JP2016506993A - ヘミセルロース、アルカリ金属、及び、塩素の含有量を抑えた燃料ペレット及びその他のリグノセルロース生成物を製造する方法 - Google Patents
ヘミセルロース、アルカリ金属、及び、塩素の含有量を抑えた燃料ペレット及びその他のリグノセルロース生成物を製造する方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016506993A JP2016506993A JP2015557183A JP2015557183A JP2016506993A JP 2016506993 A JP2016506993 A JP 2016506993A JP 2015557183 A JP2015557183 A JP 2015557183A JP 2015557183 A JP2015557183 A JP 2015557183A JP 2016506993 A JP2016506993 A JP 2016506993A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- reactor
- steam
- degrees celsius
- biomass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
- C10L5/04—Raw material of mineral origin to be used; Pretreatment thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
- C10L5/06—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting
- C10L5/10—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders
- C10L5/105—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders with a mixture of organic and inorganic binders
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
- C10L5/06—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting
- C10L5/10—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders
- C10L5/14—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders with organic binders
- C10L5/143—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders with organic binders with lignin-containing products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
- C10L5/34—Other details of the shaped fuels, e.g. briquettes
- C10L5/36—Shape
- C10L5/363—Pellets or granulates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
- C10L5/442—Wood or forestry waste
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
- C10L5/445—Agricultural waste, e.g. corn crops, grass clippings, nut shells or oil pressing residues
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/08—Drying or removing water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/14—Injection, e.g. in a reactor or a fuel stream during fuel production
