JPH0859202A - セルロース系バイオマスからの水素の製造方法 - Google Patents

セルロース系バイオマスからの水素の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来よりも低い反応温度で、含水状態のセル
ロース系バイオマスから直接水素を製造する方法の提
供。 【構成】 セルロース系バイオマスを、水性媒体の存在
下、水素活性化金属触媒を用い、高温高圧に保持するこ
とを特徴とする、セルロース系バイオマスからの水素の
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセルロース系バイオマス
からの水素の製造に関するものである。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】従来、木材のようなセルロ
ース系バイオマスから水素を製造する研究は行われてお
り、例えば、木材を水蒸気あるいは空気と共に１０００
℃程度の高温でガス化することにより水素と一酸化炭素
の合成ガスに変換し、さらに、一酸化炭素を水性シフト
反応により水素と二酸化炭素に変換する方法は知られて
いる。しかしながら、このような方法は８００〜１００
０℃以上の非常に高温の反応条件が必要であり、原料の
一部を燃焼することで必要な熱を供給しており、全体の
プロセス効率を低下させている。また、従来のガス化方
法で用いる原料は乾燥している必要があるが、通常バイ
オマスは水を含んだ状態で発生し、原料バイオマスの乾
燥が必要になり、従来法ではこの水の蒸発のため、大量
の熱エネルギーが必要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のよう
な従来法とは異なり、含水状態で、従来法より低い反応
温度でセルロース系バイオマスから水素を製造する方法
を提供することをその課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、セルロ
ース系バイオマスを、水性媒体の存在下、水素活性化金
属触媒を用い、高温高圧に保持することを特徴とするセ
ルロース系バイオマスからの水素の製造方法が提供され
る。
【０００５】本発明でいうセルロース系バイオマスに
は、セルロースを含む種々の物質、例えば、木材（チッ
プ、粉）、樹皮、葉、バガス、古紙、泥炭、農産廃棄
物、林産廃棄物、セルロースを含む各種有機性廃棄物
（例えば、都市ゴミ、汚泥等）等が包含される。
【０００６】本発明の方法を実施するには、セルロース
系バイオマスを、水性媒体の存在下、水素活性化金属触
媒を用い、高温高圧条件に保持すればよい。この場合、
水素活性化金属触媒としては通常の工業用のニッケル、
コバルト、モリブデン、銅、タングステン、白金、鉄等
の水素活性化用の金属触媒各種を用いることができる。
また、これらの水素活性化金属は、ケイソウ土、シリ
カ、アルミナ、シリカアルミナ、ジルコニア、チタニア
等の多孔性物質に担持させることができる。
【０００７】水性媒体の使用量は、一般には、セルロー
ス系バイオマス１重量部（乾燥物基準）に対し、４〜１
００重量部、好ましくは４〜１０重量部の割合である。
水素活性化金属触媒の使用量は、一般には、セルロース
系バイオマス１重量部（乾燥物基準）に対し、０．０１
〜１０重量部、好ましくは０．１〜１重量部の割合であ
る。
【０００８】本発明における反応は高温高圧条件下で実
施されるが、この場合、反応温度は、一般には、３００
一３７４℃である。反応圧力は、水性媒体の蒸発を抑え
るため、反応温度における飽和蒸気圧力以上が採用され
る。また、反応圧力を保持するため、水性媒体の自己発
生圧力を利用することもできるが、この場合、不活性ガ
ス、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、へリウムガス等
を用いて、予め１０一５０気圧に加圧することが好まし
い。反応時間は５〜１８０分である。水性媒体として
は、水や水と水溶性有機溶媒（例えば、アルコール類、
フェノール類、ケトン類等）との混合物を用いることが
できる。水と水溶性有機溶媒との混合物を用いる場合、
水の含有率は５０〜９９重量％である。
【０００９】前記のようにしてセルロース系バイオマス
を反応処理することにより、水素を製造することがで
き、気体燃料や化学原材料等として使用することができ
る。
【００１０】
【発明の効果】本発明は前記のような構成であり、含水
状態で、従来法より低い反応温度でセルロース系バイオ
マスから水素を製造できる。
【００１１】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。本実施例で用いた水素活性化金属触媒は、通常の
沈着法によりニッケルをケイソウ土に担持した触媒（ニ
ッケル含有量約５０％）を用いた。使用前に水素で還元
した。
【００１２】実施例１ セルロース５ｇを水３０ｍｌ、ニッケル金属触媒０、
０．１、０．２、０．５、１ｇと混合し、加圧反応容器
中で窒素ガス（初期圧力：３０気圧）により加圧し、昇
温速度約１０℃／分で３５０℃まで加熱した。この場
合、反応圧力は水の自己発生圧力で上昇し、水の飽和蒸
気圧１７０気圧以上に達した。この温度で６０分問保持
した後、室温まで冷却した。反応ガスをガスクロマトグ
ラフで分析した結果、水素の生成量は触媒の添加量の増
加に伴い増加し、各々、１、１１、２２、５４、１１３
ｍｍｏｌ生成した。これらの値は、セルロース中の水素
の各々０．５、７、１４、３３、７０％が回収できたこ
とに相当する。また、生成ガス中の水素の濃度も増加
し、各々４、２６、３７、４８、５０ｖｏｌ％であっ
た。これらの結果から、水素活性化金属触媒の効果が明
らかである。
【００１３】実施例２ セルロース３ｇを水３０ｍｌ、ニッケル金属触媒０．６
ｇと混合し、加圧反応容器中で窒素ガス（初期圧力＝
０、５、１０、３０、５０気圧）により加圧し、昇温速
度約１０℃／分で３５０℃まで加熱した。この場合、反
応圧力は水の自己発生圧力で上昇したが、初気圧０、５
気圧の場合、水の飽和蒸気圧１７０気圧以下であったの
に対し、初気圧１０、３０、５０気圧の場合、１７０気
圧以上に達した。この温度で６０分間保持した後、室温
まで冷却した。反応ガスをガスクロマトグラフで分析し
た結果、水素の生成量は初気圧の増加と共に増加し、各
々１０、１６、４３、４３、４９ｍｍｏｌ生成した。こ
れらの値は、セルロース中の水素の各々１０、１６、４
４、４４、５１％が回収できたことに相当する。また、
生成ガス中の水素の濃度も増加し、各々２４、２５、４
９、５２、５０ｖｏｌ％であった。これらの結果から、
水性媒体の存在が重要であることが明らかである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 誠一 茨城県つくば市小野川16番３ 工業技術院 資源環境技術総合研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セルロース系バイオマスを、水性媒体の
    存在下、水素活性化金属触媒を用い、高温高圧に保持す
    ることを特徴とするセルロース系バイオマスからの水素
    の製造方法。
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