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本研究では木質系バイオマスの実現可能な合理的流体エネルギー化法として新たに水素化熱分解-in situ流動触媒床水素化分解法を開発し、運転操作の点でも優れているこの分解方式が高活性炭素担持金属触媒、高品質燃料油、高発熱量(炭化水素)ガスという三種高付加価値生成物の同時生産を可能とする有望な液体化プロセスであることを実証した。
第一部では木材の水素化熱分解生成物(液体、気体)のin situ接触(流動触媒床使用)水素化分解では効率よく軽質油(ガソリン成分)と気体炭化水素(主にメタン)への転換が可能であり、これら高品質液体・気体の同時高収率生産のための適正条件(水素流量、分解最高温度、加熱速度、触媒種、木材対触媒の充填比)を明らかにした。さらに、水素化熱分解で得られる固体炭素の高機能化を目的とした木材原料の改質処理(脱灰、ニッケル添加、カルボキシメチル化)の生成物分布に与える影響を調べ、高活性炭素担持ニッケル触媒を製造するためのイオン交換ニッケルを導入したカルボキシメチル化木材を原料とすれば、油の品質改善と気体炭化水素の一層の高収量化が図れることを示した。この結果は、本方式の構想の優秀さを十分裏付けるものであった。
第2部ではイオン交換ニッケルを担持したカルボキシメチル化木材炭化物の優れた触媒性能をCOの水素化反応を用いて実証した。即ち、木材をカルボキシメチル化してイオン交換サイトのカルボキシル基を増加させてニッケルをイオン交換で導入した後熱分解すると、得られる炭化物中に金属ニッケルが分散性よく担持され、COのメタン化に対して効果的な触媒作用を発揮した。この炭化物を水素処理すると金属ニッケルへの還元が進み、その活性や耐久性は通常の水素化用触媒、ゼオライト担持ニッケルのそれらに匹敵することがわかった。この結果は、また新規で簡単な炭素担持ニッケル触媒の調製法を開発したという点でも大きな意義を有している。
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