資源開発ネイチャー


現場からの農業イノベーション

岩手に来て20年
開発人生を振り返る

ヨーグルト農法 籾殻暖房 籾殻循環利用

田舎の資源開発

何かが出来そう


                   今日は本業以外の開発を公開します。

     6年前から私個人で開発を行っている環境改善に関した開発がおおむね完成しましたので紹介します。

        都会から地方にきて約20年  田舎イノベーションに挑戦
             
       地方にきて開発のテーマを見つけるのに随分の時間を要した。
    犬の 散歩道   
       

              いつもの散歩道・・・つくし、タンポポ、わらび、ロッキーも大喜び

       今年の冬の積雪は異常でした・・・・犬の散歩道に大苦戦・・・・???
       例年は・・30㎝・・今年は・・80㎝・・    ロッキーも不満顔

               今年のイノベーション・・・何にしようかな( ^ω^)・・・

       実は・・・昨年から決まっていた。   川に興味を  川にこだわろう・・・??? 

              水流 イノベーションを開始・・・水流発電方法     
       
                 

               川に興味を持ったキッカケは・・・最上川だった・・・???

           岩手県から新潟、北陸、大阪えは ときどき行くその時通るのが最上川沿いの抜け道
           栗駒から最上、尾花沢、寒河江、小国、などを経由そして新潟、富山、と続く・・・
           その時、最上川沿いに行くので・・・最上川は特別な存在・・・???
           とは 言うものの 昨年からコロナ( ^ω^)・・・ 残念の一言

           運転疲れ・・土手に腰を下ろして川を流れを見ている時(チョットした事件に遭遇)
           ・・・突然・・閃いた ???

                 この川の流れ・・・利用できないものか( ^ω^)・・・

                   

         水の流れ  膨大なエネルギー ・・・ この流れの中に水車を(スクリュウー)入れたら・・・???
         始まりは・・・そんな とんでもない 発送が・・・・そのうちに・・何とかなるかも( ^ω^)・・
         昨年から準備が・・・始まった。

              
             川の流れ観測装置               大河くん(試験機)
             水の流れを動力に変換        下部には水車・・上部には発電機 1.5kw

         先ず、川の流れ・・・水流エネルギーを調べるため 実証機を製作 データ取りを始めた・・・
           * 基本原理    水流を動力に変換・・水の性質の観察
           * データの収集  動力を電気に変換・・発電量の変化を利用した観察
            
                  開発は始まったばかり、現在も水流の調査実施中              

         川の流れ イノベーション の背景
         今年になって 政府も環境改善 に舵を切った・・・??? EC諸国、アメリカ、なども同様
         脱炭素経済の形成、カーボンニユートラル、再生可能エネルギー、などの記事が紙面を・・・

         最近の気象変動は危機感感じる・・・私が若かったころ・・・岐阜県の山中において飛騨川で
         バス事故があった。
         ちょうど、あの日の午後 岐阜駅で夕食をとっていた。外は雨、それも土砂降り雨・・・
         気象庁がラジオで大雨警報を伝えていた。
           *愛知県、岐阜県に大雨警報・・・雨量は50ミリ~60ミリ・・・と言っていた。
         食事を終えてぶらぶらしていると・・・・飛騨川でバスが川に転落・・・とのニュースが( ^ω^)・・・
         飛び込んできた。 ・・・ 大変だ・・・それから3時間 テレビにかじりつき

         随分 昔の出来事ですが・・・今でもよく覚えている。 この出来事でラジオから流れた雨量に
         こだわっている。  あの時帰り道ウインドガラスに打ち付ける雨の量・・・これが 50ミリか ???
         ワイパーをフル回転・・・飛んでしまうか・・・と思うほど( ^ω^)・・・
         あの時の雨量が50~60ミリ( ^ω^)・・・ 何故か 納得がいかない。
                      

