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Rice hulls in construction/ja

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最初のライス ハル ハウス、ポール A. オリヴィエ博士著

籾殻は自然界ではユニークな存在です。籾殻には、約 20% の乳白色シリカと、リグニンと呼ばれるフェニルプロパノイド構造ポリマーが大量に含まれています。この豊富な農業廃棄物は、最高の断熱材に期待されるすべての特性を備えています。テネシー州クックビルの R&D Services が最近実施した ASTM 試験では、籾殻は燃えにくく、くすぶりにくく、湿気の浸透や菌による分解に非常に耐性があり、熱伝導性も低く、臭いやガスの放出がなく、アルミニウム、銅、鋼鉄に対して腐食性がないことが明らかになりました。加工されていない生の状態では、籾殻はクラス A またはクラス I の断熱材であるため、超断熱の籾殻ハウスの壁、床、屋根裏の断熱に非常に経済的に使用できます。この論文では、サトウキビの皮から得られるさまざまな加工木材製品から、このようなハウスの構造をどのように作ることができるかについても説明しています。

自然が米粒を包む方法を決めた時、この小さな栄養素の束を「バイオジェニック オパール」と呼ばれるもので包みました。[1]水に結合した非晶質シリカを含む籾殻の化学構造はオパールと非常に似ており、これが籾殻にかなり驚くべき特性を与えています。タンパク質と利用可能な炭水化物がこれほど少なく、同時に粗繊維、粗灰分、シリカがこれほど多い穀物副産物は他には見当たりません。[2]穀物副産物の中で、籾殻は総消化可能栄養素の割合が最も低い (10% 未満) です。[3]

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籾殻には、約 20% の乳白色シリカと、リグニンと呼ばれるフェニルプロパノイド構造ポリマーが大量に含まれています。シリカの含有量がこれほど高いのは、自然界では非常に珍しいことです[4]。シリカとリグニンのこの密接な混合により、籾殻は水の浸透や菌による分解に耐性があるだけでなく、人間が処分しようとしても耐性があります。米は南極大陸を除くすべての大陸で栽培されており、世界の栽培面積と生産量では小麦に次いで 2 番目に多いため[5]、籾殻は平均して米の収穫総重量の約 20% を占めるため[6] 、地球にはこの鱗状の残留物が大量に存在します。

世界中で毎年1億トン以上の籾殻が発生しています。[7] 1995年、米国ではルイジアナ州、テキサス州、アーカンソー州、ミズーリ州、ミシシッピ州、フロリダ州、カリフォルニア州にある約50の製粉所[9]で約126万トンの籾殻[ 8 ]が生産されました。ほとんどの製粉所は籾を保管し、毎日加工しているため、一年中新鮮な乾燥籾殻が利用可能です。籾殻は生分解性がなく、燃えにくいため、無料で入手できる場合もあります。

籾殻は通常1トンあたり約6ドルで販売されていますが、ある製粉所では1トンあたり2ドルから20ドルの価格で販売したことがあると述べています。[10]

籾殻は非常に丈夫で研磨性の高い梱包材で、2つの半分が連結してできています。籾殻は、粉砕された穀物が空けた小さな空間を包み込み、他の籾殻と近接して、優れた断熱材に匹敵する熱バリアを形成します。[11]籾殻全体の耐熱性テストでは、1インチあたり3.0を超えるR値を示しています。[12]籾殻のR値がそれほど優れているのであれば、なぜ住宅や商業施設の断熱に広く使用されていないのでしょうか。[13]

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おそらく、科学者や技術者は、独自のラベルを貼って販売できる素材や製品を作ることだけに集中しているのでしょう。籾殻を断熱材として使うという地味な行為は、科学や商業の想像力を十分に刺激しないのかもしれません。しかし、天然素材が豊富なのに、なぜ人工製品に重点を置くのでしょうか。生の籾殻が断熱材として不適切であるという、深遠で明白な理由が必ずあるはずです。

籾殻は燃えるのでしょうか? はい、燃えます。しかし、エルドン・ビーグルがかつてとても優雅に説明したように、燃えにくいのです。

「殻の独特なシリカセルロースの「ストロー束」構造により、有機物のように燃えず、熱も放出しない物体が生まれます。これらの微細なシリカの冠を持つ管状構造は、燃焼に対する固有の抵抗力を提供します。多くの場合、それらは密閉され、望ましい最終製品を得るために不可欠な完全で均一な燃焼を妨げます。」[14]

