ビッグボックスバイオ炭窯の運用とベストプラクティス

通常、敷地内で生産されたバイオ炭の一部は、ワークショップの参加者によってバケツや袋に集められ、人々の庭や農業プロジェクトに適用されます。バイオ炭は砕けやすく、車で乗り越えたり、下の硬い表面で踏んだり、ミニショベルのバケツでつぶしたりすることで、細かく砕いて土壌に組み込みやすくすることができます。この材料は木炭とも呼ばれ、屋外での木炭調理用に収集されており、食事の料理の特徴に追加するための地元産の材料を提供する可能性があります。

ビッグボックスのフレームキャップバイオ炭キルンを他のバイオ炭製造方法と比較すると¹²、移動式炭化装置は1日あたり63,502kg(70トン)を処理できるのに対し、ビッグボックスキルンでは12,500kg/日を処理できる。移動式炭化機のコストは、ビッグボックスキルンを製造するのに10,000ドル未満であるのに対し、購入には500,000ドルからと、ビッグボックスキルンよりもはるかに高くなります。1つのビッグボックスキルンでは、移動式炭化器が処理できる材料の20%しか処理できませんが、移動式炭化器の購入価格の2%しかかかりません。

別の例として、加熱オーガーキルンは1日あたり最大5,443kgのバイオマスを処理できますが、これはビッグボックスキルンの1日あたり12,500kgの容量よりもはるかに低いです。さらに、材料の前処理(チッピング)のコストは、材料を実際に熱分解するよりも高くなる可能性があります。さらに、加熱オーガーなどの精製された機械は、林業作業で一般的な汚れた原料を許容しません。シャベル一杯の土はオーガーキルンをシャットダウンできますが、ビッグボックスキルンは作業に大きな影響を与えることなく、数シャベル一杯の土に耐えることができます。最後に、オーガー窯のコストは、ビッグボックス窯の10倍にもなります。

最初に建設されたビッグボックス窯は、長さ4.9m(16フィート)、幅2.4m(8フィート)で、単壁構造であるため、BB16と呼ばれています。当初は高さ 1.8 m (6 フィート)、重量は 1,360 kg (3,000 ポンド) 近くで、大型の掘削機、資格のあるオペレーター、ローボーイトレーラーが必要で、スケジュールが困難でした。このアプローチは典型的なユタ州の燃料負荷に対処するには大きすぎ、高さは 1.8 m (6 フィート) で、窯の中で何が起こっているのかを照らしたり見たりすることは非常に困難でした。これらの問題に対処し、ユタ州の燃料負荷に対するこのアプローチをより適切に拡張し、平均的な森林管理者がアクセスしやすくするために、高さは1.2 m(4フィート)に引き下げられました。これにより、中が見えやすくなり、点火しやすくなります。また、重量を1,043 kg(2,300ポンド)に減らし、より利用可能なピックアップトラックとトレーラーで輸送したり、以前の経験を必要とせず、ほとんどの機器レンタルショップでレンタルできるミニショベルで移動および操作したりできるようになりました。

UBRGによって建設された2番目の窯は二重壁構造であり、窯の近くのオペレーターと機器へのより良い熱保護を可能にし、窯¹³内のより均一な加熱を可能にします。この変更の一部は、12ゲージ鋼から、より薄くて軽い14ゲージ鋼に移行することでした。UBRGはこれらの窯で何十回もの火傷を負っており、斑点状に少し曲がっていますが、熱による金属疲労の明らかな兆候はまだ見られません。確かに、さらなる学習が行われる可能性が高く、継続的なイノベーションの余地は十分にあります。

二重壁のBB12は、最も注目を集めているデザインであり、おそらくインターマウンテンウェストの燃料にとって最もアクセスしやすく実用的です。より大きな窯は、米国北西部など、より多くの/より大きな燃料でより適切になります。この方法は、4.9 m(長さ16フィート)の窯で実証されています。現在までに、ビッグボックス窯は、ユタ州、コロラド州、モンタナ州、テキサス州、ニューヨーク州の他の当事者によって建設されてきました。

窯は、バイオ炭の生産を最大化するか、有害燃料の削減を最大化するか、またはその中間のどこかで操作できます。危険な燃料の削減が主な目的である場合、キルンはランダムにロードされ、キルンが石炭でいっぱいの場合にのみ急冷できます。地面が数センチの雪で覆われている場合など、周囲の火災の危険性が低い場合は、シフトが終了する前の夕方に燃料を窯に高く積み上げ、一晩中燃やすことができます。したがって、制御された空間で燃料を消費します。バイオ炭の生産が主な目的である場合、原料を同じサイズに分類し、キルンに同様のサイズクラスの材料をロードし、石炭を保存するために頻繁に急冷することができます。通常、これらの相反する目標が混在しており、窯はこれら2つの両極端の間で運営されています。原料の種は、特定の特性を持つバイオ炭が目標でない限り、それほど重要ではありません。

これらの窯から出てくる煙の量は限られています。フレームキャップは、可燃物が熱柱を通って上昇するときに可燃物を消費するという考え方です。2019 年と 2020 年、ユタ州煙管理システム コーディネーターのポール コリガンは、ユタ州北部のローガンとユタ州南部のモアブ近郊で行われたビッグ ボックス バイオ炭窯のデモンストレーションに排出試験装置を持ち込みました。どちらの場合も、フレームキャップは可燃物が熱柱を通って上昇するときに可燃物を消費するため、機器はキルンからの排出量の増加を記録しませんでした。2023 年 4 月、米国農務省森林局消防研究所の排出ガス試験チームは、ユタ州トゥーイルの窯で排出試験を実施しました。これらの結果はまだ利用できません。

窯の手入れをする労働者には、シャベル、熊手、プラスキ、チェーンソーなどの消火用手工具が必要です。ベストプラクティスには、出席者全員に革手袋、目の保護具、耐火服、または少なくとも天然繊維の衣服などの安全装備を着用させることが含まれます。合成繊維の衣服は避けなければなりません。ヘルメットと革のブーツ、長袖、ズボンは、オペレーターを保護するのに役立ちます。

緊急時の連絡緊急時対応計画:緊急事態の可能性とそれに関するコミュニケーションのニーズに加えて、操作の場所(多くの場合、遠隔地)を考慮する必要があります。地域の携帯電話の受信が最適である場所を知ることは非常に重要です。衛星電話またはGarmin InReachなどの緊急ロケータービーコンを強くお勧めします。一人でやらないことが大切です。

燃えさし/スポット火災が発生した場合は、火花が窯から出ないように、蓋を窯に置く必要があります。機械を使用して、スポット火災の周囲に火線をすばやく掘り、燃焼中の燃料を未燃焼の燃料から分離する必要があります。消火には水源を使用する必要があります。すぐに消火できない場合は、911に電話してください。

ビッグボックス窯からのバイオ炭は、カリフォルニア州ワトソンビルのコントロールラボラトリーズによって、認証プログラムのための国際バイオ炭イニシアチブ(IBI)ラボラトリーテストを使用して特徴付けられており、結果は85%の有機炭素と8%の灰を示しています。これらは、適度に高品質のバイオ炭の特徴です。共同研究者は、大きなごみ箱に似たロールオフコースターを底面に追加したり、完成したバイオ炭を取り除くのに役立つ端壁の1つであるドアを追加したりする実験を行っています。これらの機能が極端な熱にさらされた後も動作し続けるかどうかは、まだわかりません。