バイオオイルの製造には、熱分解と水熱液化という2つの主な方法がある。これらのプロセスはバイオマスを使用可能な燃料に変換しますが、それぞれの方法には独自の特性と課題があります。
5つの主要ステップ
1.熱分解：酸素のない状態での急速加熱
熱分解は、藻類や木質バイオマスなどのバイオマスを酸素なしで急速に加熱するプロセスである。この急速加熱により、バイオマスはより小さな成分に分解される。このプロセスで発生した蒸気は、その後急速に冷却され、バイオオイルが生産される。高速熱分解から得られるバイオオイルの収率は、反応条件にもよるが、50重量％から70重量％の範囲である。熱分解によって生成されるバイオオイルは暗褐色の有機液体で、水分を多く含み、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、酸素化合物など数百種類の有機成分を含む。しかし、熱分解によって得られるバイオオイルは性質が悪く、さらに改良しなければエンジン燃料として使用することはできない。
2.水熱液化：高温高圧条件
水熱液化は、水の存在下、高温・高圧条件下でバイオマスをバイオオイルに変換する。このプロセスは、バイオマスが何百万年もかけて原油に変換される自然のプロセスを模倣している。バイオマスは、通常200℃から700℃の高温高圧にさらされる。この反応は、ガス化炉の中で大気、水蒸気、酸素とともに行われる。その結果、刺激臭を伴う黄色から茶色がかった液体であるバイオオイルが生成される。
3.粗バイオオイルの限られた用途
熱分解法も水熱液化法もバイオオイルを生産するが、これらのプロセスから直接得られるバイオオイルは、発熱量が低く、含水率が高く、酸性で、熱的に不安定であるため、用途が限られている。したがって、再生可能な輸送用燃料やボイラー燃料など、さまざまな用途のためにバイオオイルの品質を向上させるには、さらなる研究と改良が必要である。
4.バイオオイルの改良：実用化に不可欠
アップグレードプロセスでは、バイオオイルの水分を除去し、発熱量を高め、酸性度を下げる。この工程は、バイオオイルを実用に適したものにするために非常に重要である。アップグレードなしでは、バイオオイルを燃料として効果的に使用することはできない。
5.まとめ：バイオオイル改良への道
要約すると、バイオオイルは熱分解と水熱液化のプロセスを通じて生産される。これらのプロセスは、それぞれ酸素の不存在下または水の存在下でのバイオマスの急速加熱を伴う。得られたバイオオイルは、酸素を含む有機化合物の複雑な混合物であり、粗製のままでは用途が限られる。その特性を改善し、様々な用途に適するようにするには、さらなる研究と改良が必要である。
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