ガスが発生する等、海を汚す懸念がない。

【0016】

連結部材４は特に限定されないが、海洋汚染を引き起こさない鉄製の鎖や結束バンド等が用いられ、潮流で人工礁１が流されないように連結される。また連結部材４による連結方法は図１の態様に限定されず、このように下水汚泥炭化体３が炭化ブロック体２に隣接して配置されることで、効率的に後述する腐植酸鉄を海中に供給することができる。また連結部材４による連結方法は、炭化ブロック体２の４か所に連結部材４を取り付けて炭化ブロック体２と下水汚泥炭化体３とが四方八方に並ぶように連結してもよいし、数百メートルにわたって人工礁１を構成することもできる。例えば平面視において十字状に連結してもよいし、径の異なる円形状が何重にも形成されるように連結してもよい。図１のように連結部材４を鎖とすれば、平地でない段差のある海底にも容易に設置でき、設置コストも抑制できる。

【0017】

上記構成によれば、炭化ブロック体２は、鉄材を含む廃棄物２０を炭化してなるので、人工礁１として海中に設置すると、鉄分（二価鉄）が海中に溶出される。また下水汚泥炭化体３は、フルボ酸（窒素、リン、カリ）が腐葉土よりも豊富に含まれているため、袋体３０を通じてフルボ酸が溶出され、炭化ブロック体２から溶出した鉄分と結合することにより、腐植酸鉄を海中に供給することができる。また炭化物は微生物との親和性に優れているため、炭化ブロック体２は微生物の住処に好適である。よって、上記構成とした人工礁１を海中に設置すると、ガラモ、アラメ、コンブなどの海藻類やサンゴの生育、繁殖が行われる理想的な育成環境を創出でき、海の生物の増加に繋がる。特に家電など、廃棄物に鉄以外にアルミニウムを含む場合、海中ではアルミニウムが鉄より早く溶解するため、電位差が生じ微弱電流が発生する。この微弱電流は、サンゴの増殖に好適とされており、海藻類が余り育たない温かい海域に人工礁１を設置すれば、サンゴの成長を促進させ白化を抑制することができる。また上記構成の人工礁１が海藻の藻礁となれば、光合成が加速しCo2吸着量を増加させることができるため、SDGｓに繋がる取り組みになり、地球温暖化対策に貢献できる。またブルーカーボン生態系を活性化し、廃棄物・下水汚泥の再利用促進を図ることができる。

【0018】

次に図２を参照しながら、人工礁１の製造方法の一例を説明する。
人工礁１は炭化ブロック体２と下水汚泥炭化体３とを備えるが、これらは別々に製造される。まず炭化ブロック体２の製造方法は以下のとおりである。収集された廃棄物２０から有価部品等を取り外す工程を行う（Ｓ１００）。このとき、樹脂材、木材、紙材等の各種材料と鉄等の金属材とが組み合わさった廃棄物であっても、分離・解体することなく炭化可能であるので、特に中古部品として売買可能な部品やリサイクル事業が進んでいる部品がなければ、事前に取り外しをしなくてもよい。

【0019】

次に廃棄物２０を１辺が１ｍ～２ｍ程度の立方体に圧縮・ブロック化する（Ｓ１０１）。圧縮・ブロック化する要領は特に限定されないが、例えば所望する大きさよりも大きく形成された型枠内に廃棄物２０を収容し、型枠を内方向に締めていき、廃棄物２０の側面を圧縮していくとともに上下方向から圧縮機で圧縮してもよい。この工程（Ｓ１０１）は廃棄物２０の大きさが、圧縮しなくても１辺が１ｍ～２ｍ前後である場合は、必須ではない要は後記する炭化炉１０に収容しやすい大きさにブロック化されていればよい。また廃棄物２０をブロック化する際には、人工礁１として海中に沈めた際に魚、網、ごみ等が引っ掛からないように角張ったところや引っ掛かり部位がないように圧縮・ブロック化を行う。次に圧縮・ブロック化されたブロック体２Ａを炭化炉１０で炭化する炭化工程を行い（Ｓ１０２）、炭化ブロック体２を得る。炭化要領は後述の要領（Ｓ３０３）と同様に行うことができる。

【0020】

次に下水汚泥炭化体３の製造方法を説明する。まずは下水処理場で発生する脱水汚泥を収集する下水汚泥収集工程を行う（Ｓ２００）。次に熱風装置等を用い、乾燥機で脱水汚泥を乾燥する乾燥工程を行う（Ｓ２０１）。そして炭化装置（不図示）で炭化を行い（Ｓ２０２）、炭化粒３１を得る。こうして得た炭化粒３１は、袋体３０に袋詰めされ（Ｓ２０３）、下水汚泥炭化体３を得る。