ばらばらの籾殻にマッチを当てようとしたことがある人なら、籾殻がいかに燃えにくいかが分かるでしょう。籾殻の山の中を空気が自由に流れず、急速な燃焼に必要な酸素を供給できないため、籾殻は簡単にきれいに燃えません。ばらばらの籾殻の嵩密度は俵詰めの藁の嵩密度と同程度で、俵詰めの藁を燃やそうとしたことがある人なら、酸素の供給量に関する問題が分かるでしょう。しかし、酸素が供給量であるというだけでは、すべてを説明できません。

上で述べたように、籾殻内のオパリンシリカの割合が高いことは、他の植物材料と比較して非常に珍しいことであり、科学者の中には、籾殻の燃焼中にシリカ灰が「繭」を形成し、酸素が内部の炭素に到達するのを妨げる可能性があると言う人もいます。他の科学者は、シリカと炭素は分子レベルで部分的に結合している可能性があるため、高温燃焼中に炭化ケイ素が形成され、この耐熱セラミックの存在が籾殻の容易な燃焼を妨げると推測しています。[15]さらに他の科学者は、特定の温度では、籾殻内のシリカと炭素の分子結合が実際に強化され、それによって籾殻が完全かつ均一に燃焼するのを妨げると言います。[16]いずれにせよ、籾殻の山に火をつけることができたとしても、炎ではなくくすぶる傾向があります。

籾殻は難燃性があり、常温では自己消火します。籾殻の山に火のついたマッチを投げ入れると、籾殻の中で持続的な炎を発生させることなく燃え尽きます。[17]

従来のセルロース断熱材には、大量の難燃剤およびくすぶり防止剤の添加が必要です。従来のセルロース断熱材中の難燃剤およびくすぶり防止剤(ホウ酸、ホウ酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硫酸アルミニウム、三水和アルミニウム、リン酸一アンモニウムまたはリン酸二アンモニウムなど)の濃度は、重量で40%に達することもあります。[18]これらの化学物質は購入および準備に費用がかかり、セルロース繊維はそれらを受け入れるために大規模な準備を行わなければなりません。

驚くべきことに、籾殻には難燃剤やくすぶり防止剤は必要ありません。自然は、この農業廃棄物に、臨界放射束試験 (ASTM C739/E970-89)、くすぶり燃焼試験 (ASTM C739、セクション 14)、および表面燃焼特性試験 (ASTM E84) に合格するために必要なすべての燃焼特性を自由に与えています。R&D Services が最近行った試験では、平均臨界放射束 (CRF) が 0.29 W/cm2、くすぶり燃焼による重量損失が 0.03% ~ 0.07%、火炎伝播指数 (FSI) が 10、煙発生指数 (SDI) が 50 であることが示されています。米国の建築基準法では、FSI が 25 以下、SDI が 450 以下であることが求められているため、籾殻はこれらの試験に簡単に合格したことがわかります。未加工の状態で、籾殻はクラス A またはクラス I の断熱材を構成します。

すべての有機物は、周囲の空気の相対湿度と平衡になるまで、水分を吸収または放出します。籾殻の外側の表面にある高濃度の乳白色シリカは、大気中の水分が籾殻内に入るのを妨げます。また、籾殻の2.1%~6.0%はクチンと呼ばれるバイオポリエステルで構成されており、[19]稲が生成するワックスと組み合わさって、非常に不浸透性のバリアを形成します。自然は、稲の栽培と成長に通常伴う水と高湿度から稲の穀粒を保護するために、いくつかの非常に効果的な戦略を採用しています。

その結果、25℃での籾殻の研究では、相対湿度50%での籾殻の平衡水分含有量は10%以下であるのに対し、相対湿度90%では籾殻の平衡水分含有量は15%以下に留まることが示されています。[20] R&D Servicesが実施した水分蒸気吸着試験(ASTM C739、セクション12)では、重量増加はわずか3.23%であることが示されています。これは、菌類やカビの生育を維持するために必要な水分含有量をはるかに下回っています。

セルロース断熱材の ASTM 標準仕様では、菌類の増殖に対する耐性を 28 日間テストする必要があります (ASTM C1497 のセクション 10、ASTM C1338、ASTM C1149 のセクション 6.6、または ASTM C739 のセクション 11 を参照)。これらの標準に従って、R&D Services は籾殻に 5 種類の菌類を接種しましたが、籾殻は殺菌剤やその他の化学物質を添加することなくこれらのテストに合格しました。

