熱分解油は、主に酸素含有炭化水素と水からなる複雑な混合物である。また、固体チャー、ヘミセルロース、セルロース、リグニンの分解による反応種、様々な有機化合物などの追加成分も含まれる。
6つの主要要素の説明
1.酸素化炭化水素と水
熱分解油にはかなりの割合の水が含まれており、通常約20～30重量％である。この水分は、バイオマス中の元の水分と熱分解中の反応生成物の両方に由来する。主成分は酸素化炭化水素で、酸素欠乏条件下でのヘミセルロース、セルロース、リグニンなどのバイオマス成分の分解から生じる。
2.固体炭化水素
液体成分に加えて、熱分解油には固体チャーが含まれることがある。チャーは熱分解プロセスの副産物であり、炭素で構成されている。チャーの量は、熱分解プロセスによって異なる。
3.反応種
オイルには、バイオマスの急速な加熱と急冷に由来する反応種が豊富に含まれている。これらの反応種には、脂肪族および芳香族化合物、フェノール、アルデヒド、レボグルコサン、ヒドロキシアセトアルデヒド、および様々な炭化水素鎖が含まれる。これらの化合物は、オイルの不安定性や、粘度の増加や相分離の可能性など、経時的な変化を引き起こす傾向に寄与している。
4.有機化合物
熱分解油には、さまざまな割合で数百種類の化学物質が含まれている。これらは、ホルムアルデヒドや酢酸のような単純な化合物から、より複雑な高分子フェノールやオリゴ糖まで多岐にわたる。これらの化合物の存在により、油に独特の刺激臭、煙臭、腐食性が生じる。
5.バイオオイルとタール
熱分解の液体生成物の中で、バイオオイルとタールは区別される。バイオオイルは低分子量の有機化合物で構成され、タールよりも粘度が低い。一方、タールは炭化水素と遊離炭素からなる暗褐色または黒色の粘性液体である。密接に関連しているが、バイオオイルは一般的にタールよりも純度が高いと考えられており、商業利用には精製が必要である。
6.不安定性と老化
中間的で反応性の高い分解生成物から構成されているため、熱分解油は一般的に不安定で、時間の経過とともに変化することがある。この経年変化は、反応性成分の凝縮反応による粘度の上昇と相分離の可能性によって特徴づけられる。オイルを100℃以上に加熱すると、急激な反応が起こり、揮発性有機化合物や水を含む固体残留物や蒸留物が生成されます。
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