JPS6241640B2

JPS6241640B2 -

Info

Publication number: JPS6241640B2
Application number: JP16585181A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sano
Original assignee: SHINAGAWA NENRYO KK
Current assignee: SHINAGAWA NENRYO KK
Priority date: 1981-10-19
Filing date: 1981-10-19
Publication date: 1987-09-03
Also published as: JPS5867788A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、木質バイオマス、草本バイオマスよ
り得られた炭化物と油類と松やにを10％前後含ん
だアルコールとから成る複合流体燃料及びその製
造方法に関するものである。現在近代化された生活において、家庭用燃料に
はほとんど6500kcal／Kg以上のガス化燃料又は液
体燃料が用いられ、又各種産業用ボイラー燃料或
いは農業用燃料も、使用しやすい高発熱量である
液体燃料（重油や灯油）が使用されている。しか
るに最近化石燃料特に油が不足し、その高騰から
脱石油が強く叫ばれている。バイオマスから直接燃料ということで、薪、或
いは加工されたオガライト、ウデツクス等が生産
され使用されている。元来、木質を中心とした草
本バイオマスはそのままの状態では不定形な固相
で多量の水分を含んでおり、見掛のかさ比重も小
さく、構成成分には酸素原子を多く含んでいるの
でその絶対発熱量が低く、このままでは燃料とし
ての用途の範囲はせまい。また輸送上の問題となる見掛比重は石油で
0.8、石炭では0.7、程度の値に対して、木質バイ
オマス、草本バイオマスでは0.1と極端に小さく
なることや、燃焼熱が低いこと、輸送コストの面
で不利であることなど、他の燃料と比較してマイ
ナスの点が多い。そこでそれらの欠点、問題点を
解決し国民の生活様式に合せた普遍性のある複合
流体燃料の開発が従来より熱望されていた。本発明は上記の現況に鑑み、木質系バイオマ
ス、草木系バイオマスより得られた炭化物の流体
複合燃料化により、これらの要求に適合した燃料
およびその製造方法を提供することを第１の目的
とする。最近バイオマスという言葉がよく使用されるが
バイオマスを定義すれば、量的規模で集積され、
エネルギー、食料、工業原料の資源となる生物体
もしくは生物活動に付随して生成される物体とい
うことになる。バイオマスは陸域バイオマスと水
域バイオマスに大別される。陸域バイオマスとし
ては、澱粉質バイオマス、糖質バイオマス、
木質バイオマス、草本系バイオマス、炭化
水素系バイオマス、廃棄物系バイオマスに分け
ることができる。雑誌「木材工業」1981（S.56
年）５月号P.10〜16には、このうち，を原料
とした複合流体燃料の総説が掲載されている。本発明は木質系バイオマスと草本系バイオ
マスの炭化物を原料とし、使用しやすい流体燃料
を提供することを第２の目的としたものである。木質エネルギーの消費は昭和30年代までは総エ
ネルギー消費量の８％を占め、どこの家庭にも木
炭の１俵や２俵はころがつていたものである。経
済成長による庶民の生活変化により家庭エネルギ
ーは電気、ガス、石油に変化し、薪炭は庶民家庭
から消え去つてしまつた。過疎地帯の山村農家ま
で電力、化石燃料に変つてしまつたが、石油危機
の叫ばれるこのごろ、再び木質エネルギー見直し
論まで現れても不思議ではない。しかし、木質エ
ネルギーが庶民家庭に復活するためにはその利用
について新らたな進歩が必要である。そこで発明者は使用し易い流体燃料化の研究を
行つた結果、粉状炭化物と油類とアルコールの三
者が安定なコロイダル状を呈する流体燃料とその
製造方法を見出したものである。木質及び草本系
バイオマスの炭化は燃焼につぐ、容易な木質エネ
ルギー化の方法で、古来より広く一般に行われて
きた。木炭は薪よりも発熱量が大きい。乾燥した
薪は4500kcal／Kgだが木炭は平均7000kcal／Kgで
薪と異なり無焔性である。木材は加熱すると分解
してガス状の物質と木炭になる。この現象を木材
の熱分解という。木炭はリグニン炭とホロセルロース炭と両者の
性質をもつている。木材を加熱すると水分が蒸発
し、ヘミセルロースとリグニンの一部が分解をは
じめる。この温度は140℃くらいである。次にヘ
ミセルロースがはげしく分解をはじめ、298℃に
なるとセルロースがはげしく分解して発熱する。
最後にリグニンの残りが分解して木炭が残るが、
この温度は約450℃である。本発明は前述したごとく、木炭は薪の如く分子
構造中に酸素原子を含んでいないのでその発熱量
が高いことと、その微粉化が木質に比較して容易
であることを考慮し、前記種々の目的を達成する
ためこの粉末木炭に油類と松やにを10％添加した
アルコールを添加し、乳鉢の中で混合混練して木
炭を均一な微粉とし、これを安定なコロイダル状
流体燃料とするために水溶性界面活性剤を0.5〜
1.5％、添加剤として植物性ゲル化剤又は合成高
分子水溶液を全重量に対して0.06〜0.5％それぞ
れ添加し、粘度の調整と分散安定化保持のために
燃料全重量に対して水分量を10〜25％に調整し粘
度を250〜5000cpとするように構成したものであ
る。本発明に使用する炭化物は木質バイオマス炭化
物、草本バイオマス炭化物（例えばモミガラ炭化
物、サトウキビ炭化物等を指す）、故紙等の炭化
物である。アルコールは、エチルアルコール、メチルアル
コール何れでもよいがこのアルコールに松やにを
10％添加すると松やにはアルコール中によく溶解
する。界面活性剤としては中性、水溶液型のものを使
用する。一般に使用できるものは α―オレフイン系（陰イオン）、高級アルコール
系（陰イオン）脂肪酸系（非イオン）、高級アル
コール系（非イオン）の混合されたものから、そ
の一部を除いたものが使用できる。例えば簡単な
界面活性剤としては直鎖アルキルベンゼン系と高
級アルコール系（陰イオン）混合物を分散剤とし
て使用することができる。中性界面活性剤の添加量は全重量に対して最低
1.5％を要する。なお上限は1.5％でそれ以上は効
果として同一である。助剤としては植物性高粘稠物質例えばアルギン
酸ソーダ、CMC、澱粉のり、糖蜜、グアーガ
ム、アラビヤゴム、海藻をすりつぶした粘稠液等
の水溶液がよい。これら植物性高粘稠物にPEG
（ポリエチレングリコール）とはPVA（ポリビニ
ールアルコール）等を50％添加した混合物で、こ
れ等は全重量に対して0.06〜0.5％で、250〜
5000cpの範囲に調整するものである。又、水分の含有量を５〜20％とする。前述の通
りコロイダル状に分散させるためと、粘度の調整
のためであり、又この範囲において流体燃料の燃
焼性が良好であることよるものである。本発明のコロイダル状混合物を得る撹拌は、高
速撹拌機か、または乳鉢状すりつぶし方式がよ
い。いずれも粉炭は爆発するおそれがあるので温
式法によるものである。第１〜３表は代表的な実験例の結果を示し、第
１表は木炭、松やに10％含有エチルアルコール、
灯油複合燃料の熱量測定結果である。また第２表
は木炭、松やに10％添加エチルアルコール
（EA）の重量組成別にそれぞれ灯油を添加したと
きの熱量測定結果である。さらに第３表は木炭、
松やに10％添加エチルアルコール、灯油・水系複
合燃料の含水量（MC）変化に対する発熱量の測
定結果である。

