リグノセルロース系材料の熱分解とは、不活性雰囲気下で加熱することにより、これらの材料に含まれるバイオポリマーを分解するプロセスを指す。
リグノセルロース系バイオマスは、ヘミセルロース、セルロース、リグニンという3つの主な高分子成分で構成されている。
熱分解を受けると、これらのバイオポリマーはより小さく軽い分子に分解され、熱分解温度で気体となる。
7つのポイントの説明
1.リグノセルロース系バイオマスの組成
リグノセルロース系バイオマスは、ヘミセルロース、セルロース、リグニンという3つの主な高分子成分から構成されている。
2.熱分解時の分解
熱分解を受けると、これらのバイオポリマーはより小さく軽い分子に分解され、熱分解温度で気体となる。
3.バイオオイルの生成
熱分解の過程で、リグノセルロース系バイオマス中のセルロースとヘミセルロースは分解し、ガス、凝縮性蒸気、固体残渣を形成する。
ガスと蒸気は冷却して凝縮させ、バイオオイルまたはバイオクルードと呼ばれる液体製品にすることができる。
このバイオオイルには、アルカン、芳香族化合物、フェノール誘導体、少量のケトン、エステル、エーテル、アミン、アルコールが含まれている。
4.固体残渣（チャーまたはバイオチャー）
熱分解後に残る固形残渣は、チャーまたはバイオチャーとして知られ、炭素を豊富に含む。
また、芳香族化合物などの不純物を含むこともある。
この固形炭素残渣は土壌改良材として利用できる。
5.触媒処理
熱分解生成物の選択性と特性を最適化するために、バイオマスの触媒処理を実施することができる。
これには、酸素含有基を除去し、熱分解生成物の品質を向上させるための触媒の使用が含まれる。
6.バイオマスの高密度化
熱分解プロセスは、再生可能エネルギーを生産するために、リグノセルロース系バイオマスの高密度化と組み合わせることができる。
高密度化とは、バイオマスを圧縮してブリケットやペレットなどの高密度な形態にし、輸送や取り扱いを容易にすることである。
高密度化されたバイオマスは、バイオオイル、バイオ炭、合成ガスを生産する熱分解プロセスの原料として使用できる。
7.熱分解生成物の用途
熱分解から得られるバイオオイルは、輸送用燃料として使用できる。
バイオ炭は、土壌改良剤として土壌肥沃度の向上や炭素固定に利用できる。
合成ガスは、電気や熱の生成に利用できる。
このプロセスは、リグノセルロース系バイオマスを価値ある製品に変換する方法を提供し、農村地域における小規模な再生可能エネルギー生産にも、大規模な商業発電や化学製品生産にも利用できる。
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