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プラスチック再資源化の基礎と応用

  • Base and Application of Plastic Recycling
(2005年『プラスチックの化学再資源化技術』普及版)

商品コード: B0994

  • 監修: プラスチックリサイクル化学研究会
  • 発行日: 2012年4月
  • 価格(税込): 5,400 円
  • 体裁: A5判、319ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0498-4

個数: 

カゴに入れる

  • ケミカルリサイクル/モノマー化技術/ガス化技術/ガス化溶融炉/シュレッダーダスト/FRP/炭化水素化技術/熱分解油/分析・評価

刊行にあたって

 第2次世界大戦後の約50年間,われわれは,「便利なもの,高機能品を廉価に作る」ことを善しとして,工業社会システムの形成に邁進してきました。これを可能にしたのは,1940年代において中東地域で発見された大規模油田から得られた極めて安い石油資源に依拠した石油化学工業の発展であります。20世紀前半を支配した石炭という固体資源に代わって,石油という廉価で,しかもプロセスの自動制御になじみ易い液体資源えお軸として(1)大量資源消費による大量生産(2)大量消費を善しとする生活スタイル,そして(3)大量廃棄処理という3点を特徴とする20世紀型の文明社会の構築を推し進めてきた時代であるといえます。この間,1973年の石油危機,1980年代のバブル経済の進行と破綻を経験して,次第にa)省資源生産,b)環境共生,c)少量廃棄の新しい3視点を目指した資源循環型社会形成の必要性に目覚めて21世紀を迎えました。
 容器包装リサイクル法の制定(1995年)と,2000年の完全施行によりPETボトルやプラスチック容器の最商品化がメーカーに義務づけられることになり,再商品化のための技術開発が焦眉の課題となりました。
 本書は「プラスチックの化学再資源化技術」と題しています通り,既刊の類書がときとして再資源化装置の概説,またはビジネス上の配慮からか明確に公表できない曖昧さを伴った装置の説明ではなく,技術の「基礎原理」から,装置として結実した「原理の応用まで」を述べることを目指しました。すなわち本書は,学術書と技術書の両面を持ち合わせた書籍を目指しました。
 プラスチックに限らず,廃棄物を原料とする資源循環型技術の実用化は,地域性がきわめて強い因子となります。そのため要素技術としての最商品化プロセスの処理コスト評価だけでなく,廃棄物原料の回収・運搬の方法とか,その量的な確保が可能かどうか,また,再商品化物を再び消費者まで届ける流通システムを含めたコスト評価が必要です。第2章では,廃プラスチックの再資源化に対する社会システムとの関わりと,LCA手法による評価法について取り上げています。
 プラスチックの最商品化技術の選択肢は幅広く,いまも発展の途上にあることは承知していますが,本書では,熱や電力の回収を目指したプラスチックの燃焼や焼却などの技術については除いています。そして,プラスチックを石油精製工業や石油化学工業などの原料,すなわち化学資源化を指向する再商品化に関連する技術に焦点を絞って取り上げています。すなわち,モノマー化技術(第3章),ガス化技術(第4章),炭化水素化技術(第5章)の3つの技術について述べています。さらに,プラスチック再生品という新しい商品に関連する分析と品質保証のあり方についても述べました。(第6章)
 本書はプラスチック化学リサイクル研究会の会員が中心となり,広く執筆者に協力を仰いで出来上ったものです。プラスチックの化学資源化の技術は,学問的基礎の発展とともに,ますます充実してゆくものと信じています。そして本書が資源循環型社会の形成に貢献できると確信して,本書を皆様にお届けいたします。

プラスチック化学リサイクル研究会  阪田祐作


<普及版の刊行にあたって>

 本書は2005年に『プラスチックの化学再資源化技術』として刊行されました。普及版の刊行にあたり,内容は当時のままであり加筆・訂正などの手は加えておりませんので,ご了承ください。

