正確に言えば、熱分解は燃焼ではなく、熱分解のプロセスです。したがって、煙突のように「排出物」を生成することはありません。その代わりに、単一の投入材料を3つの異なるカテゴリーの価値ある製品、すなわち固体、液体、気体に変換します。これらの出力の正確な組成は、初期材料と使用される特定のプロセス条件に完全に依存します。
根本的な誤解は、熱分解の出力を廃棄物排出物と考えることです。適切に制御されたシステムでは、出力は設計された製品であり、固体（バイオ炭など）、液体（バイオオイルなど）、気体（合成ガスなど）であり、それぞれ特定の産業またはエネルギー用途があります。
熱分解生成物の3つの状態
熱分解は、酸素が不足した環境で有機材料または炭化水素を分解します。これにより燃焼が防止され、代わりに材料が構成要素に分解され、その後、個別の製品ストリームとして捕捉されます。
固体生成物（バイオ炭およびコークス）
主要な固体出力は、バイオ炭（バイオマス由来）またはコークスとして知られる炭素が豊富な材料です。
この固体は、ほとんどの揮発性成分が気化した後に残るものです。その主要な成分は安定した固体炭素です。
農業、ろ過、またはエネルギーブリケット化の用途のために、この固体生成物の収量を最大化するために、通常400〜500°Cの低い熱分解温度が特に使用されます。
液体生成物（バイオオイルおよびタール）
プロセス温度が上昇すると、凝縮可能なガスの複雑な混合物が形成されます。この蒸気が冷却されると、液体生成物になります。
この液体はしばしば熱分解油（またはバイオオイル）と呼ばれますが、原料によっては木酢液やタールなどの画分も含まれることがあります。
この油は代替の工業用燃料として使用することも、バイオディーゼルなどのより高品質な製品にさらに精製することもできます。
気体生成物（熱分解ガス）
液体が分離された後に残る非凝縮性ガスは、第3の製品ストリームを形成し、しばしば熱分解ガスまたは合成ガスと呼ばれます。
このガスは、水素（H2）、メタン（CH4）、一酸化炭素（CO）、二酸化炭素（CO2）、およびその他の様々な炭化水素を含む混合物です。
重要なことに、このガスはかなりのエネルギー価値を持っています。ほとんどの最新の熱分解プラントでは、このガスが捕捉され、熱分解反応を維持するために必要な熱を供給するために使用され、システムを非常にエネルギー効率の高いものにしています。
熱分解出力が画一的でない理由
固体、液体、ガス製品の特定の比率と化学組成は固定されていません。これらは、2つの主要な変数を制御することによって意図的に操作されます。
投入材料（原料）の役割
出発材料は、潜在的な出力を根本的に決定します。木材を熱分解して得られる製品は、他の材料から得られるものとは大きく異なります。
例えば、廃プラスチックの熱分解は異なる油やワックスを生成します。メタンの熱分解は、固体炭素と気体水素という2つのクリーンな製品を生成するために設計された特殊なプロセスです。
プロセス条件の影響
温度は最も重要な制御レバーです。一般原則として、オペレーターは目標に基づいて出力比率を調整できます。
低温（400〜500°C）は、固体バイオ炭の生成を促進します。
高温（700°C以上）は材料をより完全に「分解」し、液体および気体燃料の収量を高めます。
トレードオフの理解：製品 vs 漏洩排出物
制御された熱分解システムは投入物を製品に変換しますが、主要な環境上の懸念は、制御されていないまたは漏洩排出物の可能性です。
閉ループシステムが不可欠
適切に設計された熱分解施設の目的は、閉ループシステムであることです。固体、液体、ガスの3つの出力ストリームすべてが封じ込められ、収集または使用のために指示されます。
システム内の漏れは、揮発性有機化合物（VOCs）やその他の未処理ガスを放出する可能性があり、これらは有害な排出物と見なされます。したがって、機器の完全性が最も重要です。
下流排出物も依然として重要
熱分解生成物自体が使用される際に排出プロファイルを持つことを覚えておくことが重要です。
バイオオイルや合成ガスをエネルギーとして燃焼すると、他の燃料と同様にCO2などの排出物が発生します。環境上の利点は、廃棄物を有用な燃料に変換するなど、原料に根ざしています。
目標に合った適切な選択をする
熱分解の「排出物」は、設計された出力として理解するのが最適です。プロセスは、望ましい最終製品に基づいて選択されるべきです。
- 炭素隔離または土壌改良が主な焦点である場合：安定した固体バイオ炭の出力を最大化するために、バイオマスの低温熱分解を利用する必要があります。
- 廃棄物からのエネルギー生産が主な焦点である場合：エネルギー密度の高いバイオオイルと可燃性合成ガスの収量を最大化するために、高温熱分解を利用する必要があります。
- クリーンな水素生産が主な焦点である場合：天然ガスを固体炭素と水素ガスに分解するために特別に設計された、特殊なメタン熱分解を検討する必要があります。
最終的に、熱分解の出力を理解することは、廃棄物ではなく価値を生み出すために、強力な変換プロセスを制御することにあります。
要約表：
| 製品ストリーム | 一般的な名称 | 主な用途/応用 |
|---|---|---|
| 固体 | バイオ炭（バイオマス由来）/コークス | 土壌改良、ろ過、エネルギーブリケット化 |
| 液体 | バイオオイル/タール | 工業用燃料、バイオディーゼルへの精製 |
| ガス | 合成ガス/熱分解ガス | プロセス用のオンサイトエネルギー源、燃料 |
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