バイオオイル製造は、バイオマスを液体燃料に変換する複雑なプロセスである。このプロセスでは、主に熱分解と水熱液化を利用して、有機物質を使用可能なエネルギーに変換する。その結果、水とアルコール、アルデヒド、カルボン酸、エステル、フラン、ピラン、ケトン、単糖類、フェノール化合物などの様々な有機化合物の混合物であるバイオオイルが得られる。
5つの主要ステップ
1.熱分解
熱分解は、酸素のない状態でのバイオマスの熱分解である。バイオマスは通常400℃～600℃の高温に加熱される。これにより、複雑な有機ポリマーがより単純な化合物に分解される。主な生成物は、バイオオイル、非凝縮性ガス、バイオ炭である。高速熱分解から得られるバイオオイルは粘度が低く、約15～20％の水分を含む。主要な汚染物質である酸素は、貯蔵中や加熱中のバイオオイルの安定性に影響を与える。熱分解中に触媒を添加することで、酸素含有量を減らし、バイオオイルの品質を向上させることができる。
2.水熱液化
水熱液化では、湿ったバイオマスを高温高圧下でバイオオイルに変換する。このプロセスは通常、約250℃～350℃、10～25MPaで行われる。水が溶媒として使用されるため、乾燥の必要なく含水率の高いバイオマスを処理することができる。反応はバイオマスをバイオオイル、ガス、水性生成物に分解する。
3.後処理とアップグレード
いずれのプロセスからも生成されるバイオオイルは、燃料や化学用途として使用するためにさらなる処理が必要である。その課題には、高い酸含量、高い含水量、安定性の低さなどがある。アップグレードには、物理的処理と化学的処理の両方が含まれる：
- 物理的処理 物理的処理には、チャー除去のためのろ過と、安定性のための炭化水素の乳化が含まれる。
- 化学的処理 化学的処理には、エステル化、触媒脱酸素／水素化、熱分解、物理的抽出、合成ガス製造／ガス化が含まれる。これらの処理は、酸素含有量を減らし、腐食性成分を除去し、バイオオイルの安定性と品質を向上させることを目的としている。
4.利用
アップグレードされたバイオオイルは、水素化分解や水素化分解などの従来の石油精製技術を用いて精製することができる。これにより、暖房、発電、輸送に適した燃料が製造される。このプロセスでは、バイオ炭やガスなどの副産物も生成され、これらは熱生成や土壌改良に利用できる。
5.まとめ
まとめると、バイオオイル生産は、熱分解または水熱液化によってバイオマスを液体燃料に変換する複雑なプロセスである。その後、様々な用途に使用するために、その特性を向上させるために必要な改良が行われる。このプロセスは、化石燃料に代わる再生可能な代替燃料を提供するだけでなく、他の分野で利用できる副産物も提供します。
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