【0021】

炭化装置での下水汚泥の炭化方法は特に限定されず、バッチ式でもロータリー式でもよい。例えばロータリー式とすれば、一日１０トンから１００トンの処理が可能である。また炭化炉１０は、電気炉、ガス炉、水蒸気加熱炉を用いることができる。収集した下水汚泥を含水率３０％程に乾燥させ、７００℃～９００℃の温度に加熱されたロータリーキルン炉（無酸素還元炉）内に乾燥させた下水汚泥をベルトコンベアで搬送し、約１～２時間炭化する。このとき、炭化装置内は基本無酸素状態に維持されるが、時々酸素を取り込むようにすると均質な炭化粒３１を得ることができる。また下水汚泥だけでは自己発熱量が少ないので、時々木片やプラスチック等を投入するとよい。

【0022】

ここで用いられる袋体３０は、特に限定されないが、海中に沈めて設置し炭化粒３１の養分を溶出させるため、通気性があり、自然素材で長期使用に耐えられる強い素材が好適である。袋体３０としては、例えばジュート製の袋が適しており、海中では１０倍以上強くなるとされている。コーヒーの生豆を詰めて運搬用に使用されていたジュート製の袋は、生豆特有のにおいが付着しているため、安価で入手可能であり、リサイクルできる。また袋体３０の大きさや袋詰めされる炭化粒３１の量は、限定されないが、海中に沈めた際に流されることなく、設置する際に取り扱いしやすい大きさ・量であればよい。例えば袋体３０の大きさは高さ２５～３５ｃｍ、厚み１０～２０ｃｍ、幅４０～６０ｃｍ程度とし、重量が５～１０Ｋｇ程度とすると持ち運びし易く取り扱い性がよい。

【0023】

こうして製造された炭化ブロック体２と下水汚泥炭化体３とを図１に示すように隣接させて配置し、連結部材４で連結すれば、ひとまとまりの人工礁１を構成することができる。

【0024】

続いて図３～図５を参照しながら、人工礁１の製造方法の別例を説明する。
ここでは、廃棄物２０として廃自動車（普通車）を用いて炭化ブロック体２を構成する例について説明する。

【0025】

まずは廃自動車２０の有価部品等の取り外す工程を行う（Ｓ３００）。
自動車は、鉄、アルミニウム、マグネシウム等の金属材、ゴム材、合成高分子等の樹脂材、あらゆる各種材料からなり、カーエアコンにはフロン系の冷媒が使用されているが、廃自動車２０は、エンジン、シャフトを含め、丸ごと炭化することができる。すなわち、フロント・サイド・バックに配されたガラスやシート、内装材、車載マット、エアバック、ハンドル、機械部分、車体２２の表面に塗装された塗装材、ランプカバー、ダッシュボード、ハンドル、センターコンソール、天井、窓枠、内部塗装等、すべての有機部材を炭化することができる。よってこの取り外し工程（Ｓ３００）は必須の工程ではないが、エンジンやシャフトなど中古部品として売買可能な部品やリサイクル事業が進んでいる部品は事前に取り外してもよい。

【0026】

次に車体２２に穴を開け切断する工程を行う（Ｓ３０１）。この工程（Ｓ３０１）も必須の工程ではないが、車体２２に適宜間隔を空けて貫通孔２２ａを規則的にもしくはランダムに工具等で形成し、車体２２を真ん中あたりでふたつに切断機等により切断する。このように車体２２に貫通孔２２ａを設ければ、炭化工程（Ｓ３０３）においてガスが放出しやすくなり、温度も伝わりやすくなるため、均一に良好に炭化でき、良質な炭化ブロック体２を得ることができる。また炭化ブロック体２は炭化物であるので、微細な孔が複数形成され、微生物や卵が付着し留まりやすくなり、海藻類の仮根部（付着器）が絡みやすい効果を有するが、貫通孔２２ａを形成することで一層その効果の向上を図ることができる。切断機等による切断は廃自動車２０の大きさに応じて切断され、廃自動車２０が普通車の場合は半分に切断すれば、１辺が１ｍ～１ｍ５０ｃｍ程度の立方体に圧縮しやすく取り扱い性がよい。例えば普通車の場合、１台約６００～９００Ｋｇであるので、半分に切断することで、ブロック体２Ａは３００～５００Ｋｇとなり、運搬時に取扱いし易い。