また,研究会(FSRJ)の和文名称の変更(2008年6月)に伴い,新名称「プラスチックリサイクル化学研究会」に改めました。

2012年4月  シーエムシー出版 編集部

著者一覧

阪田祐作   (現)岡山大学名誉教授;研究推進産学官連携機構 参与
鈴木直人   (現)㈲循環資源・環境ビジョン研究所 取締役
伊部英紀   (株)東芝 社会システム事業部 環境システム推進部 部長
        (現)伊部技術士事務所 所長
奥彬     (現)(財)生産開発科学研究所 資源再生科学研究室 室長
佐々木満   熊本大学 工学部 物質生命化学科 助教授
        (現)熊本大学 大学院自然科学研究科 准教授
後藤元信   (現)熊本大学 バイオエレクトリクス研究センター 教授
吉岡敏明   (現)東北大学大学院 環境科学研究科 教授
半田智彦   東北大学大学院 工学研究科 応用化学専攻 博士前期課程
源田稔    熊本大学大学院 自然科学研究科 博士後期課程
佐藤芳樹   (元)金沢大学大学院 自然科学研究科 教授
佐古猛    (現)静岡大学 創造科学技術大学院 エネルギーシステム部門 教授
岡島いづみ  (現)静岡大学 工学部 物質工学科 助教
辻俊郎    北海道大学大学院 工学研究科 有機プロセス工学専攻 助教授
加茂徹    (現)(独)産業技術総合研究所 環境管理技術研究部門 研究グループ長
上野晃史   静岡大学 工学部 物質工学科 教授
上村芳三   (現)ペトロナス工科大学 化学工学科 教授
幡手泰雄   鹿児島大学 工学部 教授
        (現)(株)MCラボ 代表取締役社長
関根泰    (現)早稲田大学 理工学術院 先進理工学部 応用化学科 准教授
小寺洋一   (独)産業技術総合研究所 環境管理技術研究部門 吸着分解研究グループ 主任研究員
亀田修    (株)イーユーピー 取締役
竹下宗一   (現)(株)三菱化学テクノリサーチ 上席研究員(元取締役)
行本正雄   (現)中部大学 工学部 機械工学科 教授
丸島弘也   ジャパン・リサイクル(株) 千葉リサイクルセンター 代表取締役社長
村田勝英   (現)豊橋商工会議所 技術顧問
橘秀昭    (元)札幌プラスチックリサイクル(株) 技術顧問
河内恭三   町田環境技術研究所 所長
上道芳夫   (現)室蘭工業大学 大学院工学研究科 応用理化学系専攻 教授
清野章男   室蘭工業大学 工学部 応用化学科 特別研究員
會田忠弘   (現)山形大学 工学部 物質化学工学科 教授
多賀谷英幸  (現)山形大学大学院 理工学研究科 バイオ化学工学分野 教授
森智和    山梨県環境科学研究所 環境資源学研究室 研究員
西巻通代   (元)山梨県環境科学研究所 環境資源学研究室 助手
佐野慶一郎  (現)関東学院大学 人間環境研究所 所長
梶光雄    (現)(株)アルティス  
佐野良和   (現)中外テクノス(株) 関東環境技術センター 技術開発室 室長 
秋元正道   新潟工科大学 工学部 物質生物システム工学科 教授
葭田真昭   (現)宇都宮大学 工学研究科 物質環境化学専攻 准教授
脇元一政   JFEホールディングス(株) 環境ソリューションセンター 部長
木村康一   JFEスチール(株) 総合リサイクル事業センター 部長
加藤健次   (現)新日本製鐵(株) 設備・保全技術センター プラントエンジニアリング部 部長
白井義人   (現)九州工業大学 大学院生命体工学研究科 教授
西田治男   (現)九州工業大学 エコタウン実証研究センター 教授
後藤純雄   (現)麻布大学 生命・環境科学部 環境科学科 環境リスク学研究室 教授
中島大介   (現)(独)国立環境研究所 環境リスク研究センター 主任研究員
山本貴士   (独)国立環境研究所 循環型社会形成推進・廃棄物研究センター 主任研究員
田中眞人   (株)新日石総研 環境・製品技術調査部 部長
        (現)JX日鉱日石リサーチ(株) エネルギー技術調査部 シニアマネージャー

執筆者の所属表記は,注記以外は2005年当時のものを使用しております。

目次

第1章 総論 
1. 環境保全技術と資源保全技術の調和を目指して
2. プラスチックの生産量,消費量,排出量
2.1 生産される樹脂種
2.2 樹脂消費量と排出量
2.3 廃棄プラスチックの樹脂別内訳
2.4 廃プラスチックの排出分野
3. 廃プラスチックの処理と処分の現状
3.1 有効利用率の推移
3.2 三つのリサイクル手法
3.3 化学リサイクルの今後