籾殻の外側の表面には高濃度のオパールシリカが含まれているため、籾殻の有効硬度はオパール(モース硬度6)とほぼ同じ値になります。[21]しかし、籾殻にはリグニンが含まれているため、この硬度は柔軟性と弾力性によって緩和されます。籾殻は硬く弾力性もあるため、細断した新聞紙よりもはるかに沈下や圧縮に強いです。壁の空洞内でセルロース断熱材が沈下すると、設置高さが25%も減少することがあります。このため、セルロース断熱材をポリ酢酸ビニルやアクリル系接着剤で安定化させる必要があることがよくあります。籾殻をしっかりと振動させたり壁の空洞に詰め込んだりする場合は、これらの安定化化合物は必要ありません。

通常、ゆるい籾殻の安息角は約 35 度です。[22]しかし、壁の空洞にしっかりと詰め込まれると、その小さな先端、縁、毛が絡み合って、負の安息角を実現します。軽い圧力下での籾殻のこの特殊な結合により、籾殻は非常に均一に安定し、それ以上沈降することはありません。また、籾殻に難燃剤、殺菌剤、その他の化学物質を加える必要がないため、R&D サービスは、この無害で安定したバイオマスは不快な臭いを発しないことを判定しました (ASTM C739)。同様に、R&D サービスは、籾殻がアルミニウム、銅、または鋼を腐食しないことを判定しました (ASTM C739、セクション 9)。

籾殻を使えば、大気汚染、水質汚染、浸食を引き起こす採掘や製造工程に従事する必要がありません。[23]籾殻を使えば、化石燃料の埋蔵量を枯渇させる製造工程に従事する必要がありません(ポリスチレン、[24]ポリイソシアヌレート、ポリウレタン断熱材など)。籾殻を使えば、ホスゲン、プロピレンクロロヒドリン[25]などの塩素系化学物質や、オゾン層を破壊するクロロフルオロカーボン[26]も使用しません。籾殻を使えば、尿素ホルムアルデヒドも使用しませんし、ほとんどのグラスファイバー断熱材に使用されているフェノールホルムアルデヒドももちろん使用しません。[27]籾殻を使えば、ほこりや繊維の刺激性や発がん性を心配する必要がありません。[28]さらに、化学物質過敏症の人は、断熱材のバインダー、リサイクル新聞紙のインク、発泡断熱材から放出されるVOCに関連するガス放出を心配する必要はありません。[29]籾殻は細断、ハンマーミル、フラッフィング、繊維化、結合、安定化を必要としないため、籾殻が利用可能な州では、セルロース断熱材よりもはるかに少ないエネルギーしか持ちません。[30]籾殻は燃えにくいため、難燃剤やくすぶり防止剤を必要とせず、非常に丈夫で耐久性があるため、何度も使用してリサイクルすることができます。

おそらく、籾殻の利用に関連する最も重大なコストはその輸送です。かさ密度は1立方フィートあたり約 9 ポンドなので、[31]籾殻は梱包されたわらとほぼ同じコストで輸送できます。ただし、輸送コストを削減するために、籾殻は弾力性を損なうことなく 1 立方フィートあたり 25 ポンドまで圧縮することができます。[32]圧縮力がなくなると、籾殻は容易に元の密度に戻ります。しかし、籾殻を経済的に輸送するために、籾殻を1立方フィートあたり25ポンドの密度まで圧縮する必要はありません。密度がわずか 14.50 ポンド/立方フィートであれば、標準的な 53 フィートのトレーラーは、最大法定重量 24 トンで最適な輸送効率を達成します。この輸送密度で、1マイルあたり平均1.45ドルのトラック輸送料金を支払うとすると、1トンの籾殻をそれぞれ250、500、750、1000、1250、1500マイル輸送するのに約15、30、45、60、75、90ドルの費用がかかります(下のグラフを参照)。

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設置密度が 9 ポンド/平方フィートの場合 1 トンの籾殻で 12 インチの壁空洞の222 平方フィートを断熱できます。したがって、同じ距離を輸送する場合の平方フィートあたりのコストは、それぞれ 0.07 ドル、0.14 ドル、0.20 ドル、0.27 ドル、0.34 ドル、0.41 ドルになります (次のグラフを参照)。

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精米所から 200 マイル以内に住んでいる人にとって、他の断熱材の使用を正当化するのは難しいでしょう。多くの精米所が、しぶしぶ籾殻を 1 トンあたり 5 ドル未満で販売しているのを見ると、籾殻を支持する論拠はさらに説得力を持つようになります。1 トンあたり 5 ドルの場合、 12 インチの深さの壁の1平方フィートあたりの籾殻のコストはわずか 0.02 ドルです。