【0027】

なお、この穴開け・切断工程（Ｓ３０１）は、上記要領に限定されず、先に車体２２を切断してから貫通孔２２ａを形成してもよい。また先に車体２２を圧縮してから切断してもよい。

【0028】

そして圧縮・ブロック化工程を行う（Ｓ３０２）。
この工程では切断した廃自動車２０を１辺が１ｍ～１ｍ５０ｃｍ程度の立方体に圧縮・ブロック化する（Ｓ３０２）。圧縮・ブロック化する要領は特に限定されないが、例えば所望する大きさよりも大きく形成された型枠内に切断された廃自動車２０を収容し、型枠を内方向に締めていくことで側面を圧縮していくとともに上下方向から圧縮機で圧縮してもよい。特に半分に切断した廃自動車２０を１辺が１ｍ５０ｃｍ程度の立方体に圧縮すると、ブロック体２Ａの密度が低くなり、隙間が形成されるので、炭化工程（Ｓ３０３）においてガスの抜け道となり、ブロック体２Ａの中心部まで炭化することができる。またこの隙間に、微生物や卵が付着し留まり、海藻類の仮根部（付着器）を絡ませることができる。さらに車体２２を圧縮・ブロック化することで、ガラスやシート、内装材、車載マット、車体２２の表面に塗装された塗装材、ランプカバー、ダッシュボード、ハンドル、センターコンソール、天井、窓枠、ボンネット、屋根、ドア等が入り混じってブロック体２Ａになるので、炭化しやすく炭化により崩れ落ちやすいものが、崩れ落ちにくいものに保持され、炭化ブロック体２としての外形が維持できる。例えば後記する車体２２を丸ごと炭化する場合、車体２２の外郭は残るが、シートは炭化されると外郭なく崩れてしまい、魚が回遊する漁礁としてはよいが、藻礁とする場合やサンゴ礁育成のための栄養礁とする場合には好適とはいえない。また後記する図１０に示す例のように車体２２を丸ごと炭化炉１０で炭化することもできるが、ブロック体２Ａにすることで、炭化炉１０の大型化を防ぎ、炭化効率の向上を図ることができる。さらに廃自動車２０をブロック化する際も、人工礁１として海中に沈めた際に魚、網、ごみ等が引っ掛からないように角張ったところや引っ掛かり部位がないように圧縮・ブロック化を行うとよい。

【0029】

次に圧縮・ブロック化されたブロック体２Ａを炭化炉１０で炭化する炭化工程を行い（Ｓ３０３）、炭化ブロック体２を得る。
炭化炉１０は、酸素を遮断した状態で有機化合物などの炭素化合物を加熱して熱分解する装置である。炭素化合物は熱分解により、一部はガス化し、一部は炭化して減容される。炭化炉１０は過熱水蒸気を用いて加熱するバッチ型炉でもよく、ローラ式の載置部１７と密閉扉１６と側枠１８を含んで構成されている。載置部１７、密閉扉１６及び側枠１８は一体とされており、載置部１７にブロック体２Ａを乗せた状態で、台車１５により炭化炉１０の真空炭化室１１に対し搬入出されるようになっている。載置部１７の上には、複数のブロック体２Ａ，２Ａ・・・を並列に配列させ複数段に積み上げて載置されており、ブロック体２Ａとブロック体２Ａとの間にはタイヤ２１を複数段に積み上げて載置してもよい。側枠１８は、これら積み上げられたブロック体２Ａとタイヤ２１とが倒れて崩れないように側面を支持するように設けられている。また炭化炉１０の真空炭化室１１を密閉するために密閉扉１６が設けられているが、これに使用するパッキンとしては、ゴムではなく、加熱により変形しにくい膨張黒鉛を用いることが望ましい。

【0030】

炭化炉１０はボイラー１３に接続された過熱水蒸気発生装置（不図示）に連結され、炭化炉１０の真空炭化室１１内に過熱水蒸気が供給される構成とされ、真空炭化室１１内は過熱水蒸気の対流により温度が略一定に保たれる。図５に示すように真空炭化室１１は二次燃焼室１９とガス流通路１９ａを介して連通接続されている。真空炭化室１１で発生する乾留ガスは二次燃焼室１９に導かれ、そこで加熱燃焼され、水蒸気が排気筒１４から排出される一方、排ガスは炭化炉１０の加熱用に利用された後、炭化炉１０より排出され、ガス冷却器１２ａを有するガス処理装置１２で冷却および除塵がされ無害化されて大気に放出される。

