リンの循環を目指した 下水汚泥焼却灰のリン肥料化実験
（修士１年:高松 量）
１．本研究の背景
本研究で取り扱う問題は、大きく二つの社会的背景が存在します。それは、
①リン資源の枯渇
②下水汚泥焼却倍の大量発生
の二つです。
① リン資源の枯渇
日本ではリン原料としてリン鉱石の輸入をしております。その内訳として、ほぼ100％を海外からの輸入に頼っている。そのため、リン鉱石の輸入量や輸入価格は海外の情勢に大きく影響され、変動しております。
図１からは、１９９８年ごろおよび２００５年以降からリン鉱石の価格が上昇していることが分かります。１９９８年は、アメリカが国策としてリン鉱石の輸出規制を行った年であり、２００６年は中国からの輸入量が減少した年でもあります。その結果として、リン鉱石の輸入価格は上昇し、日本の肥料メーカーや農家はマイナスの影響を受けています。
このような背景から、今後のリンの安定確保のためにも、循環利用技術が求められています。
②下水汚泥焼却灰の大量発生
日本はリン鉱石を年間約７０万トン（平成１６年度）輸入しています。これはP2O5として約２０万トン（図２）に相当いたします。
また一方で、下水汚泥焼却灰は年間約３０万トン（平成１６年度）が埋め立てられておりますが、これはP2O5として約９万トン（図２）です。
つまり、日本ではリン鉱石の約半分のP2O5が下水汚泥焼却灰として発生しているわけであります。これに着目し、下水汚泥焼却灰の有効利用技術の開発を進めております。
２．～リン資源の循環利用を目指して～ 本研究の目的
日本では輸入したリン鉱石の約８割が肥料用途に使われています。
ここで、リン鉱石の約半分のP2O5を含む下水汚泥焼却灰を肥料として再利用できれば、資源小国である日本のリン資源の安定確保につながります。更に、リンは以下のようなフローを経て循環利用が構築されることになります。
下水汚泥焼却灰
→ 農作物 → ヒト → 下水汚泥焼却灰
本研究においても、下水汚泥焼却灰からリン肥料を作成し、その実証試験を通して、リン循環利用技術の確立を目的としています。
３．本研究での取り組み
本研究がこれまでに取り組んできた下水汚泥焼却灰のリン肥料化技術を図３に示します。
３－１．スラグ肥料
下水汚泥焼却灰に副原料を添加し、溶融処理をすることで得られるスラグ状の肥料のことです。
市販の熔成リン肥の製造方法と同じプロセスで作られます（図４）。そのため、スラグ肥料は熔成リン肥と同等の効果を持つリン肥料と考えられます。なお、市販溶性リン肥は副原料の代わりに蛇紋岩という鉱石を混合して作られています。
３－２．リン酸カルシウム
リン酸カルシウムは、下水汚泥焼却灰からリン酸を抽出、消石灰で析出させることで得られます。つまり、リン鉱石の代替物の肥料原料として利用が可能と考えられます。
３－３．畑栽培
本研究では“スラグ肥料”、“リン酸カルシウム”、“過リン酸石灰”の作成条件範囲等を実験で明らかにしましたが、それだけでなく、作成した肥料に関しては、実際に畑に施肥して農作物の栽培試験を行いました。そして、肥料の実土壌への影響や農作物への影響を明らかにしました。
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４．これまでに明らかになっていること ・ 今後の展望
４－１．畑栽培試験による結果
実土壌にスラグ肥料、リン酸カルシウム、過リン酸石灰を施肥し農作物を栽培しました。そして、土壌分析、植物体成分分析を行った結果、土壌の重金属含有量基準、食品の重金属含有量基準をクリアしていることが確認できました。
つまり、スラグ肥料、リン酸カルシウム、過リン酸石灰はリン肥料として有効利用可能である、ということがわかってきました。
４－２．花き栽培試験による肥料効果の検証
丘陵公園にて、今後花きによる肥料効果の検証を行う予定です。野菜だけでなく、花きに関しても有効であることを示し、下水汚泥由来のリン肥料の普及を目指します。
４－３．リン酸カルシウム
リン酸カルシウム作成技術の適用可能な焼却灰の条件を明確にすること、過リン酸石灰の最適な作成条件の明確することを目指します。そして、将来広く技術を普及させることを目的とします。