         最近の雨の報道・・・「80ミリから100ミリの雨量になります」 こんな大雨警報をよく耳にします。
         あのバス事故のときの雨量が50~60ミリ・・・・対して、現在では、80ミリ~100ミリの報道
         ワイパーが飛んでしまうほどの雨量が60ミリ・・・対して現在では100ミリ・・・洪水が起きるのが
         数値の上から・・・あたりまえの現象だ・・・ 台風、山火事、豪雨、竜巻、異常潮位、乾燥

          異常気象は確実に起きている   世界各地で天候異変   回復することは出来るのだろうか

         私は15年位前から、地球温暖化 を考えるようになり、何時も心のどこかにあった再生可能エネルギー
         太陽光発電、風力発電、地熱発電、ダム水力圧電、・・・・???

              そんな背景の中で・・・水流発電が生まれた・・・水中内に沈めての発電
         【発電システム 要約】
          本発電方法は、シャフトの一方に水車(スクリュウ)もう一方に発電機を連動してそれらの装置を
         土台(コンクリート)などにアンカーボルトを用いて固定 且つ 発電機には防水機能を備えた電機
         コードが連結される。などの簡単な水流発電装置である。(上部の図面) 
         【特徴】
          水車、発電機、土台、と3種類の装置を合体したもので、簡単明瞭の発電装置である。本装置を川の 
         水中内に沈めることで、著しく重い土台の重量作用で安定した設置状態を得て発電作用を行う簡単な
         装置である。
          個々の装置による発電量は小さいが、大量に設置することで大量の電気を作ることが可能である。
         また、川の種類にもいろいろあり、川の大、小に合わした種類の装置が必要になる。
                       費用対効果が最も重要である
         
         

 【発明の開示】           川の流れを利用した発電方法の説明 特許出願一部を使用

 【発明が解決しようとする課題】

【0003】

    本発明は化石燃料使用に伴う二酸化炭素、メタンガスなどの温暖化の原因になるガスの排出を少しでもなくす目的に
開発された発電方法である。現在行われている環境に優しい発電方法は、太陽光発電、風力発電、地熱発電、ダムなど
の水力発電、であるが、それらの発電方法以外には中々有効な発電方法は発生できていないでいる。つまり、本発明は
これらの課題の解消を目的に開発された方法である。

 【課題を解決するための手段】

【0004】

  本発電方法は川の流れの水流を利用した発電方法で、図1に示した発電装置を一定の水深を持つ川の中に沈めこむこと
で、水の流れからの水圧を水車1に受けることで動設された発電機が作動して発電を行うものである。本発電装置は小型
発電装置であり且つ小規模発電しかできない装置である。例えば、川の水中内に一定の距離をとって川沿いに多数の発電
装置を設置することで、個々の発電電気量は少ないが膨大な数量の発電装置設置を駆動することで大きい発電電気量を得
ることが出来る。次に本発電装置は、水車1(スクリュウー)、発電機3、土台7が接続された構造である、したがって、
単純な構造であり他の発電方法に対して初期投資費用が低価格であると同時に費用対効果にも優れた発電システムを示し
ている。さらに、発電方法が簡単で川の水中内に投入すれば発電するなどの特徴を示している。


            
                 私の研究開発工房の前 ・・・・ 冬と   春の  風景

        カーボンニユートラルエネルギー利用の企画背景
         我々が生活している地球の生活環境は著しく危険な状態に変化している。それは、エネルギー発生に
        伴う、 大量の排気ガスの発生・・・大気の温暖化・・・生命活動環境の破壊、 産業革命が始まって
        以来、環境破壊は予想されていた・・・しかし、あまりにも便利で大量の化石燃料利用にストップが利かず
        地球環境は最悪の危機状態を示している。・・・ 今年になって、やっと 人々は危険に きずき
        環境改善政策に舵を切った・・・と思われる・・・??? 
         現在、使われている再生可能エネルギー、太陽光、風力、地熱、水力、バイオマス、などがあるが、まだ
        それら以外の自然界的エネルギー源が存在するだろうか・・・???
         ある日、最上川の堤防に腰お下ろして・・何気なく水の流れを見ていた・・・川上から机のような形の
        板切れが流れてきた・・・川袖にいた地元のおじさんが・・目の前来て板切れを拾おうと少し川に入って
        引っ張ていた・・・その時、流れが強いのか・・おじさんは板切れに引っ張られて・・水中にドボン・・
        水深は浅かったので何事もなかったようだった。
         その後、自動車の運転中・・・最上川での出来事を思い出していた時・・・川の流れて・・・???
        すごい・・・何故今まで気が付かなかったのだろうか・・・??? あのような小さな板切れが・・・
        人間を川に引っ張り込む力・・・川の流れのエネルギー・・・もう少し詳細な調査観察の余地がある。

