統合型廃棄物貯蔵用のシステム及び方法
本発明は、廃棄物流の組成及び特徴に基づく、廃棄物流用の統合型バンカー貯蔵システムを提供する。特に、本発明は、一組の材料特徴に基づいて個々の廃棄物流を生成するためのプロセスを提供する。本発明のシステム及び方法によると、バンカーに貯蔵された廃棄物からの個々の廃棄物流は、所与の供給比率で混合され、化学変換プロセス、例えばガス化から所望のアウトプットを生じることになる供給原料を生成する。所望により、供給原料に関する組成データは、第三者に対して証明することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）に基づいて、２００８年６月２６日に出願された、Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｗａｓｔｅ Ｓｔｏｒａｇｅと題する米国特許仮出願第６１／０７５，９８８号の利益を請求するものであり、それは参照によりその全体が本明細書中に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般には代替エネルギー、燃料、及び石油化学製品に関する。より具体的には、本発明は、統合型バンカー貯蔵システムに貯蔵された廃棄物材料からエネルギー及び／又は原料を回収することに関しており、エネルギー、燃料、又は石油化学製品への最適な転換のために、廃棄物流から供給原料を生成するためのプロセスを提供する。
【背景技術】
【０００３】
加熱、輸送、及び石油化学製品の生産に有用な燃料源は、益々不足しつつあり、従ってより高価になりつつある。エネルギー及び石油化学製品を生産する分野等の産業は、それらの製品及びその他多数の生産に使用するための、費用効率の高い燃料供給原料代替物を積極的に探索している。加えて、化石燃料の価格がなおも上昇し続けているため、エネルギー及び石油化学製品生産用の燃料供給原料を移動させるための輸送費が急速に高騰している。
【０００４】
これらエネルギー及び石油化学製品を生産する産業等は、通常、加熱及び電気用のエネルギーを生産するための燃焼及びガス化プロセスで使用するために、並びに下流産業における石油化学製品及び液体燃料の生産に使用される合成ガスを生成するために、石炭、石油、及び／又は天然ガス等の化石燃料に依存してきた。
【０００５】
燃焼及びガス化は、燃料源内に貯蔵されているエネルギーを放出するために使用される熱化学プロセスである。燃焼は、過剰な空気又は過剰な酸素が存在する反応器内で生じる。燃焼は一般に蒸気を発生させるために使用され、次いで、蒸気は蒸気タービンによる電気の発生に用いられる。しかしながら、燃料の完全燃焼の爆発的な性質により、燃焼中に発生するガス中に著しい量の汚染物質が生成する。例えば、酸化雰囲気中での、例えば石炭の燃焼は、喘息の発作を引き起こす可能性がある地表面オゾンの前駆物質である窒素酸化物を放出する。石炭等の高濃度で硫黄を含有する化石燃料の燃焼は、二酸化硫黄の最大の発生源でもあり、二酸化硫黄は、ひいては非常に微小な粒子である硫酸塩を生成する。米国の発電所による微粒子汚染は、毎年３０，０００人を超える人々の命を奪っている。何十万人もの米国人が、発電所からの微粒子に関連する喘息発作、心臓障害、並びに上気道及び下気道障害に苦しんでいる。
【０００６】
ガス化は空気の非存在下、又は化学量論に満たない量の酸素の存在下であっても、反応器中で生じる。酸素の非存在下、又は化学量論に満たない量の酸素の存在下で生じる熱化学反応は、窒素酸化物や硫黄酸化物の形成をもたらさない。
【０００７】
ガス化は、気体状の燃料を多く含む生成物を発生させる。ガス化工程中に、燃料源を使用可能な燃料ガスに変換する２つのプロセスが生じる。第１段階である熱分解又は火炎熱分解では、供給原料は、６００℃（１１１２°Ｆ）未満の温度で燃料の揮発性成分を放出する。これは、液化（ｄｅｖｏｌａｔｉｚａｔｉｏｎ）として知られているプロセスである。気化しない熱分解の副産物はチャー（炭）と呼ばれ、主として固定炭素及び灰から構成されている。第２のガス化段階では、熱分解後に残った炭素は、蒸気及び／又は水素のいずれかと反応して還元プロセスを起こす。純粋な酸素によるガス化は、窒素を事実上含まない一酸化炭素及び水素の高品質な混合物をもたらす。
【０００８】
基本的に生じるガス化反応は、以下のようなものである：
【数１】
【０００９】
これらの反応は全て可逆的であり、それらの速度は反応速度論に依存しており、反応器中の温度、圧力、及び反応物濃度の関数である。吸熱反応の必要条件を満たすために、直接的に又は間接的に熱を供給してもよい。
【００１０】
様々なタイプのガス化装置が開発されている。これらは、上昇流固定床、下降流固定床、気泡流動床、及び循環流動床の４つの主要な種類に分類することができる。これらは、反応容器中で燃料源を支持する手段、燃料及び酸化剤の両方の流動方向、及び熱が反応器に供給される方法に基づいて区別されている。
【００１１】
対向流ガス化（ｃｏｕｎｔｅｒｆｌｏｗ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）としても知られる上昇流ガス化装置は、ガス化装置の最も古く最も単純な形態であり、石炭ガス化に現在も使用されている。燃料は反応器の最上部に導入され、反応器の底にある火格子は反応床を支持する。空気又は酸素及び／又は蒸気の形態の酸化剤は、火格子の下に導入され、燃料及び木炭の床を通って上方に流れる。理想的なガス化装置では、木炭の完全変換が床底で起こり、ＣＯ２及びＨ２Ｏを遊離させるだろう。このような高温ガス（約１０００℃）は床を上方に通過し、Ｈ２及びＣＯに還元され、７５０℃に冷却される。反応器を上昇し続けながら、還元ガス（Ｈ２及びＣＯ）は、下降する乾燥燃料を熱分解し、最終的には流入するあらゆる湿性燃料を乾燥させ、反応器を低温（約５００℃）に保つ。上昇流ガス化の利点は以下の通りである：単純で熱効率が高いこと、水分が多く無機物含有量が高い燃料を取り扱うことができる低コストプロセスであること。上昇流ガス化の主な欠点は、合成ガスが１０〜２０重量％のタールを含有しており、エンジン、タービン、又は合成に使用する前に合成ガスを徹底的に浄化する必要があることである。
【００１２】
並流ガス化（ｃｏｃｕｒｒｅｎｔ−ｆｌｏｗ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）としても知られている下降流ガス化は、酸化剤及び産物ガスが燃料と同じく反応器を下向きに流動するという点を除いて、上昇流ガス化装置と同じ機械的配置を有する。主な違いは、このプロセスでは、形成されたタールの９９．９％までを分解することができるということである。低水分の燃料（＜２０％）及び空気又は酸素は、反応器の最上部の反応ゾーンで点火される。火炎により熱分解ガス／蒸気が発生し、激しく燃焼して５〜１５％の炭及び高温ガスを残す。このガスは下方に流れて、８００〜１２００℃で木炭と反応し、８００℃未満に冷却される間により多くのＣＯ及びＨ２を生成する。最後に、変換されなかった炭及び灰は、火格子の底を通過して廃棄される。下降流ガス化の利点は以下の通りである：形成されたタールの９９．９％までが消費され、最低限のタール除去しか必要ない又はタール除去が全く必要ないこと、無機物が炭／灰と共に残留し、サイクロンの必要性を低減すること。下降流ガス化の欠点は以下の通りである：供給原料の水分含有量を低くする（＜２０％）ために乾燥させる必要があること。反応器から出てくる合成ガスが高温であり、２次的な熱回収システムを必要とすること、４〜７％の炭素が変換されずに残ること。
【００１３】
気泡流動床は、粒径、密度、及び熱的特徴により選択した砂又はアルミナの微小な不活性粒子で構成される。ガス（酸素、空気、又は蒸気）を強制的に粒子床に通す際に、粒子とガスとの間の摩擦力が、固形物の重量との均衡点に達する。このガス速度（最小流動化速度と呼ばれる）では、媒質を通るガスの気泡及びチャネリングが生じる場合があり、粒子が反応器に残り「沸騰状態」にあるように見える。流動化した粒子は、床に供給されたバイオマスを分解し、反応器全体にわたって良好な熱伝達を保証する傾向を示す。気泡流動床ガス化の利点は以下の通りである：均一なガスを産出すること；反応器全体にわたってほぼ均一な温度分布を示すこと；微粒子を含む広範囲の燃料粒子径を受容することができること；不活性物質、燃料、及びガスの間の高い熱伝達率が得られること；タール及び未変換炭素が少なく高変換が可能であること。気泡流動床ガス化の欠点は以下の通りである：気泡が形成されるため、ガス−固形物接触効率が低いこと、並びに摩耗及びダストエントレインメント率の増加、大きな気泡サイズが、床を通るガスの迂回をもたらす場合があること。
【００１４】
循環流動床ガス化装置は、いわゆる輸送速度よりも速いガス速度で作働し、その結果としてガス流中で粒子の著しいエントレインメントが生じる。従って、反応器の最上部から出てくるガス中のエントレインメント粒子を、サイクロンで分離して反応器に戻さなければならない。循環流動床ガス化の利点は以下の通りである：高速反応に好適であること；床物質の熱容量が高いため、高い熱輸送速度が可能であること；タール及び未変換炭素が少ない高変換率が可能であること。また、熱媒体として機能する粒子を循環させることにより、ガス化に必要な熱を外部から伝達させることができるため、より高いエネルギー含量の合成ガスの生産が可能であること。循環流動床ガス化の欠点は以下の通りである：固形物が流れる方向に温度勾配が生じること；より小さな粒子が必要であること；高速度が、その結果として設備侵食をもたらす場合があること；及び熱交換が気泡流動床ほど効率的ではないこと。
【００１５】
燃料源が一定で不変であると、その特定の燃料で所望の産物を生産するためにガス化装置を最適化して設計することが可能になるため、通常、これらガス化装置では、均質な燃料源が使用される。現在、ガス化装置で使用されている一般的なタイプの燃料は、木材、石炭、石油、及びバイオマスである。これら燃料源の幾つかは、益々高価になりつつあり、エネルギー及び石油化学供給業者は、代替的な燃料供給原料を求めている。
【００１６】
大量に供給されるガス化用原料の一つの有望な供給源として、廃棄物が挙げられる。現在、都市固形廃棄物等の廃棄物は、廃棄されるか、又は熱及び／若しくはタービンで使用する蒸気を発生させるために焼却プロセスに使用されることが多い。焼却は燃焼プロセスであり、燃焼の好ましくない点については上述したとおりである。
【００１７】
現在、環境が直面する最も重大な脅威の一つは、温室効果ガス（ＧＨＧ）の大気中への放出である。二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、水蒸気、一酸化炭素、窒素酸化物、二酸化窒素、及びオゾン等のＧＨＧは、入射する太陽放射線から熱を吸収するが、長波長の放射線を宇宙に向けて反射しない。大気中のＧＨＧは、吸収した熱を捕捉して地球表面の温暖化をもたらす。米国では、ＧＨＧ排出のほとんどが経済成長、発電に使用される燃料、並びに暖房及び冷房の必要性に影響を与える気象パターンにより大きく主導されるエネルギー消費からもたらされる。石油及び天然ガスに由来するエネルギー関連の二酸化炭素排出量は、米国における人為的なＧＨＧ総排出量の８２パーセントに相当する。別の温室効果ガスであるメタンは、ごみ埋立地、炭鉱、石油及びガス操業、並びに農業からもたらされ、総排出量の９パーセントに相当する。一方で、亜酸化窒素（総排出量の５パーセント）は、化石燃料の燃焼、並びに特定の肥料の使用及び工業プロセスにより排出される。世界の二酸化炭素排出量は、２００１年から２０２５年にかけて毎年１．９パーセント増加すると予想されている。これらの排出量の増加の多くは、中国及びインド等の新興経済国が経済発展のために化石エネルギーを燃料として供給する開発途上国世界で生じると予想されている。開発途上国の排出量は、２００１年から２０２５年にかけて世界平均を上回る年間２．７パーセントで増加し、２０１８年頃までには工業国の排出量を上回ると予想されている。
【００１８】
ごみ埋立地にガス接続システムが設置されていないか又は設置されているシステムが不十分である場合は、主には例えば都市固形廃棄物（ＭＳＷ）等の廃棄物の分解中に放出されるメタンが原因となってごみ埋立地もＧＨＧ排出の重要な排出源となり得る。二酸化炭素と比較すると、メタンはＧＨＧとして２１倍も強力である。現在、ごみ埋立地は人為的排出のうち約４％の原因となっている。メタン排出量は、廃棄物の燃焼及びごみ埋立地からメタンを収集することにより大きく削減することができる。ごみ埋立地から収集したメタンは、エネルギー生産に直接使用することも、又は燃焼により消滅させる、つまりエネルギー生産を伴わない燃焼により除去することも、いずれも可能である。Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｏｆ Ｗａｓｔｅ Ｍａｙ Ｒｅｄｕｃｅ Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ Ｇａｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ， Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｄａｉｌｙ（２００７年１２月８日）。
【００１９】
生産される温室効果ガスの量の点で、人為的活動が環境に与える影響の一つの尺度は、二酸化炭素（ＣＯ２）を単位として測定されるカーボンフットプリントである。カーボンフットプリントは、製品又はサービスの全ライフサイクルにわたって排出される二酸化炭素及び他のＧＨＧの総量と見なすことができる。通常、カーボンフットプリントは、ＣＯ２当量（通常はキログラム又はトンでの）として表され、異なるＧＨＧの同じ地球温暖化に対する影響が示される。カーボンフットプリントは、ライフサイクルアセスメント法を使用して計算してもよく、又は化石燃料のエネルギー消費に直接起因する排出に制限してもよい。
【００２０】
カーボンフットプリントのもう一つの定義は、１年間にわたる人の活動（主としてそのエネルギー消費）に起因するＣＯ２の総量である。この定義は個人炭素計算機（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃａｒｂｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｏｒ）の基礎となる。カーボンフットプリントという用語は、足跡（フットプリント）が人の活動の後に残されるものであることに由来している。カーボンフットプリントは、直接排出（典型的には家庭、並びに自動車、飛行機、鉄道及び他の公共交通機関による旅行を含む輸送で使用されるエネルギー）のみを考慮してもよく、又は商品及びサービスが消費された結果としてのＣＯ２排出を含む間接排出を、同時に産出される廃棄物と共に含めてもどちらでもよい。
【００２１】
カーボンフットプリントは、以下のステップを適用することにより効率的及び効果的に削減することができる：（ｉ）現在のカーボンフットプリントを正確に決定するライフサイクルアセスメント；（ｉｉ）エネルギー消費及び関連するＣＯ２排出に関するホットスポットの特定；（ｉｉｉ）エネルギー効率の最適化、従って生産プロセスからもたらされるＣＯ２排出の削減及び他のＧＨＧ排出の削減；及び（ｉｖ）エネルギー節約策で削減することができないＣＯ２排出を相殺する解決策の特定。最後のステップには、カーボンオフセット、及びＣＯ２排出削減を目指すプロジェクトへの参加が含まれる。
【００２２】
カーボンオフセットの購入は、カーボンフットプリントを削減するもう一つの方法である。１カーボンオフセットは、１トンのＣＯ２当量の削減を表す。カーボンオフセットを販売する企業は、再生可能エネルギーの研究、農業及び埋立地ガスの捕捉、及び植林等のプロジェクトに投資する。
【００２３】
排出権取引クレジットの購入や引き出しも発生し、それにより自発的で統制の取れた炭素市場間の繋がりが作り出される。排出権取引スキームは、自らのカーボンフットプリントを削減する組織及び企業に財政的特典を提供する。そのようなスキームは、キャップアンドトレード制度下で存在し、そこでは、特定の国、地域、又は領域の総炭素排出量が、ある値でキャッピングされ、組織には総排出量の一部分を排出する許可が交付される。その後、自らの排出目標量より少ない炭素を排出する組織は、自らの「超過」炭素排出量を販売することができる。
【００２４】
多くの廃棄物の場合、破棄される物質とは、以下のステップを含む長い一連のステップの後に残されるもののことをいう：（ｉ）原料の抽出及び加工；（ｉｉ）製品の製造；（ｉｉｉ）材料及び製品の市場への輸送；（ｉｖ）消費者による使用；及び（ｖ）廃棄物管理。この「ライフサイクル」に沿った事実上全てのステップで、ＧＨＧに影響を与える可能性が存在する。廃棄物管理は、廃棄物になる製品又は材料を製造、輸送、使用、及び破棄することに伴うエネルギー消費（具体的には、化石燃料の燃焼）、及び廃棄物が破棄される埋立地の廃棄物からの排出に影響を与えることにより、ＧＨＧに影響を与える。
【００２５】
従来より、ごみ埋立地に投棄しなければならない物質の量又は容積を削減するための手段として、種々のタイプの焼却を使用する試みがなされてきた。しかしながら、固形廃棄物問題に対する経済的に実現可能な改善策又は効果的な解決策はごくわずかしか提供されていない。無論、焼却により埋立地に投棄される廃棄物の容積は低減するが、大量のＧＨＧ排出をもたらすため、今や廃棄物となった製品の投棄によるカーボンフットプリントが減少することはない。発電用の燃料として、他の固体／液体燃料と混合して又はある形態の処理後に、固形廃棄物を直接利用する種々の試みがなされてきた。幾つかのプロジェクトは技術的に実現可能であることが判明しているが、環境上望ましいか又は経済的に魅力的であるかのどちらでもあるものはごくわずかである。ほとんどの廃エネルギー回収プロジェクトは、それにより置き換わる当初の埋立よりも多くの費用を自治体に負担させており、本質的な環境改善とはなっていない。
【００２６】
焼却は、通常はＭＳＷの容積を約９０％低減し、元々のＭＳＷの容積の残りの１０％は埋め立てられることが多い。この焼却プロセスは、ＧＨＧであるＣＯ２を大量に生成する。通常は、焼却中に放出されるＣＯ２当量あたりの生産されるエネルギーの熱量は非常に低い。従って、エネルギー生産目的でのＭＳＷの焼却は、比較的少ないエネルギー的見返りと引き換えに大気中にＧＨＧを放出する。従って、ＧＨＧを回避するためには、ＭＳＷ等の廃棄物の処理のための埋立及び焼却以外の新しい解決策が必要である。
【００２７】
廃棄物として処分される物質のＧＨＧへの影響は、それがどのように製造及び破棄されるかによって異なる。廃棄物管理のオプションとして最も重要なＧＨＧは、二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、及びペルフルオロカーボンである。これらのうち、二酸化炭素（ＣＯ２）は、米国で排出されるＧＨＧのうち他を凌ぐ身近な存在である。二酸化炭素排出のほとんどは、エネルギー消費、特に化石燃料の燃焼に起因する。二酸化炭素は、熱捕捉能力（地球温暖化係数又はＧＷＰとしても知られている）を測定するための基準ガスである。１キログラム（ｋｇ）の二酸化炭素のＧＷＰは１と定義される。メタンのＧＷＰは２１であり、１ｋｇのメタンが２１ｋｇのＣＯ２と同じ温暖化能力を有することを意味している。亜酸化窒素のＧＷＰは３１０である。パーフルオロカーボンは最も強力なＧＨＧであり、ＣＦ４のＧＷＰは６，５００であり、Ｃ２Ｆ６は９，２００である。二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、及びパーフルオロカーボンの排出量は、通常「炭素当量」で表される。ＣＯ２は重量が１２／４４炭素であるので、１メートルトンのＣＯ２は、１２／４４又は０．２７メートルトンの炭素当量（ＭＴＣＥ）と等しい。他のガスの各々の１メートルトン当たりのＭＴＣＥ値は、そのＧＷＰに１２／４４の係数を掛けることにより決定される（気象変動に関する政府間パネル（ＩＰＣＣ、Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｌ Ｐａｎｅｌ ｏｎ Ｃｌｉｍａｔｅ Ｃｈａｎｇｅ）、Ｃｌｉｍａｔｅ Ｃｈａｎｇｅ １９９５： Ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｏｆ Ｃｌｉｍａｔｅ Ｃｈａｎｇｅ， １９９６， ｐ． １２１）。より強力なＧＨＧであるメタン（ＣＨ４）は、有機廃棄物がごみ埋立地等の無酸素（嫌気性）環境中で分解する際に生成される。ごみ埋立地からのメタンは、米国におけるメタンの最大の排出源である。
【００２８】
生分解性廃棄物を堆肥化及び消化する処理方法は、埋立と比べるとＧＨＧ排出を削減する。熱、電気、又は輸送燃料の生産にバイオガスを利用することができれば、消化植物中でのバイオガス生産は、堆肥化より多くの排出削減をもたらす。廃棄物成分の分離が供給源で既に生じており、化石燃料がバイオガスに置換される場合の効率は更に良好である。
【００２９】
再利用された廃棄物が処理され、化石燃料に代えて使用される場合、通常は、より大きなＧＨＧ排出削減が得られる。置き換わった物質が生物性（生命体に由来する物質）の場合、排出の削減が必ずしも可能だとは限らない。他の要因、例えば廃棄物の処理、及び使用後の製品の状況もまた、排出バランスに影響を与える。例えば、リサイクルされた繊維製品で作られた油吸収シートの再利用は、未使用プラスチックを使用した場合と比べると排出量の削減に結びつく。別の例では、再利用プラスチックを建設資材の原料として使用することは、注入木材の使用よりも良好であることが見出された。これは、プラスチックの燃焼が注入木材よりも多くの排出を引き起こすためである。置き換わった物質が化石燃料由来であったり、又はコンクリートや鋼鉄であった場合、その結果は、プラスチックの再利用よりも好ましいであろう。
【００３０】
環境に対するＧＨＧの影響に鑑みて、様々なレベルの政府が、燃料をエネルギーに変換する際に大気中に放出されるＧＨＧの削減を目的とした計画を検討しており、一部はそのような計画を開始している。そのようなイニシアチブの一つとして、地域温室効果ガスイニシアチブ（ＲＧＧＩ、Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ Ｇａｓ Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ）がある。ＲＧＧＩは、北東部の発電所からの地球温暖化汚染を低減することを目的とした、市場を基盤とする計画である。このようなイニシアチブは、他にも米国の様々な地域及び連邦レベルで検討されている。ＲＧＧＩは、米国北東部における、政府により義務付けられたＧＨＧ取引システムである。この計画は、例えば、石炭火力発電所が、ＧＨＧ排出を平均で毎年２．５％積極的に削減することを必要とするだろう。これを実践するための一つの方法は、使用する燃料源を変更するか、又は排出物を浄化して汚染物質を除去することである。これに代わる手段は、他者により生じたカーボンクレジットを購入して自らの大気中への排出を相殺することである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
従って、効率的に及びクリーンに燃焼し、エネルギーの生産及び／又は石油化学製品の生産用原料に使用することができる代替的な燃料が求められている。同時に、廃棄物のＧＨＧ排出を削減するための方法を実現する廃棄物管理システムが求められている。特に、物質の最終段階ライフサイクル管理に影響を与えることにより、そのカーボンフットプリントを低減させることが求められている。廃棄物に含まれているエネルギーを利用することにより、廃棄物の処理中に発生するＧＨＧ排出を削減し、商業的及び家庭的に生成される廃棄物を効果的に使用することが可能となる。
【００３２】
従って、本発明の目的は、その内部に閉じ込められているエネルギー及び物質を回収し、化石燃料への需要を低減することによる、家庭廃棄物を処分するための改良された経済的なプロセスを提供することである。本発明の更なる目的は、エネルギーの生産及び／又は石油化学品の生産用からのアウトプットを制御するための、改良された供給原料を提供することである。本発明の別の目的は、炭素含有物質を熱変換するための改良された供給原料を提供して、従来技術のシステムの欠点を取り除くことである。
【００３３】
本発明のさらなる目的は、廃棄物が化学的に変換される際のその物理的及び／又は化学的特性であって、エネルギー生産及び／又は石油化学品生産用原料の生産プロセスから得られるアウトプットに影響する特性に基づく廃棄物流用の統合型バンカー貯蔵システムを提供することである。本発明の別の目的は、廃棄物の化学物質含有量、及び化学的変換プロセスにおける供給原料混合物の成分としての廃棄物の使用することに基づく廃棄物流用の統合型バンカー貯蔵システムを提供することである。本発明のまた更なる目的は、廃棄物流のエネルギー含量に基づく、廃棄物流用の統合型バンカー貯蔵システムを供給することである。本発明の更なる目的は、最適な熱変換を達成するのに必要な原料流の所望のエネルギー含量に基づいて廃棄物流を貯蔵するためのプロセスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本発明は、廃棄物流の組成及び特徴に基づく、廃棄物流の統合型バンカー貯蔵システムを提供する。特に、本発明は、一連の物質特徴に基づいて個々の廃棄物流を生成するプロセスを提供する。本発明のシステム及び方法によると、バンカーに貯蔵された廃棄物からの個々の廃棄物流は、所与の供給比率で混合されて、化学変換プロセス、例えばガス化から所望のアウトプットを生じるであろう供給原料を生成する。