【表】

【表】次に本発明の実施例をさらに詳細に説明する。実施例１林地内残材を炭化した含水率20％前後の微粉木
炭250ｇに対して10％のロジンを含むエチルアル
コール（含水率５％）100ｇと灯油100ｇを高速撹
拌器に入れて混合撹拌した後、α―オレフイン系
（陰イオン）、高級アルコール系（陰イオン）、高
級アルコール系（非イオン）、脂肪酸系（非イオ
ン）よりなる界面活性剤に水を加えて濃度を35％
に調製処方された中性タイプの分散安定剤15ｇ
（純物5.25ｇ）と、低品質糖蜜（含水率30％）20
ｇを徐々に添加しながら高速撹拌を続けると、粘
稠な流体燃料が480ｇが得られた。この流体燃料
の粘度は2300cpで２ケ月後粘度を測定しても変
化がなく安定であつた。本実施例の仕込量と発熱量を表示すれば第４表
の通りである。

【表】実施例２木材工場内樹皮廃材を炭化した含水率40％前後
の粉状炭300ｇに対して、10％のロジンを含むエ
チルアルコール（含水率５％）100ｇと灯油100ｇ
を高速撹拌器の中に入れ、混合撹拌を約３分間お
こなつた後、分散安定剤15ｇ（純物で5.25ｇ）と
アルギン酸ソーダ0.03％水溶液28ｇを徐々に添加
しながら高速撹拌を続けると、粘稠な流体燃料が
543ｇ得られる。この流体燃料の粘度は3100cp
で、２ケ月後粘度を測定したが約100cpの低下を
示したのみである。本実施例の仕込量と発熱量を表示すれば第５表
の通りである。

