【自主レポート】

　神戸市では消化ガスの100％活用をめざした取り組みを進めています。2004年に天然ガスと同等の品質の「こうべバイオガス」へ精製することに成功、2010年には「バイオガス都市ガス導管注入実証事業」を開始、2011年からは下水道に好適な地域バイオマスを活用し、バイオガスを増産させる「ＫＯＢＥグリーン・スイーツプロジェクト」を進めています。本レポートでは本市のこうべバイオガスへの取り組みを紹介します。

1.　はじめに

　神戸市は、面積55,283ha、人口約154万人で、南は大阪湾に面し市街地の背後には六甲連山が迫る自然豊かな都市です。本市では、1958年に中部処理場において下水処理を開始し、2011年度末では下水道人口普及率98.7％に達しています。その中部処理場も2010年度末に老朽化により閉鎖され、現在では市内６箇所の処理場において、１日平均約52万ｍ³の下水を処理しています。（図１）

図１　神戸市下水道計画図

　下水を処理する過程で発生する汚泥は、全て消化槽で消化（嫌気性微生物による有機物の分解処理）しており、減量化・安定化を図っています。この過程でメタンを約60％含んだ消化ガスが、日平均約37,000 ｍ³Ｎ発生します。
　消化ガスは都市ガスと比べ発熱量が約半分と低く、機器を損傷・劣化させる原因となる硫化水素やシロキサン等の不純物を含んでいます。不純物により、機器の稼働率や維持管理性が低下するため、消化ガスの用途は消化槽の加温や空調設備の燃料等、処理場内に限られていました。
　神戸市では、下水道の持つ代表的な資源である消化ガスを場内活用だけではなく、地産地消のエネルギーとして外部へ有効活用し、地球温暖化防止に貢献することを目標に消化ガスの高品質化に取り組み、現在では「天然ガス自動車燃料」や「都市ガス導管注入」へと利用を拡大しています。
　さらに、2011年度には「ＫＯＢＥグリーン・スイーツプロジェクト」を立ち上げ、下水道に好適な地域バイオマスを下水汚泥と混合して、バイオガス量の増加と汚泥処理の効率化をめざした取り組みを始めています。

2.　天然ガス自動車燃料としての活用

　東灘処理場において、2004年度に株式会社神鋼環境ソリューション（以下、ＳＫＳ）と大阪ガス株式会社（以下、大ガス）の協力で共同研究を行い、天然ガスと同等の品質の「こうべバイオガス」の精製に成功し、天然ガス自動車燃料への活用を実証しました。東灘処理場ではガス関連設備を改築し、2008年４月より「こうべバイオガス」を天然ガス自動車燃料として本格的に供用しています。
　「こうべバイオガス」の精製には、消化ガス中のメタン濃度を高めると同時に不純物を除去できる「高圧水吸収法」を採用しています。「高圧水吸収法」は、約0.9MPaに加圧した水中に消化ガスを通すことにより、二酸化炭素や硫化水素がほとんど水中に溶解するのに比べ、メタンはほとんど溶解しないことを利用して、消化ガス中のメタンのみを取り出しています。メタン濃度を97％以上に高めると共にシロキサン等の不純物も除去でき、高回収率で高効率な手法となっています。（図２）

　精製された「こうべバイオガス」は「こうべバイオガスステーション」で天然ガス自動車に充填されます。「こうべバイオガスステーション」は、市バスや下水道脱水汚泥運搬車、ごみ収集車の他、民間事業者の運送用車両・宅配車等に広く利用され、2011年度の充填量は年間約40万ｍ³、延べ約13,000台に上ります。（写真１）

3.　バイオガス都市ガス導管注入実証事業

　消化ガスの100％活用をめざし、経済産業省の「バイオマス等未活用エネルギー実証試験補助金」の採択を受けて、2010年10月、神戸市、大ガス、ＳＫＳの３者共同の実証事業として、「バイオガス都市ガス導管注入実証事業」を開始しました。

　「こうべバイオガス」を都市ガス導管に直接注入するためには、大ガスが定めた「バイオガス購入要領」に適合する品質に調整する必要があります。酸素及び二酸化炭素の微量成分をさらに除去すると共に、プロパンガスによる熱量調整及び都市ガスと同じ付臭を実施します。（図３）
　2011年度には年間約80万ｍ³を都市ガス導管に注入し、これは約2,000戸の家庭が１年間に使用するガス量に相当します。これによるＣＯ２削減量は約1,200ｔ－ＣＯ２／年になります。
　この取り組みにより、消化ガスの発生量と使用量のアンバランスを吸収し、100％近い有効利用が可能となると共により多くのバイオガスの活用が可能となりました。

4.　ＫＯＢＥグリーン・スイーツプロジェクト

　需要の大きな都市ガス導管注入による有効利用が実現したことで、神戸市ではさらなる再生可能エネルギーの供給拡大と拠点化をめざしています。
　神戸市は、2011年度に国土交通省が公募した下水道革新的技術実証事業（Ｂ－ＤＡＳＨプロジェクト）に、「神戸市東灘処理場 再生可能エネルギー生産・革新的技術実証事業－ＫＯＢＥグリーン・スイーツプロジェクト－」をＳＫＳとの共同研究体で提案のうえ採択され、国土技術政策総合研究所の委託研究として実施しています。（図４）
　この事業では、木質系（グリーン）と食品製造系（スイーツ）の下水道に好適な地域バイオマスを下水汚泥と混合することでバイオガス発生量を増加させるとともに、木質系バイオマスの繊維質による脱水性の向上、脱水ケーキの熱量の向上について確認を行います。また、処理水からの熱回収によるＣＯ２削減効果について検討を行います。これらの検討により、技術の革新性・安定性と共に建設コストや維持管理コストの削減を実証し、国内外への普及展開に貢献することを目的としています。
　本事業の実施により、同処理場を官民連携による「地産地消型の再生可能エネルギー供給拠点」とすることをめざしています。

5.　おわりに

　東灘処理場のほか、2010年度には垂水処理場において消化ガスの高度精製装置を導入し、660kWの消化ガス発電を行い、場内の電力の一部をまかなうと共に、排熱を消化槽の加温に活用するコージェネレーションを実施しています。
　引き続き、各処理場において、それぞれのエネルギー使用の状況を踏まえ、改築更新に合わせ「空調等場内利用」、「天然ガス自動車燃料」、「コージェネレーション」、「都市ガス導管注入」等を組み合わせて最適なガス利用により、消化ガスの100％活用をめざします。
　東灘処理場では、水再生や再生可能エネルギーの取り組みに対し国内外からの視察者も多く、ショーケースとしての機能を発揮しており、2012年４月には国土交通省から「水・環境ソリューションハブ」（下水道技術の国際戦略拠点）の認定を受けました。今後、認定を受けた東灘下水処理場を中心に、阪神・淡路大震災から得た教訓からの取り組みや、「こうべバイオガス」を代表とする水・資源の循環型下水道の取り組み等を、国内外に発信することで、「国際貢献」「地域経済の活性化」「技術・技能の継承」に資する活動を展開していきます。
　下水道は水再生と共に、今後ますます重要性が高まる再生可能エネルギー供給拠点として循環型社会の形成をめざし、またその取り組みを国内外へ発信することで、さらなる大きな役割を果たすことが可能となります。