【0031】

炭化炉１０は、真空炭化室１１内を炭化に最適な温度設定が可能とされていればよく、例えば２００℃に昇温加熱して一定時間維持しておき、そこにブロック体２Ａ，２Ａ・・・及びタイヤ２１，２１・・・を搬入した後、無酸素状態で、３５０～４００℃に昇温加熱して一定時間維持し、さらにその後、５００～６００℃前後に昇温加熱して炭化してもよい。また段階昇温せず、４００～６００℃に加熱された真空炭化室１１で１～２時間炭化処理を行うようにしてもよい。

【0032】

例えば真空炭化室１１内を２００℃ぐらいから複数回、段階的に加熱する場合は、熱可塑性、熱硬化性などを問わず種々の内外装材を炭化することができる。例えば、後述するＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）の炭化条件は、炭化温度が約５００℃であり、維持時間が約１時間とされる。

【0033】

真空炭化室１１での炭化は熱分解であっても、加熱温度によっては、樹脂材のうちの一部は、ガスを発生するも炭化はせず溶融するおそれがあるため、急激に高温で加熱しないなどの温度制御が必要とされる。特に、車体２２の塗装については溶けて車体２２の表面から流れ落ちないように炭化させることが望ましい。車体２２の塗装は例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂が用いられ、さらに種類の異なるものが複数層に塗装されている場合もあるが、段階的に昇温し加熱する場合は良好に炭化することができる。窓枠やハンドルなどの内外装材に用いられる樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ＰＥＴ、ＥＰＤＭ、ＰＡ、ＰＰ、ＰＥ、アルキド樹脂、オレフィン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂などが含まれる。

【0034】

真空炭化室１１に複数のブロック体２Ａ，２Ａ・・・を搬入し、常温から加熱処理を行ってもよいが、所定の温度まで室内を加熱するのには時間を要するため、空の状態で事前加熱することが望ましい。例えば、事前にバーナーなどで加熱しておき、その後、廃自動車２０を炭化炉１０内に搬入するほうが、効率的な加熱処理を行うことができる。炭化工程（Ｓ３０３）における加熱処理には１～２時間を要し、冷却処理には１～２時間を要する。よって、炭化炉１０を複数基用意し、炭化工程（Ｓ３０３）で発生する熱を別の炭化炉１０の予熱に使用する等し時間差で加熱処理すれば、効率化を図ることができる。例えば、普通車の車体２２を５～６台収容できる大きさの炭化炉の場合、炉内を温めるのに２時間かかり、１日２回で１０台～１２台を炭化できる。一方、上記のように廃自動車２０を圧縮しブロック体２Ａにすることで、同じ大きさの炉に１回で４０～５０台分、同時に炭化でき、１日２回で計８０～１００台を炭化することができる。よって炭化炉１０を２基とすれば、1日計４回炭化が可能となり、計１６０～２００台を炭化することができる。

【0035】

また、熱分解により炭化ブロック体２とともに生成された乾留ガスを熱エネルギーとして利用できる構成としてもよい。具体的には、乾留ガスを電気に変換できるスターリングエンジンやマイクロガスタービンに再利用すればよい。乾留ガスのこのような利用により、熱分解処理のランニングコストを低減化することもできる。また発生した乾留ガスを油化して生成油を生成することもできる。つまり、ケミカルリサイクル（合成樹脂を石油に戻す）を実現することができる。これらの生成油はディーゼルエンジン、レシプロエンジン、ロータリーエンジンなど内燃機関の燃料や、その他機械燃料、ボイラー燃料、発電などに使用することができる。さらに炭化炉１０での加熱処理は熱分解処理であるため二酸化炭素の発生が抑制されるが、熱分解処理により発生した二酸化炭素は、水素や窒素と反応させてメタンガスやエタノールを生成するようにしてもよい。このようにすることで、メタンガスなどの有用な物質を分離回収することができ、かつ二酸化炭素の排出を低減化することができる。

【0036】

このようにして炭化されて得た炭化ブロック体２は、車体２２に付随した塗装、タイヤ２１、内装材のうちの合成樹脂等の炭素化合物は、炭化炉１０における所定の温度での熱分解により、炭化物（炭素）として残存する。合成樹脂等が炭化すると、樹木等の炭と違い不純物がなく、表面に微細孔が形成されるため、微生物のよい住処になる。一方、鋼板製である車体２２や、金属製の内外装材は、炭化炉１０の６００℃程度の加熱によっても形状がほとんど変化することはなく、ブロック体２Ａの外形はおおむね保持される。

