焙焼プロセスによるバイオマス品質の改善
Share withArticle by: Panida Thepkhun (Ph.D.), Researcher Thailand Institute of Scientific and Technological Research バイオマスからの再生可能エネルギーはエネルギー安全保障、環境影響緩和目標そして持続可能な開発目標を達成するために化石に基づく資源の代わりに熱と電力生産の燃料として推進されてきました。木材、おがくず、農業廃棄物等のバイオマス資源は現地ベースで安価に入手できます。但し、バイオマスは石炭などの化石燃料に比べてエネルギー密度が低く水分と不安定要素が多くなります。バイオマス特性の制限により石炭と一緒にまたは石炭の代替として使用する前にその特性を改善するための前処理プロセスが必要となります。 植物材料の繊維部分であるリグノセルロースは、ヘミセルロース(20〜40%)、セルロース(40〜60&)、リグニン(10〜25%)の三つの主要なポリマー成分で構成されています。ヘミセルロースの熱分解温度(TDT)は130 – 260oCですが、セルロースとリグニンはそれぞれ240 – 350oCと280-500oCで分解します。 バイオマスは、ガス化プロセスである熱化学処理プロセスを介してエネルギー生成物に変換できます。要するに H2、CO、CO2およびCH4。 熱分解技術は、液体製品またはバイオオイルの製造に適用されます。 石炭と同様の特性を持つ固体燃料は、炭化または焙焼プロセスによる処理です。 焙焼プロセスとは燃料となる前の物理的・化学的組成のバイオマス改善の一つです。このプロセスは持続時間約10〜30分、酸素がない状態で200〜300℃の温度範囲でバイオマスをゆっくりと加熱することで構成されています。 使用温度範囲により、リグノセルロース中の一部の組成物が分解します。焙焼プロセスには、乾燥、焙焼(焙煎)、冷却という三つの主要なステップがあり、 焙焼バイオマスの特性は以下のように元のバイオマスとは異なります。 1) バイオマスの酸素(O2)と水素(H2)のコンテンツが削除されるため、C / OとC / Hの濃度は高くなります。粉砕性は改善されより効率的な共燃焼システムにつながり、粉砕された焙焼バイオマスはより均一でより小さな粒子サイズになります。 2) 焙焼プロセスは、バイオマスの発熱量とそのエネルギー密度を高めます。 リグノセルロース構造は、プロセス中の温度としてのプロセス中の亀裂です。 一般的に密度は木材種と焙焼プロセスの条件によって異なります。 3) 焙焼されたバイオマスの疎水性挙動はバイオマスO–H結合構造の破壊として焙焼プロセス中に変化します。 従って焙焼されたバイオマスは水分を保持または吸収する事が出来なくなり保管条件の制御が改善され細菌および真菌の攻撃に対してより耐性があり腐敗に対しても耐性があります。 以下の表に示すバイオマス、炭化バイオマス、石炭の比較特性は、焙焼バイオマスの特性が起源バイオマスよりも石炭に似ている事を示しています。商業規模での焙焼技術の開発の課題は発生しますが低コストで製品の適格な特性を維持するための操作条件の制御能力に影響を与えるバイオマスの複雑な特性は保たれます。 焙焼されたバイオマスの価格の上昇は、そのプロセスに関連して高くなります。 焙焼バイオマスの生産コストは従来のバイオマスよりも高いのですが、今日科学者は適切な製品特性、妥当な価格、経済的に実現可能で価値のある投資を約束する技術の開発に取り組んでいます。従って商業的側面ではこの技術に関する知識開発は革新技術の準備を整えてくれるでしょう。