         現在、水車と発電機を用いて、川の水中環境を調べているが、川の水の流れエネルギーは思ったより
        強いことが分かって来た。本企画の水力発電は現在まで行われてきた発電方法とは大きく異なる。川の
        上流にダムを製造しての発電とは異なり、川の流れの上流から海に流れ込む下流までの水流エネルギーを
        くまなく利用、発電してより大きな発電量を得ることが目的に行うものである。
         つまり、小さい装置をより多く設置して、個々の発電量は少ないが大量の発電機を使うことでより多
        くの電気を得る効果がある。そんな意味から現在の太陽光発電の特徴にも似ている方法とも言える。
        これらの発電方法は環境学的に適さない国々があるが、日本の気象環境下(四季)では、年間降雨量も
        多く 且つ 地理的に、川の距離は短く、水の流れも速く、水流エネルギーは大きいと言える。このような
        意味からも、本発電方法は再生可能エネルギーであると同時にカーボンニュートラルの目的達成になる企画
        と思われる。
                         私と水との関係
                * 学生のころ、海水浴で引き波に・・・あっという間に沖に流された
                * アユ釣りにのめりこみ・・・全国の川を( ^ω^)・・・
                * 川の水に流されたこと・・・数十回

                何故、今まで気が付かなかったのか・・・???

         現在、日本海側の国道からは沢山の風力発電風車が多く見られます。対して我々の発電は水の流れ・・
        風力と水の流れエネルギーを対照的に考えてみる。風力発電では風の流れを利用・・・風の流れの因子は
        気圧の変化現象を示している。高気圧から低気圧に向かって風の流れが見られ、その気圧数値の差に比例
        して風速が示されている。対して、水流発電では水の質量とその流速でエネルギー量が決定される。つまり
        質量×流速=エネルギー量であり発電量にも比例するのである。これら、二つの再生可能エネルギーを対象
        敵に比べて見たいと考えている。 自然界の物理的作用、エネルギー保存則からも力学的には同じではない
        かと思われる・・が・・・・・・風力と水流エネルギーどちらが有利でしょうか・・・???
        
         
                  
                          記事 作成中

        
         今年は圧倒的な積雪量 ビックリしている     今日は最近行われているイノベーションを紹介する 

                    

             籾殻暖房に関する 燃焼ガス対策 排気ガス環境改善
          資源開発ネイチャーでは籾殻の燃焼熱を用いて農業ハウスの暖房を行っている。開発当初の目的は
         圧倒的な暖房経費の削減を目標に開発が行われ、全国のハウス栽培農家で使われています。


         石油等の燃焼に対して、木材や籾殻等の燃焼ではどうしても煙突からの排気ガスは黒い煙が出てしま
         います。開発にあたって、籾殻暖房機は煙の出ない燃焼を目的に排気ガス開発が行われた。

                        

          木質や籾殻の燃焼に伴うCO2の発生は、カーボンニユートラル原理により規制対象外になっています。
         だからと言って・・・大量に放出させることにはなりません。・・・それは燃焼ガスはCO2 だけではない
         と言う事である。(一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物、二酸化炭素、その他燃焼灰に伴う粉塵)

          どうしたら ・・・ 少しでも綺麗な排気ガスに???

