竹バイオマスペレットの評価：結着材の種類と竹の年齢がペレット品質と性能に及ぼす影響

成長の早い草をクリーンな燃料に変える

竹はその美しさと成長の速さでしばしば称賛されますが、よりクリーンで手頃なエネルギーを求める取り組みにおいて強力な味方にもなります。本研究は、通常は低価値の副産物である竹の粉じんを、農業や森林の残渣から作った天然の結着材で小さく高密度の燃料ペレットに成形する可能性を探ります。結着材の種類や竹の年齢に応じてペレット品質がどう変わるかを注意深く試験することで、地域の植物廃棄物を家庭や産業向けの信頼できる燃料に変える実践的な方法を示しています。

竹ペレットが重要な理由

インドは世界有数の竹生産地の一つで、西ガーツやヴィダルバなどの地域を中心に毎年何百万トンもの竹が成長しています。それでも農地や加工場から出る多くの竹の残材は十分に利用されていません。ばら焼きは煙が多く、保管が難しく、嵩張りや含水率の高さのため輸送コストも高くつきます。この材料をペレットに圧縮することで、燃料はより高密度で乾燥し、輸送と取扱いが容易になり、燃焼も均一になります。本研究は広く栽培されているBambusa balcooaを対象に、コストを抑えつつ地域社会が既に持つ材料を活用して最良のペレットを得る方法を問います。

竹幹からペレットへ

研究チームは1年、2年、3年齢の竹幹を収穫して乾燥させ、細かい粉じんに粉砕しました。これに対し、サル（sal）、カランジ（karanj）、マフア（mahua）などの種子から油を搾った後の脱油ケーキや米ぬか、さらにこれらの混合物を結着材として混ぜ合わせました。これらのケーキは油抽出の副産物で、天然毒を含むものもあり廃棄されたり用途が限られることが多いです。しかしペレット成形では、タンパク質、残留油、でんぷんが粒子を結び付け、圧力下での緻密化を助けます。小型のペレットミルを用いて円筒形のペレットを作成し、その寸法、密度、強度、燃焼特性を測定しました。

良いペレットの条件

品質評価にはシンプルだが示唆に富む特性を用いました。水に沈むほど重く密度の高いペレットは、取扱いや輸送中に崩れにくく強度が高い傾向があります。ペレットはまた適切な含水率、灰（燃え残る不燃分）、加熱時に放出される揮発性成分、そして長時間の燃焼を支える固定炭素のバランスが必要です。研究では、特にマフアとカランジまたはサルのケーキを組み合わせた結着材が、高密度で固定炭素が多く耐久性の高いペレットをもたらすことが示されました。米ぬか単独は灰分を増やし一部のエネルギー特性を下げる一方、サルケーキ単独は振とう試験での破砕が最小といった特に頑丈なペレットを生み出しました。

竹の年齢が性能に及ぼす影響

竹幹の年齢もペレットの挙動に影響しました。竹が1年から3年へと成長するにつれて、その粉じんは自然に乾燥し、灰分が減少しエネルギー含有がやや高くなりました。2年生竹から作ったペレットは最も高い粒子密度と比較的速い燃焼を示し、3年生竹は総合的に最も高い発熱量と熱放出率を示しました。若い竹は揮発性成分が多く固定炭素も高めで、勢いのある炎と良好な燃焼持続性をもたらす傾向がありましたが、成熟幹に比べグラム当たりのエネルギーはやや低めでした。重要なのは、すべての年齢群が適切な結着材と組み合わせることで、水に沈み機械的取扱いにも耐える基本的な品質テストを通過した点です。

コスト、利益、日常への影響

実験室の数値を超えて、研究は竹ペレットが農家や小規模起業家にとって経済的に成立するかも検討しました。原料の竹、粉砕、結着材、ペレット化、保管、労働の費用を勘案すると、生産コストは約10〜10.5インドルピー／kgで、市場販売価格は約14ルピー／kgでした。これにより控えめではあるが実際の利幅が生まれ、廃材利用による環境上の利点や薪に対する森林への圧力軽減にもつながります。要するに、適切な結着材と竹の年齢を選べば、地域社会は地元の植物残渣を堅牢で煙の少ない燃料に変え、エネルギー需要を満たしながら廃棄物や森林伐採を削減できることを示しています。

引用: Ilorkar, V.M., Raut, P.D., Nimbarte, S.R. et al. Evaluation of bamboo biomass pellets: impact of binder type and age of bamboo on pellet quality and performance. Sci Rep 16, 12903 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40368-y

キーワード: 竹ペレット, バイオエネルギー, バイオマス燃料, 再生可能エネルギー, 農業残渣