【表】実施例３農業廃棄物モミガラを流効炭化炉で炭化した含
水率30％前後の微粉炭化物300ｇに対してロジン
を10％添加したエチルアルコール（含水率10％）
100ｇと灯油100ｇを高速撹拌器中に入れて混合撹
拌を約３分間おこなう。以後、分散安定剤18ｇ
（純物で６ｇ）とCMC1％水溶液30ｇを徐々に添
加しながら高速撹拌を続けると粘稠な流体燃料が
748ｇ得れる。この流体燃料の粘度は2800cpで、
３ケ月後粘度を測定したところ、約50cpの粘度
上昇を示した。本実施例の仕込量と発熱量を表示すれば第６表
の通りである。

【表】実施例４農業廃棄物サトウキビからを簡易炭化炉で炭化
した含水率15％前後の炭化物300ｇに対して、ロ
ジンを10％添加したエチルアルコール（含水率10
％）50ｇと、Ａ重油100ｇを自動乳鉢に入れて混
練混合すると、炭化物は油とアルコール中で微粉
砕される。この微粉炭液に分散安定剤20ｇ（純物
で８ｇ）と、PEG50％水溶液20ｇとを徐々に加
えながら自動混合乳鉢中で撹拌を続けると、10分
後には急激に粘性を増して安定なコロイダル状の
流体燃料が490ｇ得られる。この流体燃料の粘度
は製造直後も３ケ月経過後も3400cpの値を示し
た。本実施例の仕込量と発熱量を表示すれば第７表
の通りである。

【表】実施例５故紙類を原料とした炭化物は容易に微粉化され
るが、このままの状態では燃料としての用途がな
い。含水率５％前後の故紙炭化物300ｇに対し
て、ロジンを10％添加したエチルアルコール（含
水率10％）を70ｇと、Ａ重油中にＣ重油を30％程
度添加した混合重油100ｇとを加えて撹拌器で約
10分程混合混練する。この混合物に対して分散安
定剤25ｇ（純物で７ｇ）と、PEG50％水溶液20
ｇ、更に、澱粉のり５ｇとを徐々に加えながら撹
拌を続けると、８分程経過後、急速に粘稠さを増
し、均一に分散したコロイダル燃料が520ｇ得ら
れる。この流体燃料の粘度は3600cpで２ケ月経
過してもその粘度は変化を示さない。本実施例の
仕込量と発熱量を表示すれば第８表の通りであ
る。

【表】本発明は以上のように構成したので、第１に流
体であるため輸送上有利になること、第２に炭と
油とアルコールの混合系なので7000kcal／Kg以上
の高発熱量となり一般用の燃料として充分に使用
できることという優れた効果を有する。更に特記
すれば、木質バイオマス、草本バイオマスは自然
に放置すると風化し分解してしまうが、これらを
炭化すれば腐朽することがなく炭素源を永久に固
定することができるので、本発明の複合燃料は四
季を通じて生産がコンスタントに計画できること
である。さらに本発明においては流体燃料は水を含有し
ているので、その理論空燃比は石炭よりも小さ
く、従つて稀薄な混合空気での燃焼が可能であ
り、又排ガス中の有害成分の濃度も低くなるだけ
でなく、含水率が高いのでNOxの低減化にも有
効である。

Claims

【特許請求の範囲】１ 200メツシユ以下に粉砕された植物体炭化物
に、ロジンを含むアルコールを加えた混合物に、
その重量の等量以上の油との混合物であり、かつ
界面活性剤及びゲル化剤による中性コロイダル状
流体で、水分が10〜20重量％でその粘度が250〜
5000cpの範囲であることを特徴とする植物体炭
化物の複合流体燃料。２ 200メツシユ以下に粉砕した植物炭化物に対
し、その重量の1/2以下となるようにロジンを含
んだアルコールを加えた混合物の重量の等量もし
くは等量以上の油類を加えた混合物に、界面活性
剤を0.5〜1.5％及びゲル化剤を助剤として全重量
の0.5〜1.5％を添加し、かつそのPHをほぼ中性に
又その含水率を５〜20％に調整し、その粘度を
250〜5000cpとすることを特徴とする植物体炭化
物の複合液体燃料の製造方法。