          1、燃焼室内部気体量を大きくする事に気が付いた
            中々、分からなかった燃焼現象を、ちょっとした きっかけで 重要な作用を発見

          2、今までの常識を超えた 酸素供給量 を試した (完全燃焼) 
            何事も・・・知識+現場+実行力  が基本でした。
                
              燃焼室体積が大きいのがポイント

          3、煙突からの排気ガスの清浄  ミスト噴霧(水)を用いた粉塵除去
            煙突上部に噴射ノズルを設置、水を利用してより綺麗な排ガスに
                 A ノズル噴射     B レギュレータ    C 取り出した粉塵
                    
                 
             A,B ・・・ ノズルの種類と水圧が重要
             C  ・・・ 排ガスから粉塵の取り込み量は ホットくん2日使用で写真に示した量
                                       

          4、熱によるベアリングの保護 (各部メカニズムの改善)
            水の冷却作用を応用・・・噴射ノズルの作用 (少量の水使用)
            同時に高温燻炭を急速に冷やす冷却作用を採用、一般的には燻炭に排出後水をかけている
            したがって 本方法では乾いた燻炭が排出
                

          上記に示した各種イノベーションは比較的最近に行われた実施例を公開しています。

          籾殻を燃料とした暖房機は製造販売を開始して13年程になります。少しでも良い商品に・・・・???
         と日々開発が行われて・・・・改善が進み 様々な充実した機能を有するようになりましたが・・・
         まだまだ これからも改良は果てしなく続くと思われます。
          

         籾殻暖房機 ホットくんの特徴
         * 冬季 農業ハウスにおいて トマト、キュウリ、栽培では 化石燃料使用による暖房経費の増大で
           経営が困難になっているようです・・・・???
           これら、課題の解消に籾殻暖房機の使用が増えてきました。
         新たなビジネスの模索
         * また、一方で大量の籾殻の処理に困っている農家も多く見られます・・・・???
           栽培ハウス暖房を行うことで経費の削減と燻炭製造販売を同時に行い、新たなビジネスを行っている
           農家も増えてきました。・・・参考にしてください。

           


          岩手に来て 最初に行ったイノベーション    排気牛乳の有効利用 ヨーグルト農法
   

       ヨーグルト農法 とは アミノ酸農法 であり ペプチド農法 であり カルシュム農法 でもある   

               さらに まとめて ヨーグルトカルチャー農法とも言える


                     
 
   開発テーマ発見

   たまたま、牛乳製造所の見学する機会を得て 牛乳製造プラントを見学中 最後に排気牛乳の処理作業の話を伺い
   何とか利用できないものか・・・と思ったのがヨーグルト農法の始まりでした
   
   科学的背景を模索
   農業とヨーグルトの関係を想像した時、植物の成育とヨーグルト成分は・・・??? とりあえず盛岡の図書館を
   訪ね、ヨーグルトの成分作用の専門書を読み漁った・・・次の週は農業 特に畑作及び果樹栽培の専門書を勉強した

   農業とヨーグルト
   始めのころは、生育との関係は分からなかったのが現実であった・・・???
   しかし、5年を過ぎたころから、少しづつ成分メカニズムが分かってきた それらの詳細は多くの因子があり、ここで
   それらを示すことは出来ないが、端的に言えば・・・ヨーグルトカルチャーと農業(生育)が結果的に且つ有効に結び
   ついたと思われるのである。

   ヨーグルト農法の効果
   ヨーグルト農法は様々な分野で使われています。その中でも特に強い効果が得られた分野を示す。
   特に強い効果は、果樹栽培とトマト栽培 リンゴ栽培、サクランボ栽培では、味覚の向上効果、ダニの抑制効果、
   収穫量の増大効果などが確認された。

   ヨーグルトカルチャー栽培効果、
   減農薬効果(ダニ剤の減少)      ・・・・ 農薬使用減少作用 80%減少効果
   病気の抑制(根に関する病気)      ・・・ 特に紋羽病効果
   味覚の向上作用            ・・・・ アミノ酸による味覚の向上作用は 果樹、野菜、水稲 全般
   ヨーグルトカルチャー効果はまだまだ多くの効果がある。