【００３５】
本発明のある態様では、システムは、混合都市固形廃棄物流から分離された第１のタイプの廃棄物成分の第１のバンカー、及び混合都市固形廃棄物流から分離された第２のタイプの廃棄物成分の第２のバンカーを備える。第１のタイプの廃棄物成分は、廃棄物成分の化学的組成に基づいて、第２のタイプの廃棄物成分と区別される。廃棄物のタイプは、第１及び第２のバンカーからの廃棄物成分の組合せを含む混合供給原料が、（ｉ）ガス化プロセスで前記混合供給原料が変換される際に、前記ガス化プロセスにより生産される水素と一酸化炭素ガスとの生産比率、並びに（ｉｉ）水素及び一酸化炭素の合計量の少なくとも１つにどのように影響を与えるかによっても区別される。
【００３６】
本発明の別の態様では、システムは、固形廃棄物流から分離された第１のタイプの廃棄物成分の第１のバンカー、及び固形廃棄物流から分離された第２のタイプの廃棄物成分の第２のバンカーを備える。第１のタイプの廃棄物成分は、廃棄物成分の物理的特徴及び化学的特徴の少なくとも１つに基づいて、第２のタイプの廃棄物成分と区別される。廃棄物のタイプも、第１及び第２のバンカーからの廃棄物成分の組合せを含む混合供給原料が、化学変換プロセスにおいて前記混合供給原料が変換される際に、当該化学変換プロセスのアウトプットにどのように影響を与えるかに基づいて区別される。
【００３７】
本発明の更なる態様では、固形廃棄物流は、混合都市固形廃棄物を含む。本発明の更に別の態様では、固形廃棄物流は、発生源で分別された流れを含む。所望により、発生源で分別された流れは再利用可能な物質を含んでいてもよく、発生源で分別された流れは、再利用の際の残留物を含んでいてもよい。
【００３８】
本発明の更に別の態様では、第１のタイプの廃棄物成分は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｔｈａｌａｔｅ）、繊維、紙、新聞紙、木材、並びに脂肪、油類、及びグリース（ＦＯＧ）のうちの１つを含む物質を含む。同様に、第２のタイプの廃棄物成分は、第１のタイプの廃棄物成分と異なっていてもよく、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、繊維、紙、新聞紙、木材、並びに脂肪、油類、及びグリース（ＦＯＧ）のうちの１つを含む物質を含んでいてもよい。
【００３９】
本発明のある態様では、第１のタイプの廃棄物成分は、廃棄物成分の炭素、水素、酸素、硫黄、窒素、塩素、及び灰含有量の少なくとも１つにおいて、第２のタイプの廃棄物成分と区別される。本発明の別の態様では、第１のタイプの廃棄物成分は、廃棄物成分の水分含有量に基づいて、第２のタイプの廃棄物成分と区別される。
【００４０】
本発明の更なる態様では、方法は、第１及び第２のバンカーを準備することと、廃棄物成分の物理的特徴及び化学的特徴の少なくとも１つに基づいて、並びに第１及び第２のタイプの廃棄物成分が化学変換プロセスにおいて変換用の混合供給原料に混合される際に、廃棄物成分が化学変換プロセスのアウトプットにどのような影響を与えるかに基づいて、第１のタイプ及び第２のタイプの混合廃棄物成分を区別することとを含む。この方法は、第１のタイプの廃棄物成分を第１のバンカーに配置すること、及び第２のタイプの廃棄物成分を第２のバンカーに配置することも含む。
【００４１】
本発明の更に別の態様では、この方法は、第１のタイプの廃棄物成分を第２のタイプの廃棄物成分と混合して混合供給原料を形成することを含む。所望により、この方法は、混合供給原料を圧縮することを含んでいてもよい。
【００４２】
本発明のある態様では、所望の化学的組成を有する人工供給原料を生産する方法は、混合固形廃棄物流から分離された第１のタイプの廃棄物成分の第１のバンカーを準備すること、及び混合固形廃棄物流から分離された第２のタイプの廃棄物成分の第２のバンカーを準備することを含む。この方法は、第１のバンカーの廃棄物成分の化学的組成を決定すること、及び第２のバンカーの廃棄物成分の化学的組成を決定することも含む。この方法は、第１のバンカーの廃棄物成分と第２のバンカーの廃棄物成分との定量的比率を決定することを更に含み、廃棄物成分がその定量的比率で混合される際に、所望の化学的組成の人工供給原料を提供する。この方法は、第１のバンカー及び第２のバンカーの廃棄物成分をその定量的比率に従って混合し、所望の化学的組成の人工供給原料を提供することも含む。
【００４３】
本発明の更なる態様では、第１のバンカーの廃棄物成分の化学的組成を決定すること、及び第２のバンカーの廃棄物成分の化学的組成を決定することのうち少なくとも１つは、都市固形廃棄物流に通常存在する廃棄物のタイプに関連する一連の化学的組成情報に基づく。所望により、都市固形廃棄物流に通常存在する廃棄物のタイプに関連する一連の化学的組成情報は、参照テーブルであってもよい。
【００４４】
本発明の別の態様では、光学的選別器は、少なくとも１つのバンカーの廃棄物成分及び／又は混合供給原料に混合された廃棄物成分の容積及び重量のうち少なくとも１つに関するデータを収集する。所望により、このデータは、第三者に対して証明することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１ａおよび図１ｂは、廃棄物材料を分離及び選別するための例示的なプロセスを示す図である。
【図２】図２は、選別及び分離された廃棄物をガス化用の供給原料として処理するための例示的なフローダイアグラムを示す図である。
【図３】図３は、複数の供給源からの廃棄物供給材料を処理するためのフローダイアグラムを示す図である。
【図４】図４は、米国の地域社会で典型的な廃棄物組成の推定を示す図である。
【図５】図５は、廃棄物材料の発熱量に対する水分量の影響を例示する図である。
【図６】図６は、廃棄物供給原料の発熱量を示す図である。
【図７】図７は、廃棄物供給材料を処理して、ガス化に好適な所望のエネルギー含量を有する均質な燃料にするためのフローダイアグラムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
ガス化は、気体状の、燃料を多く含む生成物を発生させる熱化学プロセスである。ガス化装置がどのように設計されているかに関わらず、使用可能な燃料ガスを生産するためには、２つのプロセスが生じなければならない。第１段階では、熱分解により、６００℃（１１１２°Ｆ）未満の温度で燃料の揮発性成分が放出される。気化しない熱分解の副産物は、通常は炭と呼ばれ、主として固定炭素及び灰で構成されている。第２のガス化段階では、熱分解後に残った炭素を、蒸気、水素、空気、又は純酸素のいずれかと反応させる。空気によるガス化は、窒素を多く含む低エネルギー含量の燃料ガスをもたらす。純酸素によるガス化は、窒素を事実上含まない一酸化炭素及び水素の高品質混合物をもたらす。蒸気によるガス化は、より一般的には「改質」と呼ばれており、水素及び二酸化炭素を多く含む「合成」ガス（ｓｙｎｇａｓ）をもたらす。通常は、炭素と酸素との発熱反応は、熱分解及び木炭ガス化反応を推進するのに必要な熱エネルギーを提供する。
【００４７】
考慮しなければならない基本的ガス化反応には、以下のものが含まれる：
【数２】
【００４８】
これらの反応は全て可逆的であり、それらの速度は反応速度論に依存しており、反応器中の温度、圧力、及び反応物濃度の関数である。廃棄物は、ガス化により合成ガスを生産するための供給原料の有望な供給源である。ガス化プロセスは、廃棄物中の固形又は液体炭化水素を液化及びガス化し、それらをエネルギー含有量が低いか中程度のガスに変換する。ガス化は、従来の廃棄物燃焼に対して幾つかの長所を有する。ガス化は、ダイオキシン並びにＳＯＸ及びＮ０Ｘの形成を制限する還元環境中で起こる。更にガス化は、燃焼に必要な酸素の化学量論量のほんの一部しか必要としない。その結果、プロセスガスの容積が小さく、より小型でそれほど高価でないガス浄化設備及び熱交換器デバイスしか必要としない。ガス容積がより小さいということは、排出ガス中の不純物質の分圧がより高いことを意味し、これは化学熱力学：ΔＧ＝−ＲＴｌｎ（Ｐ１／Ｐ０）によると、吸着及び粒子捕捉をより完全に達成する上で有利である。最後に、ガス化は、混合サイクルタービン、往復機関と統合することができ、潜在的には、燃料エネルギーを従来の蒸気ボイラーより効率的に電気に変換する燃料電池と統合することができる燃料ガスを生成する。
【００４９】
図面、より具体的には図Ｉａ及び図Ｉｂの符号１００は、人工燃料用の供給原料として使用される廃棄物材料を分離及び選別するための例示的なプロセスを示している。廃棄物材料は、例えば、混合ＭＳＷ流、発生源で分別された流れ（例えば、廃棄物発生源で再利用不能材料から分別された再利用可能材料の流れ）、及び／又は再利用流残留物、即ちある量の再利用可能材料が廃棄物流から除去された後の残りの材料の流れであってもよい。廃棄物材料は、廃棄物収集車によって単一の流れ又は複数の流れのいずれかとして大規模受付区域に運搬される。廃棄物流は、袋詰めの流れ、袋詰めされていない流れ、又は建築及び解体（Ｃ＆Ｄ）の流れであってもよい。袋詰めされていない廃棄物材料には、例えば、混合廃棄物材料、単一流の廃棄物材料、及び段ボール古紙（ＯＣＣ）が含まれる。廃棄物材料は、傾斜床１０２に投げ落とされ、その後ペイローダーによりコンベヤー上に押し出される。ある実施形態では、袋詰めされていない廃棄物材料は、利用者により事前に選別されている。別の実施形態では、袋詰めされていない廃棄物材料は、利用者側の収集サービスにより事前に選別されている。傾斜床１０２から、袋詰めされていない廃棄物材料を、コンベヤーにより事前選別ステーション１０４に移動させる。事前選別ステーション１０４は、袋詰めされていない廃棄物材料を、大型の鉄、大型のプラスチック（例えば、大型の硬質プラスチック）、及びプラスチック薄膜の小流に選別する。事前選別ステーション１０４からの小流の各々を、２つの流れ１０４ａ及び１０４ｂに更に細分する。事前選別ステーション１０４からのクリーンかつ選別された廃棄物材料は、第１の流れ１０４ａに含まれ、その後バンカー１０６に移される。ある実施形態では、バンカー１０６は、第１の流れ１０４ａ中にある材料の各々に割り当てられた区画を備えていてもよい。
【００５０】
事前選別ステーション１０４からの、不純物を含む選別された廃棄物材料は、第２の流れ１０４ｂとしてＯＣＣスクリーン１１４に移される。ＯＣＣスクリーン１１４は、例えば、紙、袋、及び段ボール繊維を、流れ１０４ｂからふるい分ける。本発明のある態様では、ＯＣＣスクリーン１１４は、ＯＣＣ円板型スクリーンであり、これは回転する複数の円板によってＯＣＣ等の大きな物体に波状運動を付与し、上方に移動させて流れ１０４ｂから取り除く。ある実施形態では、ＯＣＣスクリーン１１４は、ＯＣＣから混合紙及び事務用紙を取り除くために使用されるだろう。ＯＣＣスクリーン１１４には、例えば、１／２インチ厚の鋼鉄板で作られた鋸歯を有する楕円形の円板を使用することができる。円板の大きさは変更することができ、円板間の間隔又は円板の並び方は、廃棄物材料の流れに適合するように変えることができる。ある実施形態では、ＯＣＣスクリーン１１４は、ＯＣＣ繊維、非ＯＣＣ繊維、及び大きさが約８インチ×１２インチの容器を取り除くための３つのデッキを備える。ＯＣＣスクリーン１１４によりネガティブに選別されたＯＣＣの流れ１１４ａは、ピッキングプラットフォーム１１８に移され、そこで繊維は細断され、ＯＣＣの流れ１１４ａから取り除かれる。その後、ピッキングプラットフォーム１１８からの繊維断片、くず、及びＯＣＣは、バンカー１２０に移される。
【００５１】
傾斜床からの廃棄物が袋詰めの廃棄物材料を含む場合、コンベヤーは、袋詰めの廃棄物材料を袋破壊／破袋器に運搬する。破袋器に移動させる前に、計量器を使用してこの材料を計量してもよい。破袋器１０８は、袋を破って開け、廃棄物材料を分離及び選別工程のための他のユニットに移動させる。この工程の各ユニットは、特定のタイプの材料を廃棄物材料から取り除く。
【００５２】
最初に、破袋器１０８からの材料を、ストリンガースクリーニングユニット（ｓｔｒｉｎｇｅｒ ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ ｕｎｉｔ）１１０に移動させる。ストリンガースクリーニングユニット１１０は、下流の設備を破損する可能性がある長い紐状物（例えば、糸、紐、ワイヤー、テープ、ロープ等）を取り除く。紐状物を取り除いた後、廃棄物材料はトロンメル１１２に移され、そこでサイズが大き過ぎる材料を取り除いて下流の選別設備の破損を防止する。トロンメルは、水平軸から下方に角度をつけて傾斜した回転する円柱状スクリーンである。例えば、円柱状スクリーンは８インチの穴を備えていてもよく、それにより８インチ未満の材料を穴から落下させ、８インチより大きな材料を円柱内に残留させることが可能になる。材料はトロンメルの上端から供給され、材料がドラムを下方に移動する間に分離が行われる。トロンメルの回転作用により、互いに付着していた材料は分離される。本発明のある実施形態では、袋詰めの廃棄物材料がトロンメルにピックによって直接供給されるように、選別工程を再配置してもよい。トロンメルピックは円柱状スクリーンの内部に取り付けられていてもよく、それを使用して穏やかに袋を開け、その後材料の大きさを変更せずに材料を分散させることができる。その後、トロンメルからの選別された廃棄物材料は、ストリンガーユニットを通過し、廃棄物材料から紐状物が取り除かれる。
【００５３】
トロンメルスクリーン１１２からネガティブに選別された流れ１１２ａ（例えば、８インチより大きいトロンメル残留物）は、傾斜床１０２からの袋詰めされていない廃棄物材料と混合され、その後事前選別ステーション１０４にインプットとして提供される。例えば、ネガティブに選別された流れ１１２ａは、８インチより大きく、繊維含有量が高い材料を含んでいてもよい。トロンメルスクリーン１１２からポジティブに選別された流れ１１２ａ（例えば、８インチより大きいトロンメル落下物）は、ＯＣＣスクリーン１１４からポジティブに選別された流れ１１４ｂ（例えば、ＯＣＣスクリーン落下物）と混合され、その後円板型スクリーン１１６にインプットとして提供される。図示されていないが、トロンメルスクリーン１１２の後に追加的なピッキングプラットフォームを設けて、問題があるか、あるいは符号１００の工程により処理することができない廃棄物物品を取り除くことができる。
【００５４】
円板型スクリーン１１６は、インプット流１１４ｂ中の繊維から容器を選別し、選別された材料をアウトプット流１１６ａ〜ｃに分割する。ある実施形態では、円板型スクリーン１１６は、ＯＣＣスクリーン１１４と類似しているが、円板間の間隔はそれよりも小さい。例えば、円板型スクリーン１１６は、サイズが約２．５インチ×３インチよりも小さい容器を落下させることができるような円板間の間隔を有する円板を備えていてもよい。他の実施形態では、参照により本明細書に組み込まれる、２００８年９月１９日に出願されたＳｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｓｏｒｔｉｎｇ Ｏｆ Ｍｉｘｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｕｓｉｎｇ Ａｉｒ Ｃｕｒｒｅｎｔｓと題する米国特許仮出願第６１／０９８，５２５号明細書で開示されているもの等のシステムを使用して、容器を繊維から選別するか、又は紙及び／若しくは繊維を他の材料から更に分離する。具体的には、空気ジェットをＯＣＣスクリーン１１４の下に設置して、流れの残り部分から紙及び／又は繊維を取り除くことができる。円板型スクリーン及び／又は他の容器／繊維分離装置からのアウトプット流１１６ａは、頭上式磁石ライン１２２にインプットとして提供される。アウトプット流１１６ａは、トロンメル落下物、ＯＣＣスクリーン落下物、大部分のガラス材料、及び円板型スクリーン１１６の円板間の間隔から落下する容器を含んでいてもよい。
【００５５】
ポジティブに選別されたアウトプット流１１６ａは、頭上式磁石ライン１２２にインプットとして提供され、アウトプット流１１６ａから鉄金属類を分離する。ネガティブに選別された材料は、２系統のアウトプット流１１６ｂ〜ｃに更に分割され、これらも頭上式磁石ライン１２２にインプットとして提供され、アウトプット流１１６ｂから鉄金属類を分離する。アウトプット流１１６ａ〜ｃは、積載深を低減し、回収率を増加させ、異物混入レベルを低減する。頭上式磁石ライン１２２は、鉄金属類を拾い上げて、それらを鉄貯蔵バンカー１２４に落とすコンベヤー上にそれらを移動させるための、コンベヤー上に吊下された磁石ベルトを備える。頭上式磁石ライン１２２からの残りの非鉄材料の廃棄物流は、小流１２２ａ〜ｂに分割される。
【００５６】
第１の小流１２２ａは、バルク軽量材料、主に約３インチ×３インチ未満の大きさのガラスの破片、並びにプラスチック及び非鉄金属容器を含んでいてもよい。小流１２２ａは、円板型スクリーン１２６にインプットとして提供され、ガラスを砕いてプラスチックから分離する。ある実施形態では、円板型スクリーン１２６は、小流１２２ａからの３／８インチ未満の粒子を分離する。円板型スクリーン１２６からの分離されたガラス粒子は、バンカー１２８に貯蔵される。主にプラスチックを含む円板型スクリーン残留物１２６ａ、及び少量のガラス、及び空気中の使用可能な材料（ａｉｒｂｏｒｎｅ ｅｎａｂｌｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌ）を、除石器１３０（例えば、振動空気分級器）にインプットとして提供し、ガラス等のより高密度の材料及び空気中の使用可能な材料をプラスチックから分離する。廃棄物材料は、除石器１３０の振動スクリーンを通って移動し、ガラス等のより高密度の材料及び空気中の使用可能な材料は、スクリーンの開口部から落下し、残りのより軽い材料は、送風機から供給される空気によりスクリーン上に維持される。除石器１３０からの分離されたガラスを含むアウトプット流１３０ｂは、アウトプット流１２６ｂ中のガラス粒子と混合され、その後貯蔵バンカー１２８に運ばれる。除石器１３０から落下した分離された風媒可能材料を含むアウトプット流１３０ｃは、貯蔵バンカー１３２に運ばれる。除石器１３０からの残りのアウトプット流１３０ａは、光学的選別器１４６にインプットとして提供される（図１ｂ）。
【００５７】
繊維及び低減されたレベルのプラスチックを主に含む第２の小流１２２ｂは、光学的選別器１３４にインプットとして提供される。光学的選別器１３４を使用して、繊維ブラウン（ｆｉｂｅｒ ｂｒｏｗｎ）からプラスチックを全て取り除く。光学的選別器１３４は、コンベヤーに光を照射し、プラスチック材料からの反射光を検出器で検出する。この情報を使用して、検出器はプラスチック材料を検知し、プラスチック材料をめがけて空気ジェットを当て、それをコンベヤーから取り除く。ある実施形態では、光学的選別器１３４は、８フィート幅のコンベヤー上のプラスチック材料を検出可能である。主に繊維を含む光学的選別器１３４からの残りの流れは、繊維ブラウンと残りの繊維とに分割される。取り除かれた繊維ブラウンは、バンカー１３６に貯蔵され、残りの繊維は、ピッキングプラットフォーム１３８にインプットとして提供され、そこでは、ブラウン、古新聞紙（ＯＮＰ）、プラスチック、及びくずが取り除かれる。ある実施形態では、残りの繊維は、２系統インプットとしてピッキングプラットフォーム１３８に提供される。その後、ピッキングプラットフォーム１３８からのブラウン、ＯＮＰ、及びくずは、バンカー１４０に移される。
【００５８】
次に、連続する一組の光学的選別器を使用して、異なる色及び大きさのプラスチックを選別する。これらの連続する一組の光学的選別器の検出器は、異なる色及び大きさのプラスチックを識別可能である。光学的選別器１３４から押し出された（ｅｊｅｃｔｅｄ）所定の大きさより大きなプラスチックは、光学的選別器１４２にインプットとして提供される。例えば、３インチより大きな押し出されたプラスチックは、光学的選別器１４２にインプットとして提供される。光学的選別器１４２は、流れから高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）着色プラスチックを検出して取り除く。ある実施形態では、光学的選別器１４２は、８フィート幅のコンベヤー上の着色ＨＤＰＥを検出可能である。押し出されたＨＤＰＥ着色プラスチックを含むアウトプット流１４２ａは、バンカー１４４に移され、貯蔵される。光学的選別器１４２は、残りのプラスチック中の所定の大きさのプラスチックを検出し、検出されたプラスチックを下方軌跡で押し出す。ある例では、３インチ未満の選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。別の例では、約３インチ〜約７インチの選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。その後、所定の大きさの押し出されたプラスチックを含むアウトプット流１４２ｂは、バンカー１６０に運ばれ、貯蔵される。所定の大きさより大きな残りのプラスチックは全て、光学的選別器１４８にインプットとして提供される。
【００５９】
光学的選別器１４８は、流れからポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）プラスチックを検出して取り除く。ある実施形態では、光学的選別器１４８は、８フィート幅のコンベヤー上のＰＥＴを検出可能である。押し出されたＰＥＴプラスチックを含むアウトプット流１４８ａは、バンカー１５０に移され、貯蔵される。光学的選別器１４８は、残りのプラスチック中の所定の大きさのプラスチックを検出し、検出されたプラスチックを下方軌跡で押し出す。ある例では、３インチ未満の選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。別の例では、約３インチ〜約７インチの選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。所定の大きさの押し出されたプラスチックを含むアウトプット流１４８ａは、アウトプット流１４２ｂと混合され、その後バンカー１６０に運ばれ、貯蔵される。所定の大きさより大きな残りのプラスチックは全て、光学的選別器１５４にインプットとして提供される。
【００６０】
光学的選別器１５４は、ＨＤＰＥ未着色プラスチックを全て検出して流れから取り除く。ある実施形態では、光学的選別器１５４は、６フィート幅のコンベヤー上の未着色ＨＤＰＥを検出可能である。押し出されたＨＤＰＥ未着色プラスチックを含むアウトプット流１５４ａは、バンカー１５６に移され、貯蔵される。光学的選別器１５４は、残りのプラスチック中の所定の大きさのプラスチックを検出し、検出されたプラスチックを下方軌跡で押し出す。ある例では、３インチ未満の選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。別の例では、約３インチ〜約７インチの選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。所定の大きさの押し出されたプラスチックを含むアウトプット流１５４ｂは、アウトプット流１４２ｂと混合され、その後バンカー１６０に運ばれ、貯蔵される。
【００６１】
別の一組の連続する光学的選別器を使用して、異なる色及び大きさのプラスチックを、除石器１３０からのアウトプット流１３０ａから選別する。光学的選別器１４６は、アウトプット流１３０ｃからの高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）着色プラスチックを全て検出して取り除く。ある実施形態では、光学的選別器１４６は、４フィート幅のコンベヤー上のＨＤＰＥ着色プラスチックを検出可能である。駆出ＨＤＰＥ着色プラスチックを含むアウトプット流１４６ａは、アウトプット流１４２ａと混合され、その後バンカー１４４に移され、貯蔵される。光学的選別器１４６は、残りのプラスチック中の所定の大きさのプラスチックを検出し、検出されたプラスチックを下方軌跡で駆出する。ある例では、３インチ未満の選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。別の例では、約３インチ〜約７インチの選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。所定の大きさの駆出プラスチックを含むアウトプット流１４６ｂは、アウトプット流１４２ｂと混合され、その後バンカー１６０に運ばれ、貯蔵される。所定の大きさより大きな残り全てのプラスチックを含むアウトプット流１４６ｃは、光学的選別器１５２にインプットとして提供される。
