外部熱源が不要な革新的バイオ炭製造技術の開発:自己発熱反応によるバイオ炭製造

开发不需要外部热源的创新生物炭生产技术:通过自热反应生产生物炭

基本信息

  • 批准号:
    17J00272
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.22万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2017-04-26 至 2019-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究は高水分で取り扱い難い廃棄物系バイオマスを,持続的かつ省エネルギーな方法でバイオ炭へと変換し,廃棄物系バイオマスの資源化,エネルギー化に資することを目指し行われた。ここでは乳牛ふんをモデル材料として(1)100℃以下でのバイオ炭製造,さらには(2)300℃以上に至る自己発熱反応を利用したバイオ炭製造技術の提案についてそれぞれ検討した。(1)100℃以下でのバイオ炭製造90℃での低温酸化プロセスを用いて乳牛ふんの酸化分解を進め,得られた試料の元素分析(CHNO)および高位発熱量(HHV)測定を行った。炭素含有率およびHHVは当初想定していたような大幅な増加は認められなかったものの,回収固形物の元素組成は泥炭に似た組成を有しており,従来の半炭化(200-300℃)や炭化(400℃以上)よりも極めて低い温度域で,バイオマスの改質化を達成できることを示した。(2)自己発熱反応を利用したバイオ炭製造技術の提案上述の100℃以下での酸化反応を進めるためには,炭化プロセスには不要と考えられてきた水分が重要な役割を担っていることを前年度までに明らかにした。この知見はバイオマスと酸素分子が反応できる状態,すなわち適度な水分状態に保たれたバイオマスに空気(酸素)を供給することで,バイオマスの自然発火に至るような酸化反応を常温付近から引き起こすことが可能という新たな仮説に繋がった。この仮説について検証を進めたところ,湿潤状態の乳牛ふんを加圧環境におき,空気を連続供給することで300℃以上に至る自己発熱反応が90℃付近から誘発されることを明らかにした。このメカニズムを利用して作成された乳牛ふん由来のバイオ炭は褐炭と同等の元素組成を有していた。
这项研究旨在以可持续的,节能的方式将高水,难以处理的废物生物量转化为生物炭,并为废物生物量的资源和能源转化做出贡献。在这里,我们讨论了使用乳制牛粪作为模型材料(1)在100°C以下的生物炭生产的生物炭生产的提案,以及(2)使用超过300°C以上的自我渗透反应的生物炭生产技术。 (1)在100°C或以下生产生物炭。使用低温氧化过程在90°C下进行乳头牛粪的氧化分解,然后对所获得的样品进行元素分析(CHNO)和高热量值(HHV)测量。尽管碳含量和HHV并未正如最初预期的那样显着增加,但回收固体的元素组成的成分与泥炭相似,这表明在温度范围内可以实现生物量改革,该温度范围比传统的半碳化(200-300°C)和碳化(400°C或更高)。 (2)使用自我渗透反应的生物炭制造技术提出的提议,以在100°C或更高的情况下执行上述氧化反应,这是前一年揭示的,被认为是碳化过程不必要的水分起着重要作用。这一发现导致了一个新的假设,即通过向保持中等水分状态的生物量提供空气(氧),就可以触发氧化反应,从而导致从室温周围的生物量自发点燃。我们研究了这一假设,并发现通过在加压环境中连续向湿奶牛粪便供应空气,从90°C左右诱导了达到300°C或更高的自热反应。使用这种机制创建的乳制牛粪的生物炭具有相当于褐煤的元素组成。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
低温炭化プロセスにおけるバイオマスの分解機構
生物质低温炭化过程分解机理
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Itoh Takanori;Iwabuchi Kazunori;Ota Kumpei;伊藤貴則,岩渕和則,太田薫平,谷黒克守
  • 通讯作者:
    伊藤貴則,岩渕和則,太田薫平,谷黒克守
Investigation of the initiation temperature causing the self-heating of biomass in oxidative torrefaction
氧化烘焙中生物质自热引发温度的研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Itoh Takanori;Iwabuchi Kazunori;Maemoku;Naohiro;Sasaki Izumi;Taniguro Katsumori
  • 通讯作者:
    Taniguro Katsumori
A new torrefaction system employing spontaneous self-heating of livestock manure under elevated pressure
  • DOI:
    10.1016/j.wasman.2018.12.018
  • 发表时间:
    2019-02-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.1
  • 作者:
    Itoh, Takanori;Iwabuchi, Kazunori;Taniguro, Katsumori
  • 通讯作者:
    Taniguro, Katsumori
水分が有機性廃棄物の自然発火現象に及ぼす影響
水分对有机废物自燃现象的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Itoh Takanori;Iwabuchi Kazunori;Ota Kumpei;太田薫平,岩渕和則,伊藤貴則,谷黒克守,上出光志
  • 通讯作者:
    太田薫平,岩渕和則,伊藤貴則,谷黒克守,上出光志
Effect of oxygen on the decomposition of dairy manure at low-temperature carbonization
氧气对低温炭化牛粪分解的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T. Itoh;K. Iwabuchi;K. Ota;K. Taniguro
  • 通讯作者:
    K. Taniguro
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    $ 1.22万
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