                      

   ヨーグルト農法 最大のエピソード
   ヨーグルト成分を農業に利用しようと考えたのはおそらく日本でも初めての試みだったと思われる。農業にヨーグルト
   カルチャーを利用しようと言っても・・・・農家の人々は・・・なんのこっちゃ 中々使ってもらえなかった・・???
   つまり、ヨーグルトカルチャーなるメカニズムが分からない人ばかり( ^ω^)・・・
   ところが、販売を始めて7年経過のころ・・・不思議な事が農家から判明してきました。
   リンゴ農家の多くにお婆ちゃんがいます。 お婆ちゃんは50年前にリンゴ園の農家のお嫁さんとして嫁いできました。
   嫁いで、40年 お父さんとリンゴ園経営を長年にわたって行ってきたそうです・・・したがって リンゴの味はだれよりも
   よく知っていたそうです。 ある日のこと お婆ちゃんから私どもの会社に電話がありました 
   「今年はヨーグルト農法さんが来ないようですが何故ですか」  と言ってきました。 
   「お父さんからヨーグルトの注文が有りませんでしたから 今年はまだ行っていません」 と返事をして電話を切った。
   しばらくして、お父さんから電話がかかり、
   「今年もヨーグルトを散布したいので、大ちゃんを持ってきてください」 との 電話が入った。
   「直ぐお届けします」と言って届けた。
   このような 出来事があちらこちらで 起こってきたのです・・・何故このような出来事が起こるのか( ^ω^)・・・
   リンゴ園のお父さんが ヨーグルト農法を進められて、リンゴ栽培に使用した。
   お婆ちゃんはそのことを知らずにいて その年のリンゴを食べて リンゴの味が変わったのに気が付いた、お父ちゃんに
   訪ねると 今年からヨーグルト農法をリンゴ栽培に取り入れたと知らされた。
   嫁いだ時から 長年にわたって苦労してリンゴ栽培を行ってきたお婆ちゃんは、リンゴが美味しくなったことを心から
   喜んでいた そんな時お父さんがヨーグルト農法を止めると言って 知らん顔 ・・・・
   困ったお婆ちゃんは・・・私の所に電話をしてきたのであった。  こんな出来事がそれ以来、毎年のように起こるよう
   これらの出来事、私には不思議に思えたのである・・・・ヨーグルトカルチャーとは全く理解していない反対側の
   人々が 結果的にヨーグルト農法を広めていたのである。・・・・・・・・??? お婆ちゃんは すごい ???

   ヨーグルト農法普及活動に関しては、まだまだ 面白い農業物語がたくさんありました・・・少しづつ紹介したいと考え
   ています。
   
   現在 ヨーグルト農法は考えていたほど普及していません。・・・・しかし 将来の農業に一点の光を放ったようだ

   
            岩手にきて 2度目に行ったイノベーション   籾殻の有効利用開発

                     

   開発テーマ 籾殻の有効利用
   ヨーグルト農法実施に伴い 農家を訪問 ・・・ あちらこちらの農家に籾殻が詰まれていることが気になっていた
   キュウリ栽培ハウスを訪問していた時 ・・・ 冬のハウス栽培 暖房経費が もう止めようと思っている・・・
   そんな、声をありらこちらで聞いた事が 籾殻開発を決意した。

   籾殻環境の背景
   先ず 籾殻を取り巻く背景から探ることにした・・・籾殻の利用は少なく大半の籾殻はいたるところに余っている。
   全国では200万トンが余っているようだ・・・
   籾殻開発では・・・始めから燃焼による熱利用と決めていた。 農業ハウス暖房の農家を訪ねると 殆ど全員・・・
   「重油の値段は高く、採算が取れない」 とのこと、籾殻を暖房に使えば・・・圧倒的な暖房経費削減を得られる