- C10L2290/141—Injection, e.g. in a reactor or a fuel stream during fuel production of additive or catalyst
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/14—Injection, e.g. in a reactor or a fuel stream during fuel production
- C10L2290/148—Injection, e.g. in a reactor or a fuel stream during fuel production of steam
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/30—Pressing, compressing or compacting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/32—Molding or moulds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/54—Specific separation steps for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
- C10L2290/545—Washing, scrubbing, stripping, scavenging for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
- C10L5/447—Carbonized vegetable substances, e.g. charcoal, or produced by hydrothermal carbonization of biomass
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
【課題】開示の少なくとも一実施形態は、ヘミセルロース、塩素、硫黄と、アルカリ及びアルカリ土類金属との含有量を抑えたリグノセルロース系生成物の製造方法に関する。【解決手段】蒸気処理前の水分量が重量の６０％以下のバイオマスを蒸気処理する。ヘミセルロース、塩素、硫黄と、アルカリ及びアルカリ土類金属との含有量を抑えたリグノセルロース系生成物が製造される。【選択図】なし
Description
本明細書に開示の各種実施形態は、一般的に、燃料ペレットの生産に適しているリグノセルロース繊維塊の製造方法の中でも、特に、アルカリ金属及び塩化物などの物質の含有量が多いため、燃焼性能を損なうとされる原料から、リグノセルロース繊維塊を製造する方法に関する。
化石燃料の高値、及び、化石燃料を再生可能資源に基づく他のものに置き換えることへの世界的関心により、家庭用ストーブで燃焼できるペレット状バイオマス、及び、発電所の石炭に代用可能な生成物の需要が劇的に増加している。
燃料ペレットを作るために最もよく用いられる処理には、ペレットミルでバイオマスを圧縮することが含まれ、その燃料ペレットは、原材料自体よりコンパクトなエネルギー源であると考えられる。ホワイトペレットは、単に、挽いて、乾燥させたバイオマスを圧縮して作られ、つまりは、ペレットにする前に、粗い材料を破砕するステップを行う必要があり、そのステップはエネルギーを大量に消費する。典型的なペレットは約１０％の水分を含んでいる。そして、急速かつ容易に水を吸収し、ばらばらに崩れてしまうので、覆いをかけて保管する必要がある。また、輸送中や保管中に粉塵を発生しやすく、よって、粉塵爆発を引き起こす恐れがある。
いわゆるブラックペレットは、ペレットにする前に、乾燥したバイオマスを中圧蒸気にさらす（蒸気爆発させる）、または、部分的に分解蒸留（乾燥）することによって作られる。
