2017年05月08日

水乃博士の「水と緑の話」 シェルオイルの水処理

シェルオイルのための水処理

水乃博士は、シェルオイル関連についてかなりの環境汚染、環境破壊を観てきており、その活用に関しては懐疑的だ。しかし、常に石油価格との折り合いから、その利用が計画されている。

まず、オイルシェルとはなんだろうか。
油母頁岩、油質頁岩、油頁岩は、ケロジェン(油母)を多く含む岩石であり、ここから化学処理により液状またはガス状炭化水素にできる。油母を熱分解して、合成石油に加工できて、オイルシェルガスも発生する。石油の代替エネルギーになるので、採掘費用、加工費用などの総合的な判断から、石油価格とのバランスによって、生産の調整が行なわれている。
オイルシェルの推定埋蔵量は、2.8〜3.3兆バレル。石油の1.4兆バレルなので埋蔵量はかなり多い。最大の埋蔵は、アメリカのグリーンリバー層(コロラド、ユタ州)といわれる。他、オーストラリア、エストニア、ヨルダン、ブラジル、中国、ロシアに多い。
但し、オイルシェル1トンから150Lのシェルオイルが採油される、ちなみに石炭ならば650L、といった生産経済性の問題がある。

 なお、シェルオイルは石油原油とは性質が異なり、オレフィン(不飽和炭化水素;化学原料になる)を多く含み粘度が高く、硫黄含量も9.5%と高い。石油は、硫黄0.5%程度。
よって、その精製にコストがかかる。
そして、さらに採掘の採算性と環境問題の発生が、大きな課題となっている。オイルやガスとして取り出す際に、地中燃焼法が行なわれると、有害物質ことに重金属、硫黄酸化物などが地中に廃水として残留し、地下水汚染や下流河川の水質汚濁につながっている。なお、採掘法の一環で、断層への加圧水の封入という方法があり、地質の改変や地震の発生といった問題もおこっている。
 
そこで、水処理に対する期待が高まっているのだが、生産コストとの兼ね合いが大きく高度な技術の適用は難しい状況である。1バレルのオイル生産には5バレルの水が必要となるといわれ、水不足の砂漠地帯においては汚水の回収再利用の技術が望まれている。
 やっと水処理にたどり着いた。

これまで、有害物質を含んだ廃水は地中深く油井に廃棄していたのだが、環境問題と水不足の面から、処理と再利用に期待がよせられている。その処理が、「随伴水処理」と呼ばれる石油類掘削廃液処理技術である。

水乃博士は、以前オーストラリアのシェルオイル掘削廃液の処理計画に携わった。そこで、経験したのが、廃水の原水水質がかなりに広範囲であり、一様な技術の適用では解決できないという実態であった。
油類の含有は当然のこととして、塩類TDSが約15万ppm(15%)内硬度が10万、Sr、Baなどの膜面閉塞につながる塩類が2000ppm、SSは500程度。場所によって、硫酸塩は大きく変動10〜200ppm。回収を考えるには、かなり厳しい条件である。

コストをかけずに、大量の処理を一括に行なうという命題の元で回収までが要請された際の計画を行なった。当初の処理量は、2万トン日。
* まず、排水原水を受水したところで、下層部5%、上層部5%の廃水を処理対象から排除した。オイル分が60%程度、塩類も10%が減量した(机上試験)。
* 硬度成分、硫酸塩、塩類を凝集条件に含めて共沈を考えての凝集沈殿の実施。鉄塩が原水には50ppm程度あったので、ポリ鉄の作用を期待しての条件を作り、ポリマーを選定した。硬度が20%以上減量したことに効果を見出した(机上試験)。
* 何とか脱塩用途に逆浸透膜を適用したいので、原水塩濃度TDSで50,000以下にする可能性を配慮。蒸留法とのハイブリッドを計画。
* 処理水の目標値を、明確にする。飲用水レベルにする必要性はない。TDS5000 でも良いはず。
* Ca, Baに注目した処理剤を適用する。凝集、分散作用ともに配慮。
* その用途を明確にした処理を提案する。
* 残留する廃棄物の処理も配慮する。