   籾殻開発の優位性
   先ず、籾殻を5粒ほど燃やしてみた・・・皿の上で5粒の籾殻の燃焼を幾度も観察・・・想像していた燃焼ではなかった
   籾殻が燃焼するのは籾殻本体ではなく・・・加熱されると先ず油分が燃えることが分かってきた。さらに 燃焼が進むと
   火は消えてしまうのである。
   籾殻の成分は セルロース、ヘミセルロース、リグニン、それらの成分に以外に多くの油分が存在している。・・・???
   この時・・・始めて ハウス暖房に籾殻が使えるかも・・・・と感じた。
   さらに、この時、籾殻の燃焼から燻炭の生成も示されていたがこの時にはそのことにきずかなかった・・・・???
   籾殻燃焼後では籾殻は灰になるものと思っていたが、暖房機が完成して燃やしてみて・・・始めて燻炭の生成が分かった
   のである。 
   昔から、燻炭は蒸し焼きして作るものだ・・・と信じていたが 燃焼からも生成されることが立証されたのである。つまり
   これらは全て籾殻油分の燃焼が因子になっている事である。

                      
           技術研究センターにて燃焼ガス試験     ホットくん燃焼風景

   籾殻の性質
   籾殻は比重が0,1である。始めの頃 あまり気にしていなかった・・・今になって支障が際立ってきた
   比重が異常に低いと・・・体積は異常に大きくなるのである。つまり 籾殻の移動に多くの経費が掛かるのである。
   例えば、10トン大型トラックに籾殻を満載したとしよう・・・籾殻の体積は多いが重量は1トンにしかならないのである
   発生発熱量は重量に比例するから体積の割にはエネルギー量は少ないのである。つまり、籾殻の輸送は出来ない事を示している
   籾殻暖房事業は籾殻を所有する人達しか有効利用できないと同時に広い範囲での事業は困難であった。

                      
                       籾殻の比重は0,1

   したがって、籾殻が余っていると言っても 且つ 有効活用と言っても 中々思うようにはいきません・・・・???
   さらに、また 籾殻暖房機を購入して籾殻を活用したとしても、効果が無ければ何にもなりません。
   幸いにして籾殻を有する人では籾殻は ただ 経済的効果は簡単に手に入れることが出来ますが、使用時には手間が掛かる
   これらの手間を経費として計上した上での費用対効果でなければならない・・・・開発を行うにあたって最も重視するのは
   実施した時の メリットとリスク を考慮に入れての開発が求められるのである。つまり、イノベーションとは費用対効果
   と技術開発とのせめぎあいが行われている。

   次に、籾殻の品質について述べる。
   籾殻暖房機を用いてハウス暖房を行うには、籾殻の品質が一定でなければなりません。 課題はいろいろあります。
     * わら、小石、などが籾殻内に混入している。
        これらの籾殻では暖房機が壊れてしまいます。 最悪の状態
     * 米の粉が混入している。
        燃焼が阻害される。煖房効率が下がり設定温度にならない可能性あり。
     * 雨などにより 籾殻がぬれている。
        ぬれた籾殻を使用すると、不完全燃焼が起きる。 一酸化炭素は鋼鉄おも腐食する。
   これらの原因は主に精米過程にあるようです。精米機の性能は一定ではないようでした。農協での精米は問題はありません。
   資金力もあり 高性能の装置を有している。 しかし 個々の農家では古い機械が使われていたり、精米工程の一部を排除
   したり、いろいろあるようです 籾殻暖房を行うには少なくとも・・・・石の混入とぬれた籾殻の使用は出来ない。
   籾殻の含水率は15%~25%以内が有効です。また、お米の粉の混入では混入濃度によりますが暖房中に燃焼が停止した
   例も確認しています。

                  

               エントツからのCO2を利用した液肥製造方法


    

   開発状況
   籾殻開発は農業ハウス暖房利用から始まった、3年を過ぎたころから・・・籾殻を徹底的に研究してみようと考えて・・・
   農業ハウス暖房、燻炭製造、かば焼き用炭開発、CO2を利用した肥料製造、水田とシリカ還元、籾殻発電、粉末籾殻発酵、
   などなど 様々な分野から籾殻イノベーションは行われている。
 
                       

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