【００６２】
光学的選別器１５２は、アウトプット流１４６ｃからの高ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）プラスチックを全て検出して取り除く。ある実施形態では、光学的選別器１５２は、４フィート幅のコンベヤー上のＰＥＴを検出可能である。駆出ＰＥＴプラスチックを含むアウトプット流１５２ａは、アウトプット流１４８ａと混合され、その後バンカー１５０に移され、貯蔵される。光学的選別器１５２は、残りのプラスチック中の所定の大きさのプラスチックを検出し、検出されたプラスチックを下方軌跡で押し出す。ある例では、３インチ未満の選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。別の例では、約３インチ〜約７インチの選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。所定の大きさの押し出されたプラスチックを含むアウトプット流１５２ｂは、アウトプット流１４２ｂと混合され、その後バンカー１６０に運ばれ、貯蔵される。所定の大きさより大きな残り全てのプラスチックを含むアウトプット流１５２ｃは、光学的選別器１５８にインプットとして提供される。
【００６３】
光学的選別器１５８は、アウトプット流１５２ｃからの高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）未着色プラスチックを全て検出して取り除く。ある実施形態では、光学的選別器１５８は、４フィート幅のコンベヤー上のＨＤＰＥ未着色プラスチックを検出可能である。押し出されたＨＤＰＥ未着色プラスチックを含むアウトプット流１５８ａは、アウトプット流１５４ａと混合され、その後バンカー１５６に移され、貯蔵される。光学的選別器１５８は、残りのプラスチック中の所定の大きさのプラスチックを検出し、検出されたプラスチックを下方軌跡で押し出す。ある例では、３インチ未満の選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。別の例では、約３インチ〜約７インチの選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。所定の大きさの押し出されたプラスチックを含むアウトプット流１５８ｂは、アウトプット流１３０ｃと混合することにより再選別され、その後光学的選別器１４６にインプットとして提供される。所定の大きさより大きな残り全てのプラスチックを含むアウトプット流１５８ｃは、渦電流分離器１６２にインプットとして提供される。
【００６４】
渦電流分離器１６２は、アウトプット流１５８ｃから非鉄金属を分離する。渦電流分離器は、アルミニウム等の非鉄金属をコンベヤーから押し出す回転磁石を備える。この分離器は、ドラム内の小型磁石が保持するのと同じ電荷を有する非鉄金属材料をインジェクトする。同じ電荷は反発し、非鉄材料は磁石から跳ね返ってシュートに落ちる。選別された非鉄材料を含むアウトプット流１６２ａは、バンカー１６４に運ばれ、貯蔵される。渦電流分離器１６６からの残りの材料は、残留物としてバンカー１６６に破棄される。表示されていないが、除石器１３０等の追加的な除石器を、渦電流分離器１６６の後に備え、一般に重い材料から一般に軽い材料を分離することができる。また、種々の分離作業後に残った残留物を符号１００番の工程に再循環させて、バンカーに移される材料の量を増加させることができる。上記で示されている選別及び分離技術に加えて又は組合せて、以下に記載の技術、装置、及びシステムを使用することができる：２００８年９月２５日に出願されたＳｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｔａｇｇｉｎｇ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｆｏｒ Ｕｓｅ Ｉｎ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｏｆ Ｔｈｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ Ｔｈｅｒｅｉｎと題する米国特許仮出願第６１／１００，０３８号明細書、２００８年５月２７日に出願されたＳｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｓｏｒｔｉｎｇ Ｒｅｃｙｃｌａｂｌｅｓ Ａｔ Ａ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｆａｃｉｌｉｔｙと題する米国特許出願第１１／８８３，７５８号明細書、２００６年７月１７日に出願されたＳｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｓｏｒｔｉｎｇ Ｒｅｃｙｃｌａｂｌｅｓ Ａｔ Ａ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｆａｃｉｌｉｔｙと題する米国特許出願第１１／４８７，３７２号明細書、２００５年４月１５日に出願されたＳｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｓｏｒｔｉｎｇ， Ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ Ｄａｔａ Ｐｅｒｔａｉｎｉｎｇ Ｔｏ Ａｎｄ Ｃｅｒｔｉｆｙｉｎｇ Ｒｅｃｙｃｌａｂｌｅｓ Ａｔ Ａ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｆａｃｉｌｉｔｙと題する米国特許出願第１１／１０６，６３４号明細書、現在は２００８年３月１１日に交付された米国特許第７，３４１，１５６号明細書、２００７年５月２３日に出願されたＳｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ Ａ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓｔｒｅａｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｆａｃｉｌｉｔｙと題する米国特許出願第１１／８０２，４９７号明細書、これらは全て参照により本明細書に組み込まれる。
【００６５】
市場のニーズ及び経済に応じて、上記で考察した各バンカーにある選別された材料は、梱包されて再利用施設に再販売されても、又は燃料を生産するための人工供給原料として更に処理されてもよい。選別された廃棄物は、繊維、プラスチック、脂肪／油類／グリース（ＦＯＧ）、及びスラッジとしておおまかに分類することができる。これらの種類の選別された廃棄物の各々は、所定の組成を有する人工供給原料を生産して、化学変換操業から所望のアウトプットを達成するために使用することができる。本明細書中で使用される場合、所望のアウトプットには、化学変換操業の産物の１つ又は多くの態様が含まれていてもよい。例えば、所望のアウトプットには、これらに限定されないが、操業により生産された物質の総量、操業からのアウトプット全体中に存在する特定の物質の量、操業により生産された特定の物質の比率、操業からの全アウトプット中のある不純物の量、及び操業により生産された物質のより高い発熱量が含まれる。
【００６６】
上記のように、ガス化ユニットでは、有利には、種々の人工供給原料を使用することができる。従って、例示の目的で、化学変換操業としてガス化を使用する本発明の実施形態を下記に記述する。しかしながら、他の化学変換操業は、本発明の範囲内にあると理解される。その後人工供給原料を例えばガス化ユニットで使用して、供給原料を合成ガス（ｓｙｎｇａｓ）に変換してもよい。その後、合成ガスをボイラーで使用して蒸気を発生させタービンを作働させてもよく、又はフィッシャー−トロプシュプロセスで使用して燃料を生産してもよい。
【００６７】
図２の符号２００は、選別及び分離された廃棄物をガス化用の供給原料として処理するための例示的なフローダイアグラムを示す。ステップ２０４では、バンカー２０２から取り出された各タイプの廃棄物が計量され、その水分含有量が水分センサー２０６により測定される。例えば、供給材料の水分含有量は、赤外線検出器又はマイクロ波検出器を使用して決定することができる。制御ユニット２０８は、各タイプの廃棄物の水分含有量に関する情報を水分センサー２０６から受信し、その後それに応じて廃棄物を取り出す速度を調節する。制御ユニット２０８は、所定の配合に基づいて取り出される廃棄物の量及びタイプを指定し、その配合は、ひいては種々のタイプの廃棄物の化学的及び物理的特徴に基づいている。例えば、そのタイプの廃棄物の発熱量及び／又は化学的組成を考慮に入れることができる。従って、廃棄物の絶対的元素（例えば、炭素、水素、硫黄、及び／又は窒素）含有量、並びに廃棄物中に存在する特定の化合物又は元素の比率を使用して、取り出される廃棄物の量及びタイプを決定することができる。ステップ２０４で取り出された廃棄物を計量した後、廃棄物を容器２１０に移して混合及び乾燥させる。例えば、容器２１０中での混合は、オーガにより実施される。本発明のある態様では、ガス化装置２２２又はフィッシャー−トロプシュ装置２３０のいずれかからの廃熱を、容器２１０での廃棄物乾燥に使用することができる。制御ユニット２０８は、水分センサー２０６から受信した水分情報を使用して、必要とされる廃熱を決定して、容器２１０の廃棄物混合物中の水分含有量を調整する。制御ユニット２０８は、所望の水分含有量に達するまで、ガス化装置２２４又はフィッシャー−トロプシュ装置２３０のいずれかからの廃熱を容器２１０に転送する。
【００６８】
容器２１０からの混合及び水分調整された廃棄物材料は、シュレッダー２１２に移される。シュレッダー２１２は、所望のガス化装置アウトプットに応じた所定の大きさを得るために廃棄物材料を細断する。所望のガス化装置アウトプットは、制御ユニット２０８により決定され、シュレッダー２１２の細断速度は、制御ユニット２０８により調整される。細断サイズを小さくすると操業コストが増大する場合があるため、制御ユニット２０８は、廃棄物材料を細断するコストを考慮することもできる。ガス化装置に対する供給原料の必要条件に基づいて、制御ユニット２０８は、細断廃棄物をペレットに変換するかどうかをステップ２１４で決定する。制御ユニット２０８が、細断された廃棄物をペレットに変換しないことを決定した場合、細断された廃棄物は廃棄物供給器２１６に供給される。廃棄物供給器２１６は、細断された廃棄物を処理して、所望のガス化装置アウトプット値を達成するために最適な特徴を有する圧縮供給原料にして、圧縮廃棄物をガス化装置２２２に直接供給する。廃棄物供給器２１６は、反応器が最適レベルで稼働するように温度又は圧力差を維持することが求められる反応容器（任意のタイプの）に、圧縮廃棄物を運搬する工程を提供する。この工程は、反応器が、供給原料を一定の速度で反応器に受容することも可能にするだろう。この工程は、最小限の機械的可動部しか有しておらず、廃棄物の特性を利用して反応器を密閉する。
【００６９】
更に、人工供給原料は、所望のガス化装置アウトプットを達成する能力を提供するだけでなく、人工供給原料は、そうでなければ廃棄物の不均質な収集物を、廃棄物が均質であるかのように使用することを可能にする。廃棄物を破壊及び再構築して人工供給原料にすることは、廃棄物の不均質性を変更するのではなく、むしろ本発明の実施形態により生じる人工供給原料を一貫したものにする。このような一貫性により、ガス化プロセスの制御可能性が増大する。人工供給原料がなければ、ガス化操業は、反応器供給材料の特徴にばらつきがあるため予測不能のアウトプット変動に遭遇する場合がある。人工供給原料は、廃棄物供給材料のばらつきを低減し、それにより反応供給材料系の安定性を増加させる。従って、本発明の実施形態は、種々の固形廃棄物及び液体の正確な混合レベルを、最適な反応及び燃料の必要条件に必要な放出特徴に最適化することを可能にする。更に、本発明の実施形態は、自然には生じない化学的組成を有する人工供給原料の生成を可能にし、それにより天然燃料のガス化で生じる望ましくない効果、例えばＳＯＸ及びＮ０Ｘの形成を低減する。
【００７０】
制御ユニット２０８が、細断された廃棄物をペレットに変換すべきであると決定した場合、シュレッダー２１２からの細断された廃棄物は、ペレタイザー２１８に移される。ペレタイザー２１８は、細断された廃棄物を、所定の速度で熱分解を起こすことが可能なペレットに変換する。ある実施では、Ｌｕｎｄｅｌｌ社製８５０型圧縮器（Ｌｕｎｄｅｌｌ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ社製、チェロキー、アイオワ州から入手可能）を、ペレタイザー２１８として使用することができる。Ｌｕｎｄｅｌｌ社製圧縮器は、長さが約２インチ〜約６インチで、約４５ｌｂ／ｆｔ３〜約６０ｌｂ／ｆｔ３の容積密度を有するペレットを生産することができる。より長いか又はより短い長さ及びより大きいか又はより小さい容積密度を有するペレットを生産することができる他の圧縮方法を、ペレタイザー２１８の代りに使用することができ、それは本発明の範囲内に留まる。更に、上記に示されているペレット化技術に加えて又は組合せて、以下の文献に記載の技術、装置、及びシステムを使用することができる：２００９年６月２５日に出願されたＥｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｆｕｅｌ Ｐｅｌｌｅｔ Ｕｓｅｆｕｌ Ｆｏｒ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｏｆ Ｃｏａｌ Ｉｎ Ｃｏａｌ Ｆｉｒｉｎｇ Ｐｌａｎｔｓと題する番号未定の米国特許出願、２００９年６月２５日に出願されたＥｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｆｕｅｌ Ｐｅｌｌｅｔと題する番号未定の米国特許出願、２００９年６月２５日に申請されたＥｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｉｎｅｒｔ Ｆｕｅｌ Ｐｅｌｌｅｔと題する番号未定の米国特許出願、これらは全て参照により本明細書に組み込まれる。ペレタイザー２１８からのペレットは、制御ユニット２０８による供給速度の必要条件に基づいてガス化装置２２２に供給される。ペレタイザー２１８からの超過ペレットは、識別子を含むように改変され、その後バンカー２２０に移され、貯蔵される。
【００７１】
ガス化装置２２２に供給されるペレットは、熱分解変換を起こして合成ガスになる。赤外線検出器２２４は、合成ガスの組成を決定し、制御ユニット２０８に情報を伝達する。赤外線検出器２２４からの組成情報は、バンカー２０２から廃棄物を取り出す速度を調整し、廃棄物混合物中の水分含有量を調整して、所望のガス化アウトプットを得るために、制御ユニット２０８により使用される。ガス化装置２２２への供給速度も、少なくとも部分的にはペレットの消費速度によって決定することができ、例えば供給速度は、ガス化装置２２２に安定したレベルの材料を維持するために制御することができる。ガス化装置２２２により生産された合成ガスをボイラー２２６で使用し、蒸気を発生させてタービン２３２を作働させてもよく、又はフィッシャー−トロプシュプロセス２３０で使用して燃料を生産してもどちらでもよい。
【００７２】
図３の符号３００は、バンカーに貯蔵された各種の廃棄物を処理して、ガス化に好適であり、所望のガス化装置アウトプット、例えば所与のエネルギー含量のガス、炭素対水素含有量の指定モル比、及び／又は本明細書に示されている他の特徴を達成するための特定の組成及び特徴を有する供給原料を生産する例示的な方法を示す。図３は、所望のガス化装置アウトプット、例えば、合成ガスのエネルギー含量、合成ガスの水素対一酸化炭素比率、並びに／又は総水素及び一酸化炭素生産比率を達成するための供給原料の所望の組成及び特徴に基づいて供給原料に混合される各タイプの廃棄物の量を調整する方法も例示する。繊維、プラスチック、ＦＯＧ、及びスラッジに選別され、バンカー２０２に貯蔵された廃棄物は、様々な組成及び水分含有量の成分を含有していてもよい。更に、混合廃棄物は、図３に例示されている以外のもの、例えば、紙、新聞紙、雑誌、特定タイプのプラスチック、紡織繊維、庭ゴミ、及びゴムといった特定タイプの廃棄物に選別することができる。各タイプの廃棄物の組成及び水分含有量は、それらの供給源及び季節性に基づいて変動する場合があるが、全体的な差異はそれほど大きくない。図４は、米国の地域社会における典型的なＭＳＷ組成の推定を示す。特に、図４は、米国の地域社会における再利用前の総ＭＳＷ発生量が２億４６００万トンに相当することを示している。
【００７３】
生廃棄物の熱含量は、廃棄物中の可燃性有機物の濃度並びにその灰及び水分含有量に依存する。同様に、異なるタイプの廃棄物は、異なる化学的組成を有する。表１は、廃棄物の可燃性組成に関する例示的なデータを示す。
【００７４】
【表１】
【００７５】
ステップ３０２では、各廃棄物成分の組成が決定される。組成を決定する例示的な方法には、熱重量分析、即発ガンマ線中性子活性化分析（ＰＧＮＡＡ、Ｐｒｏｍｐｔ Ｇａｍｍａ Ｎｅｕｔｒｏｎ Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ）、二重エネルギーガンマ線減衰（Ｄｕａｌ−Ｅｎｅｒｇｙ Ｇａｍｍａ Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）等が含まれる。供給組成は、参照テーブル（例えば、表１）から決定することもできる。次に、各タイプの廃棄物の水分含有量が、ステップ３０４で測定される。ある実施形態では、水分含有量は、赤外線検出器を使用して決定される。別の実施形態では、水分含有量は、マイクロ波検出器を使用して決定される。水分含有量及び組成が決定されると、各タイプの廃棄物の組成及び特徴が、ステップ３０６で決定される。廃棄物タイプのエネルギー含量を計算する例示的な方法には、熱量測定が含まれる。エネルギー含量は、１キログラム当たりのｋＪ（ｋＪ／ｋｇ）で表すことができる。
【００７６】
上記で組み込まれた米国特許第７，３４１，１５６号明細書に記載の技術、装置、及びシステムは、種々の参照テーブル及び／又は全体的な供給組成を決定するための他の情報源と共に使用することができる。この特許は、光学的選別装置を使用して各種混合廃棄物を分離する技術を開示している。加えて、光学的組成レコーダー及びコントローラーを使用して、処理される各種廃棄物、例えば紙及びプラスチックのタイプ、容積、及び品質に関するデータを収集及び蓄積する。従って、光学的選別器及び組成レコーダーがＭＳＷの混合流を処理する際に、コントローラーは、特定のバンカーにある特定の材料の量及び品質を表すデータを蓄積する。その後、この情報及び参照テーブルの情報を使用して、特定のバンカーに現在貯蔵されている材料の平均組成を決定する。その後、この組成情報を、下記に示されているように使用して、所望の組成の供給原料を形成するために、特定のバンカーからどれだけの材料が必要かを決定することができる。
【００７７】
例えば、異なるタイプのプラスチックは異なる化学組成を有しており、例えば、ＰＥＴモノマーの化学式はＣ１０Ｈ８Ｏ４であるが、ＬＤＰＥモノマーの化学式はＣ２Ｈ４であり、それらの物質は異なるエネルギー含量を有する。このように、選別工程（上記に示されている実施形態等の）は、異なるプラスチックタイプの物品を単一のバンカーに移動させるため、異なる物品がバンカーに加えられると全体の炭素対水素比率は変化する。同様に、異なる物品が加えられると全体のエネルギー含量は変化する。上記に示されている技術は、各バンカーの材料の全体的な組成及びエネルギー含量の決定を可能にする。従って、異なるタイプのプラスチック材料が全てプラスチック材料バンカーに移動されるため、コントローラーは、バンカーにある材料の全体的な組成及びエネルギー含量を決定する際に、プラスチックの量及びタイプを考慮する。その後、この全体的な組成情報を下記に示されているように使用して、所望の組成の供給原料を達成するために使用する混合プラスチックの量を決定することができる。本明細書に記載されているように、供給原料組成及び特徴の制御は、炭素対水素比率及びエネルギー含量に限定されず、これらに限定されないが、水素及び一酸化炭素総生産量、総不純物質含有量、総汚染物質含有量、特定化合物の含有量、灰特徴等が含まれ得る。
【００７８】
ステップ３０８では、組成を含む廃棄物の各タイプの全体的な特徴に基づいて供給比率が設定され、最終供給原料比率に対応する全体的な所望の特徴が、ステップ３１０で計算される。ステップ３１２で、本方法は、計算された特徴が、所望のガス化アウトプットを達成するために必要な所望の特徴と等しいかどうかを決定する。ステップ３１２において、本方法が、ガス化に必要な所望の特徴と計算された特徴が等しいと決定した場合、ステップ３１６において、廃棄物タイプは、ステップ３１０で設定された供給比率に従って混合される。ステップ３１２において、本方法が、ガス化に必要な所望の特徴と計算された特徴が等しくないと決定した場合、ステップ３１４において、供給比率は、計算された特徴が、ガス化ユニットにより必要とされる供給材料の所望の特徴に相当するまで調整される。図示されていないが、混合廃棄物タイプは、上記に示されているようにペレタイザー等で圧縮することができる。
【００７９】
本明細書中の開示は、上記で組み込まれた米国特許第７，３４１，１５６号明細書に記載の技術、装置、及びシステムと組合せて、人工供給原料の最終組成に関するデータを証明することも可能にし、その後それを第三者に提供することができる。上記のように、特定のバンカーにある材料の全体的組成は、例えば、光学的選別器及び組成レコーダーを使用して決定することができる。バンカーからの各タイプの廃棄物が既知の供給比率に従って混合される時、人工供給原料の最終組成は既知である。従って、本明細書中に記載のシステムの操業者は、合成ガス生産者、電力生産者、及び／人工供給原料を使用する他の業者等の第三者に対し、人工供給原料の組成を証明することができる。更に、各バンカーの内容物を同様に証明することができる。そのような証明は、供給原料の使用に先立って供給原料の組成及び特徴に関する情報を提供することにより、第三者が、人工供給原料を消費する化学変換プロセスの制御を向上させることを可能にする。加えて、証明データは、種々の人工供給原料の価格を確立し、供給原料生産量及び使用量を容積及び／又は重量ベースで計算することを容易にするために使用することができる。
【００８０】
特定の供給原料の物理的特徴及び化学的組成は既知であるため、本明細書中に示されている技術は、供給原料を互いに比較して分類及びランク付けすることも可能にする。従って、燃焼中に放出される供給原料のエネルギー含量に従って供給原料をランク付け及び分類することができる。同様に、燃焼又はガス化中に生成される種々の汚染物質に基づいて、供給原料をランク付けすることができる。また更に、既存の分類法を供給原料に適用して、比較データを取得することができる。例えば、石炭を分類及びランク付けするために使用されるパーの式（Ｐａｒｒ ｆｏｒｍｕｌａｓ）を供給原料に適用して、それにより関連する特定の特性を推定することが可能になる。パーの式は数式１〜３に示されている。
【００８１】
【数３】
【００８２】
本発明のある実施形態では、比較的高いエネルギー含量の人工供給原料を生産することが望しい。そのような実施形態では、廃棄物の供給材料は、全体的な供給原料のエネルギー含量の増加に寄与する少なくとも１つの成分と更に混合される。本発明の別の実施形態では、全体的な供給原料のエネルギー含量は、供給材料の少なくとも１つの成分の水分含有量を減少させることにより調整される。例えば、そのままのＭＳＷは、平均でおよそ１３，０００ｋＪ／ｋｇのエネルギー含量又は瀝青炭の約半分のエネルギー含量を有し、そのままのＭＳＷの水分含有量は平均で２０％である。図５は、ＭＳＷ及びその成分のエネルギー含量が、水分含有量と共にどのように変化するかに関する例を示す。表示されている点は実験値であり、実線は、種々の有機化合物の熱化学計算値を示す。図５は、混合プラスチック及びゴムが、都市固形廃棄物に最も高いエネルギー含量を寄与していることを示す。水分を含む食品及び庭ゴミはエネルギー含量が最も低く、燃焼又はガス化よりも堆肥用に適している。
【００８３】
図６は、そのままのＭＳＷを含む種々の材料の例示的なエネルギー含量を示す。下記は、都市固形廃棄物の可燃性成分の熱力学的特性に基づく、ＭＳＷの主要成分の例示的な分子式である：
混合紙：Ｃ６Ｈ９．６Ｏ４．６Ｎ０．０３６Ｓ０．０１
混合プラスチック：Ｃ６Ｈ８．６Ｏ１．７
混合食品廃棄物：Ｃ６Ｈ９．６Ｏ３．５Ｎ０．２８Ｓ０．２
庭ゴミ：Ｃ６Ｈ９．２Ｏ３．８Ｎ０．０１Ｓ０．０４
【００８４】
ＭＳＷ中の有機廃棄物の混合物を最も緊密に近似する炭化水素式は、Ｃ６Ｈ１０Ｏ４である。
【００８５】