【0037】

タイヤ２１はゴム製品であるため炭化され、しかも収率は４８％と高く、熱分解により多くのカーボンブラックが得られるため、活性炭として再利用してもよい。 またタイヤ２１は成分として硫黄を含んでおり、熱分解により硫黄系のガスが発生する。そのため、加熱する前にタイヤ２１の表面に粉末状の石膏を配しておくことで、硫黄成分を石膏に吸着させ固体化させれば、石化し安全になる。またそうすることで容易に硫黄成分をゴム成分と分離することができる。さらに、タイヤ２１の構成部材であるワイヤーもゴム成分と容易に分離できる。

【0038】

そして上述（Ｓ２０１～Ｓ２０３）と同様に製造された下水汚泥炭化体３と炭化ブロック体２とを連結部材４で連結し海中に沈めて設置すれば、人工礁１を構成することができる。これによれば、上述と同様に炭化ブロック体２には、車体２２の鋼板が含まれているので、上述と同様の効果を奏する。具体的には、炭化ブロック体２から鉄分（二価鉄）が海中に溶出される。二価鉄は生物の生育に欠かせない要素であり、さまざまな海中生物の生育に寄与する。下水汚泥炭化体３は、フルボ酸（窒素、リン、カリ）が腐葉土よりも豊富に含まれているため、袋体３０を通じてフルボ酸が溶出され、炭化ブロック体２から溶出した鉄分と結合することにより、腐植酸鉄を海中に供給することができる。人工礁１の炭化ブロック体２からは鉄分が溶出するため鉄分豊富な海水とすることができるが、腐植酸鉄になるとより水に溶けやすいため、栄養豊富な海水となり、そこに育つ海藻類の葉部や茎部が栄養分を吸収し、良好に生育できる。そうすると海藻類の光合成が活発化し、二酸化炭素の吸収量を増加させることができる。近年、国内の森林における広葉樹の減少にともなう腐葉土の減少により、川に流れる鉄分が少なくなってきており、その結果、海中の鉄分も減少している。そのため植物プランクトン、動物プランクトンなどの微生物が減少し、上述したブルーカーボン生態系が崩れる傾向にあるが、上記構成の人工礁１によれば、これら問題解決に貢献することができる。また特に廃棄物２０として、アルミニウムが使用された廃自動車を用いた場合は、炭化ブロック体２を海中に沈めると、イオン化し易いアルミニウムの成分が、鉄材の成分より先に溶出し、プラスイオンになり、この電位差を利用し、炭化ブロック体２から微弱電流（５０～１００ｍＡ/ｍ²）を発生させることができる。近年の研究で海中に微弱電流を流すとサンゴの着床・成長促進に有効であることがわかっている。また、上述のとおり、鉄に上述の微弱電流が流れると、海水中のカルシウムイオン、マグネシウムイオンが集まり、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウムが結晶化して炭化ブロック体２の表面に凹凸が形成される。よって赤道付近など、サンゴ礁の海域に人工礁１を設置すれば、この凹凸にサンゴの卵が着床しやすく、サンゴの生育を促すことができ、サンゴ礁の白化を防ぐことができる。人工礁１を漁礁とすれば、上記凸凹が微生物の住処となり、藻礁とすれば、上記凸凹が海藻類の仮根部等が絡みやすいものとなる。また、炭化ブロック体２は主に鋼板製が多く含まれるため、その外形は海中において長期間にわたりほとんど形が崩れることなく維持される。よって、人工礁１の長寿命化を図ることができる。

【0039】

＜各種試験について＞
発明者が廃自動車２０の炭化試験を行ったところ、サンプル品１５６．５Ｋｇのブロック体２Ａと、１５２．５Ｋｇのブロック体２Ａとを１００℃に加熱した炭化炉を段階的に５時間かけて５００～５５０℃に昇温し炭化したところ、均一に良好に炭化することができた。このとき、１５６．５Ｋｇのブロック体２Ａは１３４．０Ｋｇの炭化ブロック体２となり、収率８５．６２％であった。また１５２．５Ｋｇのブロック体２Ａは１３７．５Ｋｇの炭化ブロック体２となり、収率９０．１６％であった。

