バイオマス燃料に使われる主な3つの物質は、バイオオイル、チャー、熱分解ガスである。これらはバイオマス熱分解の生成物であり、酸素のない状態でバイオマスを加熱し、これらの貴重な成分に分解する熱化学プロセスである。
バイオオイル は、主に酸素化合物から成る暗褐色の有機液体である。バイオマスの高速熱分解によって生成され、セルロース、ヘミセルロース、リグニンが同時に断片化と解重合を起こす。バイオマスの急速な加熱と、発生した蒸気の迅速なクエンチにより、バイオオイルが生成される。乾燥バイオマス基準で、高速熱分解によるバイオオイルの収率は50wt%から70wt%である。バイオオイルには多量の水と、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、酸素化合物などの様々な有機成分が含まれている。反応性分子やオリゴマー種を多く含むため、バイオオイルは不安定であり、エンジン燃料として使用する前にアップグレードが必要である。
チャー は、熱分解プロセスの後に残る固形残渣で、炭素含有量と発熱量が高いため、通常は燃料源として使用される。炭はさらに活性炭に加工することができ、水質浄化やガス吸着など様々な用途に使用される。
熱分解ガス バイオマス熱分解のガス状生成物で、主にメタン、一酸化炭素、水素からなる。このガスは、燃料として直接使用することも、さらに処理して合成ガスを生成することもできる。合成ガスは、さまざまな化学合成の前駆体であり、燃料としても使用できる。
これら3つの物質（バイオオイル、チャー、熱分解ガス）は、バイオマスをエネルギーやその他の価値ある製品に変換する上で極めて重要であり、持続可能なエネルギー生産のための再生可能資源としてのバイオマスの重要性を浮き彫りにしている。
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