世界人口の継続的な増加と消費水準の上昇に伴い、繊維製品の生産と繊維廃棄物の発生は世界中で著しく増加している。綿、ポリエステル、ナイロンなど複数の繊維からなる混合繊維製品は、その複雑な素材構成のためにリサイクルが特に困難である。従来のリサイクル経路は、価値の低い用途か埋め立て処分に限定されることが多い。廃棄繊維が直接埋め立てられると、貴重な資源が失われ、さらなる環境汚染が発生する可能性がある。
近年、固形廃棄物の有価化において、RDF（Refuse-Derived Fuel）が重要なソリューションとして浮上している。RDFは、廃繊維を含む発熱量の高い廃棄物の流れを、石炭の一部を代替する燃料に変換することを可能にし、"廃棄繊維の再成形と再生 "のための実用的な道筋を提供する。
RDFの基本概念と繊維廃棄物の再利用
RDF（Refuse-Derived Fuel）とは、選別、破砕、乾燥、成形などの前処理工程を経て、都市ごみまたは産業廃棄物から抽出・改良された可燃物のことである。RDFは、工業用ボイラーやセメントキルンなどの高温工業システムで代替燃料として広く使用されている。RDFの主成分は、比較的発熱量の高い紙、プラスチック、繊維製品などである。
廃棄繊維、特に混合繊維の繊維残渣は、可燃繊維の割合が高いため、RDF製造の理想的な原料であると考えられている。RDF調製プロセスでは 産業用シュレッダー は、嵩高で絡み合った繊維原料を適切な粒子サイズに効果的に縮小する中核機器として機能する。このサイズダウンにより、下流の分離効率と燃焼性能が大幅に向上する。
混合廃棄繊維をRDFに破砕するプロセスフロー
RDFの調製には複数の処理段階がある：
収集と事前選別
廃棄繊維は回収され、金属、プラスチック製ファスナー、ゴム部品、その他の汚染物質などの不燃物を除去するため、手作業または機械的な事前選別が行われる。
シュレッダー
シュレッダー は、繊維素材を小さな断片や薄片に切断したり裂いたりするために使用される。このプロセスは、繊維を分散させ、体積を減少させ、その後の分離と乾燥を容易にする。材料の特性や処理能力要件に応じて、所望の粒度分布と処理能力を達成するために、一軸シュレッダー、二軸シュレッダー、または複合シュレッダーシステムを採用することができる。
分離と不純物除去
などの技術がある。 磁気分離、渦電流分離、空気分級 は、鉄および非鉄金属、ならびに不適当な密度の不燃性フラクションを除去するために適用され、それによってRDFの純度と発熱量を向上させる。
乾燥と水分コントロール
乾燥システムは、通常20%以下に細断された原料の含水率を下げるために使用され、発熱量と燃焼効率を大幅に向上させる。
成形プロセス（オプション）
前処理された繊維画分は、圧縮して次のようにすることができる。 RDF燃料ペレットまたはブリケット輸送性、保存安定性、燃焼の安定性を向上させる。
最終製品の品質管理
発熱量、粒子の均一性、不純物の含有量などの主要パラメータを分析し、RDFが特定の産業用燃焼アプリケーションの要件を満たしていることを確認する。
RDFの調製と塗布に必要な主要機器
| プロセス段階 | 主要設備 |
| 一次破砕/破砕 | デュアルシャフトシュレッダー、シングルシャフトシュレッダー |
| 分離と不純物除去 | 磁選機、渦電流選別機、空気分級機 |
| 乾燥 | 熱風乾燥機、回転ドラム乾燥機 |
| 二次サイズ縮小 | ファインクラッシャー、二次シュレッダー |
| 成形 | RDFブリケットマシーン、ペレタイザー |
| 輸送とモニタリング | コンベアベルト、スクリーニングマシン、オンライン監視システム |
クラッシャーとシュレッダー 粒度分布、分離効率、下流の燃焼性能の安定性を直接左右するからである。
RDFの発熱量とエネルギーポテンシャル
について 発熱量 RDFの発熱量は、そのエネルギーポテンシャルの重要な指標である。原料の組成と処理強度が異なれば、発熱量も異なる：
- 典型的なRDFは、以下の範囲で高い発熱量を示す。 11～20.5MJ/kg（≒2600～4900kcal/kg）組成によってはそれ以上にもなる。
- 繊維廃棄物をプラスチックのような高発熱成分と混合すると、全体の発熱量を大幅に高めることができる。研究によると、繊維系RDFは、以下の値以上に達する可能性がある。 4500 kcal/kg (≒18.8 MJ/kg).
- さらに乾燥・成形工程を加えることで、燃焼安定性とエネルギー密度がさらに向上する。
その結果、RDFは、セメントキルン、工業用ボイラー、発電施設において、石炭やその他の従来の化石燃料の一部を代替することができ、二酸化炭素排出量の削減とバージン・エネルギー資源の消費量削減に貢献する。
RDFの経済的・環境的価値
経済的価値
- RDFは廃棄物のエネルギー価値を高め、リサイクルや廃棄物管理業界に新たな収入源を生み出す。
- 大量の産業用繊維廃棄物、古紙、発熱量の高いプラスチックくずを吸収する市場として、大きな可能性を示している。
- 石炭をRDFで代用することで、燃料調達コストを削減すると同時に、埋立処分費用も削減できる。
環境価値
- RDFは、埋め立てや直接焼却に回される固形廃棄物の量を減らし、全体的な資源循環性を向上させる。
- 化石燃料の一部を代替することで、CO₂排出量やその他の大気汚染物質を削減することができる。
- 高度な選別技術と熱処理技術を統合することで、ダイオキシンなどの有害物質の生成をさらに抑えることができる。
RDF原料供給源の拡大
RDFの原料には、廃繊維のほかにも以下のようなものがある：
- 都市固形廃棄物の可燃性画分：段ボール、プラスチック包装、および同様の材料。
- 産業廃棄物古紙、ゴム片、皮革端材、生産残渣など。
- バイオマス廃棄物農作物のわらや林業残渣は、繊維くずと一緒に処理することで、より安定したRDFブレンドを製造することができる。
- 粗大ごみ家具、マットレス、その他同様のものから、解体された可燃性部品を取り除く。
多様な原料ソースの利用は、全体的な二酸化炭素排出量を削減するだけでなく、さまざまな燃焼システムにおけるRDFの適応性と競争力を高める。
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