バイオ系燃料から生成される有害成分の生成機構に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650222
• Research Institution: Hokkaido Institute of Technology
• Principal Investigator: 藤原 康博 北海道工業大学, 工学部, 教授 (30048045)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 登坂 茂 北海道工業大学, 工学部, 教授 (80048058)
• Keywords: バイオ系燃料 / ディーゼル燃料 / メチルエステル / 有害成分 / 生成機構 / 熱分解過程

Research Abstract

バイオ系燃料は、太陽エネルギーの利用であることから非枯渇燃料として注目されている。また、バイオ系燃料の原料となる植物は、CO2を同化して生長することから、化石燃料に比較してCO2の排出量を低減することが可能である。植物油のメチルエステル燃料は、含酸素系の燃料であることから、排気黒煙が大幅に低減されることが報告されているが、その低減機構は十分解明されてはいない。また、バイオ系燃料はアルデヒド等の有害成分の排出も予想されるが、具体的には、どのような有害成分が生成されるかについても十分解明されているわけではない。従って、バイオ系燃料が将来の低公害燃料とな得るかについては明らかではない。
本研究は、バイオ系燃料が将来の低公害燃料として使用可能な燃料となり得るかを明らかにするために、植物油をメタノールでモノエステル化したメチルエステル燃料を用い、ディーゼル機関の性能ならびに排気特性について調べた。その結果、軽油で運転した場合と比較してエンジン性能には大きな差異は認められないが、NOxは若干増加し、排気黒煙は低減する。しかし、直接噴射式機関の場合には、排出微粒子は、低・中負荷域で大幅に増加する。特定物質に指定されているホルムアルデヒドならびにアクロレインの排出量は、軽油に比較して増加する傾向が見られた。また、メチルエステル燃料の熱分解過程を調べた結果、軽油の場合と比較してベンゼンの生成量は増加するが、多環芳香族炭化水素(PAH)成分の環数のが多くなるにつれて、その生成量は少なくなることが明らかになった。これは、PAH成分が生成される高温度域において、燃料分子中の酸素により不飽和のLHC成分の酸化が進行し、多環化が抑制されるためと考えられる。