実際には、熱分解油には「副産物」はありません。その代わりに、熱分解プロセス自体が、固体炭（チャー）、液体油、非凝縮性ガスという3つの価値ある生成物を同時に生み出します。副産物と見なされがちな物質は、実際にはそれぞれ独自の潜在的な用途と市場価値を持つコプロダクトなのです。
熱分解の基本原理は、単一の原料を3つの異なる使用可能な製品の流れに変換することです。経済的にも環境的にも成功する熱分解操作は、オイルだけでなく、固体（バイオ炭）と気体（合成ガス）の生成物の価値を見出すことにかかっています。
熱分解の3つのコア製品
バイオマスやプラスチックなどの原料を酸素のない状態で加熱すると、オイルだけが生成されるわけではありません。物質は、固体、液体、気体という3つの基本的な状態に分解されます。
固体生成物：バイオ炭（またはコークス）
揮発性成分が放出された後、炭素を多く含む固体物質が残ります。これはバイオマス由来の場合はバイオ炭、他の材料由来の場合はしばしばコークスとして知られています。
この固体は通常、生成物の収量の10〜35%を占めます。その特性から、固体燃料、ろ過用の活性炭の製造、農業用土壌改良材、またはさまざまな産業プロセスでの利用に役立ちます。
液体生成物：熱分解油（バイオオイル）
これは、ほとんどの人が熱分解と関連付ける生成物です。高温の熱分解ガスを急速に冷却（クエンチ）することで形成され、凝縮可能な化合物が液体に変わります。
この暗く粘性の高い液体は、水、タール、数百種類の有機化合物が複雑に混ざったものです。工業用燃料として直接使用することも、アップグレードおよび精製してより高品質のバイオ燃料や価値ある化学原料にすることもできます。
気体生成物：合成ガス（熱分解ガス）
熱分解中に生成されたガスすべてが液体に凝縮するわけではありません。この残りの非凝縮性ガスの流れは、一般に合成ガスまたは熱分解ガスと呼ばれます。
これは水素（H2）、メタン（CH4）、一酸化炭素（CO）、二酸化炭素（CO2）の混合物です。3つの生成物の中でエネルギー密度は最も低いですが、最も重要な用途は、熱分解反応に必要な熱を供給するためにシステムにリサイクルされ、プロセス全体をよりエネルギー効率が高く自己完結型にすることです。
主要な変数の理解
これら3つの生成物の正確な比率と組成は固定されていません。それらは投入物と使用される正確な方法に大きく影響され、オペレーターが特定の生成物を狙うことを可能にします。
原料の役割
初期原料は最も重要な要素です。木材を熱分解すると、廃プラスチックやタイヤを熱分解するのとは異なる化学的プロファイルを持つバイオ炭、バイオオイル、合成ガスが生成されます。投入物は生成物の潜在的な価値を直接決定します。
プロセス条件の影響
熱分解プロセスの温度と加熱速度は、ある生成物の収率を他の生成物よりも優先するように調整できます。
- 遅い熱分解（低温）： 固体バイオ炭の収率が高くなる傾向があります。
- 速い熱分解（中温）： 液体熱分解油の最大収量を生成するように最適化されます。
- ガス化（高温）： 極限まで押し進めると、合成ガスの収率が最大化されます。
避けるべき一般的な落とし穴
熱分解プロジェクトの実行可能性を評価するには、完全な生成物ストリームを理解することが不可欠です。3つの生成物すべてを考慮しないと、重大な誤算につながる可能性があります。
「廃棄物」ストリームという神話
一般的な誤りは、バイオ炭と合成ガスをオイル生産からの廃棄物と見なすことです。固形生成物の処理費用を支払い、ガスをフレア（燃焼）しなければならない操作は、経済的に成り立つことはほとんどありません。
製品純度の現実
3つの生成物ストリームが完全に分離されることはめったにありません。バイオオイルには、ろ過する必要のある水や微細な炭の粒子が含まれていることがよくあります。合成ガスは、エンジンやタービンで使用する前に「清浄化」する必要がある場合があります。この後処理を計画することが不可欠です。
目標に合った正しい選択をする
「最良の」熱分解設定は、あなたの主要な目的に完全に依存します。あなたは生成物のポートフォリオを管理していることを理解することで、特定のニーズを満たすようにプロセスを最適化できます。
- 液体燃料の生産が主な焦点である場合： 速い熱分解を使用してバイオオイルの収量を最大化し、合成ガスとバイオ炭の一部を使用してシステムを稼働させます。
- 炭素隔離または土壌改良が主な焦点である場合： 低温の遅い熱分解を使用して、安定したバイオ炭の生成を最大化します。
- 廃棄物からの発電が主な焦点である場合： ガスエンジンやタービンで使用するために合成ガスを最大化する高温プロセスを使用する場合があります。
結局のところ、熱分解を価値あるコプロダクトのポートフォリオを生み出すシステムとして捉えることが、その技術的および経済的な可能性を最大限に引き出す鍵となります。
要約表：
| 製品 | 形態 | 標準的な収率 | 主な用途 |
|---|---|---|---|
| バイオ炭 / コークス | 固体 | 10-35% | 燃料、活性炭、土壌改良材 |
| 熱分解油 | 液体 | 変動あり | 工業用燃料、精製バイオ燃料/化学原料 |
| 合成ガス | ガス | 変動あり | プロセス熱、発電 |
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