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五洋建設株式会社（社長 清水琢三）と北海道大学（総長 寳金清博）は、地盤改良工事の脱炭素化に向け、カーボンネガティブ材料であるバイオ炭^*1を混合したセメントスラリーにより地盤内に炭素を固定化する技術を開発しました。開発したセメントスラリーを用いた深層混合処理工法の実機を用いた実証実験を実施し、カーボンニュートラル化を達成するために必要な量のバイオ炭を添加した場合でも、施工性や地盤改良体の品質（強度特性）が従来の工法と同等であることを確認しました。

本技術では、バイオ炭としてバイオマスガス化発電の副産物である「ガス化炉残渣」を選定しました。現在稼働中の1.8MW級の発電施設では約1,500t/年のガス化炉残渣を安定して排出した実績があり、調達コストも商用目的の木炭等に比べて約1/8〜1/10と安価です。現時点でバイオマスガス化発電施設は全国でも数十か所ですが、次世代の地域循環型エネルギーとして注目を集めており、これから本格的な普及が期待されています。
高炉セメントB種に対し、ガス化炉残渣を質量比で約23%添加することで、固化材の製造に伴うCO₂排出量を実質ゼロにできます（図1）。しかし、粒径の大きいバイオ炭は高い空隙構造により内部に多量の空気を含むため、従来のセメントスラリーの攪拌方式ではバイオ炭が浮遊し、固液の混合が難しいという課題がありました。また、粒径の小さいバイオ炭はスラリー中で電気的結合により凝集体を形成し、10％程度の添加率でも流動性が失われ、流体輸送における大きな障害となっていました。

本技術の開発ではこれらを解決するため、食品・化学分野で用いられる高せん断機能を有する「湿式破砕機」を導入しました。本機は高速回転ブレードが発生させる“らせん流”および流体の強いせん断作用により、�@浮遊粒子の強制的な引き込み、�A大粒径バイオ炭の粒子破砕、�B破砕された微小なバイオ炭からなる凝集体の分散、を同時かつ連続的に達成します（図2）。これにより、バイオ炭添加率30%の高濃度配合においても、水道水と同等の流動性を確保でき、陸上工事を想定した実証実験（混練水に真水を使用）において、従来工法と同等の強度品質が得られることを確認しました（図3）。なお、バイオ炭は化学的に安定しており、海水使用時でも、品質に及ぼす影響は小さいと考えられます。

今後はバイオ炭サプライチェーンの構築や改良体の長期品質の検証を進めるとともに、海水環境下の港湾構造物への適用を見据えた検証も並行して実施します。本技術を通じて地盤改良の脱炭素化を加速させ、カーボンニュートラル社会の実現に貢献してまいります。

^*1バイオ炭：バイオマスが生育中に吸収した二酸化炭素（CO₂）を炭素（C）として固定化した材料。セメントを添加する地盤改良工法に用いることで、地中に炭素を長期固定化できる。