圧縮されたバイオマスによるペレット及びブリケット
【課題】
【解決手段】 開示されているペレット、ブリケット及び他の圧縮された製品は複数のコンポーネントが含まれており、特定の用途に応じて調整される組成物を有する。しばしば、少なくとも１つのコンポーネントはバイオマス・コンポーネントである。圧縮されたバイオマス製品は、発電、動物の床敷、廃棄物の吸収などをはじめとする、様々な用途に利用される。特定の実施例では、圧縮体やマスは石炭や他の化石燃料との混合燃焼に使用するための補助燃料または置換燃料として利用される。他の用途としては、禽、馬およびウサギを含む様々な動物のための床敷となる。別の用途は、液体および／または固形廃棄物製品を吸収するためのキャットリター（猫砂）のようなペレット化された吸収性物質である。
【解決手段】 開示されているペレット、ブリケット及び他の圧縮された製品は複数のコンポーネントが含まれており、特定の用途に応じて調整される組成物を有する。しばしば、少なくとも１つのコンポーネントはバイオマス・コンポーネントである。圧縮されたバイオマス製品は、発電、動物の床敷、廃棄物の吸収などをはじめとする、様々な用途に利用される。特定の実施例では、圧縮体やマスは石炭や他の化石燃料との混合燃焼に使用するための補助燃料または置換燃料として利用される。他の用途としては、禽、馬およびウサギを含む様々な動物のための床敷となる。別の用途は、液体および／または固形廃棄物製品を吸収するためのキャットリター（猫砂）のようなペレット化された吸収性物質である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
人口が多くなり制限のある利用可能資源の需要が多くなるにしたがい、廃棄物、特に作物および他の植物あるいは動物性物質からの再生可能資源、のさらなる利用の必要性が、叫ばれている。再生可能資源からの製品を使用するリサイクル計画および運動は勢いを増してきているが、多くの挑戦が未だに残っている。これらの挑戦は、世界の経済のエネルギー部門において特に緊急性が高い。これら挑戦は、製造するのが安く、輸送することが簡単で、格納することが容易で、もちろん、環境上良性の組成物を見つけることを含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】特許第４０８８９３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、圧縮された製品、典型的には相当な量のバイオマス原料（feedstock）を含んでいるブリケット及び／又はペレットの形で提供する。これらの製品（その構成および生産は詳細に以下に記述される）は、主に混合燃焼の発電所、動物用の床敷き、吸収性の製品、造園および家庭暖房など、多くの応用例がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のある観点は、（ａ）バイオマス原料を含んでいる第１の粒子、および（ｂ）異なる材料（選択的にバイオマスかもしれない）を含んでいる第２の粒子が特徴となった圧縮体に関係する。第１の粒子および第２の粒子を含んでいる圧縮体は、分裂に耐える。圧縮体は、バインダーとして役目を有する粒子をしばしば含んでいる。様々な実施例では、圧縮体は燃焼性である。しかしながら、第２の粒子は燃焼性である必要はない。もちろん、圧縮体は、第１の粒子及び第２の粒子の組成物と異なる組成物である３番目の粒子を追加成分として含んでもよい。
【０００５】
圧縮体は、燃焼、吸収、美的外観等のような特定用途に仕立てられた特性を有してもよい。ある用途には、圧縮体が、で約９％重量以下の水分量を有している。燃焼用については、燃料された時、圧縮体は、ポンド当たり少なくとも約７０００ＢＴＵ（British thermal unit：７４００ｋジュール）のエネルギー密度を持っていてもよい。さらに、圧縮体は燃焼中に約４％以下のレベルで灰を生成するように構成されてもよい。いくつかの実施例では、第２の粒子は石炭粒子である。
【０００６】
ある原料（feedstock）が利用可能か否かにかかわらず、圧縮体は、特性（例えば、エネルギー量、コスト又は吸収力の特別のレベル）を一貫して維持することが望ましい。この目的のために、様々なタイプの原料（feedstock）はここに記述された圧縮された製品を生産するのに使用可能である。
【０００７】
いくつかの適切なバイオマス・コンポーネントがここに示される、その中に大豆ストック（stock）、セージ、木製品、トウモロコシ・ストックおよびヒマワリ・ストックがある。さらに、ワックスが塗られたボール紙を含む様々な紙およびボール紙製品が使用されてもよい。圧縮体の第１コンポーネントと第２コンポーネントと共に使用される他の材料は、糊、プラスチック、魚油、ソーダ、石灰、パラフィン、植物油、コーヒーの出しがらおよび動物性脂肪を含む。特定の実施例では、圧縮体は、ボール紙、農業生産物ストックおよび脱臭コンポーネントを基本的に含んでいる。
【０００８】
特定用途に適切なように、圧縮された製品は様々な形態を採り得る。多くの場合、圧縮された製品はペレット又はブリケットである。もちろん、最終用途に適するように、圧縮された製品はそのサイズと形状とが変わる。ある場合には、圧縮体が、約０．６３５〜１０．１６ｃｍ（０．２５〜４インチ）の平均寸法を有している。
【０００９】
しばしば、圧縮体は、特定用途に適切なコンテナ内に、多数の他の同様の圧縮体（例えば同様の構成および／または特性のペレットもしくはブリケット）と一緒に提供される。例えば、圧縮体は石炭で動くプラントで、コンテナ内に詰められた圧縮体の集合体で提供されてもよい。
【００１０】
本発明の別の観点は、上述した圧縮体（例えばバイオマスを含んでいる第１の粒子および異なる材料の第２の粒子を含む圧縮された製品）を準備する方法に関係する。方法は次の工程が特徴である。
（ａ） 生の原料を第１の粒子を含む形状に変換するためにバイオマス原料を処理すること。
（ｂ） 圧縮体を生産するため、第１の粒子および第２の粒子を同時に圧縮すること。
ある場合には、圧縮はブリケットプレスで行われる。その場合には、圧縮体はブリケットである。他のいくつかの場合では、圧縮はペレット・ミルで行われる。その場合には、圧縮体はペレットである。しばしば、圧縮はバインダーが入れられて行われる。それは、圧縮された製品を製造するために使用された設備の寿命を保持するのに役立つ。ある実施例では、バインダーは藻類またはワックスである。
【００１１】
これらおよび発明の他の特徴および利点は、以下に説明する記載と図面とで明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例に従って圧縮されたバイオマス製品を準備するための組立てプロセスを示した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
序論
この発明は、複合コンポーネントを含んでおり、与えられた用途の要求を満たすように調整された組成物を有するペレット、ブリケット、および他の圧縮された製品に関係する。しばしば、コンポーネントの少なくとも１つはバイオマス・コンポーネントである。この発明の圧縮された組成物は、それらの組成物とコストに依存して様々な適用の中で使用することができる。次の内容は発電用途に重視している。１つの実施例は、混合燃焼する発電所の中で、石炭あるいは他の化石燃料のために、補助燃料又は燃料置換として圧縮体もしくはマス（mass）を使用することを含む。他の用途は、造園ペレットおよび禽、馬およびウサギを含む様々な動物のための床敷を含んでいる。別の用途は、液体および／または固形廃棄物製品を吸収するためのキャットリター（猫砂）のようなペレット化された吸収性物質を含む。
【００１４】
ここに記述された発明の理解を助けるために、次に発明を制限しない定義を示す。
【００１５】
圧縮されたマス（mass）あるいは体（body） − 意図した適用で処理する最中に容易に分離されない粒子であり、機械的に安定したコンビネーション。言いかえれば、通常の供給装置、輸送装置および伝達装置によって扱われた時、圧縮体は分裂もしくは砕けることに耐えることができる。圧縮体は、圧力（例えば圧縮または圧縮）の下で、例えばペレット・ミルまたはブリケットマシンで、通常形成される。いくつかの実施例では、圧縮されたマス又は体は、異種混合の組成物（例えば、異なるコンポーネントの粒子を含む）である。
【００１６】
原料（feedstock） − 圧縮されたマスか体を製造するに使用される原材料（raw material）。原料は通常、微粒子又は粉末剤であり、さらに、例えばゴム、シロップ、液体を含む。
【００１７】
粒子 − 圧縮体を形成するために使われた小さな個別のマス（mass）。粒子は、必要でないが、通常同質の原材である。集合的に粒子はパウダーか粒状の製品である。個々の粒子は様々な形、例えばファイバー、を持っていてもよい。
【００１８】
バイオマス − 生体に直接由来した材料、しばしば植物材料もしくは動物性廃棄物。しばしば、バイオマスは、ここに記述された圧縮されたマスもしくは圧縮体の１つ以上のコンポーネントとして使用される。
【００１９】
圧縮体組成物
混合燃焼の発電所用の用途については、ある実施例の中で、圧縮された製品は、少なくとも３つの基準を満たすべきである。これら基準は、（１）ボリュームあるいはマス当たりの高エネルギー容量（しばしばＢＴＵ（British thermal unit）バリューと呼ばれる）、（２）低い灰の生成、および（３）低い硫黄分を含んでいる。さらに、製品は４番目の基準を満たす必要があるかもしれない、それは（４）低い正味（net）炭素の生成。低炭素、低い灰および低い硫黄は、すべて石炭もしくは他の代替え発電化石燃料と比較して考慮することができる。この発明を使用されたほとんどのバイオマス原料は、自動的に４番目の基準を満たす。多くの場合、異なる組成物の材料は異なるレベルの灰および硫黄酸化物を生成するかもしれないが、バイオマス原料はさらに第２と３番目基準を満たす。灰は燃料の不燃性の固体のコンポーネントである。原料のコストが重要な考察であることはさらに注目されるべきである。
【００２０】
高ＢＴＵ原料は、燃焼性の植物および廃棄物（都市ゴミのようなもの）を含んでいる。廃棄物の例は、プラスチック廃棄物および食物廃棄物（例えばコーヒーの出しがら）同様に、紙およびボール紙廃棄物（例えば雑誌）を含んでいる。植物原料は、燃料を提供するために意図的に育てられた作物、および収穫されない（例えば路傍や刑務所のグラウンドに生えた植物）植物の両方を含んでいる。植物原料の例は、スイッチグラス、ススキ、ビーンスタンブル（bean stumble）、大豆ストック（茎、また鞘）、トウモロコシ・ストックおよびトウモロコシの穂軸、トウモロコシ、ヒマワリ（全植物体と同様に、頭花、幹および／または種子を有する部分を含む）、他のプラント種子、鞘、幹、セージ、木（例えば木材チップの形式で）および木製廃棄物（松葉と松の梢）、干し草、ストロー（例えば麦わらと生茎）、サトウキビ、サトウダイコン、モロコシ、スーダングラス（スーダン・モロコシ・ハイブリッドのようなハイブリッドを含む）カナリアクサヨシ、寒地型牧草、ＤＤＧ（蒸留酒製造業者ドライ粒、エタノール製造の副産物）、海草、藻類およびコーヒーの出しがらを含む。他の植物源は、暖地型牧草、葉および森林廃棄物を含んでいる。ここで特定された原料のうちののいずれか１つが単独で、又はで特定された原料の他の１つ以上の原料と結合して使用されてもよい。特定の実施例では、この発明の圧縮体は、ここにリストされた原料材料のいずれかである第１のバイオマス原料の粒子と、ここにリストされた他の原料材料のいずれかである第２バイオマス原料の粒子とが結合した粒子とも含んでいる。
【００２１】
ススキは、まさに高ＢＴＵ量を有しており、不毛の土地で育てることができるため、誤って近辺の他の土地で種子が繁殖することがない。ススキ草を植えるコストは、１エーカー（４,０４６ｍ２）あたり１,０００ドルの範囲である。しかし、それは毎年植え替える必要がない。ススキは毎年新しい草を押し上げる強健な根系があるためである。ススキは、７８ＭＷの循環流動層燃焼器（５０％の石炭で混合燃焼）および１６０ＭＷの粉末燃料燃焼器（２０％の混合燃焼）を使用して、デンマーク内において商業スケールで燃やされている。“J. M. O. Scurlock Miscanthus: A Review of European Experience with a Novel Energy Crop, Environmental Sciences Division Publication No. 4845 ORNL/TM-13732, 1999” を参照。また、ヨーロッパの栽培者は、１９８０年代以来燃料作物としてススキ（M.sinensis）およびオギ（M.sacchariflorus（Miscanthus Giganteus）)の無菌のハイブリッドを使用している。
【００２２】
大豆ストックは、特に高いエネルギー密度を持っており、この発明のいくつかの重要なバイオマス燃料で使用される。大豆ストックは、通常、農地に置かれたままで、次の季節の植え付けのために、収穫時に細かく切られる。適切な熊手で、発明で使用されるこの材料を集めることができる。
【００２３】
ある実施例では、セージは原料として使用される。セージは非常に高いエネルギー密度を持っている。しかし、輸送中に分離又は沈殿してしまうセージオイルの分離又は沈殿を防ぐことが必要となる。
【００２４】
木は、木材チップの特に形でこの発明のある実施例の中で使用することができる別の高熱価原料である。しかしながら、最初に収穫された時、木は一般的におよそ４９％の水を含んでいる。混合燃焼する適用のために適切な原料となるために、この水のいくらかは取り除かれるべきである。いくつかの実行によって、木製原料の含水量は、約１５重量％以下、またある例では約１２重量％以下に減らすことができる。４９％の水分を含んでいる木材チップは、１ポンド当たりわずか約４，５００ＢＴＵ（４７００ｋジュール）しかない。その一方で乾燥した木材チップには１ポンド当たり約７，５００ＢＴＵ（７４００ｋジュール）である。既知の様々な技術は、含水量を必要なまで減少させることができる。
【００２５】
しかしながら、木材に含まれる水は、しばしば重要な経済損失を示す。従って、ある実施例では圧縮された製品には木材が含まれていない。一般的に、木材は家庭用暖房機器のペレットに使用される。本発明の形態では、暖房／燃焼用途であっても、木がほとんどあるいは全く含まれていないペレットまたは他の圧縮された製品を使用している。あるいは、他の実施形態では製品に良い香りを与えるために少量の木材（例えば、５重量パーセント未満、または１重量パーセント未満）を使用している。ある場合では、不燃焼性の添加物が燃焼性の組成物に含まれている。例えば、石炭火力発電所で必要とされる不燃焼性の物質が圧縮体に含まれる。これらの添加剤は放射能の削減あるいはプラント内の廃棄物の削減を助長する。一つの例としては石灰であり、これは石炭火力発電所でクリンカーを制御するために使用される。また、バイオマス原料および／または石炭の燃焼性や燃焼率を制御する他の物質を加える事もできる。それらの例として、炭酸塩や重炭酸ソーダ（例えば重炭酸ナトリウムや重曹）が挙げられる。さらに、他の不燃焼性物質は圧縮体のコンポーネントや粒子をバインドする役割を果たす。その様な物質の例としてホウ素酸素を含んでいるホウ砂が挙げられる。