燃料の灰組成及び濃度は、ガス化容器中で凝塊形成をもたらす場合があり、ガス化装置の目詰り及びタール生成増加に結び付く。一般に、スラッギングは、灰含有量が５％未満である燃料では生じない。ＭＳＷは、石炭灰（５〜１０％）及び木材廃棄物（１〜５％灰）と比べて、灰含有量（１０〜１２％）が高い。そのままのＭＳＷは、それをより均質にすることにより、発電用により適した燃料に変換することができる。
【００８６】
図７は、異なる日に種々の供給源から収容した廃棄物タイプを処理して、燃料ガスを生産するガス化に好適な所望のエネルギー含量を有する均質な燃料にする例示的な方法７００を示す。ステップ７０２では、各種廃棄物は、図３のステップ３１０で決定される供給比率に基づいてバンカー２０２から取り出される。上記のように、取り出された廃棄物の大きさは、シュレッダーにより小さくすることができる。ステップ７０４では、細断された廃棄物が混合されて均質な混合物になる。ステップ７０６では、混合供給材料のエネルギー含量が供給材料成分の供給比率及びエネルギー含量に基づいて計算される。ステップ７０８では、計算されたエネルギー含量がガス化用の供給原料の所望のエネルギー含量と比較される。ステップ７１０では、混合供給材料のエネルギー含量が所望のエネルギー含量と等しくない場合には、廃棄物タイプの供給比率が混合供給材料エネルギー含量と所望のエネルギー含量との差異に基づいて調整される。
【００８７】
ステップ７１２では、混合廃棄物タイプのエネルギー含量が所望のエネルギー含量と等しい場合は、混合廃棄物がガス化中に最適に気化するように圧縮される。本発明のある実施形態では、混合供給材料は、圧縮されて（例えばペレットに）より高密度の供給材料を達成する。これにより、ガス化装置の能力を増加させることができ、及び／又はガス化反応器での必要な滞留時間の低減を支援することができ、それにより完全な変換が可能になる。表２は、ガス化システム用のＭＳＷ供給材料の例示的な仕様を示す。本発明のある実施では、混合廃棄物供給原料は圧縮されてペレットにされる。熱拡散率については一定の数値範囲が示されているが、ペレット化された供給原料が十分な多孔度を有する場合は、記載されている範囲外であってもよい。
【００８８】
【表２】
【００８９】
ステップ７１８では、圧縮供給原料がガス化する。圧縮供給材料のガス化中及びガス化後に、生産された合成ガスのエネルギー含量がステップ７２０で決定される。ステップ７２０で計算された合成ガスのエネルギー含量は、ステップ７２２で、合成ガスの所望のエネルギー含量と比較される。生産されたエネルギー含量が所望のエネルギー含量未満である場合は、ステップ７２４で所望のエネルギー含量との差異が計算される。ステップ７１６では、望のエネルギー含量との差異が所定の閾値より大きいかどうかを本方法により決定する。例えば、閾値は、約５％から約２０％の間で変動してもよい。所望の値との差異が所定の閾値よりも大きい場合、ステップ７１０では、この差異を使用して廃棄物タイプの供給比率が調整される。ステップ７０２では、ステップ７１０で調整された供給比率を使用して新しい廃棄物タイプが取り出される。差異が所定の閾値未満である場合、ステップ７１４で混合供給材料のエネルギー含量が添加物を加えることにより調整される。例示的な添加物には、脂肪、油類、グリース、庭ゴミ、スラッジ、グリセリン、タイヤ、クラムラバー、及び石油廃棄物等が含まれる。本発明のある実施形態では、差異が少なくとも１０％未満である場合、ガス化反応器への圧縮供給材料（例えば、ペレット）の供給速度は、測定されたエネルギー含量の差異に基づいて調整される。ステップ７２０で計算された合成ガスのエネルギー含量が、ステップ７２２において所望のエネルギー含量と等しいと決定された場合、合成ガスは、ステップ７２６で燃料を生産するために更に処理される。上記のように、供給原料組成及び特徴を操作してエネルギー含量を制御することは、本発明のある実施形態の例に過ぎない。混合供給原料のその他の特徴を操作して、他の所望のガス化装置アウトプットを制御することができる。これら所望のアウトプットには、これらに限定されないが、合成ガス生産量中の一酸化炭素対水素比率、合成ガス生産量中の低汚染物含有量、及び／又は全体的な合成ガス生産量が含まれる。
【００９０】
方法７００の諸態様は、ガス化が所望の組成の合成ガスを生産するのに好適な化学的組成を有する均質な供給原料を達成するために改変することができる。上記したように、特定のバンカーにある材料の全体的化学組成は決定することができる。従って、方法７００では、エネルギー含量を制御するのではなく、供給原料がガス化される際に所望の組成の合成ガスを生産する供給原料が得られるように、混合物の全体の化学組成を制御する。また更に、本明細書に示されている方法は、別のタイプの化学変換から所望のアウトプットをもたらすように、特定の組成及び特徴を有する供給原料を生産することができる。例えば、燃焼時に比較的大量の熱を産出するが、比較的低量の汚染物質（例えば、ＳＯＸ、ＮＯＸ、塩素等）を排出する供給原料を生産することができる。そのような実施では、特定の化学化合物（例えば、ＣａＯ、ＺｎＯ等）をステップ７１４で添加して、供給原料混合物中の潜在的汚染物質とその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で反応させることができる。
【００９１】
以下の表は、本明細書中に記載の技術を使用して生成された人工供給原料の例を示す。以下のものは例に過ぎず、他の廃棄物タイプから構成され、異なる組成を有する他の供給原料もまた本発明の範囲内である。人工供給原料の物理的特徴及び化学的組成に加えて、本表は、特定の供給原料を生産するために混合された特定タイプの廃棄物の定量的比率、例えば重量パーセント、容積パーセント等を提供する。例えば、供給原料＃１は、８２重量％の新聞紙及び１８重量％のプラスチックから生産されているので、定量的比率は８２重量部の新聞紙対１８重量部のプラスチックである。下記の表では、「ＡＲ」と表示された列のデータは、ガス化プロセス（下記でより詳細に示される）により受けた組成を表しており、「ＭＦ」と表示された列のデータは、水分を含まない組成を表す。
【００９２】
例示的な供給原料をガス化し、アウトプット結果が得られた。この情報も、下記の表に含まれている。供給原料を、以下の手順によりガス化した。実験室規模の層化された下降流ガス化装置で、ガス化試験を実施した。ガス化装置は、内径が６インチで穴あき火格子から上の高さが２４インチである。火格子の１”、７”、１９”上及び４”下に、ガス化装置に沿ってＫ型熱電温度計が設置されている。リアルタイムの温度を、データ記録温度計（オメガ社製、ＨＨ３０９Ａ）で記録する。２つのウォータースクラバーで構成されている合成ガス試料採取系統、及び真空ポンプを、合成ガス試料採取に使用し、試料をＨＰ５８９０Ａガスクロマトグラフで分析して、Ｈ２、Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ２、及びＣＨ４の容積分率を得る。乾燥ガス試験計量器を空気取入口に設置して、吸気速度を測定する。下記の表に示されているように、ガス化装置からのアウトプットは、混合されてガス化装置により処置される供給原料になる廃棄物のタイプを操作することにより影響を受ける場合がある。
【００９３】
【表３】
【００９４】
【表４】
【００９５】
【表５】
【００９６】
【表６】
【００９７】
【表７】
【００９８】
【表８】
【００９９】
【表９】
【０１００】
【表１０】
【０１０１】
【表１１】
【０１０２】
【表１２】
【０１０３】
【表１３】
【０１０４】
【表１４】
【０１０５】
【表１５】
【０１０６】
【表１６】
【０１０７】
【表１７】
【０１０８】
本発明の統合型廃棄物貯蔵システム及び方法並びにその付随する利点の多くが、先述の説明から理解されるだろう。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく又はその物質的利点を全て犠牲にすることなく、その部分の形態及び構築配置に種々の改変をなすことができ、本明細書で前述した形態は、その好ましい又は例示的な実施形態に過ぎないことは明白であろう。
【図１ａ】
【図１ａ−２】
【図１ｂ】
【図１ｂ−２】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）に基づいて、２００８年６月２６日に出願された、Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｗａｓｔｅ Ｓｔｏｒａｇｅと題する米国特許仮出願第６１／０７５，９８８号の利益を請求するものであり、それは参照によりその全体が本明細書中に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般には代替エネルギー、燃料、及び石油化学製品に関する。より具体的には、本発明は、統合型バンカー貯蔵システムに貯蔵された廃棄物材料からエネルギー及び／又は原料を回収することに関しており、エネルギー、燃料、又は石油化学製品への最適な転換のために、廃棄物流から供給原料を生成するためのプロセスを提供する。
【背景技術】
【０００３】
加熱、輸送、及び石油化学製品の生産に有用な燃料源は、益々不足しつつあり、従ってより高価になりつつある。エネルギー及び石油化学製品を生産する分野等の産業は、それらの製品及びその他多数の生産に使用するための、費用効率の高い燃料供給原料代替物を積極的に探索している。加えて、化石燃料の価格がなおも上昇し続けているため、エネルギー及び石油化学製品生産用の燃料供給原料を移動させるための輸送費が急速に高騰している。
【０００４】
これらエネルギー及び石油化学製品を生産する産業等は、通常、加熱及び電気用のエネルギーを生産するための燃焼及びガス化プロセスで使用するために、並びに下流産業における石油化学製品及び液体燃料の生産に使用される合成ガスを生成するために、石炭、石油、及び／又は天然ガス等の化石燃料に依存してきた。
【０００５】
燃焼及びガス化は、燃料源内に貯蔵されているエネルギーを放出するために使用される熱化学プロセスである。燃焼は、過剰な空気又は過剰な酸素が存在する反応器内で生じる。燃焼は一般に蒸気を発生させるために使用され、次いで、蒸気は蒸気タービンによる電気の発生に用いられる。しかしながら、燃料の完全燃焼の爆発的な性質により、燃焼中に発生するガス中に著しい量の汚染物質が生成する。例えば、酸化雰囲気中での、例えば石炭の燃焼は、喘息の発作を引き起こす可能性がある地表面オゾンの前駆物質である窒素酸化物を放出する。石炭等の高濃度で硫黄を含有する化石燃料の燃焼は、二酸化硫黄の最大の発生源でもあり、二酸化硫黄は、ひいては非常に微小な粒子である硫酸塩を生成する。米国の発電所による微粒子汚染は、毎年３０，０００人を超える人々の命を奪っている。何十万人もの米国人が、発電所からの微粒子に関連する喘息発作、心臓障害、並びに上気道及び下気道障害に苦しんでいる。
【０００６】
ガス化は空気の非存在下、又は化学量論に満たない量の酸素の存在下であっても、反応器中で生じる。酸素の非存在下、又は化学量論に満たない量の酸素の存在下で生じる熱化学反応は、窒素酸化物や硫黄酸化物の形成をもたらさない。
【０００７】
ガス化は、気体状の燃料を多く含む生成物を発生させる。ガス化工程中に、燃料源を使用可能な燃料ガスに変換する２つのプロセスが生じる。第１段階である熱分解又は火炎熱分解では、供給原料は、６００℃（１１１２°Ｆ）未満の温度で燃料の揮発性成分を放出する。これは、液化（ｄｅｖｏｌａｔｉｚａｔｉｏｎ）として知られているプロセスである。気化しない熱分解の副産物はチャー（炭）と呼ばれ、主として固定炭素及び灰から構成されている。第２のガス化段階では、熱分解後に残った炭素は、蒸気及び／又は水素のいずれかと反応して還元プロセスを起こす。純粋な酸素によるガス化は、窒素を事実上含まない一酸化炭素及び水素の高品質な混合物をもたらす。
【０００８】
基本的に生じるガス化反応は、以下のようなものである：
【数１】
【０００９】
これらの反応は全て可逆的であり、それらの速度は反応速度論に依存しており、反応器中の温度、圧力、及び反応物濃度の関数である。吸熱反応の必要条件を満たすために、直接的に又は間接的に熱を供給してもよい。
【００１０】
様々なタイプのガス化装置が開発されている。これらは、上昇流固定床、下降流固定床、気泡流動床、及び循環流動床の４つの主要な種類に分類することができる。これらは、反応容器中で燃料源を支持する手段、燃料及び酸化剤の両方の流動方向、及び熱が反応器に供給される方法に基づいて区別されている。
【００１１】
対向流ガス化（ｃｏｕｎｔｅｒｆｌｏｗ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）としても知られる上昇流ガス化装置は、ガス化装置の最も古く最も単純な形態であり、石炭ガス化に現在も使用されている。燃料は反応器の最上部に導入され、反応器の底にある火格子は反応床を支持する。空気又は酸素及び／又は蒸気の形態の酸化剤は、火格子の下に導入され、燃料及び木炭の床を通って上方に流れる。理想的なガス化装置では、木炭の完全変換が床底で起こり、ＣＯ２及びＨ２Ｏを遊離させるだろう。このような高温ガス（約１０００℃）は床を上方に通過し、Ｈ２及びＣＯに還元され、７５０℃に冷却される。反応器を上昇し続けながら、還元ガス（Ｈ２及びＣＯ）は、下降する乾燥燃料を熱分解し、最終的には流入するあらゆる湿性燃料を乾燥させ、反応器を低温（約５００℃）に保つ。上昇流ガス化の利点は以下の通りである：単純で熱効率が高いこと、水分が多く無機物含有量が高い燃料を取り扱うことができる低コストプロセスであること。上昇流ガス化の主な欠点は、合成ガスが１０〜２０重量％のタールを含有しており、エンジン、タービン、又は合成に使用する前に合成ガスを徹底的に浄化する必要があることである。
【００１２】
並流ガス化（ｃｏｃｕｒｒｅｎｔ−ｆｌｏｗ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）としても知られている下降流ガス化は、酸化剤及び産物ガスが燃料と同じく反応器を下向きに流動するという点を除いて、上昇流ガス化装置と同じ機械的配置を有する。主な違いは、このプロセスでは、形成されたタールの９９．９％までを分解することができるということである。低水分の燃料（＜２０％）及び空気又は酸素は、反応器の最上部の反応ゾーンで点火される。火炎により熱分解ガス／蒸気が発生し、激しく燃焼して５〜１５％の炭及び高温ガスを残す。このガスは下方に流れて、８００〜１２００℃で木炭と反応し、８００℃未満に冷却される間により多くのＣＯ及びＨ２を生成する。最後に、変換されなかった炭及び灰は、火格子の底を通過して廃棄される。下降流ガス化の利点は以下の通りである：形成されたタールの９９．９％までが消費され、最低限のタール除去しか必要ない又はタール除去が全く必要ないこと、無機物が炭／灰と共に残留し、サイクロンの必要性を低減すること。下降流ガス化の欠点は以下の通りである：供給原料の水分含有量を低くする（＜２０％）ために乾燥させる必要があること。反応器から出てくる合成ガスが高温であり、２次的な熱回収システムを必要とすること、４〜７％の炭素が変換されずに残ること。
【００１３】
気泡流動床は、粒径、密度、及び熱的特徴により選択した砂又はアルミナの微小な不活性粒子で構成される。ガス（酸素、空気、又は蒸気）を強制的に粒子床に通す際に、粒子とガスとの間の摩擦力が、固形物の重量との均衡点に達する。このガス速度（最小流動化速度と呼ばれる）では、媒質を通るガスの気泡及びチャネリングが生じる場合があり、粒子が反応器に残り「沸騰状態」にあるように見える。流動化した粒子は、床に供給されたバイオマスを分解し、反応器全体にわたって良好な熱伝達を保証する傾向を示す。気泡流動床ガス化の利点は以下の通りである：均一なガスを産出すること；反応器全体にわたってほぼ均一な温度分布を示すこと；微粒子を含む広範囲の燃料粒子径を受容することができること；不活性物質、燃料、及びガスの間の高い熱伝達率が得られること；タール及び未変換炭素が少なく高変換が可能であること。気泡流動床ガス化の欠点は以下の通りである：気泡が形成されるため、ガス−固形物接触効率が低いこと、並びに摩耗及びダストエントレインメント率の増加、大きな気泡サイズが、床を通るガスの迂回をもたらす場合があること。
【００１４】
循環流動床ガス化装置は、いわゆる輸送速度よりも速いガス速度で作働し、その結果としてガス流中で粒子の著しいエントレインメントが生じる。従って、反応器の最上部から出てくるガス中のエントレインメント粒子を、サイクロンで分離して反応器に戻さなければならない。循環流動床ガス化の利点は以下の通りである：高速反応に好適であること；床物質の熱容量が高いため、高い熱輸送速度が可能であること；タール及び未変換炭素が少ない高変換率が可能であること。また、熱媒体として機能する粒子を循環させることにより、ガス化に必要な熱を外部から伝達させることができるため、より高いエネルギー含量の合成ガスの生産が可能であること。循環流動床ガス化の欠点は以下の通りである：固形物が流れる方向に温度勾配が生じること；より小さな粒子が必要であること；高速度が、その結果として設備侵食をもたらす場合があること；及び熱交換が気泡流動床ほど効率的ではないこと。
【００１５】
燃料源が一定で不変であると、その特定の燃料で所望の産物を生産するためにガス化装置を最適化して設計することが可能になるため、通常、これらガス化装置では、均質な燃料源が使用される。現在、ガス化装置で使用されている一般的なタイプの燃料は、木材、石炭、石油、及びバイオマスである。これら燃料源の幾つかは、益々高価になりつつあり、エネルギー及び石油化学供給業者は、代替的な燃料供給原料を求めている。
【００１６】
大量に供給されるガス化用原料の一つの有望な供給源として、廃棄物が挙げられる。現在、都市固形廃棄物等の廃棄物は、廃棄されるか、又は熱及び／若しくはタービンで使用する蒸気を発生させるために焼却プロセスに使用されることが多い。焼却は燃焼プロセスであり、燃焼の好ましくない点については上述したとおりである。
【００１７】
現在、環境が直面する最も重大な脅威の一つは、温室効果ガス（ＧＨＧ）の大気中への放出である。二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、水蒸気、一酸化炭素、窒素酸化物、二酸化窒素、及びオゾン等のＧＨＧは、入射する太陽放射線から熱を吸収するが、長波長の放射線を宇宙に向けて反射しない。大気中のＧＨＧは、吸収した熱を捕捉して地球表面の温暖化をもたらす。米国では、ＧＨＧ排出のほとんどが経済成長、発電に使用される燃料、並びに暖房及び冷房の必要性に影響を与える気象パターンにより大きく主導されるエネルギー消費からもたらされる。石油及び天然ガスに由来するエネルギー関連の二酸化炭素排出量は、米国における人為的なＧＨＧ総排出量の８２パーセントに相当する。別の温室効果ガスであるメタンは、ごみ埋立地、炭鉱、石油及びガス操業、並びに農業からもたらされ、総排出量の９パーセントに相当する。一方で、亜酸化窒素（総排出量の５パーセント）は、化石燃料の燃焼、並びに特定の肥料の使用及び工業プロセスにより排出される。世界の二酸化炭素排出量は、２００１年から２０２５年にかけて毎年１．９パーセント増加すると予想されている。これらの排出量の増加の多くは、中国及びインド等の新興経済国が経済発展のために化石エネルギーを燃料として供給する開発途上国世界で生じると予想されている。開発途上国の排出量は、２００１年から２０２５年にかけて世界平均を上回る年間２．７パーセントで増加し、２０１８年頃までには工業国の排出量を上回ると予想されている。
【００１８】
ごみ埋立地にガス接続システムが設置されていないか又は設置されているシステムが不十分である場合は、主には例えば都市固形廃棄物（ＭＳＷ）等の廃棄物の分解中に放出されるメタンが原因となってごみ埋立地もＧＨＧ排出の重要な排出源となり得る。二酸化炭素と比較すると、メタンはＧＨＧとして２１倍も強力である。現在、ごみ埋立地は人為的排出のうち約４％の原因となっている。メタン排出量は、廃棄物の燃焼及びごみ埋立地からメタンを収集することにより大きく削減することができる。ごみ埋立地から収集したメタンは、エネルギー生産に直接使用することも、又は燃焼により消滅させる、つまりエネルギー生産を伴わない燃焼により除去することも、いずれも可能である。Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｏｆ Ｗａｓｔｅ Ｍａｙ Ｒｅｄｕｃｅ Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ Ｇａｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ， Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｄａｉｌｙ（２００７年１２月８日）。
【００１９】
生産される温室効果ガスの量の点で、人為的活動が環境に与える影響の一つの尺度は、二酸化炭素（ＣＯ２）を単位として測定されるカーボンフットプリントである。カーボンフットプリントは、製品又はサービスの全ライフサイクルにわたって排出される二酸化炭素及び他のＧＨＧの総量と見なすことができる。通常、カーボンフットプリントは、ＣＯ２当量（通常はキログラム又はトンでの）として表され、異なるＧＨＧの同じ地球温暖化に対する影響が示される。カーボンフットプリントは、ライフサイクルアセスメント法を使用して計算してもよく、又は化石燃料のエネルギー消費に直接起因する排出に制限してもよい。
【００２０】
カーボンフットプリントのもう一つの定義は、１年間にわたる人の活動（主としてそのエネルギー消費）に起因するＣＯ２の総量である。この定義は個人炭素計算機（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃａｒｂｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｏｒ）の基礎となる。カーボンフットプリントという用語は、足跡（フットプリント）が人の活動の後に残されるものであることに由来している。カーボンフットプリントは、直接排出（典型的には家庭、並びに自動車、飛行機、鉄道及び他の公共交通機関による旅行を含む輸送で使用されるエネルギー）のみを考慮してもよく、又は商品及びサービスが消費された結果としてのＣＯ２排出を含む間接排出を、同時に産出される廃棄物と共に含めてもどちらでもよい。
【００２１】
カーボンフットプリントは、以下のステップを適用することにより効率的及び効果的に削減することができる：（ｉ）現在のカーボンフットプリントを正確に決定するライフサイクルアセスメント；（ｉｉ）エネルギー消費及び関連するＣＯ２排出に関するホットスポットの特定；（ｉｉｉ）エネルギー効率の最適化、従って生産プロセスからもたらされるＣＯ２排出の削減及び他のＧＨＧ排出の削減；及び（ｉｖ）エネルギー節約策で削減することができないＣＯ２排出を相殺する解決策の特定。最後のステップには、カーボンオフセット、及びＣＯ２排出削減を目指すプロジェクトへの参加が含まれる。
【００２２】
カーボンオフセットの購入は、カーボンフットプリントを削減するもう一つの方法である。１カーボンオフセットは、１トンのＣＯ２当量の削減を表す。カーボンオフセットを販売する企業は、再生可能エネルギーの研究、農業及び埋立地ガスの捕捉、及び植林等のプロジェクトに投資する。
【００２３】
排出権取引クレジットの購入や引き出しも発生し、それにより自発的で統制の取れた炭素市場間の繋がりが作り出される。排出権取引スキームは、自らのカーボンフットプリントを削減する組織及び企業に財政的特典を提供する。そのようなスキームは、キャップアンドトレード制度下で存在し、そこでは、特定の国、地域、又は領域の総炭素排出量が、ある値でキャッピングされ、組織には総排出量の一部分を排出する許可が交付される。その後、自らの排出目標量より少ない炭素を排出する組織は、自らの「超過」炭素排出量を販売することができる。
【００２４】
多くの廃棄物の場合、破棄される物質とは、以下のステップを含む長い一連のステップの後に残されるもののことをいう：（ｉ）原料の抽出及び加工；（ｉｉ）製品の製造；（ｉｉｉ）材料及び製品の市場への輸送；（ｉｖ）消費者による使用；及び（ｖ）廃棄物管理。この「ライフサイクル」に沿った事実上全てのステップで、ＧＨＧに影響を与える可能性が存在する。廃棄物管理は、廃棄物になる製品又は材料を製造、輸送、使用、及び破棄することに伴うエネルギー消費（具体的には、化石燃料の燃焼）、及び廃棄物が破棄される埋立地の廃棄物からの排出に影響を与えることにより、ＧＨＧに影響を与える。
【００２５】
従来より、ごみ埋立地に投棄しなければならない物質の量又は容積を削減するための手段として、種々のタイプの焼却を使用する試みがなされてきた。しかしながら、固形廃棄物問題に対する経済的に実現可能な改善策又は効果的な解決策はごくわずかしか提供されていない。無論、焼却により埋立地に投棄される廃棄物の容積は低減するが、大量のＧＨＧ排出をもたらすため、今や廃棄物となった製品の投棄によるカーボンフットプリントが減少することはない。発電用の燃料として、他の固体／液体燃料と混合して又はある形態の処理後に、固形廃棄物を直接利用する種々の試みがなされてきた。幾つかのプロジェクトは技術的に実現可能であることが判明しているが、環境上望ましいか又は経済的に魅力的であるかのどちらでもあるものはごくわずかである。ほとんどの廃エネルギー回収プロジェクトは、それにより置き換わる当初の埋立よりも多くの費用を自治体に負担させており、本質的な環境改善とはなっていない。
