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公開番号2024179712
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023098764
出願日2023-06-15
発明の名称ケミカルリサイクルルート作成システム
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類G06Q 10/30 20230101AFI20241219BHJP(計算;計数)
要約【課題】廃棄物から再生原料までのプロセスの全体が確立されていない場合や、代替的なプロセスが存在する場合であっても、廃棄物をケミカルリサイクルするための効率的な処理の経路を提案できるケミカルリサイクルルート作成システムを提供する。
【解決手段】ケミカルリサイクルルート作成システム1は、既存の処理工程を表す処理工程データを記憶する既存処理工程データベース110と、既存の処理ルートを表す処理ルートデータを記憶する既存処理ルートデータベース120と、反応データを記憶する反応データベース130と、物性データを記憶する物性データベース140と、新規の処理工程を生成する処理工程生成部20と、既存の処理ルートに新規の処理工程を付加して新規の処理ルートの候補を生成する処理工程付加部30と、候補のうちで新規の処理ルートを特定する新規処理ルート特定部40と、既存の処理ルートおよび新規の処理ルートを対象とした数理モデルの計算を行う問題計算部60と、出力部80とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
廃棄物をケミカルリサイクルするための複数の処理工程で構成される処理ルートを作成するケミカルリサイクルルート作成システムであって、
ケミカルリサイクルに関わる既存の処理工程を表す処理工程データを記憶する既存処理工程データベースと、
ケミカルリサイクルに関わる既存の処理ルートを表す処理ルートデータを記憶する既存処理ルートデータベースと、
ケミカルリサイクルに関わる反応を表す反応データを記憶する反応データベースと、
ケミカルリサイクルに関わる物質の物性を表す物性データを記憶する物性データベースと、
前記反応データおよび前記物性データに基づいて、ケミカルリサイクルに関わる新規の処理工程を生成する処理工程生成部と、
前記既存の処理ルートに前記新規の処理工程を付加して新規の処理ルートの候補を生成する処理工程付加部と、
生成された前記新規の処理ルートの候補のうちで新規の処理ルートを特定する新規処理ルート特定部と、
前記既存の処理ルートおよび前記新規の処理ルートを対象とした数理モデルの計算によって処理ルートを選抜する問題計算部と、
計算によって選抜された処理ルートを表す作成結果データを出力する出力部と、を備えるケミカルリサイクルルート作成システム。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１に記載のケミカルリサイクルルート作成システムであって、
前記反応データベースは、反応物質と生成物質が特定された既知の反応を表す反応データを含み、
前記物性データベースは、前記反応に関与する前記反応物質および前記生成物質の生成熱を表す物性データを含むケミカルリサイクルルート作成システム。
【請求項３】
請求項２に記載のケミカルリサイクルルート作成システムであって、
前記処理工程生成部は、前記既存の処理工程とは異なり、且つ、前記反応物質、前記生成物質および前記生成熱が特定された前記新規の処理工程を生成するケミカルリサイクルルート作成システム。
【請求項４】
請求項１に記載のケミカルリサイクルルート作成システムであって、
前記処理工程付加部は、前記既存の処理ルートを構成する既存の処理工程、および、生成された前記新規の処理工程について、前記処理工程に関わる物質同士の照合を行い、前記新規の処理工程に関わる物質が前記既存の処理ルートを構成する処理工程に関わる物質、前記廃棄物を構成する物質、または、前記廃棄物が最終的に変換される再生原料を構成する物質と一致しているとき、前記既存の処理ルートに前記新規の処理工程を付加して前記新規の処理ルートの候補を生成するケミカルリサイクルルート作成システム。
【請求項５】
請求項１に記載のケミカルリサイクルルート作成システムであって、
前記新規処理ルート特定部は、生成された前記新規の処理ルートの候補のうちで、前記既存の処理ルートとは異なり、且つ、前記廃棄物から前記廃棄物が最終的に変換される再生原料までの経路が繋がっている前記新規の処理ルートを特定するケミカルリサイクルルート作成システム。
【請求項６】
請求項１に記載のケミカルリサイクルルート作成システムであって、
前記問題計算部は、前記既存の処理ルートおよび前記新規の処理ルートを構成する処理工程の種類および処理工程同士の接続を変数として、最適化問題として定式化された前記数理モデルの計算を行うケミカルリサイクルルート作成システム。
【請求項７】
請求項６に記載のケミカルリサイクルルート作成システムであって、
