廃棄物コンバーター

コンバータ装置

最新のコンバーターの例（Hシリーズ）
用途	廃棄物処理、滅菌、廃棄物燃料
発明家	ジャンピエロ・モルガンティーニ
関連商品	オートクレーブ

廃棄物コンバーターは、固形および液体廃棄物の処理とリサイクルに使用される機械です。コンバーターは、有機廃棄物の低温殺菌、病原性廃棄物またはバイオハザード廃棄物の殺菌、廃棄物を識別できない形に粉砕および粉砕、ゴミの圧縮、脱水などの機能を実行できる自己完結型システムです。コンバーターにはさまざまな機能があるため、この技術はさまざまな廃棄物発生産業分野で応用されています。病院、診療所、自治体廃棄物処理施設、農場、屠殺場、スーパーマーケット、港、船舶、空港は、現場での廃棄物変換の主な受益者です。

コンバーターは、1879 年にチャールズ チェンバランド卿が発明したオートクレーブの進化形ですが、廃棄物オートクレーブとはいくつかの重要な特徴が異なります。オートクレーブは廃棄物の湿熱滅菌を達成するために高温高圧に依存していますが、コンバーターは大気圧範囲で動作します。過熱状態と蒸気発生は、滅菌セル内で周囲圧と負圧を循環させる可変圧力制御によって実現されます。この最新のアプローチの利点は、圧力容器を必要としない、より安全で複雑さの少ない操作です。さらに、オートクレーブは外部から水を入力する必要がありますが、最新のコンバーターは変換セル内にすでに存在する水分を利用して蒸気滅菌状態を生成します。プロセスに導入される水はすべて、流出下水として廃棄されるのではなく、閉ループ システムでリサイクルできます。一般的に、コンバーターはチャールズ卿の発明の簡素化され、よりクリーンで、より効率的なアップデートです。

コンバーター技術は、廃棄物の変換によって二酸化炭素排出量が少なくなり、大気中への汚染物質の排出が回避され、バイオ燃料、土壌堆肥、建築材料などの使用可能な最終製品が得られるという点で、焼却、プラズマアーク、埋め立てなどの従来の廃棄物処理方法に代わる環境に優しい技術です（廃棄物固形燃料も参照）。

コンバーターの用途は、大型機械で産業規模で廃棄物を処理する集中型廃棄物変換センターで一般的です。プラントの種類に応じて、MSW (都市固形廃棄物) または感染性廃棄物が殺菌され、殺菌された有機および無機の無害な最終製品に変換されます。このような大規模用途で使用される機械は、1 時間あたり 1,000 ～ 4,000 kg の廃棄物を処理します。コンバーター (粉砕機能付き) で最短 30 分で完了する各サイクルの最後に、粉砕、殺菌、脱水された製品が降ろされ、他の用途に分別されます。製品の一部は、パルプ製造、堆肥化、または廃棄物由来の燃料に使用するためにルーティングされます。

廃棄物処理センター以外での用途は、現代のコンバーターの携帯性とシンプルさのおかげでますます一般的になっています。 病院はコンバーター技術の大きな受益者であり、潜在的に感染している有害廃棄物をその発生源で即座に処理することができます。有害廃棄物の排出量をゼロにするために設備が整った病院や診療所は、各フロアにコンバーターを設置して、針、メス、包帯、血液バッグなどの使い捨て衛生用品を無害な製品に即座に変換して運営しています。衛生状態の顕著な改善に加えて、有害廃棄物のオンサイト処理により、これらの施設の運用コストを節約できます。たとえば、イタリアのトスカーナ州政府は、医療病院の廃棄物をオンサイト処理に切り替えたことで、年間800万ユーロの節約になると算出しました。

スーパーマーケットや食品製造業者（多くの環境保護論者が警戒するほどのペースで、未使用の食品廃棄物を自治体の埋立地に投棄している）は、コンバーター技術の用途を見出しました。未使用で分解中の食品を包装やその他の廃棄物とともに現場で処理することで、スーパーマーケットは廃棄物処理コストの面で改善を達成しました。これは、食品店から埋立地に送られる廃棄物の量に厳しい批判をしてきた一般の認識の改善に加えて実現したものです。英国だけでも、毎年 670 万トンの食品廃棄物が埋立地に投棄され、800 万トンの CO2 が_排出されています。

農場、屠殺場、その他の食品生産者も同様に、現場での廃棄物の変換にますます関与するようになっています。特に、ゴミの運搬が大規模で費用のかかる作業である大規模な施設では、現在、独自のコンバーターを運用する方向に移行するための経済的および法的インセンティブがあります。最近では、環境に配慮した「グリーン」テクノロジーへの取り組みにより、そのような施設に政府予算が提供されるようになりました。