などの方針を立てた上で、処理ごとのマテリアルバランスを示しつつ、顧客と交渉した。
しかし、その答えはかなり厳しく、ランニングコスト1m3処理で1ドル(約110円)を条件にして欲しい、であった。熱エネルギーは無償でいいという条件が出てきたが、ポリマー、分散剤、膜処理費用が、足かせになる。

処理量も、3万トン日に増やすことになったので、m3コスト面ではやりやすくはなったが、
1ドルの壁は相当に厳しく、検討に時間がかかっていた。

計画に6か月程度が経過したところで、なんとアラブの原油価格引き下げがあり、このプロジェクトは採算割れのために無期延期という状態になった。
そのころは、まだ上記のような経済的な価格バランスの中で、シェルオイルは生産されているということが充分に理解できず、検討もおろそかな中、ひどく理不尽な気がしていた。
こうした技術が、すべて経済原則の中で決定されるということをまざまざと知ったのだが、検討してきたものが机上のものだから金銭的なロスがない、と思われるのも癪な話だ。
ヨーロッパ式に、計画検討の費用を最初から見積りとして請求しつつ、作業を進めたいと案じたが、日本企業相手では無理な話なのだろうな・・・

アメリカが、2017年からシェルオイルを化学産業むけに生産量を上げる話があったので、その汚染防止技術を少しだけ、話したくなりました。

こんなお話、または装置計画などがありましたら、水乃博士にご相談ください。
mazazaz88@gmail.com
Dr.Azuma,
東雅

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posted by 水乃博士 at 14:35| Comment(0) | 技術、開発、水処理、放射性物質 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

2017年01月01日

水乃博士の「水と緑の話」ミドリムシを喰う

水乃博士が、気になる健康食品のひとつに「ミドリムシ;ユーグレナ」がある。
以前、バイオマスの研究をしていた時に国家戦略的なテーマとして、“菌体を原料に用いて燃料にする。” “菌体をプラスチック原料にする。” “菌体から栄養素を取り出し、食品や飼料に用いる。” “菌体を用いて有効成分を濃縮する。”などのテーマが、それぞれに研究されてきた。博士は、生分解性プラスチックのテーマが担当だったが、他のテーマの方との交流討議などもあり、興味を持って眺めてきていた。
ミドリムシが、栄養補助食品になっているとは驚きだった。

ミドリムシ(緑虫)は、ユーグレナ植物門ユーグレナ藻綱ユーグレナ目に属する鞭毛虫の仲間であるミドリムシ属 Euglena の総称。「ユーグレナ」を用いる場合も多い。
ミドリムシは鞭毛運動をする動物的性質をもちながら、同時に植物として葉緑体を持ち光合成を行うため、「単細胞生物は動物/植物の区別が難しい」という話の好例として挙げられることが多い。ミドリムシ植物が原生動物と緑色藻類との真核共生により成立したと考えられる生物群である。
実用化例として、栄養補助食品。一部実用化は養魚用配合飼料(シラスウナギ、ヤイトハタ、]ニジマスなど)。但し、稚魚に直接与えるので無く、幼生の栄養強化のためにユーグレナ配合飼料を与える。(Wikipedia参照)