1 トンあたり 5 ドルではなく 25 ドル (現在の市場価格を大幅に上回る) を支払うと仮定すると、断熱された壁1平方フィートあたりの籾殻の購入価格はわずか 0.11 ドルになります。この 0.11 ドルを同じ距離の輸送コストに加えると、現場に運ばれる籾殻の1平方フィートあたりの総コストはそれぞれ 0.18 ドル、0.25 ドル、0.32 ドル、0.38 ドル、0.45 ドル、0.52 ドルになります (下のグラフを参照)。

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これらの簡単な計算から、籾殻の輸送は断熱材としての広範な使用を制限したり制約したりするものではないことがわかります。これらの計算により、俵詰めのわらと高密度パックのセルロース断熱材の 2 つの比較が可能になります。現在市場に出回っている他のすべての断熱材と比較して、これら 2 つの断熱材はリサイクル含有量が最も高く、内包エネルギー含有量が最も低いです。

平均して、2 本のストロー ベール (14 x 18 x 36 インチ) の重量は 45 ポンド、販売価格は 2.50 ドル、現場への輸送にはさらに 1.00 ドルかかります。[33]壁の中に平らに広げると、2 本のストロー ベールは 3.5 平方フィートの壁面になりますつまり、壁1平方フィートあたりの購入価格は 0.71 ドルとなり、これに輸送費としてさらに 0.29 ドルを追加する必要があります。したがって、ベール壁1平方フィートあたりのストロー ベールの総コストは約 1.00 ドルです。これは、250 マイル輸送された籾殻の価格の 5 倍以上、1,500 マイル輸送された籾殻の価格のほぼ 2 倍に相当します。さらに、12インチの籾殻(1インチあたりR-3.0)は、18インチの俵型わら(1インチあたりR-1.45)よりも37%高い断熱効果を発揮し、[34]コストは5分の1から半分で、壁面積は33%少なくて済みます。

高密度パック用途のセルロース断熱材は、約 3.5 ポンド/平方フィートの密度で壁に挿入されます。したがって、1 トンのセルロース断熱材は、提案されている 12 インチの深さの壁の 571 平方フィートを断熱します。平均配送価格が 1 トンあたり 540 ドルの場合、セルロース断熱材のコストは、断熱された壁の平方フィートあたり約 0.95 ドルですこれは、梱包されたわらよりもわずかに安価ですが、それでも 250 マイル輸送された籾殻の価格の約 5 倍、1,500 マイル輸送された籾殻の価格の 2 倍になります。

籾殻断熱材がわら俵断熱材やセルロース断熱材に匹敵するのであれば、リサイクル率が低く、エネルギー含有量が高い断熱材よりも、どれほど望ましいことなのだろうか。米国の建築業界では、年間数百万トンの断熱材が求められている。精米工場は、建築家や建設業者と提携して、環境に優しく有益な方法で生産されていない断熱材をすべて排除すべきではないだろうか。

反論として、耐荷重性のストローベイル壁は断熱以上のものを提供すると、まったく正しく主張する人がいるかもしれません。また、もみ殻の理論的な断熱値とストローベイルの実際の断熱値を比較したという、典型的な比較対照例であると主張する人もいるかもしれません。しかし、壁システムが正しく設計されている限り(構造部材による熱伝導がない)、またもみ殻が壁内に均一に分布して詰め込まれている限り(もみ殻で占められていない空間がない)、理論値と実際の値は同じになるはずです。

1994年、セルロース断熱材業界では42万トンのリサイクル新聞紙が消費されました。[35]これはあらゆる方法で促進され、強化されるべき活動です。米工場が断熱材業界に同量貢献したとしても、これは米国の米殻の年間生産量のわずか3分の1に過ぎません。

平均販売価格が 1 トンあたり 25 ドルで、平均輸送距離が 600 マイルの場合、精米所には毎年約 1,050 万ドル、運送会社には 1,500 万ドル以上の収益がもたらされることになります。米国の米殻生産量は世界全体の 1.3% 未満であるため、他の国々は、このように豊富な農業副産物のこの単純で単純な使用法からさらに多くの利益を得ることができます。米殻が従来の断熱材に比べて多くの利点を提供すると確信していると仮定すると、米殻を使用して超断熱住宅を建設するにはどうすればよいのでしょうか。さらに、この住宅の構造をほぼ完全に農業廃棄物で構築すると仮定すると、どのように進めればよいでしょうか。麦わらの俵とは異なり、ばらばらの米殻には構造上の価値がないため、米殻住宅の床、壁、屋根の空洞をどのように構築すればよいでしょうか。低品質のセルロース材料から床、壁、屋根のシステムを作成できるテクノロジーはすでに存在しています。 Georgia-Pacific、Louisiana Pacific、Weyerhaeuser、Boise などの企業は、I 形ジョイスト、積層単板材 (LVL)、平行ストランド材 (PSL)、積層ストランド材 (LSL)、配向性ストランド材 (OSL)、集成材 (GLULAM) など、さまざまな加工木材製品を専門に扱っています。これらの加工木材製品は、従来の無垢材製材に比べてさまざまな利点があります。