これら方法のそれぞれでは、材料中に存在するアルカリ金属、塩素、及び、硫黄の化合物の大部分を含む燃料ペレットが製造される。さらに、これら化合物の耐水性は様々で、ホワイトペレットは、覆いをかけて保管しなければならず、ブラックペレットは、浸出を最小限にした状態で保管する必要がある。よって、ヘミセルロース、アルカリ金属、及び、塩素の含有量を抑えた燃料ペレット、及び、その他のリグノセルロース生成物を製造することが求められている。本開示は、このような燃料ペレット及び／又はその他のリグノセルロース生成物を製造する方法に関する。
本明細書に記載の方法は、蒸気処理なしで加工するのが難しいかもしれない、そして、燃料ペレットとして使用するには許容できない高レベルのアルカリ金属、塩素、及び、硫黄の化合物を含有するかもしれない、木片、バガス、わら、及び、エネルギー作物などのバイオマスを蒸気処理することにより、燃料ペレット及びその他の材料を生産する場合に使用できる。さらに、本明細書に記載の方法は、蒸気処理前の、エネルギーを要し、難しいことが多い、乾燥ステップを回避する可能性もある。これらのペレットは、エネルギー含有量と耐久性との損失を最低限に抑えながら、長期間、湿潤状態で保管することができる。これらのペレットは、従来の方法で同じ材料から作られたペレットより、エネルギー含有量が多く、かさ密度も幾分高い。そして、より低温で製造することができ、よって、それらペレットを作るのに必要なプラントのコストを削減する。
蒸気処理を用いることは、乾燥前に、原材料をより簡単にデフィブリル化（繊維状でない状態とすること）し、加圧ろ過機など機械で、効率良く脱水できる形に変形するために必要である。
蒸気処理し、上記方法により作られた材料は、水相及び固相の２つの留分からなる。水相は、主に炭水化物及びミネラルなどの水溶性の材料を含む。ミネラルは、主にアルカリ金属、塩化物、さらに、いくつかのアルカリ土類金属及び硫酸塩である。この生成物は、発酵用又は化学的加工用原料として、同様に動物飼料の成分としても極めてふさわしい。
固相は、上記のように、燃料ペレットを生産するのに使用できるが、紙箱及びざら紙用の繊維材料に変形することもできる。もしくは、植物油、及び、オプションとして酸性触媒を加え、木板及び成形品の成分とすることもできる。
本発明の方法の特に有利な応用の一つは、蒸気処理の前もしくは後、もしくは、前後両方に、油を加えることにより、乾燥した残渣を熱可塑性化合物として使用できることである。これは、この残渣が、リグニンと反応し、架橋する還元糖などの物質をより少量しか含まないので可能となる。
ヘミセルロース、塩素、硫黄と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属との含有量が少ないリグノセルロース系生成物は、少なくとも一実施形態において、乾燥させていないバイオマスを蒸気処理し、その蒸気処理した材料を、水溶性の材料を除去するために洗浄すること、そして、オプションとして、その残渣を乾燥させることにより作られる。
他の実施形態において、リグノセルロース系生成物は、蒸気処理前の含水率が重量の６０％以下であり得るバイオマスを蒸気処理し、その蒸気処理した材料を、水溶性の材料を除去するため、デフィブリル化し、洗浄すること、そして、オプションとして、その残渣を乾燥させることにより作られる。
少なくとも一実施形態において、バイオマスの入った容器を、蒸気を導入する前に、排気する。これにより、蒸気が注入される容器内の気体の遊離酸素総含有量は、１０体積％未満、好ましくは３体積％以下になる。
少なくとも一実施形態において、リグノセルロース系生成物は、温度が華氏３００度以上で圧力が５２ｐｓｉｇ以上、好ましくは、１２０〜２８０ｐｓｉｇの乾き飽和又は不飽和蒸気をバイオマスの入った反応器内に注入し、その選択した圧力を１〜３０分間維持することにより処理されたバイオマスから作られる。蒸気圧が低いほど、滞留時間が長くなる。
少なくとも一実施形態において、リグノセルロース系生成物は、温度が摂氏１５０度以上で圧力が６０ｐｓｉｇ以上、好ましくは、１２０〜２４０ｐｓｉｇの乾き飽和又は不飽和蒸気をバイオマスの入った反応器内に注入し、その選択した圧力を３〜３０分間維持することにより処理されたバイオマスから作られる。蒸気圧が低いほど、滞留時間が長くなる。
他の実施形態において、蒸気処理中にリグニンの膨張剤又は溶媒として機能でき、摂氏１００度より高い沸点を有する、脂肪酸、トリグリセリド、グリセロール、又は、グリコールなどの有機物が、蒸気導入前のバイオマスに乾燥重量の８％以下含まれる。
