熱分解油はディーゼルと同じですか？燃料特性の決定的な違いを明らかにします

いいえ、熱分解油はディーゼルと同じではありません。どちらも燃料として使用できる可燃性液体ですが、その起源、化学組成、物理的特性において根本的に異なります。熱分解油は廃棄物から得られる粗製の未精製製品であるのに対し、ディーゼルは石油原油から高度に精製された標準化された燃料留分です。

重要な点は、熱分解油をディーゼルの直接的な代替品としてではなく、合成原油として捉えることです。未改造のディーゼルエンジンに直接使用すると、その腐食性および劣悪な燃焼特性により、急速かつ深刻な損傷を引き起こします。

熱分解油とは？その原料

熱分解油は、バイオオイルまたはタイヤ由来燃料（TDF）油とも呼ばれ、熱分解によって生成される液体製品です。これは、廃棄物を貴重なエネルギーキャリアに変換する潜在的な経路を表しています。

熱分解プロセス

熱分解は、酸素が不足した環境で材料を高温で熱分解することです。プラスチック廃棄物、廃タイヤ、バイオマスなどの原料を空気なしで400〜600℃に加熱すると、固体（チャー）、ガス（合成ガス）、液体（熱分解油）の3つの製品に分解されます。

複雑な化学物質の混合物

ディーゼルとは異なり、熱分解油は何百もの異なる化学化合物が複雑に混ざり合った不安定な混合物です。高含水率（15〜30％）、高酸素含有量（バイオオイルの場合35〜40％）、および酸、アルデヒド、ケトン、フェノールの存在が特徴です。また、微細なチャーと灰の粒子も含まれています。

ディーゼル：精製された安定した燃料

ディーゼル燃料は、世界で最も一般的でよく理解されている燃料の1つです。その特性は、信頼性の高いエンジン性能を確保するために国際基準によって厳密に管理されています。

原油の分留

ディーゼルは、製油所で石油原油の分留によって生産されます。これは、明確な温度範囲で沸騰する特定の「カット」または留分であり、ガソリンのような軽い留分や潤滑油のような重い留分から分離されます。

正確な炭化水素の組成

標準的なディーゼル燃料は、ほとんどが炭化水素（水素と炭素原子の鎖、通常C10〜C20）で構成されています。酸素と水分の含有量が非常に少なく、化学的に安定しており、非酸性です。潤滑性、着火性、低温性能を向上させるために添加剤がしばしば含まれます。

エンジンにとって重要な主な違い

熱分解油とディーゼルの化学的違いは、エンジンの燃料システムと燃焼室内で大きく異なる挙動を引き起こします。

エネルギー含有量（発熱量）

熱分解油の高い水分と酸素含有量は、1キログラムあたりのエネルギーが著しく少ないことを意味します。熱分解油の低位発熱量（LHV）は通常約17 MJ/kgであり、ディーゼル燃料の約43 MJ/kgの半分以下です。これは、同じ量の仕事をするには2倍以上の油が必要になることを意味します。

酸性度と腐食性

熱分解油は非常に酸性であり、pHはしばしば2.0から3.0の間です。これにより、標準的な燃料ポンプ、ライン、インジェクターで使用される一般的な金属（鋼、アルミニウム、真鍮）やエラストマー（シール、ガスケット）に対して非常に腐食性があります。ディーゼル燃料は中性で非腐食性です。

着火性（セタン価）

ディーゼルエンジンは、高温高圧の空気に燃料が噴射されたときの自己着火に依存しています。この着火性はセタン価によって測定されます。ディーゼルには規定のセタン価（通常40〜55）があります。熱分解油はセタン価が非常に低いか、存在しないため、適切に着火せず、不完全燃焼、失火、エンジンのノッキングを引き起こします。

安定性と汚染物質

熱分解油は熱的に不安定です。加熱されると、その反応性化合物が重合し、厚いスラッジや固形物を形成し、燃料フィルターやインジェクターをすぐに詰まらせます。チャーや灰の存在は、インジェクターの汚染やエンジンの摩耗をさらに引き起こします。ディーゼルは、燃料システムの熱と圧力の下で安定するように配合されています。

トレードオフの理解：熱分解油を使用する際の課題

熱分解油は興味深い廃棄物からエネルギーへのソリューションを提示しますが、燃料としての直接使用は技術的な課題に満ちています。

直接使用の問題点

未改造のディーゼルエンジンで生の熱分解油を運転しようとすると、壊滅的な故障につながります。即座に現れる影響としては、燃料システムの腐食、重合によるフィルターやインジェクターの詰まり、そして過剰な煙、堆積物、潜在的な機械的損傷を引き起こす劣悪な燃焼が挙げられます。

使用可能な燃料への道：アップグレード

輸送用燃料として使用するためには、熱分解油はアップグレードとして知られる重要な二次加工を受ける必要があります。これには、多くの場合、高圧高温で水素を使用して酸素、水、その他の汚染物質を除去する水素化脱酸素（HDO）のような触媒プロセスが含まれます。このプロセスにより、不安定な油が従来のディーゼルに似た安定したエネルギー密度の高い炭化水素に変換されます。

代替用途：ボイラーと炉

生の熱分解油は、工業用ボイラーや炉のような外部燃焼システムで共燃焼されることがあります。しかし、これらの用途においても、システムは、油の攻撃的な特性と低いエネルギー含有量に対応するために、耐腐食性材料と特殊なバーナーを備えて特別に設計または改造されている必要があります。

用途に応じた適切な選択

これら2つの液体の基本的な性質を理解することは、それらを含むあらゆるプロジェクトにとって不可欠です。

標準的なディーゼルエンジンに燃料を供給することが主な目的の場合：ASTM D975（米国）またはEN 590（ヨーロッパ）のような確立された業界仕様を満たす精製ディーゼル燃料を使用する必要があります。
熱分解によって廃棄物を活用することが主な目的の場合：得られる油は粗製の中間製品であり、完成した燃料ではないことを認識してください。それは、アップグレードのために製油所に販売されるか、腐食性燃料を処理するように設計された特殊な工業用ボイラーで使用される必要があります。

最終的に、燃料の特性を知ることが、成功し信頼性の高いエネルギーアプリケーションに向けた最初で最も重要なステップです。

要約表：

特性	熱分解油	ディーゼル燃料
起源	廃棄物（プラスチック、タイヤ、バイオマス）を熱分解	精製された石油原油
エネルギー含有量（LHV）	約17 MJ/kg	約43 MJ/kg
酸性度（pH）	2.0 - 3.0（高腐食性）	中性（非腐食性）
セタン価	非常に低い / 存在しない	40 - 55（標準化）
主な用途	工業用ボイラー（改造が必要）またはアップグレード	標準的なディーゼルエンジン