【0040】

また発明者は炭化した廃自動車を海中に沈めた際に有害物質が発生しないかの試験も行った。実験方法は以下のとおりである。炭化した廃自動車の塗装部を０．２８ｇ削り取って検体とし、３．５ｗｔ％の濃度の塩水に４８時間浸漬させビニール袋を被せて室内に置き、ビニール袋の膨れによりガスの発生の有無を確認するとともに、浸漬後、検体と塩水とをろ過分離し元素分析を行った。観察した結果、ビニール袋に膨れは見られず、ガスの発生は認められなかった。また浸漬後の塩水を分析した結果、ブランクの塩水よりも増加した元素は、Ｂ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｂａ、Ｂｉで、有害性のある元素は検出されなかった。

【0041】

＜炭化炉の別例＞
炭化炉１０の構成は図３、図４に示すものに限定されず、図６に示すような炭化炉１０としてもよい。ここに示す例では、枠体状のトレイ２５の上にブロック体２Ａを載置し、載置部１７に設けられた回転する円筒体のローラ１７ａで矢印方向に搬送する連続搬送式の炭化炉１０とした例を示している。なお、図６に示す炭化炉１０において、共通する構成は上述の例と同じ符号を付し、共通する点の説明は省略する。炭化方式、炭化要領は上記と同様である。

【0042】

炭化炉１０は、ブロック体２Ａが搬送される搬送入口側（搬送口扉４０ａ側）に設けられる待機室４０と、中央に設けられ真空炭化室１１と、搬送出口側（搬送口扉４０ｄ側）に設けられる冷却室４１とを備え、待機室４０と真空炭化室１１、真空炭化室１１と冷却室４１とはそれぞれ隣接に設けられる。炭化炉１０が、ガス処理装置１２の他、ボイラー、排気筒、二次燃焼室等を備えている点は上述と同様である。搬送入口及び搬送出口には、真空炭化室１１内を密閉し開閉自在に構成された搬送口扉４０ａ，４０ｄがそれぞれ設けられている。また待機室４０と真空炭化室１１との間、真空炭化室１１と冷却室４１との間にも、真空炭化室１１を真空状態に密閉し開閉自在に構成された密閉扉体４０ｂ，４０ｃが設けられている。このように密閉扉体４０ｂ，４０ｃに加え、搬送口扉４０ａ,４０ｄを設けることで真空炭化室１１の密閉状態が保ちやすく、搬送時に温度が極端に下がってしまうことを防ぐことができる。待機室４０、冷却室４１と同じ大きさに設けられているが、真空炭化室１１は一度に複数のブロック体２Ａが収容され、順次搬送されてくるブロック体２Ａを時間差で炭化できるように長手方向に大きく形成されている。ここではトレイ２５単位で搬送される例を示しているが、ブロック体２Ａを載置部１７に乗せて炭化、搬送してもよいし、複数段に積み重ねてもよい。また図１０に示す例のように車体２２を一台ずつ丸ごと炭化、搬送するようにしてもよい。さらに搬送手段も図例に限定されず、ベルトコンベアでもよい。炭化炉１０の全長は１０メートル～１００メートル等、特に限定されず、設定温度が異なる真空炭化室１１を複数設け、順次送り出す方式を採用してもよい。もちろん真空炭化室１１をしっかり密閉できれば、待機室４０，冷却室４１を備えていなくてもよい。また図ではブロック体２Ａのみを示しているが、タイヤ２１を一緒に乗せて炭化処理してもよい。なお、ブロック体２Ａは炭化しても、上述のとおり、外形を維持でき、炭粉も少ないが、タイヤ２１の場合は、ほとんどが炭粉となるため、トレイ２５に乗せて炭化することが好ましい。

【0043】

この炭化炉１０では炭化処理が順次行われるように、所定の温度に加熱された真空炭化室１１内に収容可能な数のブロック体２Ａ，２Ａ・・・が搬送され、待機室４０には、次に炭化処理を行うものを待機させておく。そして真空炭化室１１内で順次移動し、炭化処理が完了した炭化ブロック体２は、冷却室４１に搬送される。すなわち真空炭化室１１内においては、炭化度合いの異なるものが収容され真空炭化室１１内での炭化処理時間の合計が所定の時間（例えば２時間）になったときに、冷却室４１に移動し、冷却工程に移行できるよう構成されている。炭化処理が完了し、冷却室４１から搬出された炭化ブロック体２は、その後、自然冷却されればよいため、引き続き搬送されながら、冷却するようにしてもよいし、どこか場所を移動させて冷却してもよい。このように順送りの搬送式とすれば、効率よく炭化処理を行うことができる。またトレイ２５に乗せて炭化処理を行えば、炭化処理によって発生する炭粉が回収しやすい。ここで発生する炭粉は、後記するコンクリートブロック２４やコンクリート台２３に混ぜる材料としてもよいし、人工礁１設置時に周辺に散布してもよい。この炭粉の散布と近くに設置される人工礁１の作用によって、人工礁１の設置周辺領域が栄養豊富な砂泥となり、アマモ等の海草類は根から栄養を吸収するので生育に好適とすることができる。