海軍艦艇、クルーズ船、ガス掘削装置や石油プラットフォームなどの沖合施設も、コンバーター技術の論理的な応用例です。洋上船舶や沖合プラットフォームは隔離期間が長いため、廃棄物を効率的かつ衛生的に保管および処分する方法が問題となります。海洋投棄に関する世界的な法律は厳しく、生物汚染の危険があるため、船舶が廃棄物、雑排水、さらには遠隔地で収集されたバラスト水を投棄することは、厳しい罰則の下で許可されていません。船舶で発生した廃棄物は、港の廃棄物処理施設で保管および処分されるか、保管を容易にするために船舶上で直接変換され、場合によっては（廃棄物の組成に応じて）追加燃料に変換されます。

コンバーターは、現在廃棄物処理に利用できる「グリーン テクノロジー」の 1 つです。廃棄物をバイオ燃料、建築材料、土壌堆肥に変換すると、環境への明らかなプラスの影響が生まれます。2009 年、世界中で廃棄物輸出業者の数はますます増え、貨物の買い手を見つけることが困難になっています。また、すでに満杯または過剰に埋め立てられている埋立地への負担を軽減するために、リサイクルおよび変換テクノロジーに目を向ける地方自治体や政府も増えています。従来のリサイクル方法によって強化された廃棄物変換により、現在では全 MSW のほぼ 99% を何らかの方法で再利用できるようになり、埋立地への需要が大幅に減少しています。

1980 年には、都市固形廃棄物のわずか 10% 程度がリサイクルされ、その製品も主に紙とガラスのリサイクル材料で構成されていました。オートクレーブの普及により、その割合は 2000 年までに 45% にまで上昇し、堆肥化とエネルギー回収がより一般的になりました。オートクレーブの進化とコンバーターの登場により、変換された製品の新しい用途が継続的に生まれています。ごく最近実装された用途には、堆肥化と、農場肥料、コンクリート添加剤などの建築材料、ガス化燃料、炉/ボイラーペレット添加剤との組み合わせがあります。最後の 2 つは、製品がクリーンに燃焼し、EPA排出規制内であることが実証されて初めて大規模に受け入れられるようになったエネルギー回収オプションです。エネルギー回収に関する注目すべき事実は、一部の廃棄物は 1980 年という早い時期にすでにこの方法で再利用されていましたが、現在のコンバーター世代では、当時の焼却廃棄物よりも飛躍的にクリーンに燃焼する バイオマス燃料が生産されていることです。

コンバーターの設計には、古い技術から学んだ教訓に基づいて、環境に配慮した改良が組み込まれています。新しい機械は、大型の圧力容器型オートクレーブよりもはるかに少ない電力で動作し、400 V 電源に接続することも、スタンドアロン ユニットとして小型モーターで動作させることもできます。この結果、新しいレベルの可搬性が可能になり、現在では病院などの施設では、各部門に食器洗い機サイズのユニットを設置しています。より無駄のない環境に優しい技術を可能にした重要な発明の 1 つは、廃棄物の塊に対する機械的エネルギーと摩擦力を、低温殺菌および滅菌プロセスで使用される熱エネルギーに変換する、最新のコンバーターの機能です。

典型的な処理サイクルは、分類されていない廃棄物の投入から始まり、投入された材料にはなかった新しい特性を持つ乾燥粉末 (製品) の排出で終わります。廃棄物は、廃棄物の取り扱いに関連する用途と毒性/危険レベルに応じて、手作業または積み込みエレベーターまたはベルトコンベアを使用して、チャンバー (変換セル) に積み込まれます。処理後の製品の前のバッチが取り除かれ、電子制御パネルから新しいサイクルが開始されます。最新のコンバーターは完全に自動化されており、障害が発生しない限り、コンピューター制御のサイクルを自律的に完了します。

低温殺菌と滅菌に必要な正確な条件は、プログラマブル ロジック コントローラ(PLC)によってミリ秒間隔で制御されます。最新のユニットのこのレベルの制御により、オートクレーブ技術が簡素化され、重くて潜在的に危険な圧力容器が不要になり、変換セルを減圧して負圧下で製品から水分を蒸発させ続けることで滅菌条件が達成されます。その結果、統計的に安全で信頼性の高い機械が生まれ、古いオートクレーブよりも小型で軽量になりました。

変換サイクルは、いくつかの連続したステップまたはフェーズで構成されています。廃棄物は最初に固定および作動式の硬化鋼ブレードの組み合わせによって粉砕され、認識できない混合物になります。次に、混合物は蒸気の注入によって加熱され、粉砕フェーズの摩擦力によって発生する熱によっても加熱されます。低温殺菌に必要な温度、および後続のフェーズで廃棄物を殺菌するために必要な温度は、微生物が 18 log 10 減少する時間維持されます。政府の規制で要求される微生物の量を除去するには、環境機関によっても規制されている最小限の時間、過熱蒸気で廃棄物を完全に飽和させる必要があります。最新のコンバーターは、殺菌フェーズの前に高度に粉砕されているため、10～15 分以内に飽和に達しますが、古いモデルでは同じ負荷を飽和させて殺菌するのに最大数時間かかりました。