【００２６】
焼却は、通常はＭＳＷの容積を約９０％低減し、元々のＭＳＷの容積の残りの１０％は埋め立てられることが多い。この焼却プロセスは、ＧＨＧであるＣＯ２を大量に生成する。通常は、焼却中に放出されるＣＯ２当量あたりの生産されるエネルギーの熱量は非常に低い。従って、エネルギー生産目的でのＭＳＷの焼却は、比較的少ないエネルギー的見返りと引き換えに大気中にＧＨＧを放出する。従って、ＧＨＧを回避するためには、ＭＳＷ等の廃棄物の処理のための埋立及び焼却以外の新しい解決策が必要である。
【００２７】
廃棄物として処分される物質のＧＨＧへの影響は、それがどのように製造及び破棄されるかによって異なる。廃棄物管理のオプションとして最も重要なＧＨＧは、二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、及びペルフルオロカーボンである。これらのうち、二酸化炭素（ＣＯ２）は、米国で排出されるＧＨＧのうち他を凌ぐ身近な存在である。二酸化炭素排出のほとんどは、エネルギー消費、特に化石燃料の燃焼に起因する。二酸化炭素は、熱捕捉能力（地球温暖化係数又はＧＷＰとしても知られている）を測定するための基準ガスである。１キログラム（ｋｇ）の二酸化炭素のＧＷＰは１と定義される。メタンのＧＷＰは２１であり、１ｋｇのメタンが２１ｋｇのＣＯ２と同じ温暖化能力を有することを意味している。亜酸化窒素のＧＷＰは３１０である。パーフルオロカーボンは最も強力なＧＨＧであり、ＣＦ４のＧＷＰは６，５００であり、Ｃ２Ｆ６は９，２００である。二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、及びパーフルオロカーボンの排出量は、通常「炭素当量」で表される。ＣＯ２は重量が１２／４４炭素であるので、１メートルトンのＣＯ２は、１２／４４又は０．２７メートルトンの炭素当量（ＭＴＣＥ）と等しい。他のガスの各々の１メートルトン当たりのＭＴＣＥ値は、そのＧＷＰに１２／４４の係数を掛けることにより決定される（気象変動に関する政府間パネル（ＩＰＣＣ、Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｌ Ｐａｎｅｌ ｏｎ Ｃｌｉｍａｔｅ Ｃｈａｎｇｅ）、Ｃｌｉｍａｔｅ Ｃｈａｎｇｅ １９９５： Ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｏｆ Ｃｌｉｍａｔｅ Ｃｈａｎｇｅ， １９９６， ｐ． １２１）。より強力なＧＨＧであるメタン（ＣＨ４）は、有機廃棄物がごみ埋立地等の無酸素（嫌気性）環境中で分解する際に生成される。ごみ埋立地からのメタンは、米国におけるメタンの最大の排出源である。
【００２８】
生分解性廃棄物を堆肥化及び消化する処理方法は、埋立と比べるとＧＨＧ排出を削減する。熱、電気、又は輸送燃料の生産にバイオガスを利用することができれば、消化植物中でのバイオガス生産は、堆肥化より多くの排出削減をもたらす。廃棄物成分の分離が供給源で既に生じており、化石燃料がバイオガスに置換される場合の効率は更に良好である。
【００２９】
再利用された廃棄物が処理され、化石燃料に代えて使用される場合、通常は、より大きなＧＨＧ排出削減が得られる。置き換わった物質が生物性（生命体に由来する物質）の場合、排出の削減が必ずしも可能だとは限らない。他の要因、例えば廃棄物の処理、及び使用後の製品の状況もまた、排出バランスに影響を与える。例えば、リサイクルされた繊維製品で作られた油吸収シートの再利用は、未使用プラスチックを使用した場合と比べると排出量の削減に結びつく。別の例では、再利用プラスチックを建設資材の原料として使用することは、注入木材の使用よりも良好であることが見出された。これは、プラスチックの燃焼が注入木材よりも多くの排出を引き起こすためである。置き換わった物質が化石燃料由来であったり、又はコンクリートや鋼鉄であった場合、その結果は、プラスチックの再利用よりも好ましいであろう。
【００３０】
環境に対するＧＨＧの影響に鑑みて、様々なレベルの政府が、燃料をエネルギーに変換する際に大気中に放出されるＧＨＧの削減を目的とした計画を検討しており、一部はそのような計画を開始している。そのようなイニシアチブの一つとして、地域温室効果ガスイニシアチブ（ＲＧＧＩ、Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ Ｇａｓ Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ）がある。ＲＧＧＩは、北東部の発電所からの地球温暖化汚染を低減することを目的とした、市場を基盤とする計画である。このようなイニシアチブは、他にも米国の様々な地域及び連邦レベルで検討されている。ＲＧＧＩは、米国北東部における、政府により義務付けられたＧＨＧ取引システムである。この計画は、例えば、石炭火力発電所が、ＧＨＧ排出を平均で毎年２．５％積極的に削減することを必要とするだろう。これを実践するための一つの方法は、使用する燃料源を変更するか、又は排出物を浄化して汚染物質を除去することである。これに代わる手段は、他者により生じたカーボンクレジットを購入して自らの大気中への排出を相殺することである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
従って、効率的に及びクリーンに燃焼し、エネルギーの生産及び／又は石油化学製品の生産用原料に使用することができる代替的な燃料が求められている。同時に、廃棄物のＧＨＧ排出を削減するための方法を実現する廃棄物管理システムが求められている。特に、物質の最終段階ライフサイクル管理に影響を与えることにより、そのカーボンフットプリントを低減させることが求められている。廃棄物に含まれているエネルギーを利用することにより、廃棄物の処理中に発生するＧＨＧ排出を削減し、商業的及び家庭的に生成される廃棄物を効果的に使用することが可能となる。
【００３２】
従って、本発明の目的は、その内部に閉じ込められているエネルギー及び物質を回収し、化石燃料への需要を低減することによる、家庭廃棄物を処分するための改良された経済的なプロセスを提供することである。本発明の更なる目的は、エネルギーの生産及び／又は石油化学品の生産用からのアウトプットを制御するための、改良された供給原料を提供することである。本発明の別の目的は、炭素含有物質を熱変換するための改良された供給原料を提供して、従来技術のシステムの欠点を取り除くことである。
【００３３】
本発明のさらなる目的は、廃棄物が化学的に変換される際のその物理的及び／又は化学的特性であって、エネルギー生産及び／又は石油化学品生産用原料の生産プロセスから得られるアウトプットに影響する特性に基づく廃棄物流用の統合型バンカー貯蔵システムを提供することである。本発明の別の目的は、廃棄物の化学物質含有量、及び化学的変換プロセスにおける供給原料混合物の成分としての廃棄物の使用することに基づく廃棄物流用の統合型バンカー貯蔵システムを提供することである。本発明のまた更なる目的は、廃棄物流のエネルギー含量に基づく、廃棄物流用の統合型バンカー貯蔵システムを供給することである。本発明の更なる目的は、最適な熱変換を達成するのに必要な原料流の所望のエネルギー含量に基づいて廃棄物流を貯蔵するためのプロセスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本発明は、廃棄物流の組成及び特徴に基づく、廃棄物流の統合型バンカー貯蔵システムを提供する。特に、本発明は、一連の物質特徴に基づいて個々の廃棄物流を生成するプロセスを提供する。本発明のシステム及び方法によると、バンカーに貯蔵された廃棄物からの個々の廃棄物流は、所与の供給比率で混合されて、化学変換プロセス、例えばガス化から所望のアウトプットを生じるであろう供給原料を生成する。
【００３５】
本発明のある態様では、システムは、混合都市固形廃棄物流から分離された第１のタイプの廃棄物成分の第１のバンカー、及び混合都市固形廃棄物流から分離された第２のタイプの廃棄物成分の第２のバンカーを備える。第１のタイプの廃棄物成分は、廃棄物成分の化学的組成に基づいて、第２のタイプの廃棄物成分と区別される。廃棄物のタイプは、第１及び第２のバンカーからの廃棄物成分の組合せを含む混合供給原料が、（ｉ）ガス化プロセスで前記混合供給原料が変換される際に、前記ガス化プロセスにより生産される水素と一酸化炭素ガスとの生産比率、並びに（ｉｉ）水素及び一酸化炭素の合計量の少なくとも１つにどのように影響を与えるかによっても区別される。
【００３６】
本発明の別の態様では、システムは、固形廃棄物流から分離された第１のタイプの廃棄物成分の第１のバンカー、及び固形廃棄物流から分離された第２のタイプの廃棄物成分の第２のバンカーを備える。第１のタイプの廃棄物成分は、廃棄物成分の物理的特徴及び化学的特徴の少なくとも１つに基づいて、第２のタイプの廃棄物成分と区別される。廃棄物のタイプも、第１及び第２のバンカーからの廃棄物成分の組合せを含む混合供給原料が、化学変換プロセスにおいて前記混合供給原料が変換される際に、当該化学変換プロセスのアウトプットにどのように影響を与えるかに基づいて区別される。
【００３７】
本発明の更なる態様では、固形廃棄物流は、混合都市固形廃棄物を含む。本発明の更に別の態様では、固形廃棄物流は、発生源で分別された流れを含む。所望により、発生源で分別された流れは再利用可能な物質を含んでいてもよく、発生源で分別された流れは、再利用の際の残留物を含んでいてもよい。
【００３８】
本発明の更に別の態様では、第１のタイプの廃棄物成分は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｔｈａｌａｔｅ）、繊維、紙、新聞紙、木材、並びに脂肪、油類、及びグリース（ＦＯＧ）のうちの１つを含む物質を含む。同様に、第２のタイプの廃棄物成分は、第１のタイプの廃棄物成分と異なっていてもよく、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、繊維、紙、新聞紙、木材、並びに脂肪、油類、及びグリース（ＦＯＧ）のうちの１つを含む物質を含んでいてもよい。
【００３９】
本発明のある態様では、第１のタイプの廃棄物成分は、廃棄物成分の炭素、水素、酸素、硫黄、窒素、塩素、及び灰含有量の少なくとも１つにおいて、第２のタイプの廃棄物成分と区別される。本発明の別の態様では、第１のタイプの廃棄物成分は、廃棄物成分の水分含有量に基づいて、第２のタイプの廃棄物成分と区別される。
【００４０】
本発明の更なる態様では、方法は、第１及び第２のバンカーを準備することと、廃棄物成分の物理的特徴及び化学的特徴の少なくとも１つに基づいて、並びに第１及び第２のタイプの廃棄物成分が化学変換プロセスにおいて変換用の混合供給原料に混合される際に、廃棄物成分が化学変換プロセスのアウトプットにどのような影響を与えるかに基づいて、第１のタイプ及び第２のタイプの混合廃棄物成分を区別することとを含む。この方法は、第１のタイプの廃棄物成分を第１のバンカーに配置すること、及び第２のタイプの廃棄物成分を第２のバンカーに配置することも含む。
【００４１】
本発明の更に別の態様では、この方法は、第１のタイプの廃棄物成分を第２のタイプの廃棄物成分と混合して混合供給原料を形成することを含む。所望により、この方法は、混合供給原料を圧縮することを含んでいてもよい。
【００４２】
本発明のある態様では、所望の化学的組成を有する人工供給原料を生産する方法は、混合固形廃棄物流から分離された第１のタイプの廃棄物成分の第１のバンカーを準備すること、及び混合固形廃棄物流から分離された第２のタイプの廃棄物成分の第２のバンカーを準備することを含む。この方法は、第１のバンカーの廃棄物成分の化学的組成を決定すること、及び第２のバンカーの廃棄物成分の化学的組成を決定することも含む。この方法は、第１のバンカーの廃棄物成分と第２のバンカーの廃棄物成分との定量的比率を決定することを更に含み、廃棄物成分がその定量的比率で混合される際に、所望の化学的組成の人工供給原料を提供する。この方法は、第１のバンカー及び第２のバンカーの廃棄物成分をその定量的比率に従って混合し、所望の化学的組成の人工供給原料を提供することも含む。
【００４３】
本発明の更なる態様では、第１のバンカーの廃棄物成分の化学的組成を決定すること、及び第２のバンカーの廃棄物成分の化学的組成を決定することのうち少なくとも１つは、都市固形廃棄物流に通常存在する廃棄物のタイプに関連する一連の化学的組成情報に基づく。所望により、都市固形廃棄物流に通常存在する廃棄物のタイプに関連する一連の化学的組成情報は、参照テーブルであってもよい。
【００４４】
本発明の別の態様では、光学的選別器は、少なくとも１つのバンカーの廃棄物成分及び／又は混合供給原料に混合された廃棄物成分の容積及び重量のうち少なくとも１つに関するデータを収集する。所望により、このデータは、第三者に対して証明することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１ａおよび図１ｂは、廃棄物材料を分離及び選別するための例示的なプロセスを示す図である。
【図２】図２は、選別及び分離された廃棄物をガス化用の供給原料として処理するための例示的なフローダイアグラムを示す図である。
【図３】図３は、複数の供給源からの廃棄物供給材料を処理するためのフローダイアグラムを示す図である。
【図４】図４は、米国の地域社会で典型的な廃棄物組成の推定を示す図である。
【図５】図５は、廃棄物材料の発熱量に対する水分量の影響を例示する図である。
【図６】図６は、廃棄物供給原料の発熱量を示す図である。
【図７】図７は、廃棄物供給材料を処理して、ガス化に好適な所望のエネルギー含量を有する均質な燃料にするためのフローダイアグラムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
ガス化は、気体状の、燃料を多く含む生成物を発生させる熱化学プロセスである。ガス化装置がどのように設計されているかに関わらず、使用可能な燃料ガスを生産するためには、２つのプロセスが生じなければならない。第１段階では、熱分解により、６００℃（１１１２°Ｆ）未満の温度で燃料の揮発性成分が放出される。気化しない熱分解の副産物は、通常は炭と呼ばれ、主として固定炭素及び灰で構成されている。第２のガス化段階では、熱分解後に残った炭素を、蒸気、水素、空気、又は純酸素のいずれかと反応させる。空気によるガス化は、窒素を多く含む低エネルギー含量の燃料ガスをもたらす。純酸素によるガス化は、窒素を事実上含まない一酸化炭素及び水素の高品質混合物をもたらす。蒸気によるガス化は、より一般的には「改質」と呼ばれており、水素及び二酸化炭素を多く含む「合成」ガス（ｓｙｎｇａｓ）をもたらす。通常は、炭素と酸素との発熱反応は、熱分解及び木炭ガス化反応を推進するのに必要な熱エネルギーを提供する。
【００４７】
考慮しなければならない基本的ガス化反応には、以下のものが含まれる：
【数２】
【００４８】
これらの反応は全て可逆的であり、それらの速度は反応速度論に依存しており、反応器中の温度、圧力、及び反応物濃度の関数である。廃棄物は、ガス化により合成ガスを生産するための供給原料の有望な供給源である。ガス化プロセスは、廃棄物中の固形又は液体炭化水素を液化及びガス化し、それらをエネルギー含有量が低いか中程度のガスに変換する。ガス化は、従来の廃棄物燃焼に対して幾つかの長所を有する。ガス化は、ダイオキシン並びにＳＯＸ及びＮ０Ｘの形成を制限する還元環境中で起こる。更にガス化は、燃焼に必要な酸素の化学量論量のほんの一部しか必要としない。その結果、プロセスガスの容積が小さく、より小型でそれほど高価でないガス浄化設備及び熱交換器デバイスしか必要としない。ガス容積がより小さいということは、排出ガス中の不純物質の分圧がより高いことを意味し、これは化学熱力学：ΔＧ＝−ＲＴｌｎ（Ｐ１／Ｐ０）によると、吸着及び粒子捕捉をより完全に達成する上で有利である。最後に、ガス化は、混合サイクルタービン、往復機関と統合することができ、潜在的には、燃料エネルギーを従来の蒸気ボイラーより効率的に電気に変換する燃料電池と統合することができる燃料ガスを生成する。
【００４９】
図面、より具体的には図Ｉａ及び図Ｉｂの符号１００は、人工燃料用の供給原料として使用される廃棄物材料を分離及び選別するための例示的なプロセスを示している。廃棄物材料は、例えば、混合ＭＳＷ流、発生源で分別された流れ（例えば、廃棄物発生源で再利用不能材料から分別された再利用可能材料の流れ）、及び／又は再利用流残留物、即ちある量の再利用可能材料が廃棄物流から除去された後の残りの材料の流れであってもよい。廃棄物材料は、廃棄物収集車によって単一の流れ又は複数の流れのいずれかとして大規模受付区域に運搬される。廃棄物流は、袋詰めの流れ、袋詰めされていない流れ、又は建築及び解体（Ｃ＆Ｄ）の流れであってもよい。袋詰めされていない廃棄物材料には、例えば、混合廃棄物材料、単一流の廃棄物材料、及び段ボール古紙（ＯＣＣ）が含まれる。廃棄物材料は、傾斜床１０２に投げ落とされ、その後ペイローダーによりコンベヤー上に押し出される。ある実施形態では、袋詰めされていない廃棄物材料は、利用者により事前に選別されている。別の実施形態では、袋詰めされていない廃棄物材料は、利用者側の収集サービスにより事前に選別されている。傾斜床１０２から、袋詰めされていない廃棄物材料を、コンベヤーにより事前選別ステーション１０４に移動させる。事前選別ステーション１０４は、袋詰めされていない廃棄物材料を、大型の鉄、大型のプラスチック（例えば、大型の硬質プラスチック）、及びプラスチック薄膜の小流に選別する。事前選別ステーション１０４からの小流の各々を、２つの流れ１０４ａ及び１０４ｂに更に細分する。事前選別ステーション１０４からのクリーンかつ選別された廃棄物材料は、第１の流れ１０４ａに含まれ、その後バンカー１０６に移される。ある実施形態では、バンカー１０６は、第１の流れ１０４ａ中にある材料の各々に割り当てられた区画を備えていてもよい。
【００５０】
事前選別ステーション１０４からの、不純物を含む選別された廃棄物材料は、第２の流れ１０４ｂとしてＯＣＣスクリーン１１４に移される。ＯＣＣスクリーン１１４は、例えば、紙、袋、及び段ボール繊維を、流れ１０４ｂからふるい分ける。本発明のある態様では、ＯＣＣスクリーン１１４は、ＯＣＣ円板型スクリーンであり、これは回転する複数の円板によってＯＣＣ等の大きな物体に波状運動を付与し、上方に移動させて流れ１０４ｂから取り除く。ある実施形態では、ＯＣＣスクリーン１１４は、ＯＣＣから混合紙及び事務用紙を取り除くために使用されるだろう。ＯＣＣスクリーン１１４には、例えば、１／２インチ厚の鋼鉄板で作られた鋸歯を有する楕円形の円板を使用することができる。円板の大きさは変更することができ、円板間の間隔又は円板の並び方は、廃棄物材料の流れに適合するように変えることができる。ある実施形態では、ＯＣＣスクリーン１１４は、ＯＣＣ繊維、非ＯＣＣ繊維、及び大きさが約８インチ×１２インチの容器を取り除くための３つのデッキを備える。ＯＣＣスクリーン１１４によりネガティブに選別されたＯＣＣの流れ１１４ａは、ピッキングプラットフォーム１１８に移され、そこで繊維は細断され、ＯＣＣの流れ１１４ａから取り除かれる。その後、ピッキングプラットフォーム１１８からの繊維断片、くず、及びＯＣＣは、バンカー１２０に移される。
【００５１】
傾斜床からの廃棄物が袋詰めの廃棄物材料を含む場合、コンベヤーは、袋詰めの廃棄物材料を袋破壊／破袋器に運搬する。破袋器に移動させる前に、計量器を使用してこの材料を計量してもよい。破袋器１０８は、袋を破って開け、廃棄物材料を分離及び選別工程のための他のユニットに移動させる。この工程の各ユニットは、特定のタイプの材料を廃棄物材料から取り除く。
【００５２】
最初に、破袋器１０８からの材料を、ストリンガースクリーニングユニット（ｓｔｒｉｎｇｅｒ ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ ｕｎｉｔ）１１０に移動させる。ストリンガースクリーニングユニット１１０は、下流の設備を破損する可能性がある長い紐状物（例えば、糸、紐、ワイヤー、テープ、ロープ等）を取り除く。紐状物を取り除いた後、廃棄物材料はトロンメル１１２に移され、そこでサイズが大き過ぎる材料を取り除いて下流の選別設備の破損を防止する。トロンメルは、水平軸から下方に角度をつけて傾斜した回転する円柱状スクリーンである。例えば、円柱状スクリーンは８インチの穴を備えていてもよく、それにより８インチ未満の材料を穴から落下させ、８インチより大きな材料を円柱内に残留させることが可能になる。材料はトロンメルの上端から供給され、材料がドラムを下方に移動する間に分離が行われる。トロンメルの回転作用により、互いに付着していた材料は分離される。本発明のある実施形態では、袋詰めの廃棄物材料がトロンメルにピックによって直接供給されるように、選別工程を再配置してもよい。トロンメルピックは円柱状スクリーンの内部に取り付けられていてもよく、それを使用して穏やかに袋を開け、その後材料の大きさを変更せずに材料を分散させることができる。その後、トロンメルからの選別された廃棄物材料は、ストリンガーユニットを通過し、廃棄物材料から紐状物が取り除かれる。
【００５３】
トロンメルスクリーン１１２からネガティブに選別された流れ１１２ａ（例えば、８インチより大きいトロンメル残留物）は、傾斜床１０２からの袋詰めされていない廃棄物材料と混合され、その後事前選別ステーション１０４にインプットとして提供される。例えば、ネガティブに選別された流れ１１２ａは、８インチより大きく、繊維含有量が高い材料を含んでいてもよい。トロンメルスクリーン１１２からポジティブに選別された流れ１１２ａ（例えば、８インチより大きいトロンメル落下物）は、ＯＣＣスクリーン１１４からポジティブに選別された流れ１１４ｂ（例えば、ＯＣＣスクリーン落下物）と混合され、その後円板型スクリーン１１６にインプットとして提供される。図示されていないが、トロンメルスクリーン１１２の後に追加的なピッキングプラットフォームを設けて、問題があるか、あるいは符号１００の工程により処理することができない廃棄物物品を取り除くことができる。
【００５４】
円板型スクリーン１１６は、インプット流１１４ｂ中の繊維から容器を選別し、選別された材料をアウトプット流１１６ａ〜ｃに分割する。ある実施形態では、円板型スクリーン１１６は、ＯＣＣスクリーン１１４と類似しているが、円板間の間隔はそれよりも小さい。例えば、円板型スクリーン１１６は、サイズが約２．５インチ×３インチよりも小さい容器を落下させることができるような円板間の間隔を有する円板を備えていてもよい。他の実施形態では、参照により本明細書に組み込まれる、２００８年９月１９日に出願されたＳｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｓｏｒｔｉｎｇ Ｏｆ Ｍｉｘｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｕｓｉｎｇ Ａｉｒ Ｃｕｒｒｅｎｔｓと題する米国特許仮出願第６１／０９８，５２５号明細書で開示されているもの等のシステムを使用して、容器を繊維から選別するか、又は紙及び／若しくは繊維を他の材料から更に分離する。具体的には、空気ジェットをＯＣＣスクリーン１１４の下に設置して、流れの残り部分から紙及び／又は繊維を取り除くことができる。円板型スクリーン及び／又は他の容器／繊維分離装置からのアウトプット流１１６ａは、頭上式磁石ライン１２２にインプットとして提供される。アウトプット流１１６ａは、トロンメル落下物、ＯＣＣスクリーン落下物、大部分のガラス材料、及び円板型スクリーン１１６の円板間の間隔から落下する容器を含んでいてもよい。
【００５５】
ポジティブに選別されたアウトプット流１１６ａは、頭上式磁石ライン１２２にインプットとして提供され、アウトプット流１１６ａから鉄金属類を分離する。ネガティブに選別された材料は、２系統のアウトプット流１１６ｂ〜ｃに更に分割され、これらも頭上式磁石ライン１２２にインプットとして提供され、アウトプット流１１６ｂから鉄金属類を分離する。アウトプット流１１６ａ〜ｃは、積載深を低減し、回収率を増加させ、異物混入レベルを低減する。頭上式磁石ライン１２２は、鉄金属類を拾い上げて、それらを鉄貯蔵バンカー１２４に落とすコンベヤー上にそれらを移動させるための、コンベヤー上に吊下された磁石ベルトを備える。頭上式磁石ライン１２２からの残りの非鉄材料の廃棄物流は、小流１２２ａ〜ｂに分割される。
【００５６】