【００２６】
いくつかの実施例では、圧縮体を発電所で使用するために燃焼性の化石燃料コンポーネントが添加されている。その様なコンポーネントには、石炭、コークス、無煙灰、褐灰、炭およびそれらの混合物が含まれる。石炭微粉は特に、バイオマス原料と混ぜるために有用な原料である。石炭微粉とバイオマス原料との混合により、供給を２つに分けずに、１つの混合を発電所に供給する事が可能となる。具体的な例として、圧縮された製品にはおよそ８５重量％の石炭微粉とおよそ１５重量％のバイオマス原料（例えば、乾燥木材、大豆の刈り株および／または草）が含まれる。
【００２７】
ある実施例では、他の添加剤には圧縮された製品を機械的または操作的に改善する物質を含んでいる。このような物質の例にはでんぷんが含まれ、これは個々の原料粒子または粒状の粘着バインドを促進し、圧縮された製品を形成する。ペレット・ミル（あるいは他のペレット組立装置）に添加されるスチーム状の湿気は、バインダーとして使用される場合がある。多くのバイオマス原料には、ペレット・ミルやブリケット圧縮のように、バイオマスが熱的に処理される場合に、必然的にバインダーとして使用される、リグニンあるいは関連材料が含有されている。その他のバインド材の例としては、ホウ砂、ピッチ、ワックス（パラフィン、蜜ろう（蜜ワックス）、および／またはブラジルロウヤシ）および藻類を含んでいる。
【００２８】
バイオマス燃料補足材を発電所に使用する際のチャレンジは、化石燃料の使用量の減少に貢献するために十分な燃料補助材の量を準備する事である。入手可能な作物を基にしたバイオマス原料の季節的及びその他の理由による変動は、発電所を操業するために必要な燃料の一時的な不足に繋がる場合がある。この様な理由により、発明者はいくつかの圧縮された製品を発電所で使用するためには、非作物を基にしたコンポーネントを含めることが望ましいと認識した。
【００２９】
非作物を基にしており、化石燃料を除くかつペレットに対して好ましい性質を少なくとも１つ以上含んでいる物質として、例えばコカコーラ（登録商標）のような飲料に含まれるシロップが挙げられる。このようなシロップが店頭等の棚で使用可能である期限が過ぎると、シロップは廃棄されるが、廃棄にはコストがかかり、埋め立てが唯一のオプションである場合がほとんどである。
【００３０】
コカコーラ（登録商標）に含まれるシロップは、合理的なエネルギー量を提供し、圧縮体の結合の改善にも繋がる。同様に有用な結合特性があり、エネルギー性質を改善する他の廃棄物の例として、でん粉、プラスチック、魚油、ソーダ、石灰、パラフィン、植物油、コーヒーの出し殻、動物性油が挙げられる。ソーダと石灰以外にも、これらの物質には良いエネルギー量が含まれている。都市ゴミは、本発明の圧縮された物質のバイオマスの大規模な資源である可能性がある。この様な廃棄物には、密度が高いポリマー、または密度が低いポリマー、紙などが含まれる。前述のとおり、ボール紙を含む紙製品は、混合燃焼の為に圧縮された物質に使用されてもよい。様々な実施例において、ワックスが塗られた普通紙やボール紙など、加工された紙は圧縮された製品において使用される。特定の実施例において、ワックスが塗られたボール紙は、圧縮された製品の約１〜１０重量％に含まれており、燃焼などの用途において利用される。
【００３１】
上述の通り、本願における圧縮された製品は、製品の圧縮または密度が高い状態を維持する（または維持を助長する）、１つ以上の「バインダー」が含まれていてもよい。これは、幾つかの場合においてはこの様なバインダーが、圧縮体が小さなパーツまたはコンポーネントに分離するのを防ぐ（あるいは防ぐのを支援する）事を意味する。幾つかの圧縮体は、燃焼処理の前の移動中（電車、トラック、飛行機など）、加工中、輸送中、または倉庫に積み込む際などにおける機械的な撹拌や押し合いがあっても、この様な分離に抵抗できる。幾つかの圧縮体は、燃焼前に開いているコンテナが、雨や風、固形降水、及び極端な気温や室温を含む、屋外環境に露出された場合においても、この様な分離に抵抗できる。様々な実施例において、バインダーは約１０重量％、約５重量％、または約２重量％の濃度で圧縮体に含まれている。いくつかの例において、バインダーは約０．１重量％から１重量％の幅で含まれている。
【００３２】
いくつかの実施例においては、プレスやミル等の圧縮前または圧縮中の湿気により結合が発生する。ここに説明されるように、蒸気が使用される。幾つかの用途、特に混合燃焼や他の燃焼物と燃焼する実施例においては、圧縮された製品のエネルギー物質を過度に消費させないために、湿気の量は比較的少なくされる。このような例の幾つかにおいては、圧縮体はバインダーとして５重量％より少ない湿度であり、かつ２重量％以下が好ましい。
【００３３】
幾つかの実施例において、結合は圧縮体の形成中に粘着性がある、または粘着性が出るようになる、エネルギー密度の高い物質により生成される。また形成プロセスにおいては、温度及び／または気圧の上昇（標準状態（Ｓｔａｎｄａｒｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ（ＳＴＰ）をはるかに越える上昇）がしばしば行われる。この様な状態において、幾つかの植物あるいは他の物質において化学的および／または物理的な状態が変化し、粘着性または粘弾性になり、結果として圧縮体のコンポーネントを結合する。具体例の一つとして、リグニンを含む木が挙げられ、加工中の温度や気圧により十分に粘着性となり、有効なバインダーとなる。
【００３４】
藻類及び藍藻（以下、まとめて「藻類」という）は有効なバインダーとして利用可能である別のバイオマス物質である。藻類には燃焼用途としては適度に高いエネルギー密度及び低い硫黄分が含まれている。また安価であり、収穫が容易であり、水分が少ない形への処理が早く、かつ本発明の圧縮体のバインダーとして使用される場合には水分の吸収を抑える。本発明に利用される藻類の例として、緑藻類、褐藻類、紅藻類、及び藍藻類が挙げられる。紫及び緑硫黄細菌など、様々な形態のバクテリアも同様に利用されてもよい。ある実施例によると、藻類は水の成長培地（例：温室や屋外の水面など）から、スラリー、乾燥および／または圧縮された個体、または棒に絡みついた物質として収穫される。藻類は本発明の圧縮体になるよう、他のコンポーネントと結合される前に、ろ過、プレス、遠心分離、乾燥等の処理がされる。輸送の促進、圧縮体への処理および／または結合の性質の改善につなげる為に、この様な処理によって水分の除去及び／または藻類の性質を変更する。収穫にはネット、棒や他の捕獲装置を使った撹拌が含まれる場合がある。
【００３５】
藻類のバインダーは他のコンポーネントと結合し、ここに別記された様々な方法によって圧縮された製品を生産するために処理されることがある。幾つかの実施例においては、最終製品においてバインダーとして利用された藻類には、多少の湿気（例として約１０重量％）が含まれる。藻類に含まれる湿気の量に関わらず、最終的な圧縮された製品には、例えば約０〜１０重量％、またはエネルギー量の高さによってはもっと高い量が含まれる。幾つかの実施例において、藻類は最終製品の約０.１〜２重量％の密度で含まれる。
【００３６】
あるケースにおいては、藻類または関連製品は、圧縮体の構造を保護し、小さな破片や粒子への分離を防ぐ為、それぞれの圧縮体のコーティング、または圧縮体の集合物の網として使用される。この様な状態は、藻類が他の圧縮体のコンポーネントや従来のバインダーと密接に混合される状態とは区別されるべきである。
【００３７】
多くの市場では、圧縮された製品を準備するための原料のコストの変動は著しい。従って、原料のコストの変動に関わらず、コストを合理的に抑えるためには、発電所に提供される製品の組成物は適宜調整された方がよい。しかし、圧縮された製品の組成物に関わらず、安定して高いＢＴＵエネルギー量と灰の発生を抑えるように維持するのが望ましい。混合燃焼に適している、「保証された」基準は以下の通りである。
【００３８】
製品の特性に必要な組み合わせは、適用方法及び顧客によって様々であるのは、発明の要件の範囲内である。原料や幾つかの添加物を混合することによって、様々な用途に対応する品質規格を維持できる、カスタム化されたバイオマス原料製品を提供する事が可能となる。更に、一つの原料が入手不可能となった場合、代替の原料を一つ以上選び、同程度の製品の製造過程に加えることにより、顧客が必要とする条件を全て満たす製品の製造が可能となる。
【００３９】
また、幾つかの場合において、本発明の圧縮された製品の組成物は１００％またはそれに近いバイオマスを含んでいる。但し前述のとおり、殆どの場合はより複雑な組成物として使用される。幾つかの実施例において、圧縮された製品の組成物は、一般的に以下の通りの特徴を持つ：約５〜１００重量％のバイオマス、約２５重量％未満の石灰等の不燃焼添加物、及び約９５重量％未満の石炭燃料などの化石燃料により構成される。より典型的には、圧縮された製品は、約１５〜１００重量％のバイオマス、約５重量％未満の不燃性添加物、及び約８５重量％の化石燃料により構成される。化石燃料を使用しない実施例では、不燃性のコンポーネントは、含まれる場合は約５重量％かそれより少ない量である。更に、化石燃料が含まれない実施例では、バイオマス部分には、混合されたエネルギー密度の平均、灰、及び硫黄の量を提供する、公の要求（例：政府からの指令）や顧客からの要望を満たす、２種類の別個のバイオマスが含まれる。尚、紙製品は植物から生成されるため、本願における「バイオマス」である。
【００４０】
次の例では、２つ以上のコンポーネントが圧縮体に含まれる、バイオマスのコンポーネントの範囲の例を説明する。
【００４１】
廃棄紙（例えばボール紙）− 約５０〜９５重量％、更に詳細な実施形態では約６０〜８５％。
石灰− 約０．５〜１０重量％、更に詳細な実施形態では約２〜７重量％。
大豆の粕− 約５〜１００重量％、更に詳細な実施形態では５０〜８０重量％。
【００４２】
乾燥した木材（約１５重量％かそれよりも水分が少ない）− 約５〜１００重量％、更に詳細な実施形態では２５〜７５重量％。スイッチグラス−約５〜１００重量％、更に詳細な実施形態では５０〜９０重量％。
【００４３】
ススキ− 約５〜１００重量％、更に詳細な実施形態では４０〜９０重量％。
トウモロコシ− 約５〜１００重量％、更に詳細な実施形態では４０〜９０重量％。
ＤＤＧ− 約５〜１００重量％、更に詳細な実施形態では２０〜８０重量％。
【００４４】
都市ごみ− 約５〜１００重量％、更に詳細な実施形態では２０〜８０重量％。都市ごみには、紙、ボール紙、ボール紙、高密度プラスチックおよび低密度プラスチックのうち、１つ以上を含んでいる場合がある。
【００４５】
幾つかの特定の実施例において、組成物には使用可能な都市ごみ、自然の草、及び農作物のストック、及び任意の様々な製品の組み合わせが含まれる。農作物のストックには、軸、殻、鞘などが含まれる。様々な実施例における組成物には、約３０〜９０重量％の都市ごみ、約４０〜９０重量％の草、及び４０〜８０重量％の農作物のストックを含んでいる。都市ごみには、ワックスが塗られたボール紙を含め、ボール紙が挙げられる。
【００４６】
圧縮された製品の代表的な組成物は以下の通りである：（１）約２５％の大豆粕、７５％のボール紙、（２）約２５％のトウモロコシのストック、７５％のボール紙、（３）約２５％のススキ、７５％のボール紙、（４）約２５％のヒマワリのストック、７５％のボール紙、（５）約２０％のヒマワリの全体、ヒマワリのストック、頭花、種、８０％のボール紙、（６）約２５％の暖地型牧草、７５％のボール紙、（７）２０％のストロー、７５％のボール紙、及び（８）約２５％のスイッチ草、７５％のボール紙（全て重量％）。木材のチップ、松の針、松の木の上部分、セージ、及び他の草は、単独及び組み合わせによりボール紙の代替品または補助品となる。上記の例において、及び本明細書を通して、ボール紙や紙が言及される場合は、部分的または全体的にワックスが塗られている場合があり、それはコンポーネントに含まれる紙やボール紙には一定の量のワックス（例：パラフィンや蜜ろう）が含まれることを意味する。混合燃焼において、本発明の圧縮された製品には、セージ、大豆ストック、トウモロコシのストック、ヒマワリのストック、種、頭花、乾燥した木材、及び草のうち、少なくとも１つ以上のバイオバス・コンポーネントが使用される。発電所等、工場規模での混合燃焼に使用される場合、これらの製品は１トンから数トン単位で提供される。バイオマスは、石炭で動くプラントにおいて、若干の修正を行うことにより、全体のエネルギー入力の約１５％の代替が可能となる。
【００４７】
幾つかの実施例において、埋め立て地の回復に利用された場合は、圧縮された製品には肥料および／または草の種を含む場合がある。更に、いくつかの実施例において、圧縮された構造（特にペレット）は造園や埋め立てに使用される場合は有色である。例えば、自然な黒、緑、及び／または赤いペレットは造園に使用される。他の特定の実施例においては、造園用ペレットは花壇や木に利用される。
【００４８】
圧縮体の形態
前述のとおり、本発明の実施例はペレットやブリケットのような、圧縮された製品に関する。圧縮体の他の形態としては、丸木やビーズが挙げられる。フワフワした柔らかい原料を発電所に提供することも可能であるが、この様な物質の輸送は困難である。特に、運搬中のトラックの荷台で原料が振動すると、原料が圧縮され、場合によっては動かすのが困難になる。ペレット化またはブリケット化されたバイオマス原料はこの様な問題を回避することが可能である。更に、ペレット化された混合原料の結合（及びこの原料に結合された他の物質）は、運搬時の分離に耐えうることが可能である。
【００４９】
本発明にて使用される圧縮体は大きさや形が幅広い場合がある。いくつかの実施例において、圧縮体は実質的には円筒状または球状のペレットである。これらの一般的な長さまたは直径は約２インチ（約５センチ）であり、更に典型的には約１インチ（約２．５センチ）よりも大きくない。特定の実施例においては、Ｐｅｌｌｅｔ Ｆｕｅｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ペレット燃料協会）より規定されている通り、圧縮体は約１．５インチ（３．７５インチ）の長さ及び直径は約０．２５インチ（０．６センチ）〜０．３１３（０．７８センチ）のペレットとなる。
【００５０】
一般的にブリケットは、正方形か長方形の形状であり、場合によっては曲がったまたは角度がある形である。幾つかの実施例において、ブリケットの寸法は、縦横の幅が約１〜４インチ（２．５〜１０センチ）であり、奥行きが０．５〜３インチ（１．２５〜７．５センチ）である。
【００５１】
圧縮体は最終的な形態（大きさ、形状）に関わらず、対象とする用途に応じて破損や崩れに耐えるべきである。積荷や操作中に発生するほこりを防ぐために、圧縮体からのほこりは制限されるべきである。特定の実施例においては、圧縮体から発生する微粉は、１／８インチ（０．３センチ）のスクリーンを通り、かつ圧縮体の０．５重量％よりも少ない量を生成する。典型的に、集合体の圧縮体は、比較的一定の大きさと形状である。幾つかの場合において、集合体中の圧縮されたペレットの大きさの変位は、０．３インチ（０．７５センチ）かそれよりも少ない。
