バイオオイルは主に、フラッシュ熱分解と水熱液化（HTL）の2つのプロセスで製造されます。フラッシュ熱分解では、酸素がない状態で有機化合物を急速に熱分解する。このプロセスにより、木炭、ガス状生成物、バイオオイルが生成される。
バイオオイルは、酸素を含む有機化合物の高密度複合混合物である。バイオオイルの燃料価値は、一般に石油系燃料の50～70％である。ボイラー燃料として使用したり、再生可能な輸送用燃料に改良することができる。しかし、バイオオイルの組成は熱的に不安定で、蒸留や精製が難しい。そのため、より高品質のバイオオイルを生産するための研究が必要である。
課題はあるものの、バイオオイルにはいくつかの利点がある。バイオオイルの密度はバイオマス原料の密度よりも高く、輸送コスト効率が高い。このため、小規模の熱分解機が農場でバイオマスをバイオオイルに変換する分散処理モデルの可能性が広がる。バイオオイルはその後、精製するために中央の場所に輸送することができる。
バイオオイルは、バイオマスの熱分解によって生成される暗褐色の液体である。主に酸素を含む化合物で構成されており、熱的に不安定で発熱量が低い。バイオオイルは、バイオマスの高速熱分解中に、セルロース、ヘミセルロース、リグニンの断片化と解重合によって生成される。バイオマスの急速な加熱と蒸気の急冷により、バイオオイルが生成される。高速熱分解によるバイオオイルの収率は、反応条件にもよるが、通常50～70％である。
バイオオイルは水分を多く含み、酸、アルコール、ケトン、フラン、フェノール、エーテル、エステル、糖、アルデヒド、アルケン、窒素、酸素化合物など数百種類の有機成分を含む。また、分子量5000以上の反応性分子やオリゴマー種を含むため、室温でも不安定である。バイオオイルは多相マイクロエマルションと考えられ、オリゴマーはエアロゾルを形成する。エージングと呼ばれるこの不安定性は、より多くの水の生成、より高い粘度、相分離を引き起こす。したがって、バイオオイルはエンジン燃料として使用する前に改良する必要がある。
バイオオイルは木質原料よりも密度が高く、貯蔵や輸送のコストを削減できる。しかし、標準的な内燃機関で直接使用するには適していない。特殊なエンジン燃料に改良するか、ガス化プロセスを経て合成ガスに変換し、バイオディーゼルにすることができる。バイオオイルは、固形燃料よりも取り扱いや燃焼が容易で、輸送や貯蔵が安価であるため、混焼には特に魅力的である。
燃料としての用途に加え、バイオオイルは有機化合物や特殊化学物質の貴重な供給源でもある。バイオオイルは、固体バイオマスやガス化よりも、取り扱いや貯蔵が容易で、特別なスタートアップ手順を必要とせず、既存の発電所で燃焼させることができるという利点があります。
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