第１の小流１２２ａは、バルク軽量材料、主に約３インチ×３インチ未満の大きさのガラスの破片、並びにプラスチック及び非鉄金属容器を含んでいてもよい。小流１２２ａは、円板型スクリーン１２６にインプットとして提供され、ガラスを砕いてプラスチックから分離する。ある実施形態では、円板型スクリーン１２６は、小流１２２ａからの３／８インチ未満の粒子を分離する。円板型スクリーン１２６からの分離されたガラス粒子は、バンカー１２８に貯蔵される。主にプラスチックを含む円板型スクリーン残留物１２６ａ、及び少量のガラス、及び空気中の使用可能な材料（ａｉｒｂｏｒｎｅ ｅｎａｂｌｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌ）を、除石器１３０（例えば、振動空気分級器）にインプットとして提供し、ガラス等のより高密度の材料及び空気中の使用可能な材料をプラスチックから分離する。廃棄物材料は、除石器１３０の振動スクリーンを通って移動し、ガラス等のより高密度の材料及び空気中の使用可能な材料は、スクリーンの開口部から落下し、残りのより軽い材料は、送風機から供給される空気によりスクリーン上に維持される。除石器１３０からの分離されたガラスを含むアウトプット流１３０ｂは、アウトプット流１２６ｂ中のガラス粒子と混合され、その後貯蔵バンカー１２８に運ばれる。除石器１３０から落下した分離された風媒可能材料を含むアウトプット流１３０ｃは、貯蔵バンカー１３２に運ばれる。除石器１３０からの残りのアウトプット流１３０ａは、光学的選別器１４６にインプットとして提供される（図１ｂ）。
【００５７】
繊維及び低減されたレベルのプラスチックを主に含む第２の小流１２２ｂは、光学的選別器１３４にインプットとして提供される。光学的選別器１３４を使用して、繊維ブラウン（ｆｉｂｅｒ ｂｒｏｗｎ）からプラスチックを全て取り除く。光学的選別器１３４は、コンベヤーに光を照射し、プラスチック材料からの反射光を検出器で検出する。この情報を使用して、検出器はプラスチック材料を検知し、プラスチック材料をめがけて空気ジェットを当て、それをコンベヤーから取り除く。ある実施形態では、光学的選別器１３４は、８フィート幅のコンベヤー上のプラスチック材料を検出可能である。主に繊維を含む光学的選別器１３４からの残りの流れは、繊維ブラウンと残りの繊維とに分割される。取り除かれた繊維ブラウンは、バンカー１３６に貯蔵され、残りの繊維は、ピッキングプラットフォーム１３８にインプットとして提供され、そこでは、ブラウン、古新聞紙（ＯＮＰ）、プラスチック、及びくずが取り除かれる。ある実施形態では、残りの繊維は、２系統インプットとしてピッキングプラットフォーム１３８に提供される。その後、ピッキングプラットフォーム１３８からのブラウン、ＯＮＰ、及びくずは、バンカー１４０に移される。
【００５８】
次に、連続する一組の光学的選別器を使用して、異なる色及び大きさのプラスチックを選別する。これらの連続する一組の光学的選別器の検出器は、異なる色及び大きさのプラスチックを識別可能である。光学的選別器１３４から押し出された（ｅｊｅｃｔｅｄ）所定の大きさより大きなプラスチックは、光学的選別器１４２にインプットとして提供される。例えば、３インチより大きな押し出されたプラスチックは、光学的選別器１４２にインプットとして提供される。光学的選別器１４２は、流れから高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）着色プラスチックを検出して取り除く。ある実施形態では、光学的選別器１４２は、８フィート幅のコンベヤー上の着色ＨＤＰＥを検出可能である。押し出されたＨＤＰＥ着色プラスチックを含むアウトプット流１４２ａは、バンカー１４４に移され、貯蔵される。光学的選別器１４２は、残りのプラスチック中の所定の大きさのプラスチックを検出し、検出されたプラスチックを下方軌跡で押し出す。ある例では、３インチ未満の選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。別の例では、約３インチ〜約７インチの選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。その後、所定の大きさの押し出されたプラスチックを含むアウトプット流１４２ｂは、バンカー１６０に運ばれ、貯蔵される。所定の大きさより大きな残りのプラスチックは全て、光学的選別器１４８にインプットとして提供される。
【００５９】
光学的選別器１４８は、流れからポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）プラスチックを検出して取り除く。ある実施形態では、光学的選別器１４８は、８フィート幅のコンベヤー上のＰＥＴを検出可能である。押し出されたＰＥＴプラスチックを含むアウトプット流１４８ａは、バンカー１５０に移され、貯蔵される。光学的選別器１４８は、残りのプラスチック中の所定の大きさのプラスチックを検出し、検出されたプラスチックを下方軌跡で押し出す。ある例では、３インチ未満の選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。別の例では、約３インチ〜約７インチの選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。所定の大きさの押し出されたプラスチックを含むアウトプット流１４８ａは、アウトプット流１４２ｂと混合され、その後バンカー１６０に運ばれ、貯蔵される。所定の大きさより大きな残りのプラスチックは全て、光学的選別器１５４にインプットとして提供される。
【００６０】
光学的選別器１５４は、ＨＤＰＥ未着色プラスチックを全て検出して流れから取り除く。ある実施形態では、光学的選別器１５４は、６フィート幅のコンベヤー上の未着色ＨＤＰＥを検出可能である。押し出されたＨＤＰＥ未着色プラスチックを含むアウトプット流１５４ａは、バンカー１５６に移され、貯蔵される。光学的選別器１５４は、残りのプラスチック中の所定の大きさのプラスチックを検出し、検出されたプラスチックを下方軌跡で押し出す。ある例では、３インチ未満の選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。別の例では、約３インチ〜約７インチの選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。所定の大きさの押し出されたプラスチックを含むアウトプット流１５４ｂは、アウトプット流１４２ｂと混合され、その後バンカー１６０に運ばれ、貯蔵される。
【００６１】
別の一組の連続する光学的選別器を使用して、異なる色及び大きさのプラスチックを、除石器１３０からのアウトプット流１３０ａから選別する。光学的選別器１４６は、アウトプット流１３０ｃからの高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）着色プラスチックを全て検出して取り除く。ある実施形態では、光学的選別器１４６は、４フィート幅のコンベヤー上のＨＤＰＥ着色プラスチックを検出可能である。駆出ＨＤＰＥ着色プラスチックを含むアウトプット流１４６ａは、アウトプット流１４２ａと混合され、その後バンカー１４４に移され、貯蔵される。光学的選別器１４６は、残りのプラスチック中の所定の大きさのプラスチックを検出し、検出されたプラスチックを下方軌跡で駆出する。ある例では、３インチ未満の選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。別の例では、約３インチ〜約７インチの選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。所定の大きさの駆出プラスチックを含むアウトプット流１４６ｂは、アウトプット流１４２ｂと混合され、その後バンカー１６０に運ばれ、貯蔵される。所定の大きさより大きな残り全てのプラスチックを含むアウトプット流１４６ｃは、光学的選別器１５２にインプットとして提供される。
【００６２】
光学的選別器１５２は、アウトプット流１４６ｃからの高ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）プラスチックを全て検出して取り除く。ある実施形態では、光学的選別器１５２は、４フィート幅のコンベヤー上のＰＥＴを検出可能である。駆出ＰＥＴプラスチックを含むアウトプット流１５２ａは、アウトプット流１４８ａと混合され、その後バンカー１５０に移され、貯蔵される。光学的選別器１５２は、残りのプラスチック中の所定の大きさのプラスチックを検出し、検出されたプラスチックを下方軌跡で押し出す。ある例では、３インチ未満の選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。別の例では、約３インチ〜約７インチの選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。所定の大きさの押し出されたプラスチックを含むアウトプット流１５２ｂは、アウトプット流１４２ｂと混合され、その後バンカー１６０に運ばれ、貯蔵される。所定の大きさより大きな残り全てのプラスチックを含むアウトプット流１５２ｃは、光学的選別器１５８にインプットとして提供される。
【００６３】
光学的選別器１５８は、アウトプット流１５２ｃからの高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）未着色プラスチックを全て検出して取り除く。ある実施形態では、光学的選別器１５８は、４フィート幅のコンベヤー上のＨＤＰＥ未着色プラスチックを検出可能である。押し出されたＨＤＰＥ未着色プラスチックを含むアウトプット流１５８ａは、アウトプット流１５４ａと混合され、その後バンカー１５６に移され、貯蔵される。光学的選別器１５８は、残りのプラスチック中の所定の大きさのプラスチックを検出し、検出されたプラスチックを下方軌跡で押し出す。ある例では、３インチ未満の選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。別の例では、約３インチ〜約７インチの選別されたプラスチックが、下方軌跡で押し出される。所定の大きさの押し出されたプラスチックを含むアウトプット流１５８ｂは、アウトプット流１３０ｃと混合することにより再選別され、その後光学的選別器１４６にインプットとして提供される。所定の大きさより大きな残り全てのプラスチックを含むアウトプット流１５８ｃは、渦電流分離器１６２にインプットとして提供される。
【００６４】
渦電流分離器１６２は、アウトプット流１５８ｃから非鉄金属を分離する。渦電流分離器は、アルミニウム等の非鉄金属をコンベヤーから押し出す回転磁石を備える。この分離器は、ドラム内の小型磁石が保持するのと同じ電荷を有する非鉄金属材料をインジェクトする。同じ電荷は反発し、非鉄材料は磁石から跳ね返ってシュートに落ちる。選別された非鉄材料を含むアウトプット流１６２ａは、バンカー１６４に運ばれ、貯蔵される。渦電流分離器１６６からの残りの材料は、残留物としてバンカー１６６に破棄される。表示されていないが、除石器１３０等の追加的な除石器を、渦電流分離器１６６の後に備え、一般に重い材料から一般に軽い材料を分離することができる。また、種々の分離作業後に残った残留物を符号１００番の工程に再循環させて、バンカーに移される材料の量を増加させることができる。上記で示されている選別及び分離技術に加えて又は組合せて、以下に記載の技術、装置、及びシステムを使用することができる：２００８年９月２５日に出願されたＳｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｔａｇｇｉｎｇ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｆｏｒ Ｕｓｅ Ｉｎ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｏｆ Ｔｈｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ Ｔｈｅｒｅｉｎと題する米国特許仮出願第６１／１００，０３８号明細書、２００８年５月２７日に出願されたＳｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｓｏｒｔｉｎｇ Ｒｅｃｙｃｌａｂｌｅｓ Ａｔ Ａ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｆａｃｉｌｉｔｙと題する米国特許出願第１１／８８３，７５８号明細書、２００６年７月１７日に出願されたＳｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｓｏｒｔｉｎｇ Ｒｅｃｙｃｌａｂｌｅｓ Ａｔ Ａ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｆａｃｉｌｉｔｙと題する米国特許出願第１１／４８７，３７２号明細書、２００５年４月１５日に出願されたＳｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｓｏｒｔｉｎｇ， Ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ Ｄａｔａ Ｐｅｒｔａｉｎｉｎｇ Ｔｏ Ａｎｄ Ｃｅｒｔｉｆｙｉｎｇ Ｒｅｃｙｃｌａｂｌｅｓ Ａｔ Ａ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｆａｃｉｌｉｔｙと題する米国特許出願第１１／１０６，６３４号明細書、現在は２００８年３月１１日に交付された米国特許第７，３４１，１５６号明細書、２００７年５月２３日に出願されたＳｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ Ａ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓｔｒｅａｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｆａｃｉｌｉｔｙと題する米国特許出願第１１／８０２，４９７号明細書、これらは全て参照により本明細書に組み込まれる。
【００６５】
市場のニーズ及び経済に応じて、上記で考察した各バンカーにある選別された材料は、梱包されて再利用施設に再販売されても、又は燃料を生産するための人工供給原料として更に処理されてもよい。選別された廃棄物は、繊維、プラスチック、脂肪／油類／グリース（ＦＯＧ）、及びスラッジとしておおまかに分類することができる。これらの種類の選別された廃棄物の各々は、所定の組成を有する人工供給原料を生産して、化学変換操業から所望のアウトプットを達成するために使用することができる。本明細書中で使用される場合、所望のアウトプットには、化学変換操業の産物の１つ又は多くの態様が含まれていてもよい。例えば、所望のアウトプットには、これらに限定されないが、操業により生産された物質の総量、操業からのアウトプット全体中に存在する特定の物質の量、操業により生産された特定の物質の比率、操業からの全アウトプット中のある不純物の量、及び操業により生産された物質のより高い発熱量が含まれる。
【００６６】
上記のように、ガス化ユニットでは、有利には、種々の人工供給原料を使用することができる。従って、例示の目的で、化学変換操業としてガス化を使用する本発明の実施形態を下記に記述する。しかしながら、他の化学変換操業は、本発明の範囲内にあると理解される。その後人工供給原料を例えばガス化ユニットで使用して、供給原料を合成ガス（ｓｙｎｇａｓ）に変換してもよい。その後、合成ガスをボイラーで使用して蒸気を発生させタービンを作働させてもよく、又はフィッシャー−トロプシュプロセスで使用して燃料を生産してもよい。
【００６７】
図２の符号２００は、選別及び分離された廃棄物をガス化用の供給原料として処理するための例示的なフローダイアグラムを示す。ステップ２０４では、バンカー２０２から取り出された各タイプの廃棄物が計量され、その水分含有量が水分センサー２０６により測定される。例えば、供給材料の水分含有量は、赤外線検出器又はマイクロ波検出器を使用して決定することができる。制御ユニット２０８は、各タイプの廃棄物の水分含有量に関する情報を水分センサー２０６から受信し、その後それに応じて廃棄物を取り出す速度を調節する。制御ユニット２０８は、所定の配合に基づいて取り出される廃棄物の量及びタイプを指定し、その配合は、ひいては種々のタイプの廃棄物の化学的及び物理的特徴に基づいている。例えば、そのタイプの廃棄物の発熱量及び／又は化学的組成を考慮に入れることができる。従って、廃棄物の絶対的元素（例えば、炭素、水素、硫黄、及び／又は窒素）含有量、並びに廃棄物中に存在する特定の化合物又は元素の比率を使用して、取り出される廃棄物の量及びタイプを決定することができる。ステップ２０４で取り出された廃棄物を計量した後、廃棄物を容器２１０に移して混合及び乾燥させる。例えば、容器２１０中での混合は、オーガにより実施される。本発明のある態様では、ガス化装置２２２又はフィッシャー−トロプシュ装置２３０のいずれかからの廃熱を、容器２１０での廃棄物乾燥に使用することができる。制御ユニット２０８は、水分センサー２０６から受信した水分情報を使用して、必要とされる廃熱を決定して、容器２１０の廃棄物混合物中の水分含有量を調整する。制御ユニット２０８は、所望の水分含有量に達するまで、ガス化装置２２４又はフィッシャー−トロプシュ装置２３０のいずれかからの廃熱を容器２１０に転送する。
【００６８】
容器２１０からの混合及び水分調整された廃棄物材料は、シュレッダー２１２に移される。シュレッダー２１２は、所望のガス化装置アウトプットに応じた所定の大きさを得るために廃棄物材料を細断する。所望のガス化装置アウトプットは、制御ユニット２０８により決定され、シュレッダー２１２の細断速度は、制御ユニット２０８により調整される。細断サイズを小さくすると操業コストが増大する場合があるため、制御ユニット２０８は、廃棄物材料を細断するコストを考慮することもできる。ガス化装置に対する供給原料の必要条件に基づいて、制御ユニット２０８は、細断廃棄物をペレットに変換するかどうかをステップ２１４で決定する。制御ユニット２０８が、細断された廃棄物をペレットに変換しないことを決定した場合、細断された廃棄物は廃棄物供給器２１６に供給される。廃棄物供給器２１６は、細断された廃棄物を処理して、所望のガス化装置アウトプット値を達成するために最適な特徴を有する圧縮供給原料にして、圧縮廃棄物をガス化装置２２２に直接供給する。廃棄物供給器２１６は、反応器が最適レベルで稼働するように温度又は圧力差を維持することが求められる反応容器（任意のタイプの）に、圧縮廃棄物を運搬する工程を提供する。この工程は、反応器が、供給原料を一定の速度で反応器に受容することも可能にするだろう。この工程は、最小限の機械的可動部しか有しておらず、廃棄物の特性を利用して反応器を密閉する。
【００６９】
更に、人工供給原料は、所望のガス化装置アウトプットを達成する能力を提供するだけでなく、人工供給原料は、そうでなければ廃棄物の不均質な収集物を、廃棄物が均質であるかのように使用することを可能にする。廃棄物を破壊及び再構築して人工供給原料にすることは、廃棄物の不均質性を変更するのではなく、むしろ本発明の実施形態により生じる人工供給原料を一貫したものにする。このような一貫性により、ガス化プロセスの制御可能性が増大する。人工供給原料がなければ、ガス化操業は、反応器供給材料の特徴にばらつきがあるため予測不能のアウトプット変動に遭遇する場合がある。人工供給原料は、廃棄物供給材料のばらつきを低減し、それにより反応供給材料系の安定性を増加させる。従って、本発明の実施形態は、種々の固形廃棄物及び液体の正確な混合レベルを、最適な反応及び燃料の必要条件に必要な放出特徴に最適化することを可能にする。更に、本発明の実施形態は、自然には生じない化学的組成を有する人工供給原料の生成を可能にし、それにより天然燃料のガス化で生じる望ましくない効果、例えばＳＯＸ及びＮ０Ｘの形成を低減する。
【００７０】
制御ユニット２０８が、細断された廃棄物をペレットに変換すべきであると決定した場合、シュレッダー２１２からの細断された廃棄物は、ペレタイザー２１８に移される。ペレタイザー２１８は、細断された廃棄物を、所定の速度で熱分解を起こすことが可能なペレットに変換する。ある実施では、Ｌｕｎｄｅｌｌ社製８５０型圧縮器（Ｌｕｎｄｅｌｌ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ社製、チェロキー、アイオワ州から入手可能）を、ペレタイザー２１８として使用することができる。Ｌｕｎｄｅｌｌ社製圧縮器は、長さが約２インチ〜約６インチで、約４５ｌｂ／ｆｔ３〜約６０ｌｂ／ｆｔ３の容積密度を有するペレットを生産することができる。より長いか又はより短い長さ及びより大きいか又はより小さい容積密度を有するペレットを生産することができる他の圧縮方法を、ペレタイザー２１８の代りに使用することができ、それは本発明の範囲内に留まる。更に、上記に示されているペレット化技術に加えて又は組合せて、以下の文献に記載の技術、装置、及びシステムを使用することができる：２００９年６月２５日に出願されたＥｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｆｕｅｌ Ｐｅｌｌｅｔ Ｕｓｅｆｕｌ Ｆｏｒ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｏｆ Ｃｏａｌ Ｉｎ Ｃｏａｌ Ｆｉｒｉｎｇ Ｐｌａｎｔｓと題する番号未定の米国特許出願、２００９年６月２５日に出願されたＥｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｆｕｅｌ Ｐｅｌｌｅｔと題する番号未定の米国特許出願、２００９年６月２５日に申請されたＥｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｉｎｅｒｔ Ｆｕｅｌ Ｐｅｌｌｅｔと題する番号未定の米国特許出願、これらは全て参照により本明細書に組み込まれる。ペレタイザー２１８からのペレットは、制御ユニット２０８による供給速度の必要条件に基づいてガス化装置２２２に供給される。ペレタイザー２１８からの超過ペレットは、識別子を含むように改変され、その後バンカー２２０に移され、貯蔵される。
【００７１】
ガス化装置２２２に供給されるペレットは、熱分解変換を起こして合成ガスになる。赤外線検出器２２４は、合成ガスの組成を決定し、制御ユニット２０８に情報を伝達する。赤外線検出器２２４からの組成情報は、バンカー２０２から廃棄物を取り出す速度を調整し、廃棄物混合物中の水分含有量を調整して、所望のガス化アウトプットを得るために、制御ユニット２０８により使用される。ガス化装置２２２への供給速度も、少なくとも部分的にはペレットの消費速度によって決定することができ、例えば供給速度は、ガス化装置２２２に安定したレベルの材料を維持するために制御することができる。ガス化装置２２２により生産された合成ガスをボイラー２２６で使用し、蒸気を発生させてタービン２３２を作働させてもよく、又はフィッシャー−トロプシュプロセス２３０で使用して燃料を生産してもどちらでもよい。
【００７２】
図３の符号３００は、バンカーに貯蔵された各種の廃棄物を処理して、ガス化に好適であり、所望のガス化装置アウトプット、例えば所与のエネルギー含量のガス、炭素対水素含有量の指定モル比、及び／又は本明細書に示されている他の特徴を達成するための特定の組成及び特徴を有する供給原料を生産する例示的な方法を示す。図３は、所望のガス化装置アウトプット、例えば、合成ガスのエネルギー含量、合成ガスの水素対一酸化炭素比率、並びに／又は総水素及び一酸化炭素生産比率を達成するための供給原料の所望の組成及び特徴に基づいて供給原料に混合される各タイプの廃棄物の量を調整する方法も例示する。繊維、プラスチック、ＦＯＧ、及びスラッジに選別され、バンカー２０２に貯蔵された廃棄物は、様々な組成及び水分含有量の成分を含有していてもよい。更に、混合廃棄物は、図３に例示されている以外のもの、例えば、紙、新聞紙、雑誌、特定タイプのプラスチック、紡織繊維、庭ゴミ、及びゴムといった特定タイプの廃棄物に選別することができる。各タイプの廃棄物の組成及び水分含有量は、それらの供給源及び季節性に基づいて変動する場合があるが、全体的な差異はそれほど大きくない。図４は、米国の地域社会における典型的なＭＳＷ組成の推定を示す。特に、図４は、米国の地域社会における再利用前の総ＭＳＷ発生量が２億４６００万トンに相当することを示している。
【００７３】
生廃棄物の熱含量は、廃棄物中の可燃性有機物の濃度並びにその灰及び水分含有量に依存する。同様に、異なるタイプの廃棄物は、異なる化学的組成を有する。表１は、廃棄物の可燃性組成に関する例示的なデータを示す。
【００７４】
【表１】
【００７５】
ステップ３０２では、各廃棄物成分の組成が決定される。組成を決定する例示的な方法には、熱重量分析、即発ガンマ線中性子活性化分析（ＰＧＮＡＡ、Ｐｒｏｍｐｔ Ｇａｍｍａ Ｎｅｕｔｒｏｎ Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ）、二重エネルギーガンマ線減衰（Ｄｕａｌ−Ｅｎｅｒｇｙ Ｇａｍｍａ Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）等が含まれる。供給組成は、参照テーブル（例えば、表１）から決定することもできる。次に、各タイプの廃棄物の水分含有量が、ステップ３０４で測定される。ある実施形態では、水分含有量は、赤外線検出器を使用して決定される。別の実施形態では、水分含有量は、マイクロ波検出器を使用して決定される。水分含有量及び組成が決定されると、各タイプの廃棄物の組成及び特徴が、ステップ３０６で決定される。廃棄物タイプのエネルギー含量を計算する例示的な方法には、熱量測定が含まれる。エネルギー含量は、１キログラム当たりのｋＪ（ｋＪ／ｋｇ）で表すことができる。