第2章 資源循環利用型社会におけるプラスチックリサイクルの役割
1. プラスチック・リサイクルを進めるための社会システムの現状 
1.1 はじめに
1.2 リサイクル法制度等の現状
1.2.1 廃棄物・リサイクル関連の法体系
1.2.2 社会基盤整備,技術開発等の支援策
1.3 今後の動向
1.3.1 個別リサイクル法の充実
1.3.2 環境配慮設計の推進
1.3.3 廃棄物処理法に基づく諸制度の見直し
1.3.4 国際資源循環への対応

2. LCAによるプラスチックの化学再資源化技術の評価
2.1 はじめに
2.2 LCAの範囲
2.2.1 目的
2.2.2 対象範囲
2.2.3 後処理
2.2.4 解析に使用したデータ
2.3 プロセスの概要
2.3.1 処理対象のプラスチック
2.3.2 前処理工程
2.3.3 油化工程
2.4 インベントリ分析
2.5 インベントリ分析結果
2.6 インパクト評価
2.7 おわりに

3. 資源循環型社会システムの構築に向けた基本的な考え方・課題と展望
3.1 資源循環型社会とは
3.1.1 持続可能な社会における資源循環
3.1.2 循環型社会における資源とはなにか,新しい資源概念の提起
3.1.3 再生可能な資源とは
3.1.4  循環型社会では総量規制
3.2 プラスチックを化学リサイクルする理由と社会的ビジョン
3.2.1 化学リサイクルの意味と現状
3.2.2 プラスチックリサイクルはCO2排出削減に貢献できる
3.2.3 プラスチックのリサイクルによって資源生産性の向上をめざす
3.3 プラスチック商品を循環再生型へ設計するために必要な支援体制
3.3.1 資源非消耗型社会システムの編成が目標
3.3.2 プラスチック再生システムの実践に必要な改革

第3章 モノマー化技術
1. 水熱反応によるナイロン類のモノマー化
1.1 はじめに
1.2 実験
1.2.1 実験装置および試料
1.2.2 実験・分析方法
1.3 結果および考察
1.4 おわりに

2. ポリエチレンテレフタレートの熱分解による化学原燃料化
2.1 はじめに
2.2 PETの熱分解機構
2.2.1 Negative Ionization-Mass Spectrometry(NI-MS)による解析
2.2.2 Collision Induced Dissociation Tandem Mass Spectrometry(CID-MS/MS)による解析
2.2.3 Fourier-Transformation Infrared-Spectrometry(FT-IR)による解析
2.3 熱分解によるPETのリサイクル
2.3.1 PETの熱分解
2.3.2 PETの水蒸気分解
2.3.3 触媒を用いた熱分解

3. 超臨界メタノールを用いたPETのモノマー化技術
3.1 はじめに
3.2 超臨界流体とは
3.3 超臨界メタノールによるPETの分解に関する基礎試験
3.3.1 超臨界メタノール法とメタノール蒸気法の比較
3.3.2 反応メカニズム
3.3.3 反応速度解析
3.4 実証試験

4. PET樹脂のエチレングリコール・メタノール分解法
4.1 PET樹脂のモノマーリサイクルを必要とする背景
4.1.1 世界的な背景
4.1.2 産業的背景
4.1.3 技術的背景
4.2 ポリエステル・リサイクル技術の概要と詳細
4.2.1 全体像
4.2.2 DMT法
4.2.3 BHET法
4.2.4 その他の技術
4.3 将来の技術,展望と予測
4.4 まとめ

5. エポキシ樹脂,ポリカーボネート樹脂のモノマー化技術
5.1 はじめに
5.2 エポキシ樹脂の分解挙動
5.3 プリント回路基板の脱臭素化処理
5.4 ポリカーボネート樹脂の分解挙動
5.5 まとめ