サイクルは冷却フェーズで終了し、その間も製品の脱水は継続されます。製品が安全に扱える温度、つまり周囲温度近くに達すると、サイクルは自動的に停止します。最終製品はトレイに排出され、その後運び出して保管できます。プロセス全体と統計は記録され、記録保管のためにコンピュータのメモリに保存されます。

廃棄物処理にはさまざまな方法が市場に出回っているため、廃棄物コンバーターには間接的な競合があります。ただし、競合する技術のほとんどは、大規模な廃棄物変換プロセスに追加することができ、廃棄物コンバーターは、通常、廃棄物を現場で衛生的に脱水されたバルク材料に変換するサプライ チェーンの最前線に立つことになります。処理後、バルク材料は複数のプロセス パスのいずれかに従います。アプリケーション セクションを参照してください。

プラズマアークガス化プラントは、廃棄物と接触するプラズマトーチから発生する高熱を利用して、あらゆる種類の廃棄物を処理できます。プラズマアークプラントは、燃料として使用するために収集される合成ガスと、プラスチックの特性を持ち、消費者向け製品にもリサイクルできる複合固体の 2 種類の出力を生成します。プラズマアークプラントとガス化プラントは非常に複雑な設備であり、工業用コンバーターのレベルでのみコンバーター技術と競合します。2 つの技術は、廃棄物を現場で殺菌および軽量化してから、ガス化プラントに送って合成ガスを抽出することで、引き続き連続して使用できます。この方法により、輸送および保管コストを抑えながら、より衛生的な操作を維持できます。ガス化プロセスのフロントエンドに廃棄物コンバーターを追加すると、理論的には排出量が少なくなり、よりクリーンで使いやすい最終製品が生成されます。

マイクロ波やその他の放射線滅菌は、バイオハザード物質を大量に滅菌するために使用されてきましたが、このような方法はすべて、コンバーターと比較して大きな欠点があります。照射プラントは、建設と維持に費用がかかる大規模な設備であり、必然的に大規模なサプライチェーンの一部としてハブの場所である必要があります。ガンマ線やその他の種類の放射線を生成するためにエネルギー源を使用する設備では、健康リスクや放射性物質への曝露の危険もあります。一般に、マイクロ波および照射技術は、オートクレーブとコンバーターの両方で使用される湿熱滅菌が広く採用される前に、危険な病原性廃棄物の処理に使用されていました。これらのソリューションは、その複雑さと運用コストの高さから、経済的に主流の使用から追い出されました。

オートクレーブの導入は、廃棄物の広範な処理に向けた大きな一歩であり、現在、世界中の埋立地や処理センターで、非常に多くの機能的な形態のオートクレーブが稼働しています。競合技術との違いとなるオートクレーブの共通機能は次のとおりです。オートクレーブは、湿熱法を使用して、飽和蒸気を注入した大型の圧力容器で廃棄物を殺菌および不活性化します。最終製品は完全に殺菌され、以前は生物学的に有害であった廃棄物であっても、通常の自治体の埋立地に廃棄できます。オートクレーブはコンバーターと同じ殺菌方法を採用していますが、より大きく複雑な機器を使用してこれを実行し、安全性とエネルギー消費の要件も高くなります。ほとんどの場合、オートクレーブはハブアンドスポーク方式で運営されており、地域の処理センターとサプライチェーンが必要です。

焼却と圧縮は伝統的な処理オプションであり、実績があるため、今でも新しい技術と競合しています。これらのソリューションは、生物圏への影響により時代遅れであると広く認識されています。圧縮は廃棄物投棄の削減という長期目標にほとんど影響を及ぼしませんが、焼却は大気を汚染することで悪名高いものでした。焼却は廃棄物からエネルギーを回収できるため人気がありますが、きれいな空気を保つために広く議論され、規制されてきました。焼却技術を更新するために導入されたソリューションの 1 つは、クリーンな燃焼 RDF (廃棄物由来燃料) のサプライ チェーンにコンバーター ステーションを追加することです。これは、高度なフィルターと凝縮スクラバーと相まって、廃棄物からのエネルギー回収を実現可能で環境に優しいソリューションにすることができました。

https://www.conversionwastecenter.com/

• ホームページ
• http://www.cali.gov.co/
• https://web.archive.org/web/20090504075858/http://www.ecogeek.org:80/content/view/2510/81/
• エコロジカサッド
• http://www.environmentalleverage.com
• http://www.epa.gov
• http://www.gov.bw/
• http://www.hitechambiente.com/index.asp
• http://www.ms.ro/
• http://www.organicfarming.com.au/
• http://www.smrc.com.au/
• http://www.svswa.org/
• Sterilizzatore "Converter"、ナポリ大学のPaolo Marinelli教授による研究。