【００７６】
上記で組み込まれた米国特許第７，３４１，１５６号明細書に記載の技術、装置、及びシステムは、種々の参照テーブル及び／又は全体的な供給組成を決定するための他の情報源と共に使用することができる。この特許は、光学的選別装置を使用して各種混合廃棄物を分離する技術を開示している。加えて、光学的組成レコーダー及びコントローラーを使用して、処理される各種廃棄物、例えば紙及びプラスチックのタイプ、容積、及び品質に関するデータを収集及び蓄積する。従って、光学的選別器及び組成レコーダーがＭＳＷの混合流を処理する際に、コントローラーは、特定のバンカーにある特定の材料の量及び品質を表すデータを蓄積する。その後、この情報及び参照テーブルの情報を使用して、特定のバンカーに現在貯蔵されている材料の平均組成を決定する。その後、この組成情報を、下記に示されているように使用して、所望の組成の供給原料を形成するために、特定のバンカーからどれだけの材料が必要かを決定することができる。
【００７７】
例えば、異なるタイプのプラスチックは異なる化学組成を有しており、例えば、ＰＥＴモノマーの化学式はＣ１０Ｈ８Ｏ４であるが、ＬＤＰＥモノマーの化学式はＣ２Ｈ４であり、それらの物質は異なるエネルギー含量を有する。このように、選別工程（上記に示されている実施形態等の）は、異なるプラスチックタイプの物品を単一のバンカーに移動させるため、異なる物品がバンカーに加えられると全体の炭素対水素比率は変化する。同様に、異なる物品が加えられると全体のエネルギー含量は変化する。上記に示されている技術は、各バンカーの材料の全体的な組成及びエネルギー含量の決定を可能にする。従って、異なるタイプのプラスチック材料が全てプラスチック材料バンカーに移動されるため、コントローラーは、バンカーにある材料の全体的な組成及びエネルギー含量を決定する際に、プラスチックの量及びタイプを考慮する。その後、この全体的な組成情報を下記に示されているように使用して、所望の組成の供給原料を達成するために使用する混合プラスチックの量を決定することができる。本明細書に記載されているように、供給原料組成及び特徴の制御は、炭素対水素比率及びエネルギー含量に限定されず、これらに限定されないが、水素及び一酸化炭素総生産量、総不純物質含有量、総汚染物質含有量、特定化合物の含有量、灰特徴等が含まれ得る。
【００７８】
ステップ３０８では、組成を含む廃棄物の各タイプの全体的な特徴に基づいて供給比率が設定され、最終供給原料比率に対応する全体的な所望の特徴が、ステップ３１０で計算される。ステップ３１２で、本方法は、計算された特徴が、所望のガス化アウトプットを達成するために必要な所望の特徴と等しいかどうかを決定する。ステップ３１２において、本方法が、ガス化に必要な所望の特徴と計算された特徴が等しいと決定した場合、ステップ３１６において、廃棄物タイプは、ステップ３１０で設定された供給比率に従って混合される。ステップ３１２において、本方法が、ガス化に必要な所望の特徴と計算された特徴が等しくないと決定した場合、ステップ３１４において、供給比率は、計算された特徴が、ガス化ユニットにより必要とされる供給材料の所望の特徴に相当するまで調整される。図示されていないが、混合廃棄物タイプは、上記に示されているようにペレタイザー等で圧縮することができる。
【００７９】
本明細書中の開示は、上記で組み込まれた米国特許第７，３４１，１５６号明細書に記載の技術、装置、及びシステムと組合せて、人工供給原料の最終組成に関するデータを証明することも可能にし、その後それを第三者に提供することができる。上記のように、特定のバンカーにある材料の全体的組成は、例えば、光学的選別器及び組成レコーダーを使用して決定することができる。バンカーからの各タイプの廃棄物が既知の供給比率に従って混合される時、人工供給原料の最終組成は既知である。従って、本明細書中に記載のシステムの操業者は、合成ガス生産者、電力生産者、及び／人工供給原料を使用する他の業者等の第三者に対し、人工供給原料の組成を証明することができる。更に、各バンカーの内容物を同様に証明することができる。そのような証明は、供給原料の使用に先立って供給原料の組成及び特徴に関する情報を提供することにより、第三者が、人工供給原料を消費する化学変換プロセスの制御を向上させることを可能にする。加えて、証明データは、種々の人工供給原料の価格を確立し、供給原料生産量及び使用量を容積及び／又は重量ベースで計算することを容易にするために使用することができる。
【００８０】
特定の供給原料の物理的特徴及び化学的組成は既知であるため、本明細書中に示されている技術は、供給原料を互いに比較して分類及びランク付けすることも可能にする。従って、燃焼中に放出される供給原料のエネルギー含量に従って供給原料をランク付け及び分類することができる。同様に、燃焼又はガス化中に生成される種々の汚染物質に基づいて、供給原料をランク付けすることができる。また更に、既存の分類法を供給原料に適用して、比較データを取得することができる。例えば、石炭を分類及びランク付けするために使用されるパーの式（Ｐａｒｒ ｆｏｒｍｕｌａｓ）を供給原料に適用して、それにより関連する特定の特性を推定することが可能になる。パーの式は数式１〜３に示されている。
【００８１】
【数３】
【００８２】
本発明のある実施形態では、比較的高いエネルギー含量の人工供給原料を生産することが望しい。そのような実施形態では、廃棄物の供給材料は、全体的な供給原料のエネルギー含量の増加に寄与する少なくとも１つの成分と更に混合される。本発明の別の実施形態では、全体的な供給原料のエネルギー含量は、供給材料の少なくとも１つの成分の水分含有量を減少させることにより調整される。例えば、そのままのＭＳＷは、平均でおよそ１３，０００ｋＪ／ｋｇのエネルギー含量又は瀝青炭の約半分のエネルギー含量を有し、そのままのＭＳＷの水分含有量は平均で２０％である。図５は、ＭＳＷ及びその成分のエネルギー含量が、水分含有量と共にどのように変化するかに関する例を示す。表示されている点は実験値であり、実線は、種々の有機化合物の熱化学計算値を示す。図５は、混合プラスチック及びゴムが、都市固形廃棄物に最も高いエネルギー含量を寄与していることを示す。水分を含む食品及び庭ゴミはエネルギー含量が最も低く、燃焼又はガス化よりも堆肥用に適している。
【００８３】
図６は、そのままのＭＳＷを含む種々の材料の例示的なエネルギー含量を示す。下記は、都市固形廃棄物の可燃性成分の熱力学的特性に基づく、ＭＳＷの主要成分の例示的な分子式である：
混合紙：Ｃ６Ｈ９．６Ｏ４．６Ｎ０．０３６Ｓ０．０１
混合プラスチック：Ｃ６Ｈ８．６Ｏ１．７
混合食品廃棄物：Ｃ６Ｈ９．６Ｏ３．５Ｎ０．２８Ｓ０．２
庭ゴミ：Ｃ６Ｈ９．２Ｏ３．８Ｎ０．０１Ｓ０．０４
【００８４】
ＭＳＷ中の有機廃棄物の混合物を最も緊密に近似する炭化水素式は、Ｃ６Ｈ１０Ｏ４である。
【００８５】
燃料の灰組成及び濃度は、ガス化容器中で凝塊形成をもたらす場合があり、ガス化装置の目詰り及びタール生成増加に結び付く。一般に、スラッギングは、灰含有量が５％未満である燃料では生じない。ＭＳＷは、石炭灰（５〜１０％）及び木材廃棄物（１〜５％灰）と比べて、灰含有量（１０〜１２％）が高い。そのままのＭＳＷは、それをより均質にすることにより、発電用により適した燃料に変換することができる。
【００８６】
図７は、異なる日に種々の供給源から収容した廃棄物タイプを処理して、燃料ガスを生産するガス化に好適な所望のエネルギー含量を有する均質な燃料にする例示的な方法７００を示す。ステップ７０２では、各種廃棄物は、図３のステップ３１０で決定される供給比率に基づいてバンカー２０２から取り出される。上記のように、取り出された廃棄物の大きさは、シュレッダーにより小さくすることができる。ステップ７０４では、細断された廃棄物が混合されて均質な混合物になる。ステップ７０６では、混合供給材料のエネルギー含量が供給材料成分の供給比率及びエネルギー含量に基づいて計算される。ステップ７０８では、計算されたエネルギー含量がガス化用の供給原料の所望のエネルギー含量と比較される。ステップ７１０では、混合供給材料のエネルギー含量が所望のエネルギー含量と等しくない場合には、廃棄物タイプの供給比率が混合供給材料エネルギー含量と所望のエネルギー含量との差異に基づいて調整される。
【００８７】
ステップ７１２では、混合廃棄物タイプのエネルギー含量が所望のエネルギー含量と等しい場合は、混合廃棄物がガス化中に最適に気化するように圧縮される。本発明のある実施形態では、混合供給材料は、圧縮されて（例えばペレットに）より高密度の供給材料を達成する。これにより、ガス化装置の能力を増加させることができ、及び／又はガス化反応器での必要な滞留時間の低減を支援することができ、それにより完全な変換が可能になる。表２は、ガス化システム用のＭＳＷ供給材料の例示的な仕様を示す。本発明のある実施では、混合廃棄物供給原料は圧縮されてペレットにされる。熱拡散率については一定の数値範囲が示されているが、ペレット化された供給原料が十分な多孔度を有する場合は、記載されている範囲外であってもよい。
【００８８】
【表２】
【００８９】
ステップ７１８では、圧縮供給原料がガス化する。圧縮供給材料のガス化中及びガス化後に、生産された合成ガスのエネルギー含量がステップ７２０で決定される。ステップ７２０で計算された合成ガスのエネルギー含量は、ステップ７２２で、合成ガスの所望のエネルギー含量と比較される。生産されたエネルギー含量が所望のエネルギー含量未満である場合は、ステップ７２４で所望のエネルギー含量との差異が計算される。ステップ７１６では、望のエネルギー含量との差異が所定の閾値より大きいかどうかを本方法により決定する。例えば、閾値は、約５％から約２０％の間で変動してもよい。所望の値との差異が所定の閾値よりも大きい場合、ステップ７１０では、この差異を使用して廃棄物タイプの供給比率が調整される。ステップ７０２では、ステップ７１０で調整された供給比率を使用して新しい廃棄物タイプが取り出される。差異が所定の閾値未満である場合、ステップ７１４で混合供給材料のエネルギー含量が添加物を加えることにより調整される。例示的な添加物には、脂肪、油類、グリース、庭ゴミ、スラッジ、グリセリン、タイヤ、クラムラバー、及び石油廃棄物等が含まれる。本発明のある実施形態では、差異が少なくとも１０％未満である場合、ガス化反応器への圧縮供給材料（例えば、ペレット）の供給速度は、測定されたエネルギー含量の差異に基づいて調整される。ステップ７２０で計算された合成ガスのエネルギー含量が、ステップ７２２において所望のエネルギー含量と等しいと決定された場合、合成ガスは、ステップ７２６で燃料を生産するために更に処理される。上記のように、供給原料組成及び特徴を操作してエネルギー含量を制御することは、本発明のある実施形態の例に過ぎない。混合供給原料のその他の特徴を操作して、他の所望のガス化装置アウトプットを制御することができる。これら所望のアウトプットには、これらに限定されないが、合成ガス生産量中の一酸化炭素対水素比率、合成ガス生産量中の低汚染物含有量、及び／又は全体的な合成ガス生産量が含まれる。
【００９０】
方法７００の諸態様は、ガス化が所望の組成の合成ガスを生産するのに好適な化学的組成を有する均質な供給原料を達成するために改変することができる。上記したように、特定のバンカーにある材料の全体的化学組成は決定することができる。従って、方法７００では、エネルギー含量を制御するのではなく、供給原料がガス化される際に所望の組成の合成ガスを生産する供給原料が得られるように、混合物の全体の化学組成を制御する。また更に、本明細書に示されている方法は、別のタイプの化学変換から所望のアウトプットをもたらすように、特定の組成及び特徴を有する供給原料を生産することができる。例えば、燃焼時に比較的大量の熱を産出するが、比較的低量の汚染物質（例えば、ＳＯＸ、ＮＯＸ、塩素等）を排出する供給原料を生産することができる。そのような実施では、特定の化学化合物（例えば、ＣａＯ、ＺｎＯ等）をステップ７１４で添加して、供給原料混合物中の潜在的汚染物質とその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で反応させることができる。
【００９１】
以下の表は、本明細書中に記載の技術を使用して生成された人工供給原料の例を示す。以下のものは例に過ぎず、他の廃棄物タイプから構成され、異なる組成を有する他の供給原料もまた本発明の範囲内である。人工供給原料の物理的特徴及び化学的組成に加えて、本表は、特定の供給原料を生産するために混合された特定タイプの廃棄物の定量的比率、例えば重量パーセント、容積パーセント等を提供する。例えば、供給原料＃１は、８２重量％の新聞紙及び１８重量％のプラスチックから生産されているので、定量的比率は８２重量部の新聞紙対１８重量部のプラスチックである。下記の表では、「ＡＲ」と表示された列のデータは、ガス化プロセス（下記でより詳細に示される）により受けた組成を表しており、「ＭＦ」と表示された列のデータは、水分を含まない組成を表す。
【００９２】
例示的な供給原料をガス化し、アウトプット結果が得られた。この情報も、下記の表に含まれている。供給原料を、以下の手順によりガス化した。実験室規模の層化された下降流ガス化装置で、ガス化試験を実施した。ガス化装置は、内径が６インチで穴あき火格子から上の高さが２４インチである。火格子の１”、７”、１９”上及び４”下に、ガス化装置に沿ってＫ型熱電温度計が設置されている。リアルタイムの温度を、データ記録温度計（オメガ社製、ＨＨ３０９Ａ）で記録する。２つのウォータースクラバーで構成されている合成ガス試料採取系統、及び真空ポンプを、合成ガス試料採取に使用し、試料をＨＰ５８９０Ａガスクロマトグラフで分析して、Ｈ２、Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ２、及びＣＨ４の容積分率を得る。乾燥ガス試験計量器を空気取入口に設置して、吸気速度を測定する。下記の表に示されているように、ガス化装置からのアウトプットは、混合されてガス化装置により処置される供給原料になる廃棄物のタイプを操作することにより影響を受ける場合がある。
【００９３】
【表３】
【００９４】
【表４】
【００９５】
【表５】
【００９６】
【表６】
【００９７】
【表７】
【００９８】
【表８】
【００９９】
【表９】
【０１００】
【表１０】
【０１０１】
【表１１】
【０１０２】
【表１２】
【０１０３】
【表１３】
【０１０４】
【表１４】
【０１０５】
【表１５】
【０１０６】
【表１６】
【０１０７】
【表１７】
【０１０８】
本発明の統合型廃棄物貯蔵システム及び方法並びにその付随する利点の多くが、先述の説明から理解されるだろう。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく又はその物質的利点を全て犠牲にすることなく、その部分の形態及び構築配置に種々の改変をなすことができ、本明細書で前述した形態は、その好ましい又は例示的な実施形態に過ぎないことは明白であろう。
【図１ａ】
【図１ａ−２】
【図１ｂ】
【図１ｂ−２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合都市固形廃棄物流から分離された第１のタイプの廃棄物成分の第１のバンカー、及び
前記混合都市固形廃棄物流から分離された第２のタイプの廃棄物成分の第２のバンカーを備え、
前記第１のタイプの廃棄物成分が、前記廃棄物成分の化学的組成に基づいて、並びに、前記第１及び第２のバンカーからの廃棄物成分の組合せを含む混合供給原料が、（ｉ）ガス化プロセスで前記混合供給原料が変換される際に前記ガス化プロセスにより生産される水素と一酸化炭素ガスとの生産比率、及び（ｉｉ）水素及び一酸化炭素の合計量のうちの少なくとも１つにどのように影響を与えるかに基づいて、前記第２のタイプの廃棄物成分と区別されるシステム。
【請求項２】
前記第１のタイプの廃棄物成分が、主としてプラスチック材料からなる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第２のタイプの廃棄物成分が、主として紙材料からなる、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
混合固形廃棄物流から分離された第１のタイプの廃棄物成分の第１のバンカー、及び
前記混合固形廃棄物流から分離された第２のタイプの廃棄物成分の第２のバンカーを備え、
前記第１のタイプの廃棄物成分が、前記廃棄物成分の物理的特徴及び化学的特徴の少なくとも１つに基づいて、並びに、前記第１及び第２のバンカーからの廃棄物成分の組合せを含む混合供給原料が化学変換プロセスにおいて変換される際に前記化学変換プロセスのアウトプットにどのように影響を与えるかに基づいて、前記第２のタイプの廃棄物成分と区別されるシステム。
【請求項５】
前記固形廃棄物流が、混合都市固形廃棄物を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記固形廃棄物流が、発生源で分別された流れを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記発生源で分別された流れが再利用可能材料を含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記発生源で分別された流れが再利用残留物を含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記化学変換プロセスがガス化プロセスを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項１０】
前記混合供給原料により影響を受けるアウトプットが、水素と一酸化炭素ガスとの生産比率である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記混合供給原料により影響を受けるアウトプットが、合成ガスの総生産量である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記化学変換プロセスが燃焼プロセスを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項１３】
前記混合供給原料により影響を受けるアウトプットが、前記燃焼プロセスにより放出される熱の総量である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１のタイプの廃棄物成分が、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、繊維、紙、新聞紙、木材、並びに脂肪、油類及びグリース（ＦＯＧ）のうち１つを含む材料を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第２のタイプの廃棄物成分が、前記第１の廃棄物成分と異なっており、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、繊維、紙、新聞紙、木材、並びに脂肪、油類及びグリース（ＦＯＧ）のうち１つを含む材料を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１のタイプの廃棄物成分が、前記廃棄物成分の炭素、水素、酸素、硫黄、窒素、塩素、及び灰含有量の少なくとも１つに基づいて、前記第２のタイプの廃棄物成分と区別される、請求項４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１のタイプの廃棄物成分が、前記廃棄物成分の水分含有量に基づいて、前記第２のタイプの廃棄物成分と区別される、請求項４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第２のタイプの廃棄物成分から前記第１のタイプの廃棄物成分を分離するための分離システムを更に含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記分離システムが、前記第１のタイプの廃棄物成分及び前記第２のタイプの廃棄物成分の少なくとも１つの容積及び重量の少なくとも１つに関するデータを収集するための光学的選別器を含む、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記データが、第三者による使用のために証明される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
少なくとも前記第１のタイプの廃棄物成分及び前記第２のタイプの廃棄物成分を混合して前記混合供給原料にする混合システムを更に含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項２２】
前記混合システムが、前記混合供給原料に混合される前記第１のタイプの廃棄物成分及び前記第２のタイプの廃棄物成分の少なくとも１つの容積及び重量の少なくとも１つに関するデータを収集するための光学的選別器を含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記データが、第三者による使用のために証明される、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
第１のバンカーを準備すること；
第２のバンカーを準備すること；
廃棄物成分の物理的特徴及び化学的特徴の少なくとも１つに基づいて、並びに、第１及び第２のタイプの廃棄物成分が混合されて化学変換プロセスにおいて変換されるための混合供給原料となる際に、前記廃棄物成分が前記化学変換プロセスのアウトプットにどのように影響を与えるかに基づいて、前記第１のタイプ及び前記第２のタイプの混合固形廃棄物成分を区別すること；
前記第１のバンカーに前記第１のタイプの廃棄物成分を配置すること；及び、
前記第２のバンカーに前記第２のタイプの廃棄物成分を配置することを含む方法。
【請求項２５】
前記混合固形廃棄物流が都市固形廃棄物を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記固形廃棄物流が、発生源で分別された流れを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記発生源で分別された流れが再利用可能材料を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記発生源で分別された流れが再利用残留物を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記化学変換プロセスがガス化プロセスを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１のバンカーに配置された廃棄物成分及び前記第２のバンカーに配置された廃棄物成分の少なくとも１つの容積及び重量の少なくとも１つに関するデータを収集することを更に含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３１】
前記データが、第三者による使用のために証明される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記混合供給原料により影響を受けるアウトプットが、水素と一酸化炭素ガスとの生産比率である、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記混合供給原料により影響を受けるアウトプットが、合成ガスの総生産量である、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記化学変換プロセスが燃焼プロセスを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３５】
前記混合供給原料により影響を受けるアウトプットが、前記燃焼プロセスにより放出される熱の総量である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１のタイプの廃棄物成分が、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、繊維、紙、新聞紙、木材、並びに脂肪、油類及びグリース（ＦＯＧ）の１つを含む材料を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３７】