他の実施形態において、バイオマスの乾燥重量の５％以下の、摂氏２００度より低い沸点を有する、硝酸、酢酸などの酸性触媒を、容器の排気後及び蒸気導入前に加えてもよい。
他の実施形態において、本明細書に記載のように蒸気処理された材料から作られた、塩素及びアルカリ金属の含有量が少ない燃料ペレットなどの疎水性リグノセルロース系生成物は、少なくとも一実施形態においては、向流処理で水洗いされ、その残渣の水分が重量の１０％より少なくなるまで乾燥される。他の実施形態においては、その水分は重量の５％より少なく、そこに、３〜２０％、好ましくは、５〜８％の油を加え、出来上がったものを、従来の成形処理又は押出処理により、圧縮する。
他の実施形態において、本明細書に記載のように蒸気処理された材料からつくられた、塩素、ヘミセルロース、及び、アルカリ金属の含有量が少ない燃料ペレットなどの疎水性リグノセルロース系生成物は、その後、脱水が行われ、オプションとして、少なくとも一実施形態においては、向流処理で水洗いされ、その残渣の水分が重量の１０％より少なくなるように乾燥される。他の実施形態において、その水分は重量の５％より少なく、そこに、上記のリグニンの膨張剤又は溶媒のいずれかを十分な量加え、加えた膨張剤又は溶媒の総含有量が、重量の２％以上、好ましくは、２〜８％になるようにし、出来上がったものを、従来の成形処理、ペレット化処理、又は、押出処理により、圧縮する。
他の実施形態において、脱水したろ過ケーキに、最終の乾燥ステップの前、又は、その後の変形処理の直前に、油を加えることができる。もしくは、蒸気処理前のバイオマス自体に油を加えても良い。一実施形態において、本明細書に記載のように作られる燃料ペレットなどの成形又は押出した疎水性生成物に加えられたリグニンの膨張剤は、重量の２０％以上の不飽和脂肪酸化合物を含む植物由来の油であり、例えば、菜種油、ヤシ油、ジャトロファ油、使用済み食用油、綿実油などである。
他の実施形態において、原材料はペレット形状であり、重量の１％以上の油が混入している場合と混入していない場合がある。これは、特に、わらやバガスなど、かさ密度が低い材料を加工する際に都合が良い。
一実施形態において、燃料ペレットは、ペレット化する前に６０重量％以下の脆性炭素源を含ませて、作られる。この脆性炭素源は、例えば、粉末化した石炭、石油コークス、木炭、又は、その他の熱的に劣化したバイオマスである。
本明細書に記載のように作られる、熱可塑性の成形及び押出化合物は、重量の３〜２５％の油を含み得る。その油は、２０％以上の不飽和化合物を含有し、大気圧での沸点は摂氏１５０度以上である。
本発明の様々な実施形態をさらに示すため、以下に例を提示するが、当然のことながら、例示のみを目的とするものであり、本発明の範囲を限定するものとは見なされない。
［例］
［例１ ペレットミルで脆性添加物を用いずに作られる燃料ペレット］
原材料:
刻んだ麦わら又は麦わらペレット １００重量部
上記ペレットに含むことができる油 重量の０〜５％（植物由来のものが好ましい。）
反応器での処理
上記麦わら又は麦わらペレットを乾燥させずに反応器に移す。その状態の反応器を−０．８５バールになるまで排気し、２分間放置する。摂氏２００度の温度を有する乾き飽和蒸気を導入し、圧力が１４．５バールに達したら、その圧力を維持し、その状態の反応器を７分間放置する。
水洗い処理
１． ０段階洗浄
蒸気処理した材料の含水率を重量の５０％以上、好ましくは、重量の６０〜７０％に調節し、フィルタ又はねじプレスなどで圧縮して出来る限り水分を除去する。出来上がった固形材料は、すぐに所望の含水率まで乾燥しても良い。もしくは、必要であれば、上記処理を繰り返し、出来上がった材料を、必要に応じて乾燥しても良い。
２． 多段階洗浄
蒸気処理したバイオマスを反応容器から取り出し、スラリー化タンクへ移す。そこで、連続相は、０段階洗浄処理で出たろ液であって良い。スラリー化したバイオマスを向流洗浄システム、例えば、加圧ろ過機を連ねたものに移す。最初の洗浄段階で出た不要な液を、後続の処理のために除去し、最終のろ過ステップでの残渣がきれいな水で洗浄されるように向流での洗浄処理を続ける。出来上がったろ過ケーキを取り出し、必要に応じて乾燥する。
ペレットミルでのペレットの生産