第4章 ガス化技術
1. 超臨界流体を用いるプラスチックのリサイクル技術―条件設定のポイントを見定めるために―
1.1 はじめに
1.2 超臨界流体とは
1.3 プラスチック分解における超臨界水と超臨界メタノールの差異
1.4 超臨界水を用いるリサイクル技術
1.4.1 プラスチックのガス化・水素製造
1.4.2 炭素繊維強化プラスチックの分解と炭素繊維の回収
1.4.3 多層フィルムの分別と構成成分の回収
1.5 超臨界メタノールを用いるリサイクル技術
1.5.1 シラン架橋ポリエチレンのケミカル+マテリアルリサイクル
1.6 終わりに

2. スチームリフォーミングによる廃プラスチックのガス化
2.1 はじめに
2.2 スチームリフォーミングによる廃プラスチックからの合成ガスの製造プロセス
2.3 固定層によるプラスチック分解油のスチームリフォーミング実験
2.4  流動層による廃プラスチック分解油のスチームリフォーミング実験
2.5 まとめ

3. ポリ塩化ビニルの分解機構と残渣からの水素製造
3.1 はじめに
3.2 ポリ塩化ビニルの分解反応機構
3.3  ポリエン鎖の分解に対する溶媒効果
3.4 残渣からの水素製造
3.5 さいごに

4. 塩化カルシウムを経由する廃塩化ビニルからの塩素ガス回収
4.1 はじめに
4.2 ポリ塩化ビニルの製造プロセス
4.3 塩ビの安全性と脱塩処理技術
4.4 脱塩素時に発生する塩化水素の有効利用
4.5 塩化カルシウムからの塩素回収
4.5.1 塩素回収の熱力学的制約
4.5.2 塩素発生の速度式
4.5.3 シリカ添加による逆反応の抑制
4.5.4  CaOを含んだ塩化カルシウムからの塩素回収
4.5.5 塩化カルシウムから塩素回収の問題点
4.6 ソルベープロセスからの副生塩化カルシウム
4.7 塩素の需給バランス

5. 廃プラスチックからのクリーンエネルギー水素製造プロセス
5.1 背景とプロセスの基本的構成
5.1.1 エネルギー的側面から見た背景
5.1.2 プロセスの基本構成
5.2 最近の実用化プロセスとの比較
5.3 プロセス実現化に向けた基礎的検討
5.3.1 固定層反応器でのプラスチック回分フラッシュ熱分解
5.3.2 噴流層反応器での炭化水素接触分解
5.4 まとめ

6. ウレタン樹脂のリサイクル技術
6.1 ポリウレタンの特性と現状
6.2 既存のリサイクルプロセス
6.3  タンデムケモリシス法について
6.4 最近の研究動向
6.5 鉄を担持した活性炭触媒によるガス化/炭化に関する研究
6.6 総括

7. ポリオレフィン系廃プラスチックからの炭化水素ガスの製造
7.1 ケミカルリサイクル普及の課題と炭化水素ガス製造の目的
7.2 炭化水素ガス製造に関する基礎理論
7.2.1 工業反応速度論の必要性
7.2.2 ポリオレフィン類熱分解の連続分布速度論
7.3 炭化水素ガス製造
7.4 まとめ

8. 廃プラスチックの加圧二段ガス化技術
8.1 はじめに
8.2 廃プラスチック・リサイクルの課題
8.3 加圧二段ガス化技術の概要
8.4 リサイクル製品等
8.5 おわりに

9. 廃自動車シュレッダーダスト(ASR)のガス化
9.1 シュレッダーダスト(ASR)とは
9.1.1 ASRの性状
9.1.2 ASRの平均的な組成
9.2 自動車リサイクル法とASRリサイクル目標値
9.2.1 自動車リサイクル法の施行
9.2.2 自動車リサイクル法におけるリサイクルの考え方とASRリサイクル率目標値
9.3 ASRリサイクル技術の現状
9.4 廃棄物の熱分解ガス化溶融炉とは
9.5 流動床炉式ガス化溶融炉によるASR処理
9.6 ロータリキルン炉式ガス化溶融炉によるASR処理
9.7 シャフト炉式ガス化溶融炉によるASR処理
9.8 熱分解ガス改質式ガス化溶融炉によるASR処理
9.9 その他のASR処理方法(ASRを原料や燃料として利用する方式)
9.10 自動車メーカーの取り組み
9.11 むすび

10. 廃棄物ガス化溶融炉と新しい発電技術
10.1 はじめに
10.2 熱分解とガス化溶融炉
10.3 各社のガス化溶融技術の比較
10.4 廃棄物燃料製造事業
10.5  新しい発電技術
10.6 まとめと今後の展望