前記第２のタイプの廃棄物成分が、前記第１の廃棄物成分と異なっており、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、繊維、紙、新聞紙、木材、並びに脂肪、油類及びグリース（ＦＯＧ）の１つを含む材料を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記第１のタイプの廃棄物成分が、前記廃棄物成分の炭素、水素、酸素、硫黄、窒素、塩素、及び灰含有量の少なくとも１つに基づいて、前記第２のタイプの廃棄物成分と区別される、請求項２４に記載の方法。
【請求項３９】
前記第１のタイプの廃棄物成分が、前記廃棄物成分の水分含有量に基づいて、前記第２のタイプの廃棄物成分と区別される、請求項２４に記載の方法。
【請求項４０】
前記第２のタイプの廃棄物成分から前記第１のタイプの廃棄物成分を分離することを更に含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項４１】
前記第１のタイプの廃棄物成分を前記第２のタイプの廃棄物成分と混合して、前記混合供給原料を形成することを更に含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１のタイプ及び前記第２のタイプの混合廃棄物成分の化学的組成に関するデータを収集することを更に含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記データが、第三者による使用のために証明される、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記混合供給原料を圧縮することを更に含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】
所望の化学的組成の人工供給原料を生産する方法であって、
混合固形廃棄物流から分離された第１のタイプの廃棄物成分の第１のバンカーを準備すること；
前記混合固形廃棄物流から分離された第２のタイプの廃棄物成分の第２のバンカーを準備すること；
前記第１のバンカーの廃棄物成分の化学的組成を決定すること；
前記第２のバンカーの廃棄物成分の化学的組成を決定すること；
前記第１のバンカーの廃棄物成分と前記第２のバンカーの廃棄物成分との定量的比率であって、当該定量的比率で前記廃棄物成分が混合されていると前記所望の化学的組成の前記人工供給原料が得られるような定量的比率を決定すること；および
前記第１のバンカー及び前記第２のバンカーの廃棄物成分を前記定量的比率に従って混合して前記所望の化学的組成の前記人工供給原料を準備すること、を含む方法。
【請求項４６】
前記混合固形廃棄物流が都市固形廃棄物を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記固形廃棄物流が、発生源で分別された流れを含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記発生源で分別された流れが再利用可能材料を含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記発生源で分別された流れが再利用残留物を含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記混合廃棄物成分を圧縮供給原料に形成することを更に含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項５１】
前記第１のバンカーの廃棄物成分の化学的組成を決定すること、及び前記第２のバンカーの廃棄物成分の化学的組成を決定することのうち少なくとも１つが、前記都市固形廃棄物流に通常存在する廃棄物タイプに関連する一連の化学的組成情報に基づくものである、請求項４５に記載の方法。
【請求項５２】
前記都市固形廃棄物流に通常存在する廃棄物タイプに関連する前記一連の化学的組成情報が参照テーブルである、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記第１のバンカー及び前記第２のバンカーの混合廃棄物成分の化学的組成に関するデータを収集することを更に含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
前記データが、第三者による使用のために証明される、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記混合廃棄物成分を添加物と混合することを更に含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項５６】
前記添加物が、脂肪、油類、及びグリースの少なくとも１つである、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記添加物が、庭ゴミ及びスラッジの少なくとも１つである、請求項５５に記載の方法。
【請求項５８】
前記添加物が、タイヤ及びクラムラバーの少なくとも１つである、請求項５５に記載の方法。
【請求項５９】
前記添加物が石油廃棄物である、請求項５５に記載の方法。
【請求項６０】
前記第１のバンカーの廃棄物成分が主として新聞紙材料からなり、前記第２のバンカーの廃棄物成分が主としてプラスチック材料からなり、前記定量的比率が、約８２重量部の前記第１のバンカーの廃棄物成分対約１８重量部の前記第２のバンカーの廃棄物成分である、請求項４５に記載の方法。
【請求項６１】
前記第１のバンカーの廃棄物成分が主として雑誌材料からなり、前記第２のバンカーの廃棄物成分が主としてプラスチック材料からなり、前記定量的比率が、約３６重量部の前記第１のバンカーの廃棄物成分対約６４重量部の前記第２のバンカーの廃棄物成分である、請求項４５に記載の方法。
【請求項６２】
前記第１のバンカーの廃棄物成分が主として紙材料からなり、前記第２のバンカーの廃棄物成分が主として繊維製品からなり、前記定量的比率が、約２４．５重量部の前記第１のバンカーの廃棄物成分対約７５．５重量部の前記第２のバンカーの廃棄物成分である、請求項４５に記載の方法。
【請求項６３】
前記第１のバンカーの廃棄物成分が主として新聞紙材料からなり、前記第２のバンカーの廃棄物成分が主としてプラスチック材料からなり、前記定量的比率が、約９１．８重量部の前記第１のバンカーの廃棄物成分対約２．２重量部の前記第２のバンカーの廃棄物成分であり、かつ、前記混合廃棄物成分に６．０重量部の庭ゴミを混合することを更に含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項６４】
前記第１のバンカーの廃棄物成分が主として紙材料からなり、前記第２のバンカーの廃棄物成分が主としてゴム材料からなり、前記定量的比率が、約６８．０重量部の前記第１のバンカーの廃棄物成分対約３２．０重量部の前記第２のバンカーの廃棄物成分である、請求項４５に記載の方法。
【請求項６５】
前記第１のバンカーの廃棄物成分が主としてゴム材料からなり、前記第２のバンカーの廃棄物成分が主として紙材料からなり、前記定量的比率が、約８０．０重量部の前記第１のバンカーの廃棄物成分対約２０．０重量部の前記第２のバンカーの廃棄物成分であり、かつ、前記混合廃棄物成分に１３．０重量部の水を混合することを更に含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項１】
混合都市固形廃棄物流から分離された第１のタイプの廃棄物成分の第１のバンカー、及び
前記混合都市固形廃棄物流から分離された第２のタイプの廃棄物成分の第２のバンカーを備え、
前記第１のタイプの廃棄物成分が、前記廃棄物成分の化学的組成に基づいて、並びに、前記第１及び第２のバンカーからの廃棄物成分の組合せを含む混合供給原料が、（ｉ）ガス化プロセスで前記混合供給原料が変換される際に前記ガス化プロセスにより生産される水素と一酸化炭素ガスとの生産比率、及び（ｉｉ）水素及び一酸化炭素の合計量のうちの少なくとも１つにどのように影響を与えるかに基づいて、前記第２のタイプの廃棄物成分と区別されるシステム。
【請求項２】
前記第１のタイプの廃棄物成分が、主としてプラスチック材料からなる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第２のタイプの廃棄物成分が、主として紙材料からなる、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
混合固形廃棄物流から分離された第１のタイプの廃棄物成分の第１のバンカー、及び
前記混合固形廃棄物流から分離された第２のタイプの廃棄物成分の第２のバンカーを備え、
前記第１のタイプの廃棄物成分が、前記廃棄物成分の物理的特徴及び化学的特徴の少なくとも１つに基づいて、並びに、前記第１及び第２のバンカーからの廃棄物成分の組合せを含む混合供給原料が化学変換プロセスにおいて変換される際に前記化学変換プロセスのアウトプットにどのように影響を与えるかに基づいて、前記第２のタイプの廃棄物成分と区別されるシステム。
【請求項５】
前記固形廃棄物流が、混合都市固形廃棄物を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記固形廃棄物流が、発生源で分別された流れを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記発生源で分別された流れが再利用可能材料を含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記発生源で分別された流れが再利用残留物を含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記化学変換プロセスがガス化プロセスを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項１０】
前記混合供給原料により影響を受けるアウトプットが、水素と一酸化炭素ガスとの生産比率である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記混合供給原料により影響を受けるアウトプットが、合成ガスの総生産量である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記化学変換プロセスが燃焼プロセスを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項１３】
前記混合供給原料により影響を受けるアウトプットが、前記燃焼プロセスにより放出される熱の総量である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１のタイプの廃棄物成分が、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、繊維、紙、新聞紙、木材、並びに脂肪、油類及びグリース（ＦＯＧ）のうち１つを含む材料を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第２のタイプの廃棄物成分が、前記第１の廃棄物成分と異なっており、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、繊維、紙、新聞紙、木材、並びに脂肪、油類及びグリース（ＦＯＧ）のうち１つを含む材料を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１のタイプの廃棄物成分が、前記廃棄物成分の炭素、水素、酸素、硫黄、窒素、塩素、及び灰含有量の少なくとも１つに基づいて、前記第２のタイプの廃棄物成分と区別される、請求項４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１のタイプの廃棄物成分が、前記廃棄物成分の水分含有量に基づいて、前記第２のタイプの廃棄物成分と区別される、請求項４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第２のタイプの廃棄物成分から前記第１のタイプの廃棄物成分を分離するための分離システムを更に含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記分離システムが、前記第１のタイプの廃棄物成分及び前記第２のタイプの廃棄物成分の少なくとも１つの容積及び重量の少なくとも１つに関するデータを収集するための光学的選別器を含む、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記データが、第三者による使用のために証明される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
少なくとも前記第１のタイプの廃棄物成分及び前記第２のタイプの廃棄物成分を混合して前記混合供給原料にする混合システムを更に含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項２２】
前記混合システムが、前記混合供給原料に混合される前記第１のタイプの廃棄物成分及び前記第２のタイプの廃棄物成分の少なくとも１つの容積及び重量の少なくとも１つに関するデータを収集するための光学的選別器を含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記データが、第三者による使用のために証明される、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
第１のバンカーを準備すること；
第２のバンカーを準備すること；
廃棄物成分の物理的特徴及び化学的特徴の少なくとも１つに基づいて、並びに、第１及び第２のタイプの廃棄物成分が混合されて化学変換プロセスにおいて変換されるための混合供給原料となる際に、前記廃棄物成分が前記化学変換プロセスのアウトプットにどのように影響を与えるかに基づいて、前記第１のタイプ及び前記第２のタイプの混合固形廃棄物成分を区別すること；
前記第１のバンカーに前記第１のタイプの廃棄物成分を配置すること；及び、
前記第２のバンカーに前記第２のタイプの廃棄物成分を配置することを含む方法。
【請求項２５】
前記混合固形廃棄物流が都市固形廃棄物を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記固形廃棄物流が、発生源で分別された流れを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記発生源で分別された流れが再利用可能材料を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記発生源で分別された流れが再利用残留物を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記化学変換プロセスがガス化プロセスを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１のバンカーに配置された廃棄物成分及び前記第２のバンカーに配置された廃棄物成分の少なくとも１つの容積及び重量の少なくとも１つに関するデータを収集することを更に含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３１】
前記データが、第三者による使用のために証明される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記混合供給原料により影響を受けるアウトプットが、水素と一酸化炭素ガスとの生産比率である、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記混合供給原料により影響を受けるアウトプットが、合成ガスの総生産量である、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記化学変換プロセスが燃焼プロセスを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３５】
前記混合供給原料により影響を受けるアウトプットが、前記燃焼プロセスにより放出される熱の総量である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１のタイプの廃棄物成分が、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、繊維、紙、新聞紙、木材、並びに脂肪、油類及びグリース（ＦＯＧ）の１つを含む材料を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３７】
前記第２のタイプの廃棄物成分が、前記第１の廃棄物成分と異なっており、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、繊維、紙、新聞紙、木材、並びに脂肪、油類及びグリース（ＦＯＧ）の１つを含む材料を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記第１のタイプの廃棄物成分が、前記廃棄物成分の炭素、水素、酸素、硫黄、窒素、塩素、及び灰含有量の少なくとも１つに基づいて、前記第２のタイプの廃棄物成分と区別される、請求項２４に記載の方法。
【請求項３９】
前記第１のタイプの廃棄物成分が、前記廃棄物成分の水分含有量に基づいて、前記第２のタイプの廃棄物成分と区別される、請求項２４に記載の方法。
【請求項４０】
前記第２のタイプの廃棄物成分から前記第１のタイプの廃棄物成分を分離することを更に含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項４１】
前記第１のタイプの廃棄物成分を前記第２のタイプの廃棄物成分と混合して、前記混合供給原料を形成することを更に含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１のタイプ及び前記第２のタイプの混合廃棄物成分の化学的組成に関するデータを収集することを更に含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記データが、第三者による使用のために証明される、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記混合供給原料を圧縮することを更に含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】
所望の化学的組成の人工供給原料を生産する方法であって、
混合固形廃棄物流から分離された第１のタイプの廃棄物成分の第１のバンカーを準備すること；
前記混合固形廃棄物流から分離された第２のタイプの廃棄物成分の第２のバンカーを準備すること；
前記第１のバンカーの廃棄物成分の化学的組成を決定すること；
前記第２のバンカーの廃棄物成分の化学的組成を決定すること；
前記第１のバンカーの廃棄物成分と前記第２のバンカーの廃棄物成分との定量的比率であって、当該定量的比率で前記廃棄物成分が混合されていると前記所望の化学的組成の前記人工供給原料が得られるような定量的比率を決定すること；および
前記第１のバンカー及び前記第２のバンカーの廃棄物成分を前記定量的比率に従って混合して前記所望の化学的組成の前記人工供給原料を準備すること、を含む方法。
【請求項４６】
前記混合固形廃棄物流が都市固形廃棄物を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記固形廃棄物流が、発生源で分別された流れを含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記発生源で分別された流れが再利用可能材料を含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記発生源で分別された流れが再利用残留物を含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記混合廃棄物成分を圧縮供給原料に形成することを更に含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項５１】
前記第１のバンカーの廃棄物成分の化学的組成を決定すること、及び前記第２のバンカーの廃棄物成分の化学的組成を決定することのうち少なくとも１つが、前記都市固形廃棄物流に通常存在する廃棄物タイプに関連する一連の化学的組成情報に基づくものである、請求項４５に記載の方法。
【請求項５２】
前記都市固形廃棄物流に通常存在する廃棄物タイプに関連する前記一連の化学的組成情報が参照テーブルである、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記第１のバンカー及び前記第２のバンカーの混合廃棄物成分の化学的組成に関するデータを収集することを更に含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
前記データが、第三者による使用のために証明される、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記混合廃棄物成分を添加物と混合することを更に含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項５６】
前記添加物が、脂肪、油類、及びグリースの少なくとも１つである、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記添加物が、庭ゴミ及びスラッジの少なくとも１つである、請求項５５に記載の方法。
【請求項５８】
前記添加物が、タイヤ及びクラムラバーの少なくとも１つである、請求項５５に記載の方法。
【請求項５９】
前記添加物が石油廃棄物である、請求項５５に記載の方法。
【請求項６０】
前記第１のバンカーの廃棄物成分が主として新聞紙材料からなり、前記第２のバンカーの廃棄物成分が主としてプラスチック材料からなり、前記定量的比率が、約８２重量部の前記第１のバンカーの廃棄物成分対約１８重量部の前記第２のバンカーの廃棄物成分である、請求項４５に記載の方法。
【請求項６１】
前記第１のバンカーの廃棄物成分が主として雑誌材料からなり、前記第２のバンカーの廃棄物成分が主としてプラスチック材料からなり、前記定量的比率が、約３６重量部の前記第１のバンカーの廃棄物成分対約６４重量部の前記第２のバンカーの廃棄物成分である、請求項４５に記載の方法。
【請求項６２】
前記第１のバンカーの廃棄物成分が主として紙材料からなり、前記第２のバンカーの廃棄物成分が主として繊維製品からなり、前記定量的比率が、約２４．５重量部の前記第１のバンカーの廃棄物成分対約７５．５重量部の前記第２のバンカーの廃棄物成分である、請求項４５に記載の方法。
【請求項６３】
前記第１のバンカーの廃棄物成分が主として新聞紙材料からなり、前記第２のバンカーの廃棄物成分が主としてプラスチック材料からなり、前記定量的比率が、約９１．８重量部の前記第１のバンカーの廃棄物成分対約２．２重量部の前記第２のバンカーの廃棄物成分であり、かつ、前記混合廃棄物成分に６．０重量部の庭ゴミを混合することを更に含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項６４】
前記第１のバンカーの廃棄物成分が主として紙材料からなり、前記第２のバンカーの廃棄物成分が主としてゴム材料からなり、前記定量的比率が、約６８．０重量部の前記第１のバンカーの廃棄物成分対約３２．０重量部の前記第２のバンカーの廃棄物成分である、請求項４５に記載の方法。
【請求項６５】
前記第１のバンカーの廃棄物成分が主としてゴム材料からなり、前記第２のバンカーの廃棄物成分が主として紙材料からなり、前記定量的比率が、約８０．０重量部の前記第１のバンカーの廃棄物成分対約２０．０重量部の前記第２のバンカーの廃棄物成分であり、かつ、前記混合廃棄物成分に１３．０重量部の水を混合することを更に含む、請求項４５に記載の方法。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１１−５２６３２０（Ｐ２０１１−５２６３２０Ａ）
【公表日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１６６５６（Ｐ２０１１−５１６６５６）
【出願日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４８６３８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１５８４８６
【国際公開日】平成２１年１２月３０日（２００９．１２．３０）
【出願人】（５１１００１１４９）キャセラ ウェイスト システムズ インク (3)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４８６３８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１５８４８６
【国際公開日】平成２１年１２月３０日（２００９．１２．３０）
【出願人】（５１１００１１４９）キャセラ ウェイスト システムズ インク (3)
【Ｆターム（参考）】
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