ミドリムシに含まれる59種類の栄養素
アミノ酸18種
1:バリン 2:ロイシン 3:イソロイシン 4:アラニン 5:アルギニン 6:リジン 7:アスパラギン酸 8:グルタミン酸 9:プロリン 10:スレオニン 11:メチオニン 12:フェニルアラニン 13:ヒスチジン 14:チロシン 15:トリプトファン 16:グリシン 17:セリン 18:シスチン
不飽和脂肪酸11種
1:EPA 2:DHA 3:バルミトレイン酸 4:オレイン酸 5:リノール酸 6:リノレン酸 7:エイコサジエン酸 8:アラキドン酸 9:ドコサテトラエン酸 10:ドコサペンタエン酸 11:ジホモ-γ-リノレン酸
ビタミン14種
1:α−カロテン 2:β−カロテン 3:ビタミンB1 4:ビタミンB2 5:ビタミンB6 6:ビタミンB12 7:ビタミンC 8:ビタミンD 9:ビタミンE 10:ビタミンK1 11:ナイアシン 12:パントテン酸 13:ビオチン 14:葉酸
ミネラル9種
1:マンガン 2:銅 3:鉄 4:亜鉛 5:カルシウム 6:マグネシウム 7:カリウム 8:リン 9:ナトリウム
その他7種
1:パラミロン(β-グルカン) 2:クロロフィル 3:ルテイン 4:ゼアキサンチン 5:GABA 6:スペルミジン 7:プトレッシン
体内で合成できない「必須アミノ酸9種類」だけでなく、現代人に不足しがちな「亜鉛」や「食物繊維(β-グルカン)」、不飽和脂肪酸「DHA」「EPA」も補える。
肉、魚、野菜、果物、海藻の栄養素をバランスよく補えるスーパー食材として、まさにいま、ミドリムシは注目されている。
パラミロンは、ミドリムシの独自成分で表面にミクロホールと呼ばれる無数の小さな穴が空いていて多孔質の備長炭のような構造をしている。βー13グルカンが三重らせん状で構成される多糖体で、大変優れた食物繊維。デトックス効果や基礎代謝の増加、59種類もの栄養素を持つほぼ完全な栄養食であるユーグレナは体の内側から健康を促し、アンチエイジングを助ける。(ユーグレナ(ミドリムシ)の効果より)

さて、これほど有効な栄養素に富むミドリムシだが、本当に栄養補助食品として有効となるのだろうか?栄養素になるためには、その組成成分のバランスが要求される条件に適合しなくてはならない。特にビタミン、ミネラルにそのバランスが重要である。
ミドリムシと、人間とで、どうしてもそこが合致するとは思えず、栄養補助という言葉でいいのだろうか?と疑問を感じる。
また、細胞壁という大関門が藻類には存在する。もちろん、ここを破壊して上記の栄養分を取り出して用いるのが定法であるが、簡易に商用とする向きには凍結破壊、衝撃破壊という手段があり、そこでは細胞壁が完全に破壊されるではなく効率的経済的というレベルになり、そこが上記の魚類への飼料への適用にかかわる問題である。
しかしながら、栄養学的には多くの有効栄養素を含むので、これをそのままにではなく加工の上で、栄養バランスを配慮した本当の栄養補助食品に仕上げてほしいと感じる。
(ミドリムシ商品群)
水乃博士が、気になる健康食品のひとつに「ミドリムシ;ユーグレナ」がある。
以前、バイオマスの研究をしていた時に国家戦略的なテーマとして、“菌体を原料に用いて燃料にする。” “菌体をプラスチック原料にする。” “菌体から栄養素を取り出し、食品や飼料に用いる。” “菌体を用いて有効成分を濃縮する。”などのテーマが、それぞれに研究されてきた。博士は、生分解性プラスチックのテーマが担当だったが、他のテーマの方との交流討議などもあり、興味を持って眺めてきていた。
ミドリムシが、栄養補助食品になっているとは驚きだった。

ミドリムシ(緑虫)は、ユーグレナ植物門ユーグレナ藻綱ユーグレナ目に属する鞭毛虫の仲間であるミドリムシ属 Euglena の総称。「ユーグレナ」を用いる場合も多い。
ミドリムシは鞭毛運動をする動物的性質をもちながら、同時に植物として葉緑体を持ち光合成を行うため、「単細胞生物は動物/植物の区別が難しい」という話の好例として挙げられることが多い。ミドリムシ植物が原生動物と緑色藻類との真核共生により成立したと考えられる生物群である。
実用化例として、栄養補助食品。一部実用化は養魚用配合飼料(シラスウナギ、ヤイトハタ、]ニジマスなど)。但し、稚魚に直接与えるので無く、幼生の栄養強化のためにユーグレナ配合飼料を与える。(Wikipedia参照)

