バイオマス熱分解ガスは、熱分解の初期段階で大きな分子が分解され、複雑な混合物が形成されます。
バイオマス熱分解ガスの4つの主要成分
1.二酸化炭素(CO2)と一酸化炭素(CO)
二酸化炭素と一酸化炭素は、セルロース、ヘミセルロース、リグニンなどのバイオマス成分の熱分解によって生成される。
これらの反応では、バイオマス構造内の化学結合が切断され、再結合してCO2とCOが生成される。
例えば、C + O2 = CO2(式1)、C + ½O2 = CO(式2)という反応は、バイオマス中の炭素からこれらのガスが生成されることを表している。
2.水素 (H2)
水素は、炭素と水の相互作用(C + H2O = CO + H2、式4)や炭化水素の分解など、さまざまな反応を通じて熱分解プロセスで生成される。
熱分解ガス中の水素の存在は、ガスの発熱量に寄与し、他の化学物質の合成に重要な役割を果たすため、極めて重要である。
3.低炭素数炭化水素
メタン(CH4)やその他の軽質炭化水素が含まれる。
メタンは、炭素と水素の反応によって生成される(C + 2H2 = CH4、式7)。
これらの炭化水素の生成は、温度や滞留時間などの熱分解条件に影響される。
4.窒素酸化物(NOx)と硫黄酸化物(SOx)
これらの化合物は、バイオマス原料に含まれる窒素と硫黄に由来する。
熱分解中、これらの元素は放出され、反応条件によっては酸化物を形成する。
熱分解ガス中にこれらの酸化物が存在すると、環境への影響やエネルギー効率に影響を及ぼします。
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熱分解ガスの収量と組成は、バイオマスの種類、前処理条件、熱分解温度、加熱速度、反応器のタイプによって大きく異なります。
通常、ガス状生成物の収率は、バイオマス総重量の12wt%から15wt%の範囲です。
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