前記最適化問題の目的関数は、ケミカルリサイクルに関わる処理の実行のために入力する必要がある入力エネルギの量、前記処理の実行によって出力される出力エネルギの量、前記入力エネルギに対する使用エネルギの利用効率、前記入力エネルギに対する出力エネルギの回収効率、前記処理によって生じる反応熱の総量、前記処理の実行に必要な装置の運転コスト、前記処理の実行に必要な装置の建設コスト、前記処理によって排出されるＣＯ
２
排出量、前記処理に投入される入力物質の処理能力、前記処理に投入される入力物質の原料コスト、または、前記処理によって回収される出力物質の製造コストであるケミカルリサイクルルート作成システム。
【請求項８】
請求項１に記載のケミカルリサイクルルート作成システムであって、
前記処理工程は、物質を化学反応によって化学的に変換する処理、物質同士を分離する処理、または、物質同士を混合する処理であるケミカルリサイクルルート作成システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物をケミカルリサイクルするための処理ルートを作成するケミカルリサイクルルート作成システムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、気候変動問題は、国際社会が一体となって直ちに取り組むべき重要な課題となっている。国際社会では、実効的な温室効果ガス排出量の削減を実現するために精力的な議論が行われている。日本を含む先進各国の多くは、２０５０年のカーボンニュートラルを宣言しており、国家戦略として脱炭素化を推進している。
【０００３】
日本における温室効果ガス排出量は、エネルギ転換部門からの排出が最も大きく、次いで産業部門、運輸部門の順となっている。特に、高温高圧のプロセスを必要とし、原燃料として化石資源を使用する鉄鋼、石油化学、窯業等の素材産業、いわゆるプロセス産業からのＣＯ
２
排出量が大きく、これらの産業の脱炭素化が課題となっている。
【０００４】
また、脱炭素化と共にサーキュラエコノミ（循環型経済）の考え方が世界的に拡大している。従来の製造、運用、廃棄を一方向的に行うリニア型から、製造、運用、再利用を循環的に行うサーキュラ型にサプライチェーンを変革する動きが活発化している。背景として、廃棄プラスチックによる海洋汚染や、それによる生態系破壊等の進行がある。
【０００５】
プロセス産業の脱炭素化や循環型経済化を進める方策として、廃棄物のケミカルリサイクルが注目されている。プラスチックの多くは化石資源から製造されるため、廃プラスチックを焼却処分すると多量のＣＯ
２
が放出される。その一方で、原料に戻して再利用すると、ＣＯ
２
排出量と共に化石資源の消費量も抑制される。そのため、廃プラスチック等のケミカルリサイクルは、脱炭素化や循環型経済化の推進への貢献が期待されている。
【０００６】
ケミカルリサクルの方法としては、油化、モノマ化、ガス化等がある。いずれの方法も、廃棄物に含まれる炭素化合物を熱分解して、炭素数が小さい原料レベルに戻す方法である。油化は、廃棄物に温度や圧力をかけて石油のような油状態まで戻す方法である。モノマ化は、ポリマを最小構成単位のモノマまで戻す方法である。ガス化は、高温高圧の条件下で廃棄物を一酸化炭素や水素等のガスまで戻す方法である。
【０００７】
ケミカルリサイクルのプロセスは、反応物質を生成物質に化学的に変換する一つまたは複数の処理工程で構成される。廃棄物をケミカルリサクルする際には、廃棄物の種類、廃棄物の混合組成、廃棄物の化学組成、再生原料として要求される原料レベル等に応じて、油化、モノマ化、ガス化等のケミカルリサクルの方法や、個々の処理工程の種類や条件を、適切に選択する必要がある。
【０００８】
反応物質を生成物質に化学的に変換する処理工程は、多種多様であり、処理に利用する反応、処理の条件、処理に関わる反応物質や生成物質等が互いに異なる。個々の処理工程については、様々な企業、大学、研究機関等において、研究開発が広く進められている。しかし、研究開発されている処理工程の活用は進んでなく、実用化されたケミカルリサイクルのプロセスは限られている現状がある。
【０００９】
従来、リサイクルプロセスの構築に関する種々の技術が開発されている。特許文献１には、リサイクルプロセスや当該プロセスにおける環境負荷データが登録されるリサイクルネットワークシステムが記載されている。このリサイクルネットワークシステムでは、実ビジネスとしての物理的なプロセスが生成されて、廃棄物を排出する機関、廃棄物を加工／処理する機関、廃棄物を運搬する機関、廃棄物を再生化する機関、再生化された物質を利用する機関同士の取引処理が電子的に実行されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開平１０－３１２４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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