熱分解は、酸素のない状態で有機物を熱分解する熱化学プロセスであり、通常400~600℃の温度で行われる。
このプロセスにより、ガス、バイオオイル、固体チャーが生成される。
具体的な生成物とその組成は、熱分解の際に適用される温度、圧力、加熱速度によって異なる。
5つのポイント
1.酸素のない状態での熱分解
熱分解は基本的に、酸素が存在しない状態で有機物を高温に加熱するプロセスである。
酸素が存在しないことは、燃焼を防ぐ代わりに有機物内の化学結合の分解を促進するため、非常に重要である。
高温により炭素-炭素結合が切断され、炭素-酸素結合が形成され、材料の分解につながる。
2.熱分解の段階
乾燥
実際の熱分解の前に、原料(有機物)は水分を除去するために乾燥される。
このステップは、不要な反応を防ぎ、効率的な熱分解を行うために不可欠である。
熱分解
乾燥された原料は、通常摂氏400度から800度の間で加熱される。
この高熱により、有機物は揮発性ガス、液体生成物(バイオオイル)、固体チャーに分解される。
具体的な生成物は、温度と原料の性質によって異なる。
凝縮と回収
熱分解中に発生したガスとバイオオイルは、凝縮され、さらなる使用や加工のために回収される。
3.熱分解の化学経路
セルロースの分解
木材のようなリグノセルロース系材料の場合、セルロース成分は主に2つの化学経路を経る。
第一の経路は、高分子セルロース鎖が切断され、レボグルコサンが形成される。
第二の経路は炭素鎖を保存し、脂肪族炭化水素鎖と二酸化炭素、一酸化炭素、水を生成する。
リグニンとヘミセルロースの分解
リグニンは分解され、バイオオイル中のフェノール化合物を生成する。
ヘミセルロースはフルフラールに分解する。
4.熱分解の生成物
熱分解の主な生成物には、ガス(メタン、水素、一酸化炭素など)、バイオオイル(有機化合物の複雑な混合物)、炭素を多く含む固形チャーなどがあります。
これらの製品は、エネルギー生産、化学原料、土壌改良など、さまざまな用途に利用されている。
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