ろ過ケーキは、油を加える前か後のどちらかに、含水率が重量の２％より高く、１５％未満になるまで、一実施形態においては、４〜８％になるまで乾燥し、ペレットにする直前のろ過ケーキに含まれる油の総量が乾物の２％以上になるようにし、出来上がったものを、ペレットの表面温度が摂氏９５度以上、好ましくは摂氏１０５〜１２５度になるように、ミルでペレットにする。
上記ペレットは以下の特性を持つ
かさ密度：８００〜８２０ｋｇ／ｍ３
含水率：＜５％
（塩化物としての)塩素含有率：＜０．０３％
（酸化物としての)Ｋ＋Ｎａ含有率: ＜０．２％
摂氏２３度で２４時間浸水後の吸水率：３％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の浸出による損失：５％未満
２４時間浸水後の耐久性：＞９０％
エネルギー含有量：≧２０ｇＪ／ｋｇ
ＨＧＩ：２５〜３５
［例２ 押出機で作られる燃料ペレット］
原材料:
刻んだ麦わら又は麦わらペレット １００重量部
上記ペレットに含むことができる油 重量の０〜５％（植物由来のものが好ましい。）
反応器での処理
上記麦わら又は麦わらペレットを乾燥させずに反応器に移す。その状態の反応器を−０．８５バールになるまで排気し、２分間放置する。摂氏２００度の温度を有する乾き飽和蒸気を導入し、圧力が１４．５バールに達したら、その圧力を維持し、その状態の反応器を７分間放置する。
水洗い処理
１． ０段階洗浄
蒸気処理した材料の含水率を重量の５０％以上、好ましくは、重量の６０〜７０％に調節し、フィルタ又はねじプレスなどで圧縮して出来る限り水分を除去する。出来上がった固形材料は、すぐに所望の含水率まで乾燥しても良い。もしくは、必要であれば、上記処理を繰り返し、出来上がった材料を、必要に応じて乾燥しても良い。
２． 多段階洗浄
蒸気処理したバイオマスを反応容器から取り出し、スラリー化タンクへ移す。そこで、連続相は、０段階洗浄処理で出たろ液であって良い。スラリー化したバイオマスを向流洗浄システム、例えば、加圧ろ過機を連ねたものに移す。最初の洗浄段階で出た不要な液を、後続の処理のために除去し、最終のろ過ステップでの残渣がきれいな水で洗浄されるように向流での洗浄処理を続ける。出来上がったろ過ケーキを取り出し、必要に応じて乾燥する。
ペレットの生産
ろ過ケーキは、１．１．に記載のように乾燥して、油の総含有量が乾物の４重量％以上、好ましくは、乾物の重量の５〜８％になるように、十分な量の油を加える。ペレット化押出機から出てくる時に、ペレットの表面温度が摂氏９０度以上、好ましくは、摂氏１０５〜１２５度になるように、その油とろ過ケーキの混合物をペレット化押出機で処理する。
上記ペレットは以下の特性を持つ
かさ密度：８１０〜８３０ｋｇ／ｍ３
含水率：＜３％
（塩化物としての)塩素含有率：＜０．０３％
（酸化物としての)Ｋ＋Ｎａ含有率: ＜０．２％
摂氏２３度で２４時間浸水後の吸水率：５％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の浸出による損失：３％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の耐久性：＞９３％
エネルギー含有量：２２ｇＪ／ｋｇ
ＨＧＩ：２５〜３５
［例３ 脆性添加物を用いて作られる燃料ペレット］
原材料:
刻んだ麦わら又は麦わらペレット １００重量部
上記ペレットに含むことができる油 重量の０〜５％（植物由来のものが好ましい。）
反応器での処理
上記麦わら又は麦わらペレットを乾燥させずに反応器に移す。その状態の反応器を−０．８５バールになるまで排気し、２分間放置する。摂氏２００度の温度を有する乾き飽和蒸気を導入し、圧力が１４．５バールに達したら、その圧力を維持し、その状態の反応器を７分間放置する。
水洗い処理
１． ０段階洗浄
蒸気処理した材料の含水率を重量の５０％以上、好ましくは、重量の６０〜７０％に調節し、フィルタ又はねじプレスなどで圧縮して出来る限り水分を除去する。出来上がった固形材料は、すぐに所望の含水率まで乾燥しても良い。もしくは、必要であれば、上記処理を繰り返し、出来上がった材料を、必要に応じて乾燥しても良い。
２． 多段階洗浄
蒸気処理したバイオマスを反応容器から取り出し、スラリー化タンクへ移す。そこで、連続相は、０段階洗浄処理で出たろ液であって良い。スラリー化したバイオマスを向流洗浄システム、例えば、加圧ろ過機を連ねたものに移す。最初の洗浄段階で出た不要な液を、後続の処理のために除去し、最終のろ過ステップでの残渣がきれいな水で洗浄されるように向流での洗浄処理を続ける。出来上がったろ過ケーキを取り出し、必要に応じて乾燥する。