【００５２】
本発明の圧縮体は、一般的に０．１インチ（０．２５センチ）かそれよりも少ない長方形である、比較的に小さい粒子により形成されている。殆どの場合において、粒子の平均的な大きさは、約０．１〜５ミリメーターである。
【００５３】
圧縮体の特性
本明細書に開示された圧縮された製品は、それらの特性に基づいて少なくとも一部は定義される。多くの場合、これらの特性は特定の用途に付随する。さらに、この様な性質は製品を構成するために使用される物質に関わらず、不変性である。バイオマス原料の特性は大きく変動する事もあり、かつ原料によっては利用不可能か法外に高価になる場合がある為、この様な特性は頻繁に必要となる。以下に示される通り、圧縮された製品の組成物は、ニーズの変動や入手可能かによって調整されてもよい。殆どの場合において、一つの圧縮された製品には２つ以上のバイオマス原料が利用される。
【００５４】
製品を混合燃焼の用途に使用する場合において、ある実施例に従って提供される圧縮体の特性は、次の通りに定義される：ＢＴＵ密度−少なくとも約７０００ＢＴＵ／ポンド（７４００ｋジュール）、幾つかのケースにおいては約８５００ＢＴＵ／ポンド（８９６７ｋジュール）、および更なる実施例においては、９５００ＢＴＵ／ポンド（１００２３ｋジュール）。
【００５５】
硫黄分 − 約１重量％未満、いくつかのケースにおいては約０．５重量％未満。
【００５６】
灰の生成 − 約１０重量％、幾つかのケースにおいては約７．５重量％未満、特定の実施例においては約５重量％未満。幾つかのケースにおいて、灰の含有量は約４重量％かそれよりも少ない。当然、石炭微粉で利用される等の場合においては、灰の含有量が高い場合がある。灰の含有量は、ドライ酸化（例：酸素のうち５５０〜６０００Ｃ）の後の残留物の割合として計算される。幾つかのケースにおいて、灰の含有量は燃焼前の燃焼物に含まれる固形分によって判断される。
【００５７】
様々な原料のパラメーターに対する典型的な値の例は、以下の表１において示される。
【表１】
【００５８】
圧縮された製品の他の付随的な特性としては、密度、複数の成分の最大濃度、及び水分の全体量が挙げられる。様々な実施例において、圧縮体は圧縮されていないコンポーネント（原料）よりも著しく密度が高い。例として、圧縮体は圧縮されていない原料の容積と比較して、少なくとも５倍は縮小される場合がある。典型的には、湿度の量と粒子の大きさによるが、圧縮により容積は約１０倍〜１５倍ほど少なくなる。上記のとおり、バインダーにより高い密度が促進される。典型的な実施例では、圧縮された製品の密度は約２０〜４０ポンド／立法フィート（３２０．３〜６４０．７ｋｇ／ｍ３）である。幾つかのケースにおいては、密度は更に高く、少なくとも４０ポンド／立法フィート（６４０．７ｋｇ／ｍ３）である。
【００５９】
他の特定の実施例において、例えばチャンバーや通気口の腐食を防ぐために、約３００ｐｐｍの塩化物が含まれている。幾つかの実施例において、圧縮された製品の含水率は約１５重量％未満であり、幾つかのケースでは１０重量％未満、特定の実施例においては約９重量％未満である。
【００６０】
更に、様々な組成物は、木材のペレットと比較して約１５〜３０重量％高いエネルギー性質（例：質量をベースにしたエネルギー密度）を持つ。その様な高いエネルギー密度を持つ組成物の例として、都市ごみ、自然の草、農作物のストックの組み合わせが挙げられる。具体的な例において、製品の組成物には、約３０〜９０％のボール紙、約５〜４０％の自然の草、及び５〜６０％の農作物のストックが含まれる。
【００６１】
圧縮による様々な利点としては以下が挙げられる：プロセスの中で生成された製品の殺菌、貯蔵性の改善、製品の大きさの一定化、製品を形成する物質の除外、ほこりの縮小、貯蔵期間の改善、取扱いと輸送の改善。
【００６２】
圧縮体の製造方法
本発明によると、圧縮されたバイオマス製品を製造するためには、様々な技術の利用が可能である。特に、圧縮装置として１つ以上の原料が提供される。また、圧縮する前の手順が行われる場合もある。更にあるいは、圧縮した後の手順が行われる場合もある。本明細書に記載された全ての圧縮体の全ての組成物と特性は、本セクションに記載される手順に従って製造される。
【００６３】
原料の状態によっては、圧縮前に一度以上の分離を実施する必要がある場合がある。例えば、ミックス・ワゴン（従来では農場などで、俵（bale）や干し草、他の野菜をストローなどの分解に利用される）は、俵状態の原料の処理を進める為に利用されてもよい。従って、幾つかの場合において、草や他の原料の俵は、最初にミックス・ワゴンに供給され、俵を分解した後に分解した原料を混合し、１ステップ以上の破砕段階に供給される。分解された俵を次のステップに進めるために、コンベアが使用されてもよい。
【００６４】
幾つかの場合において、原料は都市ごみを分別することによって得られたコンポーネントである。一つの例として、高エネルギー密度を持つプラスチック及び／または紙などの資源ごみに加えて、ガラス、金属および／または密度の低いプラスチックが分別され、密度が高いプラスチック及び／または紙が抽出される。分別には様々なツールが利用可能である。その様な製品は、例えばオハイオ州グローブポートにあるＫｏｍａｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから販売されている。石炭を代替または補足する、発電所で要求される莫大な量のバイオマスは、都市ごみを利用して提供することができる。更に、燃料や他の燃焼用途に利用される廃棄物は、廃棄物の埋め立てに係るコストと環境の悪化の縮小につながる。
【００６５】
プロセスで使用された様々な原料を取り扱うためには、専門のコンベアを利用することが望ましい。従って、プロセスにおいて紙、ボール紙、都市ごみ、農作物（草の俵や農作物の廃棄物）や他の原料が要求されている場合であっても、運搬メカニズムはそれぞれの特性（大きさ、密度、形状、脆弱性など）に基づいて、特定の原料を適切に取り扱うものとされる。
【００６６】
幾つかの場合においては、生の原料が圧縮装置に直接供給できる粒子の大きさと密度で準備される。しかし別の場合においては、原料を希望の粒子の大きさと全体の密度にするための前処理が必要な形態で準備される。すなわち、原料はペレット・ミル、ブリケットプレスあるいは他の圧縮装置へ供給するための状態に変換する必要がある。殆どの応用方法において、圧縮装置に供給する原料の密度は低く、またはフワフワした状態である。従って、幾つかの実施例においては、処理装置には、圧縮段階から遡って、１つ以上の原料を圧縮する段階が含まれている。この様な装置には、ハンマーミル及び同様のツールが含まれている。湿っている農作物の原料など、幾つかの原料においては、処理に適する湿度に達するために部分的な乾燥が要求される場合がある。乾燥は当技術の範囲で既知である様々な技術によって遂行される。一つの例として、他の処理により派生する廃棄物からの熱が、原料を乾燥させる手順に利用される。例えば、処理における様々な段階で行われる、ほこりを取り除くためのサイクロン装置が利用され、サイクロンの排気が原料の乾燥に利用される。
【００６７】
この様な場合において、分離および／または粉砕はそれぞれの原料の種類別で行われるため、全ての原料は別々に取り扱われる。尚、所定の組成物のペレットを作るために、複数の異なる原料を組み合わせてもよい。他のケースにおいては、２つ以上の原料を一緒に１つのハンマーミルなどの処理装置で処理してもよい。尚、複数の原料を取り扱う実施例において、それぞれの原料は圧縮装置から混合される。原料の混合は継続的に行われてもバッチで行われてもよい。バッチで行われる場合においては、オペレーターはそれぞれの原料をパワーショベルですくいあげるか、ミキサーに運搬する。本発明においては様々なミキサーの利用が可能であり、例として家畜飼料のミキサーが挙げられる。具体的な実施例として、装置は４種類までの異なる材料を混合し、原料の異なる密度を補うために１つ以上の供給量を調整することが可能である。特定の実施例においては、２つのハンマーミルが利用され、草、ボール紙、あるいは他の原料のペレット化に適している状態に粉砕する。ハンマーミルは特に、生の原料をペレット化に適している状態にするのに適しているのに対し、ハンマーミルは完全に粉砕された状態にする。幾つかの場合においては、粉砕するために３つ以上のハンマーミルや他の粉砕箇所が設けられる。この方法は特に、紙やボール紙などの粉砕に有用である。また、ナイフが装備されているハンマーミルは、ある原料を縮小するのに特に有用である。
【００６８】
前述のとおり、粉々に砕かれた原料には、ペレット・ミルや他の圧縮装置に適している性質を有しているとよい。この様な性質として、乾燥（例：約８〜１４重量％の湿気）、砂粒程度の大きさ（例：約０．１〜５ミリメートル）、及び密度が挙げられる。複数の異なる原料を有するペレットには、一つの様々なコンポーネントに対して１か所のペレット・ミルへの注入口を有していてもよい。ある実施例において、ペレットを作成する装置には、ペレット・ミルの上流に位置する混合室を有している。合成ペレットを形成するための様々なコンポーネントは、それぞれの注入口より混合室へ供給される。混合室では様々な原料をよく混合し、典型的にはまんべんなく配分された混合物を生成し、供給ペレット・ミルに供給する。他の実施例においては、複数の原料は圧縮装置の上流（例：ミックスワゴンの中等）か、バッチか継続的に混合する。
【００６９】
生の原料の精製および運搬、または粉砕された原料を例えばハンマーミルや他の粉砕装置から圧縮装置に運搬するには、様々な技術が利用されてよい。一つの実施例では、送風機によって粉砕された物質がラインや他の導管（例：８インチ（２０センチ）のライン）に移動させる。一つの実施例では、ペレットに変換する必要が発生するまでは、処理された原料は貯蔵タンクや管に保管される。特定の実施例においては、処理装置から原料を運搬する為のオージェのフィードラインが、貯蔵タンクの下部に位置されている。具体的な実施例においては、オージェのフィードラインが処理された物質をペレット内のコンベアに運搬し、特にコンベアが物質をペレット・ミルの上部に供給してもよい。幾つかの実施例においては、ペレット・ミルの上部には、物質のキャッチボックスが配置されている。図１は、収穫された草や原料１０１、１０３がコンベア１０５に、上からハンマーミル１０７に供給される実施例である。処理された物質は引力によって、ハンマーミルの下部の出口に落下する。その後、一部が変換された原料の物質は、下部のハンマーミル１０９に落下し、変換が完了する。例外として、処理された原料は、貯蔵タンク（図示しない）に保管される。本実施例においては、オージェや気圧によって粉砕された原料を、フィードライン１１１からキャッチボックス１１３まで運搬し、その後ペレット・ミル１１５に運搬される。粉砕されたペレット１１７は冷却され、場合によっては梱包され、意図した利用方法（例：燃焼）に適用される。本発明に従って、色々な種類のペレット・ミルの生成が可能となる。様々な例において、ペレット・ミルには、生の原料をペレットに結合するのを助長する、ストリーム・インジェクタが含まれる。ペレット・ミルは例えば、アイオワ州ウォータールーに拠点を置く、カリフォルニア・ペレット・ミルス（California Pellet Mills、またはCPM）から販売されている。ペレットが押し出されてダイス状に圧縮される場合、蒸気処理により残っている湿気が取り除かれる。前述のとおり、本発明に沿って生産されたペレットの大きさと形状は一定である。ペレット・ミルで利用されるダイスは、希望のサイズと形状のペレットを生産する。特に、リングや平ダイスが使用される。
【００７０】
ペレット・ミルで生成されたペレットは、一般的には非常に熱しており、華氏約１４０〜２００Ｆ（摂氏約６０°Ｃ〜９３°Ｃ）である。従って、運搬前にペレットは冷却される必要がある。ある実施例において、ペレットを生成する装置には、ペレットを安定した温度（例：華氏約６０〜１２０Ｆ（摂氏約１５°Ｃ〜４８°Ｃ）に冷却する、ペレット冷却器が付随されている。続いて、冷却されたペレットは大きな破片を取り除くために振動スクリーンにかけられる。このスクリーンは、次にペレット・ミルで使用する際などの為にリサイクルされてもよい。
【００７１】
処理の様々な段階において、オペレーションの弊害となる埃や塵が発生する場合がある。一つの実施例では、処理装置のレイアウトにより、農作物の俵が埃や塵をフィルタできる位置に、一定の原料のコンベアの位置を調整する。処理中に発生する埃を農作物の原料の俵で捕えることによって、ある程度の廃棄物が処理に差し戻される。一つの例として、処理装置には埃や床の所定の位置にある塵を、フィルタである原料の俵に移動させるバキュームシステム（例：サイクロン式扇風機）が含まれる。
【００７２】
殆どの場合において、圧縮された製品の水分の含有量は少ない。これは、例えば湿気がＢＴＵ密度を減縮する場合など、製品を混合燃焼で利用する際に利用される。幾つかの実施例において、圧縮された製品を製造する段階には、乾燥手順が含まれていない。ゴールは、本質的に乾燥している原料を利用することによって実現される場合がある。例として、地上や太陽光の下では自然に乾燥する。対照的に、木材チップから作られる圧縮された木材は、典型的に約５０重量％の湿気を含んでおり、ペレットを形成する前に乾燥する必要が発生する場合がある。本発明で利用された幾つかの原料には、約２０重量％かそれよりも低い湿気を含んでおり、更に約１５重量％かそれよりも低い（さらに約１０重量％より低い）。下記の通り、木材などの幾つかの圧縮装置は、湿気を原料からの除去を助長する。更に、他のところに言及されるように、発明のある実施例では、木材が全く含まれないペレットを利用する。他の実施例では、製品に芳香を出すために、少量の木材（例：約５重量％かそれよりも少ない、あるいは約１重量％かそれよりも少ない）を利用する。
【００７３】
一つの実施例において、木材や水分を多く含む製品は、水分を除去するためにブリケットプレスで処理される。木材や他の木製品は、単品もしくは他のコンポーネント（バイオマスや化石燃料）と一緒に処理することによって、水分が著しく減少された製品を製造することが可能である。例えば、処理前の木材チップが水分を４９重量％含んでいる場合、ブリケットプレスで圧縮することによって水分を約１０〜２０重量％まで減らすことが可能である。ブリケットプレスは、木材チップや他の湿気が高い原料から、水分を取り除くためのエネルギーが効率的な技術を提供する。ある実施例において、ブリケットプレスは対照する２つのローラーを含んでおり、ローラーの周囲にはダイスやギザギザが施されている。ギザギザは製造するブリケットの大きさである。ローラーは例えば２つの２００ｈｐの油圧モーターなどの大きなモーターで駆動する。原料はプレスの上部に位置するホッパーから供給される。物質はローラーの間に挟まれ、ローラーの回転／圧縮により、ブリケットに圧縮される。
【００７４】
