熱分解はバイオガスを生成しますか？研究室のための合成ガスの違いを発見してください

はい、熱分解は可燃性ガスを生成しますが、「バイオガス」という用語は誤解を招く可能性があり、この文脈ではしばしば不正確に使用されます。一部の情報源ではこの用語を使用していますが、生成されるガスは組成が根本的に異なり、より正確には熱分解ガスまたは合成ガスとして識別されます。

核となる違いは次のとおりです。熱分解から得られるガスは、水素と一酸化炭素の混合物である合成ガスであるのに対し、真のバイオガスは嫌気性消化によって生成される主にメタンです。この違いを理解することは、プロセスとその出力（生成物）を理解するために不可欠です。

熱分解は実際にどのようなガスを生成しますか？

熱分解は熱化学分解プロセスであり、酸素のない状態で高温を使用して材料を分解することを意味します。このプロセスは、独自の特性と用途を持つ特定の種類の燃料ガスを生成します。

熱分解によって生成される非凝縮性ガスは、可燃性成分と非可燃性成分の混合物です。

その主な構成要素は水素（H₂）と一酸化炭素（CO）です。また、少量のメタン（CH₄）と二酸化炭素（CO₂）も含まれます。この特定の混合物は、専門的には合成ガス、またはシンガスとして知られています。

用語の明確さは不可欠です。「バイオガス」は、酸素のない環境（嫌気性消化）で微生物による有機物の生物学的分解によって生成されるガスの一般的な名称です。

バイオガスは主に天然ガスの主要成分であるメタン（CH₄）で構成されています。水素と一酸化炭素を高濃度に含む合成ガスは、燃焼特性や産業用途が異なります。

合成ガスの正確な組成は、処理される材料、つまり原料に大きく依存します。

木材や農業廃棄物などのバイオマスを熱分解すると、典型的なH₂とCOの混合物が生成されます。しかし、メタンなどの他の材料を熱分解すると、主に固体炭素と気体水素が生成され、一酸化炭素は生成されません。

合成ガスは、熱分解プロセスから得られる3つの異なる出力（生成物）の1つにすぎません。これらの生成物の比率は、特定の目標を達成するためにプロセス条件を調整することによって制御できます。

バイオ炭（またはコークス）は、揮発性成分が除去された後に残る安定した炭素に富む固体です。

この材料は、固体燃料、保水性を改善するための農業用土壌改良剤、または活性炭の基材として使用できます。

バイオオイル（または熱分解油）は、プロセスからの高温蒸気が急速に冷却および凝縮されたときに生成される、濃い色の液体です。

この油は、熱と電気を生成するために燃焼させたり、輸送燃料や特殊化学品にさらに精製したりすることができます。

前述のように、合成ガスは非凝縮性ガス画分です。その最も一般的な用途は、熱分解プラントに循環させて戻すことです。

生成された合成ガスを燃焼させることにより、施設は熱分解反応を維持するために必要な熱を生成でき、全体的なエネルギー効率を大幅に向上させます。

固体、液体、ガス生成物の比率を決定する最も重要な要素は温度です。熱を制御することで、オペレーターは他の生成物よりも1つの生成物の生成を優先させることができます。

通常400～500 °C程度の比較的低温で操作すると、バイオ炭の生産が最大化されます。これはしばしば「緩速熱分解」と呼ばれます。

逆に、700 °Cを超える高温は、液体（バイオオイル）とガス（合成ガス）の生成を促進します。この「急速熱分解」は、主な目標が燃料の生成である場合に使用されます。

熱分解プロセスは、目的の最終生成物に基づいて異なる目標を達成するために微調整できます。

熱分解が合成ガス、バイオオイル、バイオ炭を生成することを理解することで、プロセスを効果的に制御し、必要な特定の高価値製品を生成できます。

生成物	主な組成	主な特徴	一般的な用途
合成ガス	水素（H₂）、一酸化炭素（CO）	可燃性燃料ガス、プロセス熱源	熱分解反応器の動力源、工業用燃料
バイオオイル	凝縮された有機蒸気	暗色の液体、精製可能	液体燃料、化学原料
バイオ炭	安定した炭素固体	多孔質、高表面積	土壌改良剤、固体燃料、活性炭基材