【0044】

＜設置態様について＞
次に図７～図９を参照しながら、人工礁１の設置態様についてさらに説明する。
図１では、炭化ブロック体２と下水汚泥炭化体３とを連結部材４で連結した態様について説明したが、人工礁１の設置態様はこれに限定されない。設置場所の水深、潮流によっても、また魚類を集めるためか、海藻類を増やすためか、魚類を増殖させるためか等、目的や集めたい魚種よっても、その態様は異なる。

【0045】

図７（ａ）には、異なる一例として、略方形状で上方が開口した鉄製の枠体からなる角型枠５内に炭化ブロック体２と下水汚泥炭化体３とを詰めて固定するタイプのものを示している。角型枠５は、海底に直置きされる略方形状の底面５０と、底面５０の四周から立設された側面部５１と、側面部５１の上縁部の角部に設けられたループ部５２とを備えている。ループ部５２は海底に設置する際にクレーン等で角型枠５を吊るすためのフックが係止されるように構成されている。図７（ｂ）には、図７（ａ）を大型化した角型枠５Ａを示しており、海底に設置される脚部５５側の空間が、魚等の回遊空間５４を構成する例を示している。図７（ａ）の例と共通する箇所には共通の符号を付し、共通する箇所の説明は省略する。角型枠５Ａは、略方形状で上方が開口した枠体からなり、図７（ｂ）に示すものは、仕切り板５３が設けられ、１つの枠に４個の炭化ブロック体２が配置できるように複数区画されている。

【0046】

図８は、図７（ａ）に示す角型枠５内に炭化ブロック体２と、下水汚泥炭化体３とを隙間なく詰めて収容した状態を示している。このように４個の炭化ブロック体２を角型枠５内に設置することで、１枠に普通車２台分の重量（１２００Ｋｇ～２０００Ｋｇ）になり、これに複数の下水汚泥炭化体３の重量と角型枠５の重量が加わるので、潮流によって流されず、安定して海底に設置することができる。図７（ｂ）に示す角型枠５Ａも、仕切り板５３で仕切られた１区画ごとに図８に示すように炭化ブロック体２と、下水汚泥炭化体３とを詰めて収容すれば、大型の人工礁１を構成することができる。なお、側面部５１の高さ寸法は一例であって、図例に限定されるものではない。また角型枠５，５Ａの角部は魚、網、ごみ等が引っ掛からないように丸みを帯びた形状とすることが望ましい。

【0047】

図９は、人工礁１の設置態様の更なる他の例を示す。図９（ａ）及び図９（ｂ）には更に異なる例として、連結部材４を略Ｕ字状の鉄製の楔で連結した例を示している。この例では、炭化ブロック体２と、下水汚泥炭化体３を介して隣り合う炭化ブロック体２とを図９（ｂ）に示すように連結部材４で上方から突き刺して連結し、人工礁１を構成している。この例では炭化ブロック体２，２同士の間に２つの下水汚泥炭化体３が挟まれるように設けられる。この構成においても、図１に示す例のように、炭化ブロック体２と下水汚泥炭化体３とが四方八方に並ぶように連結してもよいし、数百メートルにわたって人工礁１を構成することもできる。例えば平面視において十字状に連結してもよいし、径の異なる円形状が何重にも形成されるように連結してもよい。また図９に示す楔形の連結部材４によっても、平地でない段差のある海底にも容易に設置でき、設置コストも抑制できる。

【0048】

＜第２実施形態＞
次に図１０を参照しながら、第２実施形態に係る人工礁の製造方法を説明する。ここでは、図３を参照しながら説明した製造方法と共通する箇所の説明を省略し、第１実施形態に係る製造方法とは、主に異なる点を説明する。