節やその他の欠陥がありません。縮んだり、反ったり、曲がったり、割れたり、ひび割れたりしません。無垢の製材よりも強度、剛性、軽量性、直線性、精度に優れています。比較的長い距離に渡るように設計でき、重量単位あたりの耐荷重能力がはるかに高くなります。建築家は、はるかに住みやすく、有用な空間を持つ構造物を設計でき、建設業者は廃棄物に悩まされることがなく、大工は簡単に切断して取り付けることができます。

現在、これらの加工木材製品の多くを製造するために使用されている主な原材料はアスペンです。アスペンは森林に生育し、これまでこれらの森林の破壊は加工木材の製造に伴う避けられない結果でした。ストローベイル構造がこれほどまでに注目を集めるのは、豊富な農業廃棄物を利用するという単純な理由からです。耐荷重ストローベイル壁を建設する際に、木を 1 本も伐採する必要はなく、木に依存する豊かで多様な生命に何らかの影響を与える必要もありません。さらに、建設に必要なベールを生産するために、追加の農地を 1 エーカーも確保する必要もありません。ストローベイルは、小麦を栽培して小麦粉を作る際に生じる二次製品または副産物です。

農業が米の副産物として籾殻を私たちに与えてくれるのと同じように、農業は何か他のものの副産物として強い木質繊維を与えることはできないでしょうか。私たちは、まるで自然の内なる論理によって、多くの点で竹に似ている農業副産物を探しています。それは成長が早くて強いだけでなく、植物自体の構造、より具体的には、茎や稈を特徴付ける一連の節と節間の点で、竹との驚くべき類似点が見つかるかもしれません。竹のように、それは厚い壁の外皮または皮質を持つ背の高い多年生草であるはずですが、竹とは異なり、私たちはそれが何か他のものの単なる副産物として収穫され、利用されることを期待できます。その栽培のために特別に土地を確保する必要はなく、収穫、輸送、および前処理に必要なすべての機器はすでに整っているはずです。そのような素晴らしい植物を見つけるにはどこに行けばよいでしょうか。

それはすでに存在している。1493年にクリストファー・コロンブスによって新世界にもたらされたサトウキビは、米国の農業にとって目新しいものではない。[36]しかし、アメリカ大陸に導入されて以来、サトウキビは主にその内部を満たす大量のショ糖のために栽培されてきた。価値の高いショ糖はすべて主に内部にあるにもかかわらず、茎全体が押しつぶされ、圧縮され、加工され、その際に木質の外皮の完全性、強度、価値が完全に破壊される。良くても低品質の燃料として使用され、最悪の場合、屋外に大量に廃棄され、最終的には好熱性細菌の作用によって自然発火する可能性がある。サトウキビの外皮を焼却するときに、私たちが何を捨てているのか理解するのは難しい。太平洋岸北西部の典型的な森林の成長率と繊維質をルイジアナ州の典型的なサトウキビ農園と比較すると、サトウキビ畑が森林をはるかに上回っていることに驚かされます。同じ期間内に、1 エーカーのサトウキビは、1 エーカーの森林のほぼ 2 倍のボードフィートを生産できます。

茎またはビレット全体が従来の製粉機のプレスを通過すると、皮の構造的完全性が破壊されるだけでなく、髄と皮が密接に混ざり合って、経済的に分離する可能性が失われます。サトウキビ植物の内核または髄は、構造的価値がほとんどない生分解性のヘミセルロース繊維であり、従来の森林製品の代替品を探している場合、製造された木材製品に髄が少量でも含まれていると非常に望ましくありません。したがって、すべての注意は、製粉機でサトウキビを切断して粉砕する前に、皮と髄を分離する方法を見つけることに移ります。