前述のとおり、ブリケットは一般的にブロック状の形状であり、１辺の大きさは約１インチ〜４インチ（約２．５センチ〜１０センチ）である。辺の大きさと形状は、石炭で動く発電所に直接供給するのに適している。それ以上の処理は必要でなく、バイオマスのブリケットは、発電所や燃焼チャンバーに供給され、石炭と直接混合される。ブリケットプレスは最終製品を運搬する必要が無く、発電所で作動し、直接使用するためのブリケットを製造することが可能である。ブリケットプレスの大きさは様々である。幾つかの実施例において、混合燃焼に利用するブリケットを製造するにあたり、約５０トン／時のブリケットを生産することが可能であるプレスを選ぶ必要がある。ある場合では、プレスは約１５０トン／時のブリケットを生産することができる。
【００７５】
幾つかの実施例では、化石燃料とバイオマス・コンポーネントが結合され、本発明の圧縮された製品が生成される。この様な製品の一例として、石炭の微粉や粒子が含まれるバイオマスが挙げられる。この製品は例えばペレットやブリケットである。幾つかの場合において、バイオマスや石炭コンポーネントは（別のミキサーで）別々に混合され、ブリケットプレスの上部に位置するホッパーに輸送されるためにコンベアに乗せられる。その後、ブリケットプレスは、混合燃料製品として、石炭やバイオマスからブリケットを製造する。ある例では、賞味期限が過ぎたコーラのシロップやプラスチックをブリケットプレスに（石炭やバイオマスと一緒に）追加することによって、安定が保証された製品を製造する。
【００７６】
圧縮された製品に含まれる化石燃料とバイオマス・コンポーネントの相対量は、発電所での混合燃焼などで利用する為に必要となる相対量に反映される場合がある。典型的な混合燃焼において、発電所に供給される燃料の容積の約５〜２０％（例：容積にして約５％）は圧縮されたバイオマス物質であり、残りは石炭や化石燃料である。発電所の典型的な一日の燃料の量は数トンから数百トンである。幾つかの実施例では、記載されている生産方法では、約１０〜１５トンの圧縮された燃料の補助燃料が生産される。典型的な例として発電所では、本明細書に記載されている圧縮された製品を少なくとも含んでいる燃焼性の製品が、１年あたり約１００万トン必要となる。
【００７７】
廃棄物の吸収性と床敷の適用方法
多くの場合において、ペレット化された物質を含むバイオマスは、キャットリターあるいは他の同様な吸収性のある製品として役立てられる。この様な製品のコンポーネントは、低コスト、匂いの軽減、芳香作用、そして吸収力の特性のうち１つ以上を有している。低コストで吸収性の高い物質には、紙、ボール紙、様々な農作物のストックや鞘、殻、軸、及びパルプのような農業廃棄物が含まれる。具体的な例としては、大豆製品（ストック、ポッド）、トウモロコシ製品（殻、ストック、穂軸）およびヒマワリ（軸）が挙げられる。紙をベースとした吸収性のある製品は、製品の約４０％が紙および／またはボール紙であり、いずれか、もしくは両方はワックスが塗られている。
【００７８】
殆どの場合において、吸収性のある圧縮体には、キャットリターに従来用いられる粘土などが本質的に使用されない。幾つかの実施例では、圧縮された物質には、最高の吸収性ポリマー（ＳＡＰ）のような、別の吸収性のある製品が含まれる。ＳＡＰはおむつ等の製品に幅広く利用される。これらは多くの場合はアクリル酸塩に基づいたポリマーであるが、再生可能なプラントに基づいた資源に由来する場合も多い。
【００７９】
シクロデキストリン、でん粉、重炭酸ソーダ、及び／または石灰のような脱臭コンポーネントが微量（例：２重量％以下、または１重量％以下）に含まれている場合がある。シクロデキストリンまたは同様の製品が利用される場合、０．０５〜０．１重量％の割合で含まれているかもしれない。コーヒーの出し殻など、芳香作用のあるコンポーネントは、同じく少量（例：５重量％よりも少ない）で含まれているかもしれない。キャットリター製品に含まれる他の添加物として、少量の石鹸や植物油があり、典型的な量としては０．１重量％よりも少ない（例：０．０１〜０．０２重量％）。
【００８０】
典型的には、吸収性のある物質には約５０重量％のバイオマス製品が含まれている。様々な実施例において、吸収性のある製品は、約５〜５０重量％の作物廃棄物と約３０〜９５％のボール紙などの紙製品に併せて、匂いを軽減する物質や芳香作用のある物質が含まれている。更に具体的な例によれば、物質には約１０〜３０重量％の作物廃棄物と約６５〜９０重量％の紙ごみが含まれる。具体的な実施例の一つにおいては、ペレットを有する吸収性のある組成物は、約８０重量％のボール紙（またはセルロースを有する紙製品）、約２０重量％の大豆、トウモロコシ、及び／またはヒマワリのごみ、及び匂いを軽減する物質（例：シクロデキストリン、でん粉、石灰、重曹）が少量含まれている。別の組成物には、約５０〜９０重量％の紙製品、約１０〜４０重量％のトウモロコシ製品、および上記の匂いを軽減する物質が含まれている。
【００８１】
幾つかの場合において、リターや他の吸収物質は異質な粒子（混合する大きさ）の混合物と同様の密度を有するセルロース繊維により形成される。ある例において、最終製品の密度は約０．４〜０．８グラム／ｃｍ３、具体的には０．５〜０．７グラム／ｃｍ３（３０〜４２ポンド／ｆｔ３）である。リターペレットの平均的な大きさは、直径約１／８〜１／４インチ（約０．３〜０．６ｃｍ）（例：約３／１６インチ（約０．４７ｃｍ）であり、長さは約１／４〜１ １／２インチ（約０．６〜３．８ｃｍ）である。ペレットは典型的にダイスより押し出され、ペレットの終点はちぎれる為、凹状、平面、または丸くなっている。典型的には、一定のバッチの長さは幅広い。
【００８２】
ここに記述された吸性のある物質は、上述のようなペレット処理によって生成される。典型的には、プロセスでは相対的に少ない、例えば１０重量％以下の湿気が利用される。吸収性のある物質を製造するプロセスには、湿気に関して原料（ボール紙、農作物）のテストが必要とされる。湿気の量が９重量％より少ない場合、ペレット化の途中でスチームや軽いスプレーで湿気を追加する事が可能である。一つの例では、作動する幅は重量に対して約９〜１４％の湿気である。典型的に、スチームや水が必要とされないよう、適切な湿気を有する原料を選べるべきである。
【００８３】
幾つかの実施例において、動物用の床敷の組成物は紙がベースとなっており、主に紙と作物の廃棄物の組み合わせが含まれている。典型的には、圧縮された動物の床敷は、対象となる動物が食べられない物質の組成物である。例えば、馬は約３０％の食用バイオマスが含まれる圧縮された製品を食べるかもしれないので、馬の床敷の組成物は、典型的に多くても約３０重量％である。幾つかの場合において、動物の床敷には、紙やボール紙、石灰、重炭酸ソーダ塩類、あるいは他の食べられないコンポーネントが、全て合わせて約７０重量％以上の割合で含まれている。動物の床敷には、上記以外の少量の湿気（例：重量に対して約４〜６％）を含む場合がある。キャットリター製品のように（例：多くても組成物の１重量％）脱臭コンポーネント、石鹸および／または油が含まれてもよい。
【００８４】
特定の実施例においては、動物の床敷には約７０〜８０重量％のボール紙または紙と、約２０〜３０％のトウモロコシの廃棄物などの食用バイオマスを含んでいる。更に、製品には約０．０２〜０．０５重量％の石灰を含んでいることがある。
【００８５】
幾つかの実施例では、動物の床敷は、ペレットのダイスから通り抜けるようにサイズを縮小するために、原料をシュレッダーで処理された後にハンマーミルで処理される。動物の呼吸器障害を引き起こす埃や粒子は処理中に除去される。
【００８６】
密度を高くすることによって圧縮された動物の床敷の物質は、輸送と貯蔵時に大きく貢献する。もしストローや木材チップを通常の状態で貯蔵すると、大量のスペースが取られる。幾つかの実施例においては、動物の床敷として利用する為に、原料が約１７倍まで圧縮される。尚、原料はそれぞれの密度に応じて圧縮される。一般的に、圧縮された動物の床敷は少ない量で利用され、かつ従来の動物の床敷より長持ちする。更に、製品は生物分解性であり、堆肥にすることができる。
【００８７】
最終的に準備された圧縮製品は、しきりの中で広げてわずかに湿らせることによって、床敷として利用できる。例えば、重さ４０ポンド（１８ｋｇ）の物質は約１／４ガロン（０．９リットル）の水で湿らせる。その後、一般的には約１時間後、ペレットは（場合によっては元のサイズの数倍に）膨張し、より深く、かつ柔らかい床敷きとなる。湿気を追加することによって、コストを抑えるという利益にも繋がる。
【００８８】
最終的な床敷は非常に吸収性が高く、脱臭作用が良く、動物が排尿すると凝集するため、使用された部分を取り除き易い性質を有している。動物の固形廃棄物は、製品の多くを不潔にせず、容易に取り除かれる。
【００８９】
結論
以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、発明の範囲はこれに限られない。例えば、説明されているペレットの使用用途は、工業用発電、動物の床敷、及び廃棄物の吸収に限られない。他の実施形態として、陸地の埋め立て及び家の断熱として利用できる。
【符号の説明】
【００９０】
１０１、１０３ … 原料
１０５ … コンベア
１０７ … 上部のハンマーミル
１０９ … 下部のハンマーミル
１１１ … フィードライン
１１３ … キャッチボックス
１１７ … ペレット
【技術分野】
【０００１】
人口が多くなり制限のある利用可能資源の需要が多くなるにしたがい、廃棄物、特に作物および他の植物あるいは動物性物質からの再生可能資源、のさらなる利用の必要性が、叫ばれている。再生可能資源からの製品を使用するリサイクル計画および運動は勢いを増してきているが、多くの挑戦が未だに残っている。これらの挑戦は、世界の経済のエネルギー部門において特に緊急性が高い。これら挑戦は、製造するのが安く、輸送することが簡単で、格納することが容易で、もちろん、環境上良性の組成物を見つけることを含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】特許第４０８８９３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、圧縮された製品、典型的には相当な量のバイオマス原料（feedstock）を含んでいるブリケット及び／又はペレットの形で提供する。これらの製品（その構成および生産は詳細に以下に記述される）は、主に混合燃焼の発電所、動物用の床敷き、吸収性の製品、造園および家庭暖房など、多くの応用例がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のある観点は、（ａ）バイオマス原料を含んでいる第１の粒子、および（ｂ）異なる材料（選択的にバイオマスかもしれない）を含んでいる第２の粒子が特徴となった圧縮体に関係する。第１の粒子および第２の粒子を含んでいる圧縮体は、分裂に耐える。圧縮体は、バインダーとして役目を有する粒子をしばしば含んでいる。様々な実施例では、圧縮体は燃焼性である。しかしながら、第２の粒子は燃焼性である必要はない。もちろん、圧縮体は、第１の粒子及び第２の粒子の組成物と異なる組成物である３番目の粒子を追加成分として含んでもよい。
【０００５】
圧縮体は、燃焼、吸収、美的外観等のような特定用途に仕立てられた特性を有してもよい。ある用途には、圧縮体が、で約９％重量以下の水分量を有している。燃焼用については、燃料された時、圧縮体は、ポンド当たり少なくとも約７０００ＢＴＵ（British thermal unit：７４００ｋジュール）のエネルギー密度を持っていてもよい。さらに、圧縮体は燃焼中に約４％以下のレベルで灰を生成するように構成されてもよい。いくつかの実施例では、第２の粒子は石炭粒子である。
【０００６】
ある原料（feedstock）が利用可能か否かにかかわらず、圧縮体は、特性（例えば、エネルギー量、コスト又は吸収力の特別のレベル）を一貫して維持することが望ましい。この目的のために、様々なタイプの原料（feedstock）はここに記述された圧縮された製品を生産するのに使用可能である。
【０００７】
いくつかの適切なバイオマス・コンポーネントがここに示される、その中に大豆ストック（stock）、セージ、木製品、トウモロコシ・ストックおよびヒマワリ・ストックがある。さらに、ワックスが塗られたボール紙を含む様々な紙およびボール紙製品が使用されてもよい。圧縮体の第１コンポーネントと第２コンポーネントと共に使用される他の材料は、糊、プラスチック、魚油、ソーダ、石灰、パラフィン、植物油、コーヒーの出しがらおよび動物性脂肪を含む。特定の実施例では、圧縮体は、ボール紙、農業生産物ストックおよび脱臭コンポーネントを基本的に含んでいる。
【０００８】
特定用途に適切なように、圧縮された製品は様々な形態を採り得る。多くの場合、圧縮された製品はペレット又はブリケットである。もちろん、最終用途に適するように、圧縮された製品はそのサイズと形状とが変わる。ある場合には、圧縮体が、約０．６３５〜１０．１６ｃｍ（０．２５〜４インチ）の平均寸法を有している。
【０００９】
しばしば、圧縮体は、特定用途に適切なコンテナ内に、多数の他の同様の圧縮体（例えば同様の構成および／または特性のペレットもしくはブリケット）と一緒に提供される。例えば、圧縮体は石炭で動くプラントで、コンテナ内に詰められた圧縮体の集合体で提供されてもよい。
【００１０】
本発明の別の観点は、上述した圧縮体（例えばバイオマスを含んでいる第１の粒子および異なる材料の第２の粒子を含む圧縮された製品）を準備する方法に関係する。方法は次の工程が特徴である。
（ａ） 生の原料を第１の粒子を含む形状に変換するためにバイオマス原料を処理すること。
（ｂ） 圧縮体を生産するため、第１の粒子および第２の粒子を同時に圧縮すること。
ある場合には、圧縮はブリケットプレスで行われる。その場合には、圧縮体はブリケットである。他のいくつかの場合では、圧縮はペレット・ミルで行われる。その場合には、圧縮体はペレットである。しばしば、圧縮はバインダーが入れられて行われる。それは、圧縮された製品を製造するために使用された設備の寿命を保持するのに役立つ。ある実施例では、バインダーは藻類またはワックスである。
【００１１】
これらおよび発明の他の特徴および利点は、以下に説明する記載と図面とで明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例に従って圧縮されたバイオマス製品を準備するための組立てプロセスを示した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
序論
この発明は、複合コンポーネントを含んでおり、与えられた用途の要求を満たすように調整された組成物を有するペレット、ブリケット、および他の圧縮された製品に関係する。しばしば、コンポーネントの少なくとも１つはバイオマス・コンポーネントである。この発明の圧縮された組成物は、それらの組成物とコストに依存して様々な適用の中で使用することができる。次の内容は発電用途に重視している。１つの実施例は、混合燃焼する発電所の中で、石炭あるいは他の化石燃料のために、補助燃料又は燃料置換として圧縮体もしくはマス（mass）を使用することを含む。他の用途は、造園ペレットおよび禽、馬およびウサギを含む様々な動物のための床敷を含んでいる。別の用途は、液体および／または固形廃棄物製品を吸収するためのキャットリター（猫砂）のようなペレット化された吸収性物質を含む。
