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微細藻類のシーケンシャル転換によるバイオフュエルおよび高付加価値炭素材の製造

研究課題

研究課題/領域番号 18F18709
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 反応工学・プロセスシステム
研究機関九州大学

研究代表者

林 潤一郎  九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (60218576)

研究分担者 GAO XIANGPENG  九州大学, 先導物質化学研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2018-10-12 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2019年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2018年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワード微細藻類 / リグノセルロース系バイオマス / 水熱炭化 / 熱分解 / コークス / 軽質油 / ハイドロチャー / アルカリ・アルカリ土類金属 / 脂質 / バイオオイル / 炭素材 / 熱間成型・炭化 / バインダー
研究実績の概要

本研究では、微細藻類のおよびリグノセルロース系バイオマスのシーケンシャル転換によるバイオフュエルおよび高付加価値炭素材の製造に関して反応工学的に検討した。実施した研究の概要ならびに成果を以下に述べる。(1) 微細藻類の燃料としての基本プロセス物性(揮発成分量、固定炭素量および灰分;標準法では決定できない)を測定するH2O2添加燃焼法を開発した。(2) 微細藻類の水熱処理を実施し、同処理によって得られる水熱炭化物(hydrochar)は、最大で50 wt%のジクロロメタン可溶成分を含むことがわかった。(3) 微細藻類を水熱処理した後の水相には酢酸イオン、リン酸イオン、アルカリ金属イオン、窒素を含む有機化合物が豊富にふくまれ、藻類の栽培に効果的にリサイクルできることがわかった。(4) 水熱炭化物の脂質抽出回収・熱間成型・炭化シーケンスによって、脂質を回収するとともに高炉用コークスとして使用可能な炭化物を調製することに成功した。とくに、褐炭とのブレンド(水熱炭化物;10 wt%)からは引張強度が25 MPaを超える高強度コークスを調製可能であり、石炭ベースの成型コークス製造において極めて有効な添加材となり得ることがわかった。(5)リグノセルロース系バイオマスの簡便な熱分解はバイオチャー、軽質油、重質油、水および非凝縮性ガスを生成するが、これらの生成物のうち、多孔性のバイオチャーに重質油を保持させ、熱間成型・炭化を行うと、引張強度が10 MPaを超えるコークスを調製することができた。さらに、有機酸を含む水(生成物)を使ってバイオチャーを洗浄するとチャーに含まれるアルカリおよびアルカリ土類金属を除去し、これによりコークスの反応性を低下できることもわかった。以上に述べたように、本研究によって、熱分解・水熱分解をベースとするバイオ資源転換に関する有用な反応工学的知見を得た。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件)

  • [国際共同研究] Curtin University/Murdoch University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Analytical Procedure for Proximate Analysis of Algal Biomass: Case Study for Spirulina platensis and Chlorella vulgaris2020

    • 著者名/発表者名
      Sidra Jabeen, Xiangpeng Gao, Mohammednoor AltarawnehJun-ichiro Hayashi, Mingming Zhang, Bogdan Z. Dlugogorski
    • 雑誌名

      Energy & Fuels

      巻: 34 号: 1 ページ: 474-482

    • DOI

      10.1021/acs.energyfuels.9b03156

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Re-examination of Thermogravimetric Kinetic Analysis of Lignite Char Gasification2019

    • 著者名/発表者名
      Shusaku Asano, Cheolyong Choi, Kentaro Ishiyama, Shinji Kudo, Xiangpeng Gao, Jun-ichiro Hayashi
    • 雑誌名

      Energy & Fuels

      巻: 33 号: 11 ページ: 10913-10922

    • DOI

      10.1021/acs.energyfuels.9b02946

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著

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公開日: 2018-10-15   更新日: 2024-03-26  

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