バイオオイルの生産と製造には、バイオマスを利用可能な製品に変換することが含まれる。
このプロセスでは通常、熱分解または水熱液化が用いられる。
これらの方法は、バイオマスをバイオオイル、バイオ炭、ガスに分解する。
最終製品はいくつかの要因に左右される。
これらの要因には、原料の種類、前処理、プロセス、運転条件、アップグレードなどが含まれる。
バイオオイルとは？
バイオオイルは暗褐色の有機液体です。
バイオマスから熱分解によって生成されます。
バイオオイルは主に酸素化合物で構成されています。
これらの化合物により、バイオオイルは熱不安定性が高く、発熱量が低い。
そのため、粗バイオオイルの用途は限られている。
エンジンではなく、ボイラーの燃料としてしか使用できない。
木質バイオマスからの粗バイオオイルは、性質が悪い。
発熱量が低く、水分を多く含み、酸性である。
バイオオイルはどのように形成されるのか？
バイオオイルは、セルロース、ヘミセルロース、リグニンの断片化と解重合を同時に行うことで形成されます。
これはバイオマスの高速熱分解中に起こります。
バイオマスの急速な加熱と蒸気の急速なクエンチにより、バイオオイルが生成される。
高速熱分解から得られるバイオオイルの収率は、通常、乾燥バイオマス基準で約50wt%～70wt%である。
バイオオイルは水分を多く含み、数百種類の有機成分を含む。
これらの成分には、酸、アルコール、ケトン、フラン、フェノール、エーテル、エステル、糖、アルデヒド、アルケン、窒素、酸素化合物などが含まれる。
また、分子量5000以上の反応性分子やオリゴマー種もある。
そのため、室温でも不安定である。
なぜバイオオイルのアップグレードが必要なのか？
その問題点から、バイオオイルはエンジン燃料として使用する前に改良する必要がある。
改良には、物理的および化学的処理が含まれる。
これらの処理により、高い酸含量、高い水分含量、高い酸化不安定性、熱不安定性などの問題が取り除かれます。
物理的処理には、濾過による炭化物の除去や、安定性のための炭化水素の乳化が含まれる。
バイオオイルも分留されるが、化学的処理が行われた後である。
化学的処理には、エステル化、触媒による脱酸素/水素化、熱分解、物理的抽出、合成ガス製造/ガス化などが含まれる。
バイオオイルの限界と可能性とは？
バイオオイルには限界があるが、ボイラー燃料として使用したり、再生可能な輸送用燃料に改良することは可能である。
その燃料価値は、一般的に石油系燃料の50～70％である。
しかし、その組成から熱的に不安定であり、蒸留や精製が困難である。
そのため、より高品質のバイオオイルを製造するためには、さらなる研究が必要である。
にもかかわらず、バイオオイルはバイオマス原料に比べて密度が高い（1 kg L-1以上）。
そのため、輸送コスト効率が高くなる。
このため、分散処理モデルの可能性が広がる。
このモデルでは、小規模の熱分解機が農場でバイオマスをバイオオイルに変換する。
その後、精製のために中央の場所に輸送される。
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