【００１４】
ここに記述された発明の理解を助けるために、次に発明を制限しない定義を示す。
【００１５】
圧縮されたマス（mass）あるいは体（body） − 意図した適用で処理する最中に容易に分離されない粒子であり、機械的に安定したコンビネーション。言いかえれば、通常の供給装置、輸送装置および伝達装置によって扱われた時、圧縮体は分裂もしくは砕けることに耐えることができる。圧縮体は、圧力（例えば圧縮または圧縮）の下で、例えばペレット・ミルまたはブリケットマシンで、通常形成される。いくつかの実施例では、圧縮されたマス又は体は、異種混合の組成物（例えば、異なるコンポーネントの粒子を含む）である。
【００１６】
原料（feedstock） − 圧縮されたマスか体を製造するに使用される原材料（raw material）。原料は通常、微粒子又は粉末剤であり、さらに、例えばゴム、シロップ、液体を含む。
【００１７】
粒子 − 圧縮体を形成するために使われた小さな個別のマス（mass）。粒子は、必要でないが、通常同質の原材である。集合的に粒子はパウダーか粒状の製品である。個々の粒子は様々な形、例えばファイバー、を持っていてもよい。
【００１８】
バイオマス − 生体に直接由来した材料、しばしば植物材料もしくは動物性廃棄物。しばしば、バイオマスは、ここに記述された圧縮されたマスもしくは圧縮体の１つ以上のコンポーネントとして使用される。
【００１９】
圧縮体組成物
混合燃焼の発電所用の用途については、ある実施例の中で、圧縮された製品は、少なくとも３つの基準を満たすべきである。これら基準は、（１）ボリュームあるいはマス当たりの高エネルギー容量（しばしばＢＴＵ（British thermal unit）バリューと呼ばれる）、（２）低い灰の生成、および（３）低い硫黄分を含んでいる。さらに、製品は４番目の基準を満たす必要があるかもしれない、それは（４）低い正味（net）炭素の生成。低炭素、低い灰および低い硫黄は、すべて石炭もしくは他の代替え発電化石燃料と比較して考慮することができる。この発明を使用されたほとんどのバイオマス原料は、自動的に４番目の基準を満たす。多くの場合、異なる組成物の材料は異なるレベルの灰および硫黄酸化物を生成するかもしれないが、バイオマス原料はさらに第２と３番目基準を満たす。灰は燃料の不燃性の固体のコンポーネントである。原料のコストが重要な考察であることはさらに注目されるべきである。
【００２０】
高ＢＴＵ原料は、燃焼性の植物および廃棄物（都市ゴミのようなもの）を含んでいる。廃棄物の例は、プラスチック廃棄物および食物廃棄物（例えばコーヒーの出しがら）同様に、紙およびボール紙廃棄物（例えば雑誌）を含んでいる。植物原料は、燃料を提供するために意図的に育てられた作物、および収穫されない（例えば路傍や刑務所のグラウンドに生えた植物）植物の両方を含んでいる。植物原料の例は、スイッチグラス、ススキ、ビーンスタンブル（bean stumble）、大豆ストック（茎、また鞘）、トウモロコシ・ストックおよびトウモロコシの穂軸、トウモロコシ、ヒマワリ（全植物体と同様に、頭花、幹および／または種子を有する部分を含む）、他のプラント種子、鞘、幹、セージ、木（例えば木材チップの形式で）および木製廃棄物（松葉と松の梢）、干し草、ストロー（例えば麦わらと生茎）、サトウキビ、サトウダイコン、モロコシ、スーダングラス（スーダン・モロコシ・ハイブリッドのようなハイブリッドを含む）カナリアクサヨシ、寒地型牧草、ＤＤＧ（蒸留酒製造業者ドライ粒、エタノール製造の副産物）、海草、藻類およびコーヒーの出しがらを含む。他の植物源は、暖地型牧草、葉および森林廃棄物を含んでいる。ここで特定された原料のうちののいずれか１つが単独で、又はで特定された原料の他の１つ以上の原料と結合して使用されてもよい。特定の実施例では、この発明の圧縮体は、ここにリストされた原料材料のいずれかである第１のバイオマス原料の粒子と、ここにリストされた他の原料材料のいずれかである第２バイオマス原料の粒子とが結合した粒子とも含んでいる。
【００２１】
ススキは、まさに高ＢＴＵ量を有しており、不毛の土地で育てることができるため、誤って近辺の他の土地で種子が繁殖することがない。ススキ草を植えるコストは、１エーカー（４,０４６ｍ２）あたり１,０００ドルの範囲である。しかし、それは毎年植え替える必要がない。ススキは毎年新しい草を押し上げる強健な根系があるためである。ススキは、７８ＭＷの循環流動層燃焼器（５０％の石炭で混合燃焼）および１６０ＭＷの粉末燃料燃焼器（２０％の混合燃焼）を使用して、デンマーク内において商業スケールで燃やされている。“J. M. O. Scurlock Miscanthus: A Review of European Experience with a Novel Energy Crop, Environmental Sciences Division Publication No. 4845 ORNL/TM-13732, 1999” を参照。また、ヨーロッパの栽培者は、１９８０年代以来燃料作物としてススキ（M.sinensis）およびオギ（M.sacchariflorus（Miscanthus Giganteus）)の無菌のハイブリッドを使用している。
【００２２】
大豆ストックは、特に高いエネルギー密度を持っており、この発明のいくつかの重要なバイオマス燃料で使用される。大豆ストックは、通常、農地に置かれたままで、次の季節の植え付けのために、収穫時に細かく切られる。適切な熊手で、発明で使用されるこの材料を集めることができる。
【００２３】
ある実施例では、セージは原料として使用される。セージは非常に高いエネルギー密度を持っている。しかし、輸送中に分離又は沈殿してしまうセージオイルの分離又は沈殿を防ぐことが必要となる。
【００２４】
木は、木材チップの特に形でこの発明のある実施例の中で使用することができる別の高熱価原料である。しかしながら、最初に収穫された時、木は一般的におよそ４９％の水を含んでいる。混合燃焼する適用のために適切な原料となるために、この水のいくらかは取り除かれるべきである。いくつかの実行によって、木製原料の含水量は、約１５重量％以下、またある例では約１２重量％以下に減らすことができる。４９％の水分を含んでいる木材チップは、１ポンド当たりわずか約４，５００ＢＴＵ（４７００ｋジュール）しかない。その一方で乾燥した木材チップには１ポンド当たり約７，５００ＢＴＵ（７４００ｋジュール）である。既知の様々な技術は、含水量を必要なまで減少させることができる。
【００２５】
しかしながら、木材に含まれる水は、しばしば重要な経済損失を示す。従って、ある実施例では圧縮された製品には木材が含まれていない。一般的に、木材は家庭用暖房機器のペレットに使用される。本発明の形態では、暖房／燃焼用途であっても、木がほとんどあるいは全く含まれていないペレットまたは他の圧縮された製品を使用している。あるいは、他の実施形態では製品に良い香りを与えるために少量の木材（例えば、５重量パーセント未満、または１重量パーセント未満）を使用している。ある場合では、不燃焼性の添加物が燃焼性の組成物に含まれている。例えば、石炭火力発電所で必要とされる不燃焼性の物質が圧縮体に含まれる。これらの添加剤は放射能の削減あるいはプラント内の廃棄物の削減を助長する。一つの例としては石灰であり、これは石炭火力発電所でクリンカーを制御するために使用される。また、バイオマス原料および／または石炭の燃焼性や燃焼率を制御する他の物質を加える事もできる。それらの例として、炭酸塩や重炭酸ソーダ（例えば重炭酸ナトリウムや重曹）が挙げられる。さらに、他の不燃焼性物質は圧縮体のコンポーネントや粒子をバインドする役割を果たす。その様な物質の例としてホウ素酸素を含んでいるホウ砂が挙げられる。
【００２６】
いくつかの実施例では、圧縮体を発電所で使用するために燃焼性の化石燃料コンポーネントが添加されている。その様なコンポーネントには、石炭、コークス、無煙灰、褐灰、炭およびそれらの混合物が含まれる。石炭微粉は特に、バイオマス原料と混ぜるために有用な原料である。石炭微粉とバイオマス原料との混合により、供給を２つに分けずに、１つの混合を発電所に供給する事が可能となる。具体的な例として、圧縮された製品にはおよそ８５重量％の石炭微粉とおよそ１５重量％のバイオマス原料（例えば、乾燥木材、大豆の刈り株および／または草）が含まれる。
【００２７】
ある実施例では、他の添加剤には圧縮された製品を機械的または操作的に改善する物質を含んでいる。このような物質の例にはでんぷんが含まれ、これは個々の原料粒子または粒状の粘着バインドを促進し、圧縮された製品を形成する。ペレット・ミル（あるいは他のペレット組立装置）に添加されるスチーム状の湿気は、バインダーとして使用される場合がある。多くのバイオマス原料には、ペレット・ミルやブリケット圧縮のように、バイオマスが熱的に処理される場合に、必然的にバインダーとして使用される、リグニンあるいは関連材料が含有されている。その他のバインド材の例としては、ホウ砂、ピッチ、ワックス（パラフィン、蜜ろう（蜜ワックス）、および／またはブラジルロウヤシ）および藻類を含んでいる。
【００２８】
バイオマス燃料補足材を発電所に使用する際のチャレンジは、化石燃料の使用量の減少に貢献するために十分な燃料補助材の量を準備する事である。入手可能な作物を基にしたバイオマス原料の季節的及びその他の理由による変動は、発電所を操業するために必要な燃料の一時的な不足に繋がる場合がある。この様な理由により、発明者はいくつかの圧縮された製品を発電所で使用するためには、非作物を基にしたコンポーネントを含めることが望ましいと認識した。
【００２９】
非作物を基にしており、化石燃料を除くかつペレットに対して好ましい性質を少なくとも１つ以上含んでいる物質として、例えばコカコーラ（登録商標）のような飲料に含まれるシロップが挙げられる。このようなシロップが店頭等の棚で使用可能である期限が過ぎると、シロップは廃棄されるが、廃棄にはコストがかかり、埋め立てが唯一のオプションである場合がほとんどである。
【００３０】
コカコーラ（登録商標）に含まれるシロップは、合理的なエネルギー量を提供し、圧縮体の結合の改善にも繋がる。同様に有用な結合特性があり、エネルギー性質を改善する他の廃棄物の例として、でん粉、プラスチック、魚油、ソーダ、石灰、パラフィン、植物油、コーヒーの出し殻、動物性油が挙げられる。ソーダと石灰以外にも、これらの物質には良いエネルギー量が含まれている。都市ゴミは、本発明の圧縮された物質のバイオマスの大規模な資源である可能性がある。この様な廃棄物には、密度が高いポリマー、または密度が低いポリマー、紙などが含まれる。前述のとおり、ボール紙を含む紙製品は、混合燃焼の為に圧縮された物質に使用されてもよい。様々な実施例において、ワックスが塗られた普通紙やボール紙など、加工された紙は圧縮された製品において使用される。特定の実施例において、ワックスが塗られたボール紙は、圧縮された製品の約１〜１０重量％に含まれており、燃焼などの用途において利用される。
【００３１】
上述の通り、本願における圧縮された製品は、製品の圧縮または密度が高い状態を維持する（または維持を助長する）、１つ以上の「バインダー」が含まれていてもよい。これは、幾つかの場合においてはこの様なバインダーが、圧縮体が小さなパーツまたはコンポーネントに分離するのを防ぐ（あるいは防ぐのを支援する）事を意味する。幾つかの圧縮体は、燃焼処理の前の移動中（電車、トラック、飛行機など）、加工中、輸送中、または倉庫に積み込む際などにおける機械的な撹拌や押し合いがあっても、この様な分離に抵抗できる。幾つかの圧縮体は、燃焼前に開いているコンテナが、雨や風、固形降水、及び極端な気温や室温を含む、屋外環境に露出された場合においても、この様な分離に抵抗できる。様々な実施例において、バインダーは約１０重量％、約５重量％、または約２重量％の濃度で圧縮体に含まれている。いくつかの例において、バインダーは約０．１重量％から１重量％の幅で含まれている。
【００３２】
いくつかの実施例においては、プレスやミル等の圧縮前または圧縮中の湿気により結合が発生する。ここに説明されるように、蒸気が使用される。幾つかの用途、特に混合燃焼や他の燃焼物と燃焼する実施例においては、圧縮された製品のエネルギー物質を過度に消費させないために、湿気の量は比較的少なくされる。このような例の幾つかにおいては、圧縮体はバインダーとして５重量％より少ない湿度であり、かつ２重量％以下が好ましい。
【００３３】
幾つかの実施例において、結合は圧縮体の形成中に粘着性がある、または粘着性が出るようになる、エネルギー密度の高い物質により生成される。また形成プロセスにおいては、温度及び／または気圧の上昇（標準状態（Ｓｔａｎｄａｒｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ（ＳＴＰ）をはるかに越える上昇）がしばしば行われる。この様な状態において、幾つかの植物あるいは他の物質において化学的および／または物理的な状態が変化し、粘着性または粘弾性になり、結果として圧縮体のコンポーネントを結合する。具体例の一つとして、リグニンを含む木が挙げられ、加工中の温度や気圧により十分に粘着性となり、有効なバインダーとなる。
【００３４】
藻類及び藍藻（以下、まとめて「藻類」という）は有効なバインダーとして利用可能である別のバイオマス物質である。藻類には燃焼用途としては適度に高いエネルギー密度及び低い硫黄分が含まれている。また安価であり、収穫が容易であり、水分が少ない形への処理が早く、かつ本発明の圧縮体のバインダーとして使用される場合には水分の吸収を抑える。本発明に利用される藻類の例として、緑藻類、褐藻類、紅藻類、及び藍藻類が挙げられる。紫及び緑硫黄細菌など、様々な形態のバクテリアも同様に利用されてもよい。ある実施例によると、藻類は水の成長培地（例：温室や屋外の水面など）から、スラリー、乾燥および／または圧縮された個体、または棒に絡みついた物質として収穫される。藻類は本発明の圧縮体になるよう、他のコンポーネントと結合される前に、ろ過、プレス、遠心分離、乾燥等の処理がされる。輸送の促進、圧縮体への処理および／または結合の性質の改善につなげる為に、この様な処理によって水分の除去及び／または藻類の性質を変更する。収穫にはネット、棒や他の捕獲装置を使った撹拌が含まれる場合がある。
【００３５】
藻類のバインダーは他のコンポーネントと結合し、ここに別記された様々な方法によって圧縮された製品を生産するために処理されることがある。幾つかの実施例においては、最終製品においてバインダーとして利用された藻類には、多少の湿気（例として約１０重量％）が含まれる。藻類に含まれる湿気の量に関わらず、最終的な圧縮された製品には、例えば約０〜１０重量％、またはエネルギー量の高さによってはもっと高い量が含まれる。幾つかの実施例において、藻類は最終製品の約０.１〜２重量％の密度で含まれる。
【００３６】