第5章 炭化水素化技術
1. 流通操作のプラスチック熱分解
1.1 はじめに
1.2 実験
1.2.1 熱分解装置と操作
1.3  実験結果と考察
1.3.1 分解速度とガス化率
1.3.2 生成物の性状
1.3.3  流通操作の反応器の特徴
1.4 まとめ

2. プラスチック分解油の脱ハロゲン精製
2.1 油化分解プロセスにおける脱塩素問題の位置付け
2.2 混合プラスチックの熱分解挙動と研究手法
2.2.1 プラスチック熱分解の目視観察:巨視的分解モデル
2.2.2 モデル混合プラスチックによる分解実験の妥当性(実験手法)
2.3 粗分解油塩素化合物の生成経路と脱塩素精製の考え方
2.3.1 各種プラスチックの分解開始温度:TGA曲線
2.3.2 有機塩素化合物の生成経路と抑制方法
2.4  PVCとPETの混在プラスチック分解油の精製材Ca-Cによる脱塩素精製
2.4.1 油化分解精製実験の装置・方法・供試試料・分析法
2.4.2 油化分解精製実験の結果と考察
2.4.3 3P+PVCに対するPET混在の影響:まとめ
2.5 PVCとHIPS-Brの混在プラスチック分解油の精製
2.6 おわりに

3. 一廃系廃プラスチック油化実用化技術の最新動向
3.1 我国の一廃系廃プラスチック油化プラントの概況
3.2 札幌油化のプロセス概要
3.3 札幌油化プラントの品質面からのパフォーマンス
3.3.1 廃プラスチック原料品質
3.3.2 生成油の品質
3.3.3 回収塩酸の品質
3.3.4 油化残渣の品質
3.3.5 排ガス分析
3.4 札幌油化の物質収支,及び熱収支
3.4.1 物質収支
3.4.2 熱収支試算
3.5 札幌油化の熱分解生成物の再資源化
3.6 廃プラ油化プラントの安全性について
3.7 おわりに

4. 一般廃プラスチックの油化(PVC/PET混入対策技術)
4.1 まえがき
4.2 技術課題
4.2.1 一般廃プラスチックの組成
4.2.2 油化プラント健全化の一般的な要件
4.2.3 PET混入によって発生する問題点と対策
4.3 消石灰添加方式
4.3.1 実験
4.3.2 考察
4.3.3 実験のまとめ
4.4 商用プラント
4.4.1 プラントの概要
4.4.2 プラントの操業実績
4.5 あとがき

5. メタロシリケートを触媒とするポリオレフィンの化学原料化
5.1 はじめに
5.2 プラスチックの分解反応性と触媒の役割
5.3 低級オレフィン化
5.4 芳香族化
5.5 おわりに

6. 廃プラスチックの液相分解
6.1 はじめに
6.2 有機溶剤中でのプラスチックの分解反応
6.3 分解温度,転化率に及ぼす有機溶剤の影響
6.4 分解機構に及ぼす有機溶剤の影響
6.5 生成物分布に及ぼす有機溶剤の影響
6.6 高温高圧水中でのプラスチックの分解反応
6.7 フェノール樹脂プレポリマーの高温水中における分解反応
6.8 フェノール樹脂モデル化合物の高温水中における分解反応
6.9 成形フェノール樹脂の高温水中における分解反応
6.10 プラスチックの分解反応における水の化学的関与について
6.11 ポリスチレン・フェノール樹脂混合試料の高温水中における分解反応
6.12 キシレン樹脂の反応において得られる芳香族化合物
6.13 キシレン樹脂の分解反応における反応条件の影響
6.14 キシレン樹脂の分解反応機構
6.15 高温水中におけるプラスチックの分解反応
6.16 おわりに

7. 廃食用油を利用する廃FRPの熱分解技術
7.1 はじめに
7.2 廃FRPのリサイクル技術
7.3 廃食用油による廃FRPの分解とリサイクル技術
7.3.1  廃FRPの熱分解性
7.3.2 UP分解物の分析結果
7.3.3  廃FRP分解の工程と装置化の考案
7.3.4 まとめ
7.4 おわりに