ミドリムシに含まれる59種類の栄養素
アミノ酸18種
1:バリン 2:ロイシン 3:イソロイシン 4:アラニン 5:アルギニン 6:リジン 7:アスパラギン酸 8:グルタミン酸 9:プロリン 10:スレオニン 11:メチオニン 12:フェニルアラニン 13:ヒスチジン 14:チロシン 15:トリプトファン 16:グリシン 17:セリン 18:シスチン
不飽和脂肪酸11種
1:EPA 2:DHA 3:バルミトレイン酸 4:オレイン酸 5:リノール酸 6:リノレン酸 7:エイコサジエン酸 8:アラキドン酸 9:ドコサテトラエン酸 10:ドコサペンタエン酸 11:ジホモ-γ-リノレン酸
ビタミン14種
1:α−カロテン 2:β−カロテン 3:ビタミンB1 4:ビタミンB2 5:ビタミンB6 6:ビタミンB12 7:ビタミンC 8:ビタミンD 9:ビタミンE 10:ビタミンK1 11:ナイアシン 12:パントテン酸 13:ビオチン 14:葉酸
ミネラル9種
1:マンガン 2:銅 3:鉄 4:亜鉛 5:カルシウム 6:マグネシウム 7:カリウム 8:リン 9:ナトリウム
その他7種
1:パラミロン(β-グルカン) 2:クロロフィル 3:ルテイン 4:ゼアキサンチン 5:GABA 6:スペルミジン 7:プトレッシン
体内で合成できない「必須アミノ酸9種類」だけでなく、現代人に不足しがちな「亜鉛」や「食物繊維(β-グルカン)」、不飽和脂肪酸「DHA」「EPA」も補える。
肉、魚、野菜、果物、海藻の栄養素をバランスよく補えるスーパー食材として、まさにいま、ミドリムシは注目されている。
パラミロンは、ミドリムシの独自成分で表面にミクロホールと呼ばれる無数の小さな穴が空いていて多孔質の備長炭のような構造をしている。βー13グルカンが三重らせん状で構成される多糖体で、大変優れた食物繊維。デトックス効果や基礎代謝の増加、59種類もの栄養素を持つほぼ完全な栄養食であるユーグレナは体の内側から健康を促し、アンチエイジングを助ける。(ユーグレナ(ミドリムシ)の効果より)

さて、これほど有効な栄養素に富むミドリムシだが、本当に栄養補助食品として有効となるのだろうか?栄養素になるためには、その組成成分のバランスが要求される条件に適合しなくてはならない。特にビタミン、ミネラルにそのバランスが重要である。
ミドリムシと、人間とで、どうしてもそこが合致するとは思えず、栄養補助という言葉でいいのだろうか?と疑問を感じる。
また、細胞壁という大関門が藻類には存在する。もちろん、ここを破壊して上記の栄養分を取り出して用いるのが定法であるが、簡易に商用とする向きには凍結破壊、衝撃破壊という手段があり、そこでは細胞壁が完全に破壊されるではなく効率的経済的というレベルになり、そこが上記の魚類への飼料への適用にかかわる問題である。
しかしながら、栄養学的には多くの有効栄養素を含むので、これをそのままにではなく加工の上で、栄養バランスを配慮した本当の栄養補助食品に仕上げてほしいと感じる。

(ミドリムシ商品群)





posted by 水乃博士 at 22:28| Comment(0) | 技術、開発、水処理、放射性物質 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

2015年10月10日

水乃博士の「水と緑の話」天津の爆発事故の化学

天津の爆発事故の化学

水乃博士は、この8月12日の事故に興味を持って多くの記事やニュースを見てきた。
また仕事で行く機会があることと、天津という街そのものに対して興味があった。中国の都市の中では5番目、上海、北京、広州、深セン、天津の順位らしい。ちなみに“長崎銘菓よりより”は、“天津銘菓の麻花児”が日本に伝わったものだということで、大きさ以外は食べたらほとんど同じようなものだった。
さて、天津のニュースは8月15日までで、こういう事故に対処するときのいつものように報道規制が敷かれている。“網易”という中国版のニュース速報を見ていたのだが、以降は何も事故のことが情報として出てきていない状況???これが中国という国の怖さなのだが、そんなことよりは爆発の化学について考えてみよう。