今日、先進国ではほとんどのサトウキビがビレット収穫機で収穫されています。ビレット収穫機は茎を倒して列の表面に食い込み、混入鉄、砂、粘土、粘土玉、石、レンガ、葉、葉っぱなどの多くのゴミも一緒に取り除きます。収穫機は茎を約 8 インチの長さのビレットに切断します。最良の場合、乾燥条件下では 1 トンのサトウキビに重量の 8% の無機ゴミが含まれ、湿潤条件下では 1 トンのサトウキビに重量の 30% までの無機ゴミが含まれます。サトウキビの強靭なセルロース繊維は工場での粉砕プロセスで完全に破壊されるだけでなく、この繊維は同量の無機ゴミと密接に混ざり合うこともあります。

工場に入るこのゴミには砂糖は含まれておらず、濾過ケーキまたはバガスの形で工場から出るときに砂糖を運び去る。ビレット内のゴミの 1 パーセントごとに、サトウキビ 1 トンあたり 3 ポンドの砂糖の生産損失が表れる。ゴミが増えるということは、メンテナンス、凝集剤、石灰、天然ガス、未燃焼バガス、濾過ケーキ、フロントエンド ローダー、水処理、沈殿槽、沈殿槽を掃除するためのドラグライン、運搬、反転、糖蜜が増え、砂糖が減り、コストが増えることを意味する。確かに、砂糖の回収を最大限にし、生産コストを最小限に抑え、同時に皮の完全性を完全に維持する方法があるはずだ。

この問題を解決するには、2 種類の分離が必要です。最初の分離器である高密度媒体分離器は、ビレット化されたサトウキビからすべての無機質の破片を取り除き、2 番目の分離器である機械式分離器は、髄と外皮を分離します。

ルイジアナ州ワシントンのエンジニアリング、セパレーション アンド リサイクリング LLC は、ジャガイモ、ニンジン、サルシファイ、ビートなど、さまざまな根菜類の前処理に広く使用される 20 台以上の高密度媒体分離機を設計しました。この同じ野菜分離機は、ビレットを無機質の残骸から分離するのに非常に効果的に使用できます (下の写真を参照)。サトウキビのビレットの密度は約 1.09 RD (ジャガイモの密度とほぼ同じ) であり、粘土ボール、石、レンガの密度は 2.00 RD をはるかに超えるため、この分離は簡単でわかりやすいものです。

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ビレットから無機物がすべて除去された後、それらは「ティルビー セパレーター」と呼ばれる非常に近代的で洗練された機械式セパレーターに送られます。ティルビー セパレーターは、ビレットを縦半分に切断する最初のローラー セット (スプリッター ステーション) で構成されています。その後、プロセスは右と左のローラー セット (デピシング ステーション) に分かれ、各セットが髄を皮から削り取り、分離します。ビレットは、スプリッターとデピシング ステーションを毎秒 20 フィートという驚異的な速度で通過します。髄だけがジュース抽出機に送られ、皮は乾燥機に送られます。水分含有量が 2% 未満になるまで乾燥すると、皮は考えられるほぼすべてのタイプの人工木材に加工できます。

ティルビー法では、元の木材の繊維構造と長さが完全に保持されるため、人工木材の製造には通常よりも接着剤の使用量が少なくて済みます。人工木材のスタッドに加工すれば、私たちが提案する米殻住宅の壁の空洞を作るのに必要な材料がすべて揃います。人工木材製品のI字型ジョイストに加工すれば、床と屋根の空洞を作るのに必要な材料がすべて揃います。敷居、床タイル、屋根板、さらには繊維セメントサイディングの製造に必要な繊維さえも、サトウキビの皮の極めて丈夫な繊維から作ることができます。[37] [38]

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エンジニアリング木材を使用することで、建物全体を地面から持ち上げるオプション(柱と梁)が手ごろなコストで実現し、低地や不均一な地形に建てることができます。同様に、屋根裏部屋は簡単に開放的で障害物のない便利な居住空間に変えることができ、建物の1平方フィートあたりの平均コストを大幅に削減できます。[39]生のサトウキビの年間生産量は世界で約10億トンであるため、約7,500万トンの乾燥した皮がエンジニアリング木材産業に利用可能になる可能性があります。これは、世界中で毎年利用可能な1億トンの米殻とほぼ一致します。砂糖と米のこの2つの副産物により、毎年何百万もの家を建て、断熱することができます。

大規模工業社会の住人として、私たちは本当に変化をもたらす行動をとるのが難しいと感じています。農業廃棄物を大量に利用した建物を建てるという選択をすることで、私たちは環境に対して正しいことをしているだけでなく、従来入手可能なものよりもはるかに優れた建物を自分たちで作り上げているのです。この超断熱の籾殻/サトウキビハウスは、正しく設計されれば[40] 、従来の建物よりもかなり安く建設でき、光熱費が平均して1日1ドルを超えないことで、所有者に継続的に利益をもたらすはずです。