8. 混合廃プラスチックの脱ハロゲン油化
8.1 混合廃プラスチックの脱ハロゲン・油化の基本プロセス
8.2 脱ハロゲン技術
8.3 一般系廃プラスチックの脱ハロゲン・油化実用化例
8.4 フィードストックリサイクルの実用化例
8.5 産業系廃プラスチックの脱ハロゲン油化の実用化例
8.6 おわりに

9. 農業用廃プラスチックの油化
9.1 まえがき
9.2 技術課題
9.1.1 沖縄における農業用廃プラスチックの現状
9.1.2 農サクビの油化
9.3 実験
9.3.1 構成
9.3.2 結果
9.3.3 考察
9.3.4 まとめ
9.4 あとがき

10. 高温高圧水による廃プラスチック熱分解油の改質
10.1 緒言
10.2 高温高圧下における水の物理化学的特性
10.3 回分式反応器を用いた基礎実験
10.4 高圧流通式反応器による改質処理
10.5 反応の速度式と機構
10.6 総括

11. 廃ポリオレフィンからジカルボン酸生成
11.1 はじめに
11.2 酸化反応によるポリエチレンの資源化
11.3 酸化反応によるポリプロピレンの資源化―ファインケミカル原料に―
11.4 超臨界二酸化炭素の役割
11.5 おわりに

12. 廃プラスチックの高炉還元剤リサイクル技術
12.1 はじめに
12.2 我が国の廃プラスチックリサイクルの現況
12.3 高炉の機能と廃プラスチックの挙動
12.3.1 高炉の機能
12.3.2 廃プラスチックの炉内挙動
12.4 廃プラスチック還元剤製造設備
12.5 廃プラスチック利用によるCO2削減効果
12.5.1  背景
12.5.2 高炉操業シミュレーションモデルによる検討
12.6 おわりに

13. コークス炉を利用した廃プラスチック化学原料化技術
13.1 緒言
13.2 コークス製造プロセスの概要
13.3 コークス炉の機能を活用した廃プラスチックリサイクル技術の研究
13.3.1 コークス炉内における廃プラスチックの熱分解挙動の評価と乾留生成物収率の評価
13.3.2 コークス強度に対する影響の評価
13.3.3 コークス炉化学原料化法による廃プラスチックのリサイクルプロセス
13.3.4 コークス炉化学原料化法における塩素の挙動評価
13.4 コークス炉化学原料化法の実機化および稼働状況
13.5 結言

14. ポリ乳酸製品のケミカルリサイクルによる循環社会の構築
14.1 はじめに
14.2 ポリ乳酸について
14.3 ポリ乳酸のケミカルリサイクル
14.4 ポリ乳酸製カーペットのケミカルリサイクル
14.5 今後の課題

第6章 分析・評価
1. プラスチックのケミカルリサイクルにおける塩素・臭素の分析法
1.1 はじめに
1.2 廃プラスチックの分析
1.3 液体生成物の分析
1.4 固体生成物の分析
1.5 ガス生成物中の分析
1.6 さいごに

2. 廃プラスチック処理のリスクについて
2.1 はじめに
2.2 発がん関連重金属類(化合物)を含むプラスチック添加剤
2.3 内分泌かく乱作用が疑われる重金属類(化合物)を含むプラスチック添加剤
2.4 感作性を示す重金属類(化合物)を含むプラスチック添加剤
2.5 当該重金属類の環境中での存在量
2.6 まとめ

3. 廃プラスチック熱分解油のJIS規格化
3.1 はじめに
3.2 JISとTS
3.3 熱分解油TS公表までの経緯
3.3.1 旧TR公表までの経緯
3.3.2 新TS公表までの経緯
3.4 熱分解油TSの規定内容
3.4.1 TSの構成
3.4.2 適用範囲
3.4.3 熱分解油の種類
3.4.4 熱分解油の品質
3.4.5 品質試験方法
3.4.6 報告・表示
3.4.7 取扱い注意事項
3.5 規定の根拠及び問題点
3.5.1 熱分解油の種類
3.5.2 熱分解油の塩素分
3.5.3 熱分解油のセタン指数
3.5.4 その他の品質規定
3.6 JIS規格化の課題
3.6.1 熱分解油の市場規模
3.6.2 熱分解油の品質
3.7 おわりに
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