化学物質の危険性に関して以下にまとめてみた。
1) 爆発性について
 爆発性とは、火気、静電気、加熱、摩擦、衝撃などにより、化学反応が起こり、急激な圧力変化を起こすことをいう。可燃性物質と酸化性物質の組合せ、禁水性物質、混合禁止物などがある。具体的には、硝酸エステル、ニトロ化合物、アゾ化合物、有機過酸化物など。
:ニトログリセリン、ニトロベンゼン、ピクリン酸、過酸化ベンゾイル、アジ化ナトリウム
2) 引火性、可燃性について
 引火とは、火災、火花、高温物などの口火を物質に近づけると燃焼が開始することをいう。引火の起こる限界温度を引火点、高温にして自然発火する限界温度を発火点と呼ぶ。具体的には、溶剤類、アルコール、揮発性可燃物など。 :アセトン、イソプロパノール、エチレン、塩化ビニルモノマー、キシレン、酢酸エチル、酢酸エチル、スチレン、トルエン、二硫化炭素、ピリジン、ヘキサン、メタノール、メチルエチルケトン、
3) 自然発火性について
 自然発火性とは、空気中の酸素と反応して短時間で発火するか、自然に発熱した熱が蓄積されて発火する性質(自然発熱性ともいう)。 :アルキルアルミニウム、黄リン、シラン、
4) 禁水性について
 禁水性とは、水との接触、反応により、発熱、発火したり、可燃性ガスを発生する性質をいう。水との反応により有害物質を発生するようなものも禁水性と考えることもある。
: 塩化スルフォン酸、ナトリウム、リチウム、炭化カルシウムなど
5) 酸化性について
 酸化性とは、物質を酸化させる性質。燃焼反応にかかわる酸化は酸素またはハロゲンの付加を示すのが一般的。酸化性物質は自体で不燃性のものが多く、可燃性物質との混合系において爆発性混合物の形成、自ら分解し可燃性物質の燃焼を促進する。
: 過マンガン酸カリウム、六価クロム化合物、硝酸鉛、硝酸など
6) 有害危険性について
 有害危険性とは、その薬剤が生体に侵入することにより好ましくない影響を起こすこと、医学や薬学的には毒性という。3つに分類できる、@発現の時間的な経過による分類(急性毒性、慢性毒性)、A臓器に対する影響による分類(肝臓、腎臓、神経系、肺など)、B毒性の内容縫いよる分類(発がん性、変異原性、生殖毒性、催奇形性)
: 塩素、酸化エチレン、シアン化水素、二硫化炭素、フェノール、PCB など
7) 混合危険性について
 2種類以上の化学物質が混合することにより、発火、爆発を起こす、有毒ガスが発生するなど、単体が有する危険性よりも高くなる性質を示す。例えば、酸化性物質と可燃性物質との混合及び強酸との混合などがある。
8)  その他の危険性
 酸欠、酸・アルカリによる薬傷など
: フッ酸、フッ化アンモニウム、硝酸、硫酸、塩酸、リン酸、ギ酸、シュウ酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ケイ酸ナトリウムなど

爆発、危険、薬品絵ヒットする商品とは?


posted by 水乃博士 at 22:08| Comment(0) | 技術、開発、水処理、放射性物質 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

2013年09月08日

水乃博士の「水と緑の話」F1原発対策3; 汚染水処理???

F1原発対策(3) 汚染水処理???
 
水乃博士が本件を水処理として考えれば、考えるほど、どこかに違和感がある。なぜなら“汚染水”は原発事故の表面的な、但し環境面ではシリアスな一つの問題であり、汚染水処理が根本的な問題解決になるわけではないからだ。
 原発、発電所において水は主にエネルギーの伝達媒体のひとつとして用いられている。純水としてボイラー水になりタービンをまわすスチームになり、ろ過海水はスチームドレイン等の冷却用水として用いられ、他には所内の清掃、作業着洗濯、シャワーなどであり、質的、コスト的には純水が、そして量的、環境面では海水が大きな比重を占めている。
そのエネルギー源は、核反応器であり、そこから放射能漏れの現状では、汚染源対策が全くできていないので、永遠ともいえる“汚染水生産”が続くだけである。