したがって、従来の方法で建設する方がはるかに安価で、あらゆる点ではるかに賢明な場合、なぜ従来の方法で建設するのでしょうか。これまでは、可能性に気付かない限り、実現することはできないという事実に常に逃げ込むことができました。しかし、これは義務や責任というよりも、宇宙の素晴らしく圧倒的な美しさに創造的に反応する新しいエキサイティングな方法を見つけることです。

付録

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最初の米殻ハウ​​ス

最初の米殻ハウ​​スは2004年2月に完成したポール・オリヴィエとリー・オリヴィエの住宅です。ルイジアナ州ワシントンの歴史的な蒸気船の町にあり、壮大なマグノリアリッジプランテーションの真向かいにあります[41]。この住宅は150年以上前にこの地域に建てられた家と区別がつきません。この論文で説明した建築技術の多くがこの家の建設に応用されています。

ポール・オリヴィエ

エンジニアリング、分離、リサイクル LLC

私書箱250

ルイジアナ州ワシントン 70589

電話: 1-337-826-5540

メールアドレス: xpolivier@hotmail.com

注記

  1. Velupillai, L., Mahin, DB, Warshaw, JW, and Wailes, EJ 1996. 籾殻エネルギーシステムおよび機器の市場調査、p.24、ルイジアナ州農業センター。「自然界では、シリカ (SiO2) は 7 つの異なる多形体として存在します。石英、クリストバライト、トリジマイト、コーサイト、スティショバイト、レカテレライト (シリカガラス)、オパールです。最後の 2 つは非晶質です。」Drees, L.、Wilding, L.、Smeck, N.、および Senkayi, A.1989. 土壌環境の鉱物 (第 2 版)、p.913、「オパールは水和シリカ多形体 (SiO2.nH2O) です。」同書、p.921
  2. 籾殻灰セメント:その開発と応用、国際連合工業開発機関、ウィーン、pp.12-13
  3. ジュリアーノ、1985年生まれ。ライス大学:化学と技術、695ページ
  4. 「他の植物の残渣は、籾殻に含まれるシリカの量にさえ匹敵しません。」ビーグル、EC 1978。FOA 農業サービス速報 31、p.8
  5. ヴェルピライ(1996)、p.1
  6. 同上、p.15。Beagle (1978)、pp.6を参照。「籾殻の割合は大きく異なるが、20%が妥当な平均と考えられる。」同上、p.25
  7. ヴェルピライ(1996)、p.15
  8. 同上、p.44
  9. 同上、37 ページ。米国の精米所の一覧については、http://web.archive.org/web/20060312140454/http://www.ricecafe.com :80/newlinks2.htm (削除されたサイト、2010 年 11 月) またはftp://www.usarice.com/publish/member1.htm (メンバーシップが必要、2010 年 11 月)を参照してください。
  10. ヴェルピライ(1996)、p.45
  11. ヴェルピライ(1996)、p.16
  12. 「籾殻の熱伝導率は約 0.0359 W/(m.°C) です。この値は、優れた断熱材の熱伝導率とよく匹敵します (ヒューストン、1972)。」 Juliano (1985)、p.696。籾殻灰の熱伝導率は 0.062 Wm-1.K-1 と報告されています。UNIDO、p.21 を参照してください。テネシー州クックビルの R&D サービスによって行われた最近のテストでは、3.024 R/インチという結果が出ています。
  13. 炭化した籾殻は「Mehabit」という商標名で断熱材として販売されているが、生の籾殻がこの目的で使用されたという証拠を見つけるのは難しい。Beagle (1978)、p.132を参照。
  14. Beagle (1978)、p.8。「籾殻に含まれるシリカの割合が高く、シリカとセルロースの特異な構造が、燃焼プロセスで籾殻が均一かつ完全に燃焼するのを妨げます。」 Velupillai (1996)、p.18。「バイオマス燃焼の中でも、籾殻 (および藁) の燃焼は灰分が多いため特に困難です。」 同上、p.23。「エルドン・ビーグルは、300 フィート x 500 フィート x 50 フィートの籾殻の山に火をつけ、6 か月間燃え続けました。」 同上、p.24。「しかし、籾殻は空気が多すぎると簡単にきれいに燃えず、発生した熱を有効活用できないため、エネルギー回収は非常に低くなります。」 同上、p.25
  15. 同上、p.24
  16. ライスランド・フーズ社のカール・D・シンプソン氏との会話より
  17. ビーグル(1978)、p.9、バロウズ(109A)より引用
