熱分解の生成物とは？熱分解の多様な生産物を発見する

熱分解は、酸素がない状態で有機物を分解し、優れた特性を持つ新しい分子を形成する熱分解プロセスである。熱分解の生成物組成は原料やプロセス条件によって異なるが、一般的に固体、液体、気体の相がある。主な固体生成物にはチャー、コークス、カーボンブラックがあり、液体生成物には熱分解オイルとバイオオイルがある。気体製品には、水素、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素などの非凝縮性ガスが含まれる。これらの生成物は、エネルギー、化学、農業などの産業において非常に価値が高く、熱分解を廃棄物の価値化と資源回収に不可欠なプロセスにしている。

キーポイントの説明

ソリッド製品:
- 炭/木炭/バイオ炭:熱分解時に生成される炭素を多く含む固体残渣。土壌改良材、エネルギー生産、吸着材として農業に使用される。
- コークス:熱分解から得られる固体製品で、ブリケット化、エネルギー生成、工業プロセスの原料としてよく使用される。
- カーボンブラック:タイヤの熱分解でよく発生する微粒子状の炭素。ゴム製造、インク、コーティングに使用される。
液体製品:
- 熱分解油:熱分解蒸気の凝縮から得られる液体製品。代替燃料として使用できるほか、さらに精製してバイオディーゼルやその他の化学品にすることもできる。
- バイオオイル:バイオマスの熱分解から得られる高発熱量の液体製品。発電や化学製品の原料として使用される。
- タール・重質油:エネルギーや化学用途に使用するため、さらに精製が必要となる可能性のある、より濃い液体留分。
ガス状製品:
- 非凝縮性ガス:水素（H2）、メタン（CH4）、一酸化炭素（CO）、二酸化炭素（CO2）、各種炭化水素（CnHm）などである。これらのガスは、熱分解プラント内で熱エネルギーを発生させたり、化学合成の原料として使用されることが多い。
- 合成ガス:水素と一酸化炭素の混合物で、原料によって生成量は異なる。貴重な燃料であり、化学原料でもある。
原料特有のバリエーション:
- タイヤの熱分解:通常、35-45%の熱分解油、30-35%のカーボンブラック、8-15%の鋼線、8-15%の合成ガスが得られる。
- プラスチック、ゴム、石油スラッジの熱分解:原料成分の違いにより、製品の組成は異なる。例えば、プラスチックの熱分解では、ゴムに比べて多量の液体オイルが得られる場合がある。
熱分解製品の用途:
- エネルギー:熱分解オイルとガスは、発電所や工業用バーナーの代替燃料として使用されている。
- 化学工業:熱分解油とガスは、化学薬品、プラスチック、合成燃料を製造するための原料になる。
- 農業:バイオ炭とチャーは土壌肥沃度の向上と炭素隔離に使用される。
- 産業利用:カーボンブラックとコークスは、ゴム製造や冶金などの製造工程で利用される。
プロセス条件と製品分布:
- 熱分解生成物の分布は、温度、加熱速度、滞留時間などの要因に依存する。温度が高く加熱速度が速いほどガス生成に有利な傾向がある一方、熱分解プロセスが遅いほど液体や固体の生成物が多くなる。

熱分解の生成物組成を理解することで、装置や消耗品の購入者は、原料の選択、プロセスの最適化、最終生成物の利用について、情報に基づいた決定を下すことができる。この知識はまた、廃棄物を価値ある資源に変換する熱分解の多用途性と経済的可能性を浮き彫りにする。

総括表

製品タイプ	製品例	使用例
固体	チャー、コークス、カーボンブラック	農業、エネルギー生産、ゴム製造、冶金
液体	熱分解油、バイオオイル、タール	燃料、バイオディーゼル、化学生産、発電
ガス	水素、メタン、合成ガス	熱エネルギー、化学合成、工業原料
原料別バリエーション	タイヤ、プラスチック、ゴム、オイルスラッジ	原料によって異なる。例えば、タイヤからの熱分解オイルは35-45%。