ペレットの生産
乾物に対して３重量％以上の油と１０％以上の細かく挽いた瀝青炭とを、ろ過ケーキに加え、全体を十分に混ぜる。
ペレット押し抜き機から出てくる時に、ペレットの表面温度が摂氏９０度以上、好ましくは、摂氏１０５〜１２０度になるように、上記混合物をペレットミルに移し、ペレット押し抜き機を通過させペレットにする。
上記ペレットは以下の特性を持つ
かさ密度：８１０〜８２０ｋｇ／ｍ３
含水率：＜２％
（塩化物としての)塩素含有率：＜０．０３％
（酸化物としての)Ｋ＋Ｎａ含有率: ＜０．２％
摂氏２３度で２４時間浸水後の吸水率：８％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の浸出による損失：６％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の耐久性：＞９０％
エネルギー含有量：３０ｇＪ／ｋｇ
ＨＧＩ：３０〜４５
［例４ 熱可塑性の成形及び押出化合物としての本明細書に開示の方法により作られる粒状材料の使用］
いわゆるブラックペレットの生産時に使用される、最新式の蒸気処理を施したバイオマスは、押出機又はペレットミルで、ペレット化の際の典型的な温度及び圧力にさらされると、架橋又は熱硬化し始める特性を持つ。このタイプのバイオマスから植物油を含むペレットを作る際にも同様である。
全く思いがけないことに、本発明により作られた材料を処理した場合は、上記に当たらず、その材料は、再び完全に溶けるという例外的な特性を持ち、熱硬化性物質ではなく熱可塑性物質として反応すると考えられる。これにより、石油消費量と温室効果ガス排出量との削減の観点から、従来の化石燃料ベースの熱可塑性物質の代わりに、これら素材を使用することが想定できる。
従来の熱可塑性物質と異なり、これらの生成物は、生物学的に完全に分解することもできる。
原材料:
生の樺の木の「マイクロチップ」 １００重量部（少なくとも一実施形態では、含水率が重量の３０％以上のチップ）
反応器での処理
上記木片を乾燥させずに反応器に移す。その状態の反応器を−０．８５バールになるまで排気し、２分間放置する。摂氏２１０度の温度を有する乾き飽和蒸気を導入し、圧力が１８バールに達したら、その圧力を維持し、その状態の反応器を５分間放置する。
水洗い処理
１． ０段階洗浄
蒸気処理した材料の含水率を重量の５０％以上、好ましくは、重量の６０〜７０％に調節し、フィルタ又はねじプレスなどで圧縮して出来る限り水分を除去する。出来上がった固形材料は、すぐに所望の含水率まで乾燥しても良い。もしくは、必要であれば、上記処理を繰り返し、出来上がった材料を、必要に応じて乾燥しても良い。
２． 多段階洗浄
蒸気処理したバイオマスを反応容器から取り出し、スラリー化タンクへ移す。そこで、連続相は、０段階洗浄処理で出たろ液であって良い。スラリー化したバイオマスを向流洗浄システム、例えば、加圧ろ過機を連ねたものに移す。最初の洗浄段階で出た不要な液を、後続の処理のために除去し、最終のろ過ステップでの残渣がきれいな水で洗浄されるように向流での洗浄処理を続ける。出来上がったろ過ケーキを取り出し、必要に応じて乾燥する。
顆粒の生産
乾物に対して１５重量％以下のジャトロファ油をろ過ケーキに加え、全体を十分に混ぜる。これを顆粒化押出機に搬送する。この顆粒化押出機は、冷却及び揮発性ガス抜き用押し抜き機と裁断装置を備え、その後の（射出）成形機又は押出機での使用に適したサイズのプラスチックの顆粒を製造する。この材料を、押出機の混合領域での温度を摂氏１２０度以上、好ましくは摂氏１４０〜１６０度で維持するように加工し、顆粒が作られる。
開示のように、方法の一実施形態は、必要な型の押し抜き機を備える押出機、又は、適切な設備を備える射出成形機で原材料を処理することにより、原材料から直接、板、押出形、成形部品などの完成品である生成物を作る場合にも適応させることができる。
［例５ ペレットミルで脆性添加物を用いず作られる燃料ペレット］
原材料:
刻んだススキ（ｍｉｓｃａｎｔｈｕｓ） １００重量部
反応器での処理