あるケースにおいては、藻類または関連製品は、圧縮体の構造を保護し、小さな破片や粒子への分離を防ぐ為、それぞれの圧縮体のコーティング、または圧縮体の集合物の網として使用される。この様な状態は、藻類が他の圧縮体のコンポーネントや従来のバインダーと密接に混合される状態とは区別されるべきである。
【００３７】
多くの市場では、圧縮された製品を準備するための原料のコストの変動は著しい。従って、原料のコストの変動に関わらず、コストを合理的に抑えるためには、発電所に提供される製品の組成物は適宜調整された方がよい。しかし、圧縮された製品の組成物に関わらず、安定して高いＢＴＵエネルギー量と灰の発生を抑えるように維持するのが望ましい。混合燃焼に適している、「保証された」基準は以下の通りである。
【００３８】
製品の特性に必要な組み合わせは、適用方法及び顧客によって様々であるのは、発明の要件の範囲内である。原料や幾つかの添加物を混合することによって、様々な用途に対応する品質規格を維持できる、カスタム化されたバイオマス原料製品を提供する事が可能となる。更に、一つの原料が入手不可能となった場合、代替の原料を一つ以上選び、同程度の製品の製造過程に加えることにより、顧客が必要とする条件を全て満たす製品の製造が可能となる。
【００３９】
また、幾つかの場合において、本発明の圧縮された製品の組成物は１００％またはそれに近いバイオマスを含んでいる。但し前述のとおり、殆どの場合はより複雑な組成物として使用される。幾つかの実施例において、圧縮された製品の組成物は、一般的に以下の通りの特徴を持つ：約５〜１００重量％のバイオマス、約２５重量％未満の石灰等の不燃焼添加物、及び約９５重量％未満の石炭燃料などの化石燃料により構成される。より典型的には、圧縮された製品は、約１５〜１００重量％のバイオマス、約５重量％未満の不燃性添加物、及び約８５重量％の化石燃料により構成される。化石燃料を使用しない実施例では、不燃性のコンポーネントは、含まれる場合は約５重量％かそれより少ない量である。更に、化石燃料が含まれない実施例では、バイオマス部分には、混合されたエネルギー密度の平均、灰、及び硫黄の量を提供する、公の要求（例：政府からの指令）や顧客からの要望を満たす、２種類の別個のバイオマスが含まれる。尚、紙製品は植物から生成されるため、本願における「バイオマス」である。
【００４０】
次の例では、２つ以上のコンポーネントが圧縮体に含まれる、バイオマスのコンポーネントの範囲の例を説明する。
【００４１】
廃棄紙（例えばボール紙）− 約５０〜９５重量％、更に詳細な実施形態では約６０〜８５％。
石灰− 約０．５〜１０重量％、更に詳細な実施形態では約２〜７重量％。
大豆の粕− 約５〜１００重量％、更に詳細な実施形態では５０〜８０重量％。
【００４２】
乾燥した木材（約１５重量％かそれよりも水分が少ない）− 約５〜１００重量％、更に詳細な実施形態では２５〜７５重量％。スイッチグラス−約５〜１００重量％、更に詳細な実施形態では５０〜９０重量％。
【００４３】
ススキ− 約５〜１００重量％、更に詳細な実施形態では４０〜９０重量％。
トウモロコシ− 約５〜１００重量％、更に詳細な実施形態では４０〜９０重量％。
ＤＤＧ− 約５〜１００重量％、更に詳細な実施形態では２０〜８０重量％。
【００４４】
都市ごみ− 約５〜１００重量％、更に詳細な実施形態では２０〜８０重量％。都市ごみには、紙、ボール紙、ボール紙、高密度プラスチックおよび低密度プラスチックのうち、１つ以上を含んでいる場合がある。
【００４５】
幾つかの特定の実施例において、組成物には使用可能な都市ごみ、自然の草、及び農作物のストック、及び任意の様々な製品の組み合わせが含まれる。農作物のストックには、軸、殻、鞘などが含まれる。様々な実施例における組成物には、約３０〜９０重量％の都市ごみ、約４０〜９０重量％の草、及び４０〜８０重量％の農作物のストックを含んでいる。都市ごみには、ワックスが塗られたボール紙を含め、ボール紙が挙げられる。
【００４６】
圧縮された製品の代表的な組成物は以下の通りである：（１）約２５％の大豆粕、７５％のボール紙、（２）約２５％のトウモロコシのストック、７５％のボール紙、（３）約２５％のススキ、７５％のボール紙、（４）約２５％のヒマワリのストック、７５％のボール紙、（５）約２０％のヒマワリの全体、ヒマワリのストック、頭花、種、８０％のボール紙、（６）約２５％の暖地型牧草、７５％のボール紙、（７）２０％のストロー、７５％のボール紙、及び（８）約２５％のスイッチ草、７５％のボール紙（全て重量％）。木材のチップ、松の針、松の木の上部分、セージ、及び他の草は、単独及び組み合わせによりボール紙の代替品または補助品となる。上記の例において、及び本明細書を通して、ボール紙や紙が言及される場合は、部分的または全体的にワックスが塗られている場合があり、それはコンポーネントに含まれる紙やボール紙には一定の量のワックス（例：パラフィンや蜜ろう）が含まれることを意味する。混合燃焼において、本発明の圧縮された製品には、セージ、大豆ストック、トウモロコシのストック、ヒマワリのストック、種、頭花、乾燥した木材、及び草のうち、少なくとも１つ以上のバイオバス・コンポーネントが使用される。発電所等、工場規模での混合燃焼に使用される場合、これらの製品は１トンから数トン単位で提供される。バイオマスは、石炭で動くプラントにおいて、若干の修正を行うことにより、全体のエネルギー入力の約１５％の代替が可能となる。
【００４７】
幾つかの実施例において、埋め立て地の回復に利用された場合は、圧縮された製品には肥料および／または草の種を含む場合がある。更に、いくつかの実施例において、圧縮された構造（特にペレット）は造園や埋め立てに使用される場合は有色である。例えば、自然な黒、緑、及び／または赤いペレットは造園に使用される。他の特定の実施例においては、造園用ペレットは花壇や木に利用される。
【００４８】
圧縮体の形態
前述のとおり、本発明の実施例はペレットやブリケットのような、圧縮された製品に関する。圧縮体の他の形態としては、丸木やビーズが挙げられる。フワフワした柔らかい原料を発電所に提供することも可能であるが、この様な物質の輸送は困難である。特に、運搬中のトラックの荷台で原料が振動すると、原料が圧縮され、場合によっては動かすのが困難になる。ペレット化またはブリケット化されたバイオマス原料はこの様な問題を回避することが可能である。更に、ペレット化された混合原料の結合（及びこの原料に結合された他の物質）は、運搬時の分離に耐えうることが可能である。
【００４９】
本発明にて使用される圧縮体は大きさや形が幅広い場合がある。いくつかの実施例において、圧縮体は実質的には円筒状または球状のペレットである。これらの一般的な長さまたは直径は約２インチ（約５センチ）であり、更に典型的には約１インチ（約２．５センチ）よりも大きくない。特定の実施例においては、Ｐｅｌｌｅｔ Ｆｕｅｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ペレット燃料協会）より規定されている通り、圧縮体は約１．５インチ（３．７５インチ）の長さ及び直径は約０．２５インチ（０．６センチ）〜０．３１３（０．７８センチ）のペレットとなる。
【００５０】
一般的にブリケットは、正方形か長方形の形状であり、場合によっては曲がったまたは角度がある形である。幾つかの実施例において、ブリケットの寸法は、縦横の幅が約１〜４インチ（２．５〜１０センチ）であり、奥行きが０．５〜３インチ（１．２５〜７．５センチ）である。
【００５１】
圧縮体は最終的な形態（大きさ、形状）に関わらず、対象とする用途に応じて破損や崩れに耐えるべきである。積荷や操作中に発生するほこりを防ぐために、圧縮体からのほこりは制限されるべきである。特定の実施例においては、圧縮体から発生する微粉は、１／８インチ（０．３センチ）のスクリーンを通り、かつ圧縮体の０．５重量％よりも少ない量を生成する。典型的に、集合体の圧縮体は、比較的一定の大きさと形状である。幾つかの場合において、集合体中の圧縮されたペレットの大きさの変位は、０．３インチ（０．７５センチ）かそれよりも少ない。
【００５２】
本発明の圧縮体は、一般的に０．１インチ（０．２５センチ）かそれよりも少ない長方形である、比較的に小さい粒子により形成されている。殆どの場合において、粒子の平均的な大きさは、約０．１〜５ミリメーターである。
【００５３】
圧縮体の特性
本明細書に開示された圧縮された製品は、それらの特性に基づいて少なくとも一部は定義される。多くの場合、これらの特性は特定の用途に付随する。さらに、この様な性質は製品を構成するために使用される物質に関わらず、不変性である。バイオマス原料の特性は大きく変動する事もあり、かつ原料によっては利用不可能か法外に高価になる場合がある為、この様な特性は頻繁に必要となる。以下に示される通り、圧縮された製品の組成物は、ニーズの変動や入手可能かによって調整されてもよい。殆どの場合において、一つの圧縮された製品には２つ以上のバイオマス原料が利用される。
【００５４】
製品を混合燃焼の用途に使用する場合において、ある実施例に従って提供される圧縮体の特性は、次の通りに定義される：ＢＴＵ密度−少なくとも約７０００ＢＴＵ／ポンド（７４００ｋジュール）、幾つかのケースにおいては約８５００ＢＴＵ／ポンド（８９６７ｋジュール）、および更なる実施例においては、９５００ＢＴＵ／ポンド（１００２３ｋジュール）。
【００５５】
硫黄分 − 約１重量％未満、いくつかのケースにおいては約０．５重量％未満。
【００５６】
灰の生成 − 約１０重量％、幾つかのケースにおいては約７．５重量％未満、特定の実施例においては約５重量％未満。幾つかのケースにおいて、灰の含有量は約４重量％かそれよりも少ない。当然、石炭微粉で利用される等の場合においては、灰の含有量が高い場合がある。灰の含有量は、ドライ酸化（例：酸素のうち５５０〜６０００Ｃ）の後の残留物の割合として計算される。幾つかのケースにおいて、灰の含有量は燃焼前の燃焼物に含まれる固形分によって判断される。
【００５７】
様々な原料のパラメーターに対する典型的な値の例は、以下の表１において示される。
【表１】
【００５８】
圧縮された製品の他の付随的な特性としては、密度、複数の成分の最大濃度、及び水分の全体量が挙げられる。様々な実施例において、圧縮体は圧縮されていないコンポーネント（原料）よりも著しく密度が高い。例として、圧縮体は圧縮されていない原料の容積と比較して、少なくとも５倍は縮小される場合がある。典型的には、湿度の量と粒子の大きさによるが、圧縮により容積は約１０倍〜１５倍ほど少なくなる。上記のとおり、バインダーにより高い密度が促進される。典型的な実施例では、圧縮された製品の密度は約２０〜４０ポンド／立法フィート（３２０．３〜６４０．７ｋｇ／ｍ３）である。幾つかのケースにおいては、密度は更に高く、少なくとも４０ポンド／立法フィート（６４０．７ｋｇ／ｍ３）である。
【００５９】
他の特定の実施例において、例えばチャンバーや通気口の腐食を防ぐために、約３００ｐｐｍの塩化物が含まれている。幾つかの実施例において、圧縮された製品の含水率は約１５重量％未満であり、幾つかのケースでは１０重量％未満、特定の実施例においては約９重量％未満である。
【００６０】
更に、様々な組成物は、木材のペレットと比較して約１５〜３０重量％高いエネルギー性質（例：質量をベースにしたエネルギー密度）を持つ。その様な高いエネルギー密度を持つ組成物の例として、都市ごみ、自然の草、農作物のストックの組み合わせが挙げられる。具体的な例において、製品の組成物には、約３０〜９０％のボール紙、約５〜４０％の自然の草、及び５〜６０％の農作物のストックが含まれる。
【００６１】
圧縮による様々な利点としては以下が挙げられる：プロセスの中で生成された製品の殺菌、貯蔵性の改善、製品の大きさの一定化、製品を形成する物質の除外、ほこりの縮小、貯蔵期間の改善、取扱いと輸送の改善。
【００６２】
圧縮体の製造方法
本発明によると、圧縮されたバイオマス製品を製造するためには、様々な技術の利用が可能である。特に、圧縮装置として１つ以上の原料が提供される。また、圧縮する前の手順が行われる場合もある。更にあるいは、圧縮した後の手順が行われる場合もある。本明細書に記載された全ての圧縮体の全ての組成物と特性は、本セクションに記載される手順に従って製造される。
【００６３】
原料の状態によっては、圧縮前に一度以上の分離を実施する必要がある場合がある。例えば、ミックス・ワゴン（従来では農場などで、俵（bale）や干し草、他の野菜をストローなどの分解に利用される）は、俵状態の原料の処理を進める為に利用されてもよい。従って、幾つかの場合において、草や他の原料の俵は、最初にミックス・ワゴンに供給され、俵を分解した後に分解した原料を混合し、１ステップ以上の破砕段階に供給される。分解された俵を次のステップに進めるために、コンベアが使用されてもよい。
【００６４】
幾つかの場合において、原料は都市ごみを分別することによって得られたコンポーネントである。一つの例として、高エネルギー密度を持つプラスチック及び／または紙などの資源ごみに加えて、ガラス、金属および／または密度の低いプラスチックが分別され、密度が高いプラスチック及び／または紙が抽出される。分別には様々なツールが利用可能である。その様な製品は、例えばオハイオ州グローブポートにあるＫｏｍａｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから販売されている。石炭を代替または補足する、発電所で要求される莫大な量のバイオマスは、都市ごみを利用して提供することができる。更に、燃料や他の燃焼用途に利用される廃棄物は、廃棄物の埋め立てに係るコストと環境の悪化の縮小につながる。
【００６５】
プロセスで使用された様々な原料を取り扱うためには、専門のコンベアを利用することが望ましい。従って、プロセスにおいて紙、ボール紙、都市ごみ、農作物（草の俵や農作物の廃棄物）や他の原料が要求されている場合であっても、運搬メカニズムはそれぞれの特性（大きさ、密度、形状、脆弱性など）に基づいて、特定の原料を適切に取り扱うものとされる。
【００６６】
幾つかの場合においては、生の原料が圧縮装置に直接供給できる粒子の大きさと密度で準備される。しかし別の場合においては、原料を希望の粒子の大きさと全体の密度にするための前処理が必要な形態で準備される。すなわち、原料はペレット・ミル、ブリケットプレスあるいは他の圧縮装置へ供給するための状態に変換する必要がある。殆どの応用方法において、圧縮装置に供給する原料の密度は低く、またはフワフワした状態である。従って、幾つかの実施例においては、処理装置には、圧縮段階から遡って、１つ以上の原料を圧縮する段階が含まれている。この様な装置には、ハンマーミル及び同様のツールが含まれている。湿っている農作物の原料など、幾つかの原料においては、処理に適する湿度に達するために部分的な乾燥が要求される場合がある。乾燥は当技術の範囲で既知である様々な技術によって遂行される。一つの例として、他の処理により派生する廃棄物からの熱が、原料を乾燥させる手順に利用される。例えば、処理における様々な段階で行われる、ほこりを取り除くためのサイクロン装置が利用され、サイクロンの排気が原料の乾燥に利用される。
【００６７】