  18. 「市販のセルロース断熱材に一般的に添加される化学物質の濃度は、通常、重量で 10 ~ 40% の範囲です。一般的に使用される化学物質は、ホウ酸、ホウ酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硫酸アルミニウム、三水和アルミニウム、リン酸一アンモニウムまたはリン酸二アンモニウムです。」US Borax が作成した「セルロース材料の難燃性のためのホウ酸塩」と題するサービス ブリテン、p.5
  19. Juliano (1985)、p.695。クチンについて[1] (そのようなページはありません、2010年11月)
  20. ジュリアーノ(1985)、p.707
  21. ジュリアーノ(1985)、p.696
  22. ジュリアーノ(1985)、p.28
  23. この段落の比較言語の多くは、Environmental Building News – 断熱材:環境比較[2]から引用されています。
  24. 「ポリスチレン断熱材に使用されているスチレンは、EPA によって発がん性、変異原性、慢性毒性、環境毒性の可能性があると特定されています。さらに、スチレンはベンゼンから生成されますが、ベンゼンも環境と健康の両方に懸念のある化学物質です。」同上、p.5
  25. 「ポリイソシアヌレートとポリウレタン断熱材の原料であるイソシアネートを製造するには、ホスゲンとプロピレンクロロヒドリンという2種類の塩素系化学物質が使用される。」同上、pp.4-5
  26. 「断熱材に含まれる最も重大な汚染物質は、地球を保護するオゾン層を破壊する塩素系化学物質である。」同書、5ページ
  27. 「ほとんどのグラスファイバー断熱材は、繊維をまとめるためにフェノールホルムアルデヒド(PF)バインダーを使用して製造されています。」同上、p.5
  28. 「ガラス繊維に関する健康への懸念の高まり」については、同書の10ページで議論されている。
  29. 同上、pp.10-11
  30. 内包エネルギーは「物質の生産と輸送に必要なエネルギー」と定義される。同書、p.8
  31. ジュリアーノ(1985)、p.696、ヴェルピライ(1996)、p.16、ビーグル(1978)、p.8
  32. ↑ 「殻は容易に約0.4 g/cm 3まで圧縮することができ、粉砕すると嵩密度が2~4倍に増加します。」ジュリアーノ(1985)、p.696
  33. これらの数字は、人気の麦わら出版物「The Last Straw」の編集者、キャサリン・ワネック氏によって提出されたものである。
  34. 「測定の結果、(わら俵の)壁の断熱性能は R-27.5(RSI-4.8)であることがわかった。厚さあたりで計算すると、これは R-1.45/インチ(0.099 W/m°C)となり、最も一般的に報告されている値の半分強にあたる。」[3] p.2
  35. www.buldinggreen.com p.2 (購読が必要、2010 年 11 月)
  36. http://web.archive.org/web/20020316053751/http://www.lib.lsu.edu:80/special/exhibits/sugar/case1.html (リンクが機能していません、2010 年 11 月)
  37. この籾殻建築技術の詳細については[4]
  38. サトウキビビレットからの異物除去[5]
  39. 例えば、階下が居住空間全体の60%を占め、コストが1平方フィートあたり80ドルで、階上を居住空間全体の40%に改造して1平方フィートあたり10ドルの追加コストがかかる場合平均コストは1平方フィートあたりわずか52ドルになります。
  40. 「十分な厚さの断熱材と十分な品質の窓があれば、暖房器具は不要になりますが、暖房器具は、効率化対策にかかるコストよりも多くの資本投資を必要とします。より優れた家電製品は、冷却システムも不要にし、より多くの資本コストを節約します。適度に効率の良い家と車は、建設コストは高くなりますが、システム全体として設計すると、超効率の家と車は、元の改良されていないバージョンよりもコストが低くなることがよくあります。」 Hawkens, P.、Lovins, A.、Lovins, H. 1999. Natural Capitalism、p. 114、ボストン: Little, Brown and Company
  41. http://web.archive.org/web/20050624085458/http://www.cajuntravel.com:80/washington.html
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キーワード技術建設断熱エネルギー効率
持続可能な開発目標SDG07 エネルギーをみんなにそしてクリーンにSDG11 住み続けられるまちづくりを
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エイリアス建設における籾殻
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作成2006年4月20日匿名1
最終更新日2023年10月23日メンテナンススクリプト
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