東京都環境科学研究所

都市ごみ焼却灰の循環利用に関する研究（2018-2020年度）

令和2年度外部研究評価委員会　継続研究の中間・事前評価結果

研究テーマ
都市ごみ焼却灰の循環利用に関する研究
研究期間 2018年度～2020年度
研究目的 都市ごみ焼却灰が、セメント原料の代替として活用され始めている一方、都市ごみ焼却灰に含まれる塩素や、銅や鉛等の有用金属はセメント工場では阻害成分であり、焼却灰の受入量の制限要因となっている。このため、都市ごみ焼却灰中の塩素を効果的に脱塩するとともに、金属資源を種類ごとに効率的に分離回収する調査研究を行い、実用化に向けた情報発信を行う必要がある。
研究内容
  • ○物理選別による金属分離回収の高効率化
  • ○効果的な脱塩手法の検討
2019中間評価 A　４名、B　２名
評価コメント及び対応
  • 種々の方法、条件でのごみ焼却灰の物理選別、脱塩特性が実験から明らかにされ、積極的に外部報告されていることは高く評価できる。
  • 3種類の物理選別装置について、有害金属（Pb）と有価金属（Cu）を指標として総合分離効率の高い条件を調べた。また、焼却灰の粒子径別に、水洗、水+CO2洗、硫酸中和などの様々な条件で脱塩実験を実施、不溶性塩素（フリーデル氏塩）の形成の有無についても脱塩効果を調べたことは、基礎的なデータ収集として評価できる。
  • 技術情報取集については、調査結果が具体的に示されなかったことは残念であった。
  • 目的や方法が明確であり、結果も得られているので、順調に進んでいると思われる。
  • 物理選別については、各種条件における実験データの充実は評価できる。脱塩処理が着実に進んでいる印象を受ける。
  • 前年度の研究成果を基にして研究を発展させ、より詳細な金属資源の分離条件を明らかにしたことは評価できる。また、脱塩処理においても炭酸ガスを細泡にして注入し、硫酸を添加することでフリーデル氏塩が生成した焼却灰でも効果的に脱塩できることを見い出したことは実用化に向けて意義がある。
  • 金属分離および脱塩について有用な知見が得られていると思われるが、過去の研究などで既知の知見以外に、本研究で新しく得られた点を明示していただきたい。また、得られた結果に関する考察を簡単にでも行っていただくとより有益であると思われる。成果の公表を積極的に行っていることは高く評価される。
  • 今後は、既往研究の知見と新たに得られた成果を整理して示すよう努めます。なお、今回の成果としては、焼却灰の銅は渦電流選別ではアルミニウムや鉛と比較して分離しやすいことがわかりました。これは、焼却灰に含まれる銅は酸化物ではなく金属形態の割合が高いためと推察されます。
  • 技術情報については海外技術についても調査をしたのか。
  • 焼却灰の物理選別についての技術情報調査は海外を含めて行っており、ヨーロッパなどでは貴金属や銅、亜鉛の回収を目的に焼却灰の物理選別を行っています。選別後の焼却灰はセメント化せず、埋め立てや、建築資材・道路資材として直接使われることが多いようです。
  • 物理選別手法の組み合わせについて実際の応用例などは存在しないのか。フリーデル氏塩の生成を抑制する手段はないのか。
  • 焼却灰からの金属回収の物理選別では渦流選別とエアーテーブルの組み合わせが実際に行われています。フリーデル氏塩の化学式は3CaO・Al2O3・CaCl2・10H2Oであり、ストーカーからの焼却灰を水で冷やすとフリーデル氏塩が生成されますが、水なしで空冷した時は生成が抑制されます。実際には、完全に消火するため水冷することがほとんどです。
2020事前評価 A　２名、B　４名
評価コメント及び対応
  • 物理選別、脱塩条件の最適化、コスト評価が計画されており、研究のまとめ方としては妥当なものと判断できる。
  • 物理選別と脱塩処理を組み合わせたプロセスにおいて、コスト及び最終処分量削減効果の定量評価を行う計画は有意義であり、評価できる。
  • 物理選別の最適条件を検討し、実用化、実装に向けて研究を進めてください。脱塩に関しても同様に実用化に向けた検討を進めてください。
  • 金属の物理選別と脱塩処理の組合せによる試みる点は評価できる。
  • 金属濃縮率や脱塩率をICP/MS等による測定によって定量的に把握することが計画されており、評価できる。物理選別と脱塩処理を組み合わせたフローの提案に期待する。
  • 物理選別手法の組み合わせ検討において具体的な方針などを説明していただければ、より適切な研究計画になったと思われる。
  • 実験室での結果を実プラントに適用する際の課題の整理と解決手段の提案まで実施すると、本研究成果の有用性が明確に理解されるものと思われる。
  • 研究の三年目には物理選別を組み合わせた場合のマテリアルフローを作成していこうと考えています。この中で有用金属の回収率など、ある程度の問題点が明らかにされると考えられます。
  • 破砕装置などは耐久性が懸念されるので、LCCの考えも組み込んでコスト計算するのが良いと思われる。
  • 破砕装置以外の実用機の渦流選別機とエアーテーブルの耐久性やコストは調査が難しいと考えられますが、可能であれば国内で機械を使用している処理メーカーから情報を入手し、コスト計算をしたいと考えます。
  • 最適フローの目指す目標レベルが設定されているのか?物理選別・脱塩処理、それぞれで手法や条件があるため、組合せ条件が膨大になりそうだが、どのような組合せ条件を設定するか、検討されているか?
  • ご指摘の通り組み合わせ条件は多いため、ヨーロッパの例を参考に絞り込めればと考えています。