上記ススキを乾燥させずに反応器に移す。その状態の反応器を−０．８５バールになるまで排気し、２分間放置する。摂氏２００度の温度を有する乾き飽和蒸気を導入し、圧力が１４．５バールに達したら、その圧力を維持し、その状態の反応器を７分間放置する。
水洗い処理
蒸気処理したバイオマスを反応容器から取り出し、スラリー化タンクへ移す。そこで、連続相は、反応器での洗浄処理で出たろ液であって良い。スラリー化したバイオマスを向流洗浄システム、例えば、加圧ろ過機を連ねたものに移す。最初の洗浄段階で出た不要な液を、後続の処理のために除去し、最終のろ過ステップでの残渣がきれいな水で洗浄されるように向流での洗浄処理を続ける。出来上がったろ過ケーキを取り出し、含水率が重量の５％になるまで乾燥する。
ペレットの生産
乾物に対して６重量％のジャトロファ油をろ過ケーキに加え、全体を十分に混ぜる。その油とろ過ケーキの混合物を、ミルで、圧縮比が６の押し抜き機を通過させてペレットにする。ペレットの表面温度は摂氏９５度以上、好ましくは、摂氏１０５〜１２５度になる。
上記ペレットは以下の特性を持つ
かさ密度：８００〜８２０ｋｇ／ｍ３
含水率：＜２％
（塩化物としての)塩素含有率：＜０．０３％
（酸化物としての)Ｋ＋Ｎａ含有率: ＜０．２％
摂氏２３度で２４時間浸水後の吸水率：３％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の浸出による損失：２％未満
２４時間浸水後の耐久性：＞９８％
エネルギー含有量：２３ｇＪ／ｋｇ
ＨＧＩ：２５〜３０
［例６ 押出機で作られる燃料ペレット］
原材料:
刻んだススキ １００重量部
反応器での処理
上記ススキを乾燥させずに反応器に移す。その状態の反応器を−０．８５バールになるまで排気し、２分間放置する。摂氏２００度の温度を有する乾き飽和蒸気を導入し、圧力が１４．５バールに達したら、その圧力を維持し、その状態の反応器を７分間放置する。
水洗い処理
蒸気処理したバイオマスを反応容器から取り出し、スラリー化タンクへ移す。そこで、連続相は、反応器での洗浄処理で出たろ液であって良い。スラリー化したバイオマスを向流洗浄システム、例えば、加圧ろ過機を連ねたものに移す。最初の洗浄段階で出た不要な液を、後続の処理のために除去し、最終のろ過ステップでの残渣がきれいな水で洗浄されるように向流での洗浄処理を続ける。出来上がったろ過ケーキを取り出し、含水率が５％になるまで乾燥する。
ペレットの生産
乾物に対して９重量％のジャトロファ油をろ過ケーキに加え、全体を十分に混ぜる。その油とろ過ケーキの混合物を、ペレットの表面温度が摂氏９５度以上、好ましくは、摂氏１０５〜１２５度になるようにペレット化押出機で加工する。
上記ペレットは以下の特性を持つ
かさ密度：８１０〜８３０ｋｇ／ｍ３
含水率：＜１％
（塩化物としての)塩素含有率：＜０．０３％
（酸化物としての)Ｋ＋Ｎａ含有率: ＜０．２％
摂氏２３度で２４時間浸水後の吸水率：２％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の浸出による損失：３％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の耐久性：＞９８％
エネルギー含有量：２４ｇＪ／ｋｇ
ＨＧＩ：２５〜３０
［例７ 脆性添加物を用いて作られる燃料ペレット］
原材料:
刻んだススキ １００重量部
反応器での処理
上記ススキを乾燥させずに反応器に移す。その状態の反応器を−０．８５バールになるまで排気し、２分間放置する。摂氏２００度の温度を有する乾き飽和蒸気を導入し、圧力が１４．５バールに達したら、その圧力を維持し、その状態の反応器を７分間放置する。
水洗い処理
蒸気処理したバイオマスを反応容器から取り出し、スラリー化タンクへ移す。そこで、連続相は、反応器での洗浄処理で出たろ液であって良い。スラリー化したバイオマスを向流洗浄システム、例えば、加圧ろ過機を連ねたものに移す。最初の洗浄段階で出た不要な液を、後続の処理のために除去し、最終のろ過ステップでの残渣がきれいな水で洗浄されるように向流での洗浄処理を続ける。出来上がったろ過ケーキを取り出し、含水率が重量の５％になるまで乾燥する。
ペレットの生産
乾物に対して９重量％のジャトロファ油と重量の３０％の細かく挽いた石油コークスとを、ろ過ケーキに加え、全体を十分に混ぜる。
その全体をペレットミルに移し、結果できたペレットの表面温度が摂氏９５度以上、好ましくは、摂氏１０５〜１２５度になるように、圧縮比が５のペレット押し抜き機を通過させてペレットにする。