 本来の水処理とは、処理における質的な面での技術適用が主になるのだが、本件では量的な対応技術が先行すべきであり、100Be/kgでもあれば、みな汚染水という考え方に非合理性を感じている。
つまり、現在は真の水処理論ではなくて
“汚染水をこれ以上増やさないこと”、正しくは
“汚染の拡散を如何に防ぐか”が焦点なのだ。

 では、何故汚染水の生産が続いているのか?
1) 地下水が流入して地下の濃厚廃水を希釈しつつ、増量している。
2) 雨水による増量。
3) 海水の潮位による増(減?)
4) 汚染源からの漏えい

 1)〜3)ともに自然のなすがままになるしかない――というのが結論であり、地下水脈を探して防ぐ、止めるなどという、量的把握も想像できないような絵空事は通用しない。
今こそ、チェルノブイリ原発事故の対策に見習うべきではないのか。
原発1号機〜4の全体、あるいは局所にドームを造り、石棺(いやな言葉だ)化することが、必要である。地下坑道やカルバートはコンクリート詰め、応急的には水ゼリー状にして封じ込めをすることが対策になろう。
そして、核保有施設から半径500m(どこかに基準は無いのか?)には地下;少なくとも30mに及ぶ隔離壁を設けることが極めて古典的ながらも最善策になろう。

 こうして汚染水が生産されなくなったとき、ようやく本来の水処理をする時が来る。水処理を安定して確実に行うためにも、汚染排水原水の質的な平準化は望ましいのだが・・・。そう長くは待ってもらえないだろう。

福島でヒットする商品は?

posted by 水乃博士 at 21:31| Comment(0) | 技術、開発、水処理、放射性物質 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

2013年03月23日

水乃博士の「水と緑の話」 農業用水に海淡はありか

農業用水に海水淡水化はありか?

水乃博士の処に大きなテーマが来ており、そこに答えを出す時が迫っているようだ。
農業用水向けの海水淡水化の検討が進んでいる。
1つは、東北地区で井戸水が放射性汚染しており農業用水として不安である。そこで井水を除染しつつ使用する、あるいは新たに海水からの海淡を考慮するというケースである。
さて、日本の農業用水向けに高度処理水の考え方は正しいだろうか?

放射性汚染なので、川も湖も井戸水も使いたくないとなれば、雨水、雪解け水の回収利用は?と考えたい。なぜなら、経済的に成り立つとは考えられないからである。
もし、海淡であれば、100m3/日程度の最も安価な装置でも約2千万円は必要。運転のための電気量で40kw程、さらに薬品やメンテナンスまでで、1トンの水に約150円はかかる。まず、そこでの電気の確保に不安はないだろうか?
全国的にみれば、水道水の価格は1トンで約250円もする市町村も存在するので、安くはないが、安全に費用を出すことと認めたい。

そこでの大きな問題は、逆浸透膜の濃縮排水には塩濃度ばかりか放射性Csなども濃縮されており、原水の濃度の約2倍になって出てくる。そうなるとこの濃縮水の処理はどうすればよいのか?である。
この濃縮水を例えば、川に流すとすれば下流域の人が困る。湖に流せばそこは塩の海になっていく。地中に流すとなると井戸水が将来的に汚染される。

実は、この話は放射能汚染水に限ったものではないのである。
マテリアルバランスという化学屋さんでは当たり前のことが、水溶物中で起こるだけであり、どこかをきれいにすれば別のところに汚いものが濃縮する・・・自然とはよくできたものであり、雨風による拡散現象により、そう濃縮して困ることに直面しないようになっている。
日本の農業向けにと考えると、海淡処理はやめておいた方がよさそうだというのが水乃博士の見解になる。西南アジアのような砂漠地帯ばかりではないのだ。さて、そこには例外となるものがあるのだろうか?

農業用水でヒットする商品とは・・・

posted by 水乃博士 at 11:14| Comment(0) | 技術、開発、水処理、放射性物質 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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