この様な場合において、分離および／または粉砕はそれぞれの原料の種類別で行われるため、全ての原料は別々に取り扱われる。尚、所定の組成物のペレットを作るために、複数の異なる原料を組み合わせてもよい。他のケースにおいては、２つ以上の原料を一緒に１つのハンマーミルなどの処理装置で処理してもよい。尚、複数の原料を取り扱う実施例において、それぞれの原料は圧縮装置から混合される。原料の混合は継続的に行われてもバッチで行われてもよい。バッチで行われる場合においては、オペレーターはそれぞれの原料をパワーショベルですくいあげるか、ミキサーに運搬する。本発明においては様々なミキサーの利用が可能であり、例として家畜飼料のミキサーが挙げられる。具体的な実施例として、装置は４種類までの異なる材料を混合し、原料の異なる密度を補うために１つ以上の供給量を調整することが可能である。特定の実施例においては、２つのハンマーミルが利用され、草、ボール紙、あるいは他の原料のペレット化に適している状態に粉砕する。ハンマーミルは特に、生の原料をペレット化に適している状態にするのに適しているのに対し、ハンマーミルは完全に粉砕された状態にする。幾つかの場合においては、粉砕するために３つ以上のハンマーミルや他の粉砕箇所が設けられる。この方法は特に、紙やボール紙などの粉砕に有用である。また、ナイフが装備されているハンマーミルは、ある原料を縮小するのに特に有用である。
【００６８】
前述のとおり、粉々に砕かれた原料には、ペレット・ミルや他の圧縮装置に適している性質を有しているとよい。この様な性質として、乾燥（例：約８〜１４重量％の湿気）、砂粒程度の大きさ（例：約０．１〜５ミリメートル）、及び密度が挙げられる。複数の異なる原料を有するペレットには、一つの様々なコンポーネントに対して１か所のペレット・ミルへの注入口を有していてもよい。ある実施例において、ペレットを作成する装置には、ペレット・ミルの上流に位置する混合室を有している。合成ペレットを形成するための様々なコンポーネントは、それぞれの注入口より混合室へ供給される。混合室では様々な原料をよく混合し、典型的にはまんべんなく配分された混合物を生成し、供給ペレット・ミルに供給する。他の実施例においては、複数の原料は圧縮装置の上流（例：ミックスワゴンの中等）か、バッチか継続的に混合する。
【００６９】
生の原料の精製および運搬、または粉砕された原料を例えばハンマーミルや他の粉砕装置から圧縮装置に運搬するには、様々な技術が利用されてよい。一つの実施例では、送風機によって粉砕された物質がラインや他の導管（例：８インチ（２０センチ）のライン）に移動させる。一つの実施例では、ペレットに変換する必要が発生するまでは、処理された原料は貯蔵タンクや管に保管される。特定の実施例においては、処理装置から原料を運搬する為のオージェのフィードラインが、貯蔵タンクの下部に位置されている。具体的な実施例においては、オージェのフィードラインが処理された物質をペレット内のコンベアに運搬し、特にコンベアが物質をペレット・ミルの上部に供給してもよい。幾つかの実施例においては、ペレット・ミルの上部には、物質のキャッチボックスが配置されている。図１は、収穫された草や原料１０１、１０３がコンベア１０５に、上からハンマーミル１０７に供給される実施例である。処理された物質は引力によって、ハンマーミルの下部の出口に落下する。その後、一部が変換された原料の物質は、下部のハンマーミル１０９に落下し、変換が完了する。例外として、処理された原料は、貯蔵タンク（図示しない）に保管される。本実施例においては、オージェや気圧によって粉砕された原料を、フィードライン１１１からキャッチボックス１１３まで運搬し、その後ペレット・ミル１１５に運搬される。粉砕されたペレット１１７は冷却され、場合によっては梱包され、意図した利用方法（例：燃焼）に適用される。本発明に従って、色々な種類のペレット・ミルの生成が可能となる。様々な例において、ペレット・ミルには、生の原料をペレットに結合するのを助長する、ストリーム・インジェクタが含まれる。ペレット・ミルは例えば、アイオワ州ウォータールーに拠点を置く、カリフォルニア・ペレット・ミルス（California Pellet Mills、またはCPM）から販売されている。ペレットが押し出されてダイス状に圧縮される場合、蒸気処理により残っている湿気が取り除かれる。前述のとおり、本発明に沿って生産されたペレットの大きさと形状は一定である。ペレット・ミルで利用されるダイスは、希望のサイズと形状のペレットを生産する。特に、リングや平ダイスが使用される。
【００７０】
ペレット・ミルで生成されたペレットは、一般的には非常に熱しており、華氏約１４０〜２００Ｆ（摂氏約６０°Ｃ〜９３°Ｃ）である。従って、運搬前にペレットは冷却される必要がある。ある実施例において、ペレットを生成する装置には、ペレットを安定した温度（例：華氏約６０〜１２０Ｆ（摂氏約１５°Ｃ〜４８°Ｃ）に冷却する、ペレット冷却器が付随されている。続いて、冷却されたペレットは大きな破片を取り除くために振動スクリーンにかけられる。このスクリーンは、次にペレット・ミルで使用する際などの為にリサイクルされてもよい。
【００７１】
処理の様々な段階において、オペレーションの弊害となる埃や塵が発生する場合がある。一つの実施例では、処理装置のレイアウトにより、農作物の俵が埃や塵をフィルタできる位置に、一定の原料のコンベアの位置を調整する。処理中に発生する埃を農作物の原料の俵で捕えることによって、ある程度の廃棄物が処理に差し戻される。一つの例として、処理装置には埃や床の所定の位置にある塵を、フィルタである原料の俵に移動させるバキュームシステム（例：サイクロン式扇風機）が含まれる。
【００７２】
殆どの場合において、圧縮された製品の水分の含有量は少ない。これは、例えば湿気がＢＴＵ密度を減縮する場合など、製品を混合燃焼で利用する際に利用される。幾つかの実施例において、圧縮された製品を製造する段階には、乾燥手順が含まれていない。ゴールは、本質的に乾燥している原料を利用することによって実現される場合がある。例として、地上や太陽光の下では自然に乾燥する。対照的に、木材チップから作られる圧縮された木材は、典型的に約５０重量％の湿気を含んでおり、ペレットを形成する前に乾燥する必要が発生する場合がある。本発明で利用された幾つかの原料には、約２０重量％かそれよりも低い湿気を含んでおり、更に約１５重量％かそれよりも低い（さらに約１０重量％より低い）。下記の通り、木材などの幾つかの圧縮装置は、湿気を原料からの除去を助長する。更に、他のところに言及されるように、発明のある実施例では、木材が全く含まれないペレットを利用する。他の実施例では、製品に芳香を出すために、少量の木材（例：約５重量％かそれよりも少ない、あるいは約１重量％かそれよりも少ない）を利用する。
【００７３】
一つの実施例において、木材や水分を多く含む製品は、水分を除去するためにブリケットプレスで処理される。木材や他の木製品は、単品もしくは他のコンポーネント（バイオマスや化石燃料）と一緒に処理することによって、水分が著しく減少された製品を製造することが可能である。例えば、処理前の木材チップが水分を４９重量％含んでいる場合、ブリケットプレスで圧縮することによって水分を約１０〜２０重量％まで減らすことが可能である。ブリケットプレスは、木材チップや他の湿気が高い原料から、水分を取り除くためのエネルギーが効率的な技術を提供する。ある実施例において、ブリケットプレスは対照する２つのローラーを含んでおり、ローラーの周囲にはダイスやギザギザが施されている。ギザギザは製造するブリケットの大きさである。ローラーは例えば２つの２００ｈｐの油圧モーターなどの大きなモーターで駆動する。原料はプレスの上部に位置するホッパーから供給される。物質はローラーの間に挟まれ、ローラーの回転／圧縮により、ブリケットに圧縮される。
【００７４】
前述のとおり、ブリケットは一般的にブロック状の形状であり、１辺の大きさは約１インチ〜４インチ（約２．５センチ〜１０センチ）である。辺の大きさと形状は、石炭で動く発電所に直接供給するのに適している。それ以上の処理は必要でなく、バイオマスのブリケットは、発電所や燃焼チャンバーに供給され、石炭と直接混合される。ブリケットプレスは最終製品を運搬する必要が無く、発電所で作動し、直接使用するためのブリケットを製造することが可能である。ブリケットプレスの大きさは様々である。幾つかの実施例において、混合燃焼に利用するブリケットを製造するにあたり、約５０トン／時のブリケットを生産することが可能であるプレスを選ぶ必要がある。ある場合では、プレスは約１５０トン／時のブリケットを生産することができる。
【００７５】
幾つかの実施例では、化石燃料とバイオマス・コンポーネントが結合され、本発明の圧縮された製品が生成される。この様な製品の一例として、石炭の微粉や粒子が含まれるバイオマスが挙げられる。この製品は例えばペレットやブリケットである。幾つかの場合において、バイオマスや石炭コンポーネントは（別のミキサーで）別々に混合され、ブリケットプレスの上部に位置するホッパーに輸送されるためにコンベアに乗せられる。その後、ブリケットプレスは、混合燃料製品として、石炭やバイオマスからブリケットを製造する。ある例では、賞味期限が過ぎたコーラのシロップやプラスチックをブリケットプレスに（石炭やバイオマスと一緒に）追加することによって、安定が保証された製品を製造する。
【００７６】
圧縮された製品に含まれる化石燃料とバイオマス・コンポーネントの相対量は、発電所での混合燃焼などで利用する為に必要となる相対量に反映される場合がある。典型的な混合燃焼において、発電所に供給される燃料の容積の約５〜２０％（例：容積にして約５％）は圧縮されたバイオマス物質であり、残りは石炭や化石燃料である。発電所の典型的な一日の燃料の量は数トンから数百トンである。幾つかの実施例では、記載されている生産方法では、約１０〜１５トンの圧縮された燃料の補助燃料が生産される。典型的な例として発電所では、本明細書に記載されている圧縮された製品を少なくとも含んでいる燃焼性の製品が、１年あたり約１００万トン必要となる。
【００７７】
廃棄物の吸収性と床敷の適用方法
多くの場合において、ペレット化された物質を含むバイオマスは、キャットリターあるいは他の同様な吸収性のある製品として役立てられる。この様な製品のコンポーネントは、低コスト、匂いの軽減、芳香作用、そして吸収力の特性のうち１つ以上を有している。低コストで吸収性の高い物質には、紙、ボール紙、様々な農作物のストックや鞘、殻、軸、及びパルプのような農業廃棄物が含まれる。具体的な例としては、大豆製品（ストック、ポッド）、トウモロコシ製品（殻、ストック、穂軸）およびヒマワリ（軸）が挙げられる。紙をベースとした吸収性のある製品は、製品の約４０％が紙および／またはボール紙であり、いずれか、もしくは両方はワックスが塗られている。
【００７８】
殆どの場合において、吸収性のある圧縮体には、キャットリターに従来用いられる粘土などが本質的に使用されない。幾つかの実施例では、圧縮された物質には、最高の吸収性ポリマー（ＳＡＰ）のような、別の吸収性のある製品が含まれる。ＳＡＰはおむつ等の製品に幅広く利用される。これらは多くの場合はアクリル酸塩に基づいたポリマーであるが、再生可能なプラントに基づいた資源に由来する場合も多い。
【００７９】
シクロデキストリン、でん粉、重炭酸ソーダ、及び／または石灰のような脱臭コンポーネントが微量（例：２重量％以下、または１重量％以下）に含まれている場合がある。シクロデキストリンまたは同様の製品が利用される場合、０．０５〜０．１重量％の割合で含まれているかもしれない。コーヒーの出し殻など、芳香作用のあるコンポーネントは、同じく少量（例：５重量％よりも少ない）で含まれているかもしれない。キャットリター製品に含まれる他の添加物として、少量の石鹸や植物油があり、典型的な量としては０．１重量％よりも少ない（例：０．０１〜０．０２重量％）。
【００８０】
典型的には、吸収性のある物質には約５０重量％のバイオマス製品が含まれている。様々な実施例において、吸収性のある製品は、約５〜５０重量％の作物廃棄物と約３０〜９５％のボール紙などの紙製品に併せて、匂いを軽減する物質や芳香作用のある物質が含まれている。更に具体的な例によれば、物質には約１０〜３０重量％の作物廃棄物と約６５〜９０重量％の紙ごみが含まれる。具体的な実施例の一つにおいては、ペレットを有する吸収性のある組成物は、約８０重量％のボール紙（またはセルロースを有する紙製品）、約２０重量％の大豆、トウモロコシ、及び／またはヒマワリのごみ、及び匂いを軽減する物質（例：シクロデキストリン、でん粉、石灰、重曹）が少量含まれている。別の組成物には、約５０〜９０重量％の紙製品、約１０〜４０重量％のトウモロコシ製品、および上記の匂いを軽減する物質が含まれている。
【００８１】
幾つかの場合において、リターや他の吸収物質は異質な粒子（混合する大きさ）の混合物と同様の密度を有するセルロース繊維により形成される。ある例において、最終製品の密度は約０．４〜０．８グラム／ｃｍ３、具体的には０．５〜０．７グラム／ｃｍ３（３０〜４２ポンド／ｆｔ３）である。リターペレットの平均的な大きさは、直径約１／８〜１／４インチ（約０．３〜０．６ｃｍ）（例：約３／１６インチ（約０．４７ｃｍ）であり、長さは約１／４〜１ １／２インチ（約０．６〜３．８ｃｍ）である。ペレットは典型的にダイスより押し出され、ペレットの終点はちぎれる為、凹状、平面、または丸くなっている。典型的には、一定のバッチの長さは幅広い。
【００８２】
ここに記述された吸性のある物質は、上述のようなペレット処理によって生成される。典型的には、プロセスでは相対的に少ない、例えば１０重量％以下の湿気が利用される。吸収性のある物質を製造するプロセスには、湿気に関して原料（ボール紙、農作物）のテストが必要とされる。湿気の量が９重量％より少ない場合、ペレット化の途中でスチームや軽いスプレーで湿気を追加する事が可能である。一つの例では、作動する幅は重量に対して約９〜１４％の湿気である。典型的に、スチームや水が必要とされないよう、適切な湿気を有する原料を選べるべきである。
【００８３】
幾つかの実施例において、動物用の床敷の組成物は紙がベースとなっており、主に紙と作物の廃棄物の組み合わせが含まれている。典型的には、圧縮された動物の床敷は、対象となる動物が食べられない物質の組成物である。例えば、馬は約３０％の食用バイオマスが含まれる圧縮された製品を食べるかもしれないので、馬の床敷の組成物は、典型的に多くても約３０重量％である。幾つかの場合において、動物の床敷には、紙やボール紙、石灰、重炭酸ソーダ塩類、あるいは他の食べられないコンポーネントが、全て合わせて約７０重量％以上の割合で含まれている。動物の床敷には、上記以外の少量の湿気（例：重量に対して約４〜６％）を含む場合がある。キャットリター製品のように（例：多くても組成物の１重量％）脱臭コンポーネント、石鹸および／または油が含まれてもよい。
【００８４】
特定の実施例においては、動物の床敷には約７０〜８０重量％のボール紙または紙と、約２０〜３０％のトウモロコシの廃棄物などの食用バイオマスを含んでいる。更に、製品には約０．０２〜０．０５重量％の石灰を含んでいることがある。
【００８５】
幾つかの実施例では、動物の床敷は、ペレットのダイスから通り抜けるようにサイズを縮小するために、原料をシュレッダーで処理された後にハンマーミルで処理される。動物の呼吸器障害を引き起こす埃や粒子は処理中に除去される。