【0049】

有価部品等の取り外し工程（Ｓ４００）は、上記した有価部品等の取り外し工程（Ｓ３００）と同様である。また炭化工程（Ｓ４０２）においては、車体２２を圧縮ブロック化したブロック体２Ａとすることなく、車体２２を丸ごと炭化している以外、炭化炉１０での炭化方法は同様である。図３に示した製造方法と異なる点は、タイヤ２１を車体２２内に収容して一緒に炭化する点、穴開け工程（Ｓ４０１）で切断が不要である点、車体２２を圧縮ブロック化する圧縮・ブロック化工程（Ｓ３０２）がなく、セメント一体化工程（Ｓ４０３）がある点である。

【0050】

本実施形態は、廃棄物としての廃自動車２０を圧縮・ブロック化、切断せず、丸ごと炭化し、自動車の外郭自体を人工礁１に活用するものである。この例でも炭化ブロック体２及び下水汚泥炭化体３を用いる点は上述の実施形態と共通であり、これらによる効果（腐植酸鉄を海中に供給すること、アルミニウムの成分や錆び止めの成分が、鉄材の成分より先に溶出し微弱電流を発生させること等）も同様である。穴開け工程（Ｓ４０１）では、車体２２の屋根、ボンネット、ドアに貫通孔（３ｍｍ～５ｍｍ）を形成する。

【0051】

ここでは、漁礁や藻礁等の人工礁１によく用いられるセメントに粉末状の炭化物である炭粉を２０～３０％混合し車体２２と一体化する。ここで用いる炭粉は、特に限定されないが、下水汚泥の炭化粒３１とすれば、リサイクル率の向上に貢献できる。また炭化炉１０での炭化処理時に発生する炭粉を混合してもよい。セメント一体化工程（Ｓ４０３）では、炭化体である車体２０Ａを車体２０Ａの大きさに合わせた未硬化で炭粉が混ざったセメントの中に１０ｃｍ～３０ｃｍ程度沈ませ、図１０に示すようなコンクリート台２３になるように炭粉入りセメントを固化させる。別途、炭粉が２０～３０％混合されたセメントで複数のコンクリートブロック２４を複数作成しておき、車体２０Ａの屋根、ボンネット等に炭粉入りのコンクリートブロック２４を１０ｃｍ～２０ｃｍ間隔で接着する。車体２０Ａのドアに接着してもよい。コンクリートブロック２４の大きさは特に限定されないが、２００×１００×６０ｃｍ程度のレンガサイズのものとすれば、取扱性がよく好適である。上記構成によれば、第１実施形態における人工礁１と同様の効果を奏する上、炭化された車体２０Ａの形状そのものを人工礁１に活かすことができる。またコンクリート台２３及びコンクリートブロック２４の表面には、気泡ができ微細穴が多数形成され、車体２０Ａの表面にも、炭化されるので、微細孔が多数形成される。よって微生物が付着し易く海藻類は根を生やしやすい。また車体２０Ａのみを海中に設置するよりもコンクリート台２３及びコンクリートブロック２４と一体化することで、人工礁１としての重量が増し潮流などで流れにくくできる。

【0052】

以上、図を参照しながら、説明した実施形態に係る人工礁１は、図例に限定されるものではない。また炭化炉１０の構成についても、上記では、加熱手段が過熱水蒸気による炭化炉１０について説明したが、これには限定されず、電気炉やガス炉であってもよく、さらにマイクロ波を用いる方式のものであってもよい。また人工礁１の態様も図例に限定されず、角型、円形型、筒型でもよく、これらを積み重ねたものでよい。また角型枠５，５Ａの素材も上述の鉄製に限定されず、コンクリート製や木製であってもよい。さらに人工礁１を設置する海底に、下水汚泥の炭化粒３１や炭化処理時に発生する炭粉を散布してから、人工礁１を設置してもよい。そうすると、人工礁１が設置された周辺に海草類を根付かせることができる。

【符号の説明】

【0053】

１ 人工礁
２ 炭化ブロック体
２Ａ ブロック体
２０ 廃棄物（廃自動車）
２０Ａ 車体（炭化体）
２１ タイヤ
２２ 車体
３ 下水汚泥炭化体
３０ 袋体
３１ 炭化粒
４ 連結部材
１０ 炭化炉

【要約】

藻礁・漁礁等として用いられ、サンゴ礁の白化を防ぎ、ブルーカーボン生態系を活性化させる人工礁１であって、鉄材を含む廃棄物２０を炭化してなる炭化体２と、炭化された下水汚泥が袋詰めされてなる下水汚泥炭化体３とを備える。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】