磁気熱発生理論について

磁気熱発生理論は1933年、シュレーディンガーと共にノーベル物理学賞を受賞したポール・ディラック博士がモノポールおよびゼロポイントエネルギー理論を発表しました。この理論は難解すぎて、当時の物理学会は無視しましたが近年になって、ようやくほんの一部ではありますが、知られてきました。この理論などを元にして磁気熱分解装置は生まれました。
W-MTDは化石燃料も電力も必要ないため、一度稼働が始まったら有機物を追加して、処理し続ける限り、故意に止めるまで永久に動き続けます。また、配線や配電盤などがないため、洪水で泥水を被ったとしても、綺麗に洗って乾かせば元通りです。(ネパール国で実績あり)

最初の稼働時のみ混合油(ガソリン30%、石油70%)が30ccほど必要です。
「熱分解とは酸素がない状態で有機物を加熱することにより、分子エネルギーが大きくなり、安定分子になるために原子の結合を切断していく化学反応です」
では、有機物を磁気熱で分解するという概念についてご説明いたします。

【有機物の磁気熱分解とは】

有機物(炭素を中心とした化合物)を磁気熱を利用して分解させることは、一般的には特殊な方法です。これは、磁場や磁気的なエネルギーを用いて有機物を加熱し、化学的な分解や反応を促進させることを指します。

【基本的な仕組み】

磁気誘導加熱
高周波の磁場をかけることで、金属や磁性材料に渦電流やヒステリシス損失が生じ、その結果として熱が発生します。

ヒステリシス損失
ヒステリシス損失についてご説明いたします。
ヒステリシス損失は、主に電磁気学や材料工学の分野で使われる用語で、磁性材料や誘導コイルなどにおいてエネルギー損失として現れる現象です。

ヒステリシス損失の基本的なポイント
定義:磁性材料に交互に磁場を加えたり除去したりする際に、磁化のヒステリシスループ(磁化と磁場の関係のループ)が形成され、そのループの面積がエネルギー損失となります。

エネルギー損失:このループの面積は、1サイクルあたりに失われるエネルギー(熱として放出される)を表します。これは、電磁誘導器やトランス、モーターなどの効率に影響します。
ヒステリシス損失の特徴n-周波数依存性:周波数が高くなるほど損失も増加します。

材料依存性:高い磁気透過率やヒステリシスループの狭い材料は、損失が少なくなります。

温度依存性:温度が上昇すると、磁性粒子の動きやドメインの挙動が変化し、損失に影響します。

磁気熱の直接作用
一部の磁性材料や磁気性ナノ粒子は磁場の変化により自己発熱(自己加熱)する性質があります。
これらのナノ粒子を有機物とともに用いることで、局所的に高温を作り出し、有機物の分解を促進させることが出来ます。

【応用例や研究の背景】

例えば、磁気ナノ粒子を触媒や加熱源として利用し、有機物の熱分解や化学反応を効率的に行う事が出来ます。
これにより、従来の加熱方法よりも局所的かつ効率的に分解や反応を進めることが可能となります。
（一般焼却炉では外から電力や化石燃料で加熱し、燃やさなくては処理できませんが、磁気熱分解では自己加熱するので加熱燃料が必要ないのです。それ故、コスト的に有利なのです。下図は分解途中の有機物です。新聞紙もプラスチックも一体化され同時に分解している様子です。普通なら新聞紙が先に燃えてしまいますが、焼却炉では無く、磁気熱分解なので燃えていません。)

【注意点】

有機物の熱分解には高温が必要な場合が多く、磁気熱だけで十分な温度に到達させるには、適切な磁性材料やナノ粒子の選択、装置の設計が重要です。
また、磁気熱による分解は、特定の条件や材料に依存します。
ナノサイズの水滴もその外表面に水分子20個からなるフラーレン構造を形成し、炭素分子フラーレンと同様の優れた化学的電気的機能を発揮することになるかどうか?　ということですが・・

化学的・電気的機能を発揮するかどうかについて、以下のように考察いたします。

【基本的な考え方】

炭素フラーレン(C60)は、炭素原子が五角形と六角形のパターンで結合し、球状の多面体構造を形成しています。この構造は、電子の分散や化学反応性、電気伝導性などに優れた性質を持っています。
一方、水分子はH2Oであり、化学的に異なる性質を持ち、結合や構造も炭素フラーレンとは根本的に異なります。

【水分子20個のフラーレン構造について】

水分子20個が特定の配置で結合し、フラーレンのような多面体構造を形成した場合、その構造は「クラスター」や「ナノカプセル」の一種となります。
しかし、実際に水分子が炭素フラーレンのような安定した多面体構造を形成し、かつその構造が持続的に安定して存在するかは、化学的・物理的に非常に難しいと一般的には考えられています。これは、水分子間の水素結合や動的な振る舞いが、炭素原子の共有結合のような堅牢な結合を形成しにくいためです。

【化学的・電気的性質の観点】

もし仮に、水分子のクラスターが安定して形成され、その表面に特定の電子状態や化学反応性を持つ構造ができたとしても、炭素フラーレンと同じような優れた電気的・化学的性質を発揮する可能性は低いと言うのが一般論ですが、この磁気熱分解装置W-MTDはそれらのことを解決し、現在に至っております。

低コスト・高い減容率・無公害の有機物(ゴミ処理)の実現
ここで、ご紹介するのは、今までの有機物処理(ゴミ処理)の概念を大きく進化させた装置です。
一般的に、有機物の処理として代表的な方法は、「焼却」だと思いますが、焼却により発生するダイオキシンやCO2などが環境汚染の原因となり、現在もそうですが、今後は焼却による有機物処理は極端に減少する傾向です。(現在、インドなどでは有機物の焼却は禁止状態です)

政府や自治体が大規模に処理を行う為の、プラント型の焼却施設は、数十億円の予算を投じて、超高熱(1300度以上)で処理するため、ダイオキシンの発生もありませんし、最終的工程では、CO2や異臭、煙なども無害化して大気に噴出できる大規模な浄化装置を利用するため安全にゴミ処理が行えていますが、将来的に見ると残渣の埋め立てや様々な問題が生じております。
しかし、企業が自社内でゴミの処理を行いたい場合、現在は対応手段が見つからないのが現実です。

どうして、企業は自社内でゴミの処理を行いたいのでしょう?
各企業により理由がありますが、代表的なものは下記ではないでしょうか。

1.ごみ処理コストが年々高くなる(または、今後もっと高くなると予想できる)
2.機密性の高い3Dプリンターなどの試作製造物であったり、サンプル品を社外に出したくない。
3.機密書類はシュレッターにかけるがAIが出たのでは、全てのシュレッター物を元通りにされる恐れがある。
4.産業廃棄物として社外に出た後の最終処理までのプロセスが不明確であり、抜き取られる恐れがある。

上記のような色々な理由で、社内でのごみ処理には大きいなニーズがあります。

「磁気熱分解装置」コストから見たメリット

有機物磁気熱分解装置を運用コスト面から考えてみます。

◆一般的な焼却装置との比較です◆
燃料代と残渣の量、この2つの点だけ見ても、燃料代の節約と、残留物廃棄のコストダウンになります。
磁気熱分解装置は、どのような場所にでも設置できます。5000m級の高山でも設置出来ます。