【００８６】
密度を高くすることによって圧縮された動物の床敷の物質は、輸送と貯蔵時に大きく貢献する。もしストローや木材チップを通常の状態で貯蔵すると、大量のスペースが取られる。幾つかの実施例においては、動物の床敷として利用する為に、原料が約１７倍まで圧縮される。尚、原料はそれぞれの密度に応じて圧縮される。一般的に、圧縮された動物の床敷は少ない量で利用され、かつ従来の動物の床敷より長持ちする。更に、製品は生物分解性であり、堆肥にすることができる。
【００８７】
最終的に準備された圧縮製品は、しきりの中で広げてわずかに湿らせることによって、床敷として利用できる。例えば、重さ４０ポンド（１８ｋｇ）の物質は約１／４ガロン（０．９リットル）の水で湿らせる。その後、一般的には約１時間後、ペレットは（場合によっては元のサイズの数倍に）膨張し、より深く、かつ柔らかい床敷きとなる。湿気を追加することによって、コストを抑えるという利益にも繋がる。
【００８８】
最終的な床敷は非常に吸収性が高く、脱臭作用が良く、動物が排尿すると凝集するため、使用された部分を取り除き易い性質を有している。動物の固形廃棄物は、製品の多くを不潔にせず、容易に取り除かれる。
【００８９】
結論
以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、発明の範囲はこれに限られない。例えば、説明されているペレットの使用用途は、工業用発電、動物の床敷、及び廃棄物の吸収に限られない。他の実施形態として、陸地の埋め立て及び家の断熱として利用できる。
【符号の説明】
【００９０】
１０１、１０３ … 原料
１０５ … コンベア
１０７ … 上部のハンマーミル
１０９ … 下部のハンマーミル
１１１ … フィードライン
１１３ … キャッチボックス
１１７ … ペレット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮体は、バイオマス原料を含む第１の粒子と、異なる材料含む第２の粒子とを含み、
前記第１の粒子と前記第２の粒子とを含む前記圧縮体は、分裂に耐える圧縮体。
【請求項２】
前記圧縮体は燃焼性である請求項１の圧縮体。
【請求項３】
前記第２の粒子は燃焼性でない請求項２に記載の圧縮体。
【請求項４】
前記第１の粒子および前記第２の粒子と異なる組成物の第３の粒子をさらに含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項５】
前記圧縮体は、９重量％以下の全水分量を有する請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項６】
前記圧縮体が燃焼される際に、ポンド当たり少なくとも７０００ＢＴＵ（７４００ｋジュール）のエネルギー密度を有する請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項７】
前記圧縮体は燃焼中に、約４％以下のレベルで灰を生成するように組成される請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項８】
前記第２の粒子はバイオマスを含む請求項１の圧縮体。
【請求項９】
前記第２の粒子は石炭粒子である請求項１又は請求項２の圧縮体。
【請求項１０】
さらにバインダーを含む請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項１１】
糊、プラスチック、魚油、ソーダ、石灰、パラフィン、植物油、コーヒーの出しがらおよび動物性脂肪のみから成るグループから選ばれた材料をさらに含む請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項１２】
圧縮体は、０．６３５〜１０．１６ｃｍ（０．２５〜４インチ）の平均寸法を有している請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項１３】
大豆ストック、セージ、トウモロコシ・ストックおよびヒマワリ・ストックのみから成るグループから第１の粒子が選ばれる請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項１４】
前記圧縮体はペレットかブリケットである請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項１５】
コンテナ内に詰められた圧縮体の集合体であって、
組成物又は特性を有する各圧縮体が、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の圧縮体の集合体。
【請求項１６】
前記集合体は、石炭発電所でコンテナ中に存在する請求項１５に記載の圧縮体の集合体。
【請求項１７】
ボール紙、農業生産物ストックおよび脱臭するコンポーネントから実質的に成る請求項１に記載の圧縮体。
【請求項１８】
バイオマスを含む第１の粒子と異なる材料を含む前記第２の粒子とを有し、分裂に耐える圧縮体を準備する方法において、
生の原料を前記第１の粒子を含む形状に変換するためにバイオマス原料を処理する工程と、
前記圧縮体を生産するため、前記第１の粒子および前記第２の粒子を同時に圧縮する工程と、
を備える方法。
【請求項１９】
前記圧縮はブリケットプレスで行われる請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記圧縮はペレット・ミルで行われる請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記圧縮体は燃焼性である請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記第２の粒子は燃焼性でない請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記圧縮体が燃焼される際に、ポンド当たり少なくとも７０００ＢＴＵ（７４００ｋジュール）のエネルギー密度を有する請求項１８から請求項２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の粒子はバイオマスを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２の粒子は石炭粒子である請求項２１から請求項２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記圧縮工程は、バインダーが入れられて行われる請求項１８から請求項２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記バインダーは、藻類またはワックスである請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
大豆ストック、セージ、トウモロコシ・ストックおよびヒマワリ・ストックのみから成るグループから第１の粒子が選ばれる請求項１８から請求項２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記圧縮体はペレットかブリケットである請求項１８から請求項２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記圧縮体は動物寝具として提供される請求項１の圧縮体。
【請求項１】
圧縮体は、バイオマス原料を含む第１の粒子と、異なる材料含む第２の粒子とを含み、
前記第１の粒子と前記第２の粒子とを含む前記圧縮体は、分裂に耐える圧縮体。
【請求項２】
前記圧縮体は燃焼性である請求項１の圧縮体。
【請求項３】
前記第２の粒子は燃焼性でない請求項２に記載の圧縮体。
【請求項４】
前記第１の粒子および前記第２の粒子と異なる組成物の第３の粒子をさらに含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項５】
前記圧縮体は、９重量％以下の全水分量を有する請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項６】
前記圧縮体が燃焼される際に、ポンド当たり少なくとも７０００ＢＴＵ（７４００ｋジュール）のエネルギー密度を有する請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項７】
前記圧縮体は燃焼中に、約４％以下のレベルで灰を生成するように組成される請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項８】
前記第２の粒子はバイオマスを含む請求項１の圧縮体。
【請求項９】
前記第２の粒子は石炭粒子である請求項１又は請求項２の圧縮体。
【請求項１０】
さらにバインダーを含む請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項１１】
糊、プラスチック、魚油、ソーダ、石灰、パラフィン、植物油、コーヒーの出しがらおよび動物性脂肪のみから成るグループから選ばれた材料をさらに含む請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項１２】
圧縮体は、０．６３５〜１０．１６ｃｍ（０．２５〜４インチ）の平均寸法を有している請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項１３】
大豆ストック、セージ、トウモロコシ・ストックおよびヒマワリ・ストックのみから成るグループから第１の粒子が選ばれる請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項１４】
前記圧縮体はペレットかブリケットである請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の圧縮体。
【請求項１５】
コンテナ内に詰められた圧縮体の集合体であって、
組成物又は特性を有する各圧縮体が、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の圧縮体の集合体。
【請求項１６】
前記集合体は、石炭発電所でコンテナ中に存在する請求項１５に記載の圧縮体の集合体。
【請求項１７】
ボール紙、農業生産物ストックおよび脱臭するコンポーネントから実質的に成る請求項１に記載の圧縮体。
【請求項１８】
バイオマスを含む第１の粒子と異なる材料を含む前記第２の粒子とを有し、分裂に耐える圧縮体を準備する方法において、
生の原料を前記第１の粒子を含む形状に変換するためにバイオマス原料を処理する工程と、
前記圧縮体を生産するため、前記第１の粒子および前記第２の粒子を同時に圧縮する工程と、
を備える方法。
【請求項１９】
前記圧縮はブリケットプレスで行われる請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記圧縮はペレット・ミルで行われる請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記圧縮体は燃焼性である請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記第２の粒子は燃焼性でない請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記圧縮体が燃焼される際に、ポンド当たり少なくとも７０００ＢＴＵ（７４００ｋジュール）のエネルギー密度を有する請求項１８から請求項２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の粒子はバイオマスを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２の粒子は石炭粒子である請求項２１から請求項２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記圧縮工程は、バインダーが入れられて行われる請求項１８から請求項２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記バインダーは、藻類またはワックスである請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
大豆ストック、セージ、トウモロコシ・ストックおよびヒマワリ・ストックのみから成るグループから第１の粒子が選ばれる請求項１８から請求項２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記圧縮体はペレットかブリケットである請求項１８から請求項２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記圧縮体は動物寝具として提供される請求項１の圧縮体。
【図１】
【公表番号】特表２０１２−５２８００８（Ｐ２０１２−５２８００８Ａ）
【公表日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１３１８１（Ｐ２０１２−５１３１８１）
【出願日】平成２２年５月２５日（２０１０．５．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３６０７９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３８５１４
【国際公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【出願人】（３１１０１６９３８）アメリカン ペレット サプライ エルエルシー (1)
【氏名又は名称原語表記】ＡＭＥＲＩＣＡＮ ＰＥＬＬＥＴ ＳＵＰＰＬＹＬＬＣ
【住所又は居所原語表記】Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ３０５，Ｃａｒｌｉｓｌｅ，Ｉｎｄｉａｎａ ４７８３８ Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２５日（２０１０．５．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３６０７９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３８５１４
【国際公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【出願人】（３１１０１６９３８）アメリカン ペレット サプライ エルエルシー (1)
【氏名又は名称原語表記】ＡＭＥＲＩＣＡＮ ＰＥＬＬＥＴ ＳＵＰＰＬＹＬＬＣ
【住所又は居所原語表記】Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ３０５，Ｃａｒｌｉｓｌｅ，Ｉｎｄｉａｎａ ４７８３８ Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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