熱分解は、バイオマス原料が酸素のない状態で熱分解を受けるプロセスである。その結果、バイオ炭、バイオオイル、メタン、水素、一酸化炭素、二酸化炭素などのさまざまなガスが生成される。このプロセスは、燃焼とガス化の両方に先行し、加熱の最初の2秒以内に自然に発生するため、不可欠である。熱分解は一次的なメカニズムと二次的なメカニズムに分けられ、それぞれに明確なステップがある。
バイオマスの熱分解メカニズムとは？(5つのステップ）
1.酸素のない状態での熱分解
バイオマスの熱分解は、酸素のない環境でバイオマスを加熱することから始まる。この初期段階は、燃焼を防ぎ、バイオマスの構成要素への分解を促進するため、非常に重要である。
2.主なメカニズム
炭化物の生成
バイオマスが加熱されると、ベンゼン環が形成され、チャーとして知られる固体残渣に結合する。このチャーは芳香族多環構造であり、水や不凝縮性ガスの放出を伴う。
解重合
このプロセスでは、バイオマスのポリマー内の化学結合が切断され、揮発性化合物が放出される。
断片化
バイオマスがさらに分解され、より小さな分子断片になる。
3.二次メカニズム
クラッキング
不安定な揮発性化合物がさらに反応を起こし、大きな分子が小さな分子に分解される。
再結合
より小さな分子の一部が再結合し、より複雑な分子を形成する。
二次炭の形成
二次反応により、さらにチャーが形成される。
4.生成物の形成
熱分解の生成物には、バイオ炭、バイオオイル、ガスが含まれる。これらの生成物の種類と量は、熱分解プロセスの温度、加熱速度、滞留時間に依存する。例えば、低い温度（450℃以下）と遅い加熱速度はバイオ炭の生産に有利であり、高い温度（800℃以上）と速い加熱速度はガスの生産に有利である。中間の温度と高い加熱速度は、バイオオイルの生産につながる。
5.用途と多様性
バイオマス原料が熱分解に適しているかどうかは、その組成、入手可能性、コストに左右される。熱分解の生成物は、暖房や発電用の燃料、土壌改良材、化学原料など、さまざまな用途に使用される。目的とする製品の収量と品質を最適化するためには、プロセス条件を注意深く制御する必要があります。
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