高炉カーボンニュートラルへのバイオマス高度利用に関する研究

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22241020
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 清水 正賢 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (30325500)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 深井 潤 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (20189905) ; 西岡 浩樹 九州大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (80294891)
• Keywords: 高炉 / バイオマス / カーボンニュートラル / 高度利用

Research Abstract

バイオマスの高効率乾留、バイオマスチャーの結晶構造制御、粘結炭をバインダー(結合材)とするバイオマスチャーと酸化鉄との高強度高密度接合方法についての基礎的検討を行うために、木材、ゴミ固形化燃料(RDF)を用いて乾留実験およびCO_2ガスとの反応性に及ぼす結晶構造の影響を調査し、以下の結果を得た。
(1)XRD、ラマン分光分析の結果から、高い温度で乾留した炭材ほど炭素結晶構造の黒鉛化が進行し結晶性が良好であることが確認された。比表面積は熱処理温度が高くなるほど小さくなっていた。
(2)SEMを用いて乾留後の試料観察を行った結果、木材は繊維状の炭素、RDFは団子状の炭素の形状であることが分かった。また、RDF中に存在する灰分は試料表面に綿状に存在している物と、塊として存在している物があることが分かった。
(3)木材、RDF共に灰分を含有している試料のガス化速度を比較した時、低温側ではRDFのガス化速度が大きいが、高温側では木材のガス化速度が大きかった。また、灰分を除去後の試料のガス化速度を比較した結果、木材とRDFでそのガス化速度は殆ど変わらず、高温(1000℃以上)でわずかに木材のガス化速度の方が大きかった。
(4)ラマン分光分析の結果から得られる結晶性の指標であるI_V/I_Gが乾留後の炭材のガス化速度に与える影響の調査を行なった結果、乾留温度1000℃、1100℃、1200℃で生じる炭素の結晶性の差とガス化速度との相関関係は見られなかった。
(5)BET法を用いて乾留後の炭材の比表面席を測定し、炭材の比表面積が、ガス化速度に与える影響の調査を行なった結果、比表面積とガス化速度に相関関係は見られなかった。