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：
伊藤貴則
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Hokkaido University
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。

这项研究是将难以储蓄和节省能量的方式转化为难以用高水处理的废物生物量，并有助于废物生物量的资源和能量。在这里，我们使用（1）或更少的乳制品牛肉乐趣作为模型材料研究了BI -Charcoal制造的建议，并使用对（2）300°C或（2）300°C的自热反应进行生物炭木制造技术的建议。更高。（1）使用90°C的低温过程在90°C或更少的情况下促进乳制牛绒毛的氧化，而获得的元素分析（CHNO）和高水平发烧（HHV）的测量值的氧化。已执行。尽管碳含量和HHV并未像最初预期的那样显着增加，但转化的形式的元素组成具有类似于泥炭的组成，而常规的半碳化（200-300°C（200-300°C）（200-300°C）已经表明，它可以在比碳化极低的温度范围内实现生物量的修饰（400°C或更高）。（2）使用自我加热反应在100°C或更少的氧化反应中提出的生物炭制造技术，尚未考虑碳化物加工的水分是上一年的重要作用。这种知识可以在生物量和氧分子之间反应，也就是说，向生物量提供空气（氧气），该生物量中度保湿，导致氧化反应，从而导致近乎室温的生物量自然点燃。可能。研究了这一假设表明，在潮湿状态下的乳制牛乐趣被放置在加压环境中，并连续提供空气，并从90°C左右触发了空气的连续供应。使用这种机制创建的乳制牛衍生的生物煤的元素成分等效于褐煤。