プラスチック熱分解油はディーゼル油より優れていますか？廃プラスチック燃料の実用ガイド

一見すると、プラスチック熱分解油は、ドロップインエンジン燃料としての性能だけで判断した場合、従来のディーゼル油よりも本質的に「優れている」わけではありません。生の形では、着火性の低さや腐食性の高さなど、いくつかの劣った特性があり、直接的な代替品とはなりません。しかし、その真の価値は、リサイクル不可能なプラスチック廃棄物を貴重なエネルギー資源に変える、循環経済ソリューションとしての可能性にあります。

問題は、熱分解油がそのまま優れた燃料であるかどうかではありません。そうではありません。真の考慮事項は、それがより広範なエネルギーおよび廃棄物エコシステムにおける役割であり、プラスチック廃棄物管理と液体燃料生産の間の重要な架け橋として機能します。

プラスチック熱分解油とは？

ディーゼル油と比較するために、まずそれが何であり、どのように作られるかを理解する必要があります。この背景が、その長所と短所を理解する鍵となります。

熱分解プロセスの説明

熱分解とは、酸素が少ない環境で、高温で物質を熱分解することです。

基本的に、混合プラスチック廃棄物は細断され、空気なしで400～600℃（750～1100°F）に加熱されます。このプロセスにより、プラスチックの長いポリマー鎖が、より小さな揮発性の炭化水素分子に分解され、その後、熱分解油として知られる液体に凝縮されます。

目標：廃棄物を資源に変える

熱分解の主な推進力は、優れた燃料を生成することではなく、廃棄物を価値あるものにすることです。

これは、そうでなければ埋め立て地や焼却処分される運命にある低品質、混合、汚染されたプラスチックに対する化学リサイクル経路を提供します。これにより、重大な環境問題が潜在的な国内エネルギー源に変わります。

直接比較：熱分解油 vs. ディーゼル油

確立されたディーゼル燃料基準（ASTM D975やEN 590など）と比較すると、未加工の熱分解油はいくつかの重要な点で劣っています。

セタン価（着火性）

セタン価は、燃料が圧縮下でどれだけ容易に着火するかを測定するものです。ディーゼルエンジンは高圧縮着火に依存するため、これは重要なパラメータです。

ディーゼル油：標準的なディーゼル燃料のセタン価は40～55です。
熱分解油：未加工の熱分解油はセタン価が非常に低く、時には30未満です。これにより、着火遅延、エンジンの粗い動作、不完全燃焼が発生します。

粘度と密度

粘度は、インジェクターから噴射されるときに燃料がどれだけうまく霧化されるかに影響します。

熱分解油は一般的にディーゼル油よりも密度が高く、粘度も高いです。これにより、燃料ポンプに負担がかかり、霧化不良につながり、燃料液滴が大きくなり、効率的に燃焼しなくなります。

発熱量（エネルギー含有量）

発熱量、または熱量は、燃焼中に放出されるエネルギーの量です。

熱分解油のエネルギー含有量は、従来のディーゼル油よりも通常5～10%低いです。これは、同じ量の動力を生成するためにより多くの燃料が必要であることを意味します。

酸性度と腐食性

これは最も重要な技術的障壁の1つです。

PETなどのプラスチックや原料中の不純物が油中に酸素を導入し、カルボン酸やフェノールを生成する可能性があります。これにより、油は酸性になり、標準的な燃料ライン、ポンプ、エンジン部品に対して非常に腐食性が高くなります。ディーゼル燃料は非腐食性です。

硫黄と塩素含有量

プラスチック廃棄物中の汚染物質は、直接油中の汚染物質に変換されます。

原料にPVC（ポリ塩化ビニル）が含まれている場合、生成される油は塩素含有量が高くなります。燃焼中に塩酸が生成され、これは非常に腐食性です。同様に、プラスチック廃棄物中の硫黄は油中に含まれ、硫黄酸化物（SOx）排出の原因となります。

トレードオフの理解：熱分解油の使用の現実

上記の比較から、未加工の熱分解油を直接使用することは実現不可能であることが明らかです。その実用的な応用には、重大な課題とさらなる処理が伴います。

アップグレードの緊急性

未加工の熱分解油は、完成した燃料ではなく、合成原油と見なすのが最適です。現代のディーゼルエンジンで使用可能にするには、主に水素化処理と呼ばれるプロセスを通じて、広範なアップグレードを受ける必要があります。

水素化処理は、水素、高圧、触媒を使用して燃料を安定させ、汚染物質を除去します。これにより、セタン価が向上し、酸性度が低下し、硫黄、塩素、窒素が除去されます。このプロセスは、かなりのコストと複雑さを伴います。

エンジン性能と耐久性のリスク

未加工または不適切にアップグレードされた熱分解油を使用すると、深刻なエンジン問題を引き起こす可能性があります。これには、燃料インジェクターの詰まり、ピストンやバルブへのカーボン堆積、腐食によるエンジン部品の加速された摩耗などが含まれます。

環境の方程式

熱分解油の主な利点は環境面です。プラスチック廃棄物を埋め立て地や海洋から転用します。

しかし、このプロセスは排出物がないわけではありません。熱分解にはエネルギー入力が必要であり、最終燃料を燃焼すると、CO2やNOxなどの他の汚染物質が依然として生成されます。全体的な利点は、プラントの効率と処理される廃棄物の種類に大きく依存します。

アプリケーションに最適な選択をする

プラスチック熱分解油の「最良の」用途は、最終目標によって完全に異なります。それは万能の解決策ではありません。

現代の車両用のドロップイン燃料に重点を置く場合：未精製の熱分解油は不適切です。すべての標準ディーゼル仕様を満たす、高度にアップグレードおよび精製されたバージョンを使用する必要があります。
定置型電源または工業用暖房に重点を置く場合：要求の少ないエンジン、ボイラー、または炉は、より低品質の燃料を許容できることが多く、未精製または最小限に処理された熱分解油は、熱および発電のためのより実行可能な選択肢となります。
大規模な持続可能性に重点を置く場合：最も有望な方法は、熱分解油を既存の石油精製所の原料として使用することです。ここでは、従来の原油と混合して、標準的なガソリン、ディーゼル、その他の製品に共処理することができ、既存の巨大なインフラを活用できます。
短期的なディーゼル代替品に重点を置く場合：アップグレードされた熱分解油を従来のディーゼル油と少量（5～20%）ブレンドすることは、化石燃料の消費を削減しつつ、100%代替燃料を使用するリスクを軽減する実用的なアプローチです。

最終的に、プラスチック熱分解油は、完成したディーゼル燃料ではなく、合成原油を生成する化学リサイクルの強力なツールです。

要約表：

特徴	従来のディーゼル油	未加工のプラスチック熱分解油
セタン価（着火性）	40-55	30未満（不良）
エネルギー含有量	高（標準）	5-10%低い
腐食性	非腐食性	非常に酸性で腐食性がある
主な用途	直接エンジン燃料	アップグレードまたは工業用暖房の原料
環境的役割	化石燃料	プラスチック廃棄物の循環経済ソリューション