熱分解とは？廃棄物を価値ある資源に変えるガイド

熱分解は、有機物を固体（チャー、バイオチャー、コークス）、液体（熱分解油、タール、木酢液）、気体（合成ガス、可燃性ガス、非凝縮性ガス）などの有価物に変換する熱化学的分解プロセスである。変換プロセスは、原料組成、温度、加熱速度、反応器の設計などの要因に依存する。主な出力は、固体残渣（チャーやカーボンブラックなど）、液体燃料（熱分解油など）、気体製品（水素、メタン、一酸化炭素を含む合成ガスなど）である。これらの製品は、エネルギー生成、農業、工業プロセスなど多様な用途がある。熱分解される材料によって効率と製品分布が異なり、タイヤ、プラスチック、バイオマスなどの材料では、オイル、カーボンブラック、鋼線などの出力が異なる。

キーポイントの説明

熱分解の定義:
- 熱分解は、酸素がない状態で有機物を分解する熱分解プロセスである。
- 複雑な有機化合物をより単純な分子に変換し、固体、液体、気体の生成物を生成する。
熱分解の一次生成物:
- 固体残留物:
  - 炭、バイオ炭、コークス：農業、エネルギー生産、吸着剤として使用される。
  - カーボンブラックタイヤの熱分解の副産物で、ゴム製造や顔料に使用される。
  - 鋼線：タイヤの熱分解から回収され、工業用としてリサイクル可能。
- 液体製品:
  - 熱分解油：代替液体燃料またはバイオディーゼル製造用原料。
  - タールおよび木酢液：化学工業や農業投入物として使用される。
- ガス状製品:
  - 合成ガス：水素（H2）、メタン（CH4）、一酸化炭素（CO）、およびその他の炭化水素の混合物。
  - 非凝縮性ガス：多くの場合、熱分解プロセスの熱エネルギーを生成するために使用される。
熱分解変換に影響を与える要因:
- 原料組成:
  - 原料（バイオマス、タイヤ、プラスチックなど）の種類によって、固形物、液体、気体の割合が異なる。
  - 例えば、タイヤの熱分解では、35～45％のオイル、30～35％のカーボンブラック、8～15％のスチールワイヤーが生成される。
- 温度と加熱速度:
  - 温度が高く、加熱速度が速いほどガス生成に有利。
  - 温度が低く、加熱速度が遅いほど、固体や液体の生成に有利である。
- リアクターの設計:
  - 反応器のタイプ（固定床、流動床など）は、生成物の分布と効率に影響する。
熱分解製品の用途:
- ソリッド製品:
  - バイオ炭：土壌の肥沃度を向上させ、炭素を隔離する。
  - コークス：冶金や燃料として使用される。
- 液体製品:
  - 熱分解油：再生可能な燃料源または精製用原料。
  - タール：道路建設や化学物質の前駆体として使用される。
- ガス状製品:
  - 合成ガス：発電または化学原料として使用される。
  - 可燃性ガス：熱分解プロセスやその他の産業用途に熱エネルギーを提供する。
環境および経済的メリット:
- 熱分解は、廃棄物を有用な製品に変換することにより、廃棄物に付加価値を与える。
- 有機材料や合成材料をリサイクルすることで、埋立廃棄物や温室効果ガスの排出を削減する。
- このプロセスは、スチールワイヤーやカーボンブラックなどの資源を回収することで、循環型経済イニシアチブをサポートします。
熱分解の出力例:
- バイオマス熱分解:
  - バイオ炭、タール、木酢液、可燃性ガスを生成。
  - 土壌改良、化学物質生産、エネルギー生成などの用途がある。
- タイヤの熱分解:
  - 熱分解油(35-45%)、カーボンブラック(30-35%)、鋼線(8-15%)、合成ガス(8-15%)を生産。
  - 製品は燃料、ゴム製造、工業プロセスで使用される。
- プラスチック熱分解:
  - プラスチック廃棄物を油、ガス、固形残渣に変換。
  - プラスチック汚染に対処し、代替エネルギー源を提供する。

変換プロセスと熱分解に影響を与える要因を理解することで、関係者は特定の用途向けにプロセスを最適化し、最終製品の価値を最大化することができる。

要約表

アスペクト	詳細
定義	酸素のない状態での有機物の熱分解。
一次生成物	固体（チャー、バイオチャー、コークス）、液体（熱分解油、タール）、ガス（合成ガス）。
主な影響因子	原料組成、温度、加熱速度、反応器設計
用途	エネルギー生成、農業、工業プロセス
環境へのメリット	埋立廃棄物を削減し、温室効果ガスの排出を抑え、循環経済をサポートします。