上記ペレットは以下の特性を持つ
かさ密度：８３０〜８５０ｋｇ／ｍ３
含水率：＜２％
（塩化物としての)塩素含有率：＜０．０３％
（酸化物としての)Ｋ＋Ｎａ含有率: ＜０．２％
摂氏２３度で２４時間浸水後の吸水率：４％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の浸出による損失：４％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の耐久性：＞９６％
エネルギー含有量：３０ｇＪ／ｋｇ
ＨＧＩ：３８〜４５
上記の説明から、本発明が、目的を実行するため、及び、本発明に固有の利点と同様に、本明細書に記載の利点を実現するために、十分に適していることは明白である。開示の目的で本発明の現在好適な実施形態が記載されており、当然のことながら、当業者に容易に提案されるであろう、開示の発明の精神の範囲内で達成される数字の変更が行われてもよい。
［例］
［例１ ペレットミルで脆性添加物を用いずに作られる燃料ペレット］
原材料:
刻んだ麦わら又は麦わらペレット １００重量部
上記ペレットに含むことができる油 重量の０〜５％（植物由来のものが好ましい。）
反応器での処理
上記麦わら又は麦わらペレットを乾燥させずに反応器に移す。その状態の反応器を−０．８５バールになるまで排気し、２分間放置する。摂氏２００度の温度を有する乾き飽和蒸気を導入し、圧力が１４．５バールに達したら、その圧力を維持し、その状態の反応器を７分間放置する。
水洗い処理
１． ０段階洗浄
蒸気処理した材料の含水率を重量の５０％以上、好ましくは、重量の６０〜７０％に調節し、フィルタ又はねじプレスなどで圧縮して出来る限り水分を除去する。出来上がった固形材料は、すぐに所望の含水率まで乾燥しても良い。もしくは、必要であれば、上記処理を繰り返し、出来上がった材料を、必要に応じて乾燥しても良い。
２． 多段階洗浄
蒸気処理したバイオマスを反応容器から取り出し、スラリー化タンクへ移す。そこで、連続相は、０段階洗浄処理で出たろ液であって良い。スラリー化したバイオマスを向流洗浄システム、例えば、加圧ろ過機を連ねたものに移す。最初の洗浄段階で出た不要な液を、後続の処理のために除去し、最終のろ過ステップでの残渣がきれいな水で洗浄されるように向流での洗浄処理を続ける。出来上がったろ過ケーキを取り出し、必要に応じて乾燥する。
ペレットミルでのペレットの生産
ろ過ケーキは、油を加える前か後のどちらかに、含水率が重量の２％より高く、１５％未満になるまで、一実施形態においては、４〜８％になるまで乾燥し、ペレットにする直前のろ過ケーキに含まれる油の総量が乾物の２％以上になるようにし、出来上がったものを、ペレットの表面温度が摂氏９５度以上、好ましくは摂氏１０５〜１２５度になるように、ミルでペレットにする。
上記ペレットは以下の特性を持つ
かさ密度：８００〜８２０ｋｇ／ｍ３
含水率：＜５％
（塩化物としての)塩素含有率：＜０．０３％
（酸化物としての)Ｋ＋Ｎａ含有率: ＜０．２％
摂氏２３度で２４時間浸水後の吸水率：３％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の浸出による損失：５％未満
２４時間浸水後の耐久性：＞９０％
エネルギー含有量：≧２０ｇＪ／ｋｇ
ＨＧＩ：２５〜３５
［例２ 押出機で作られる燃料ペレット］
原材料:
刻んだ麦わら又は麦わらペレット １００重量部
上記ペレットに含むことができる油 重量の０〜５％（植物由来のものが好ましい。）
反応器での処理
上記麦わら又は麦わらペレットを乾燥させずに反応器に移す。その状態の反応器を−０．８５バールになるまで排気し、２分間放置する。摂氏２００度の温度を有する乾き飽和蒸気を導入し、圧力が１４．５バールに達したら、その圧力を維持し、その状態の反応器を７分間放置する。
水洗い処理
１． ０段階洗浄
蒸気処理した材料の含水率を重量の５０％以上、好ましくは、重量の６０〜７０％に調節し、フィルタ又はねじプレスなどで圧縮して出来る限り水分を除去する。出来上がった固形材料は、すぐに所望の含水率まで乾燥しても良い。もしくは、必要であれば、上記処理を繰り返し、出来上がった材料を、必要に応じて乾燥しても良い。
２． 多段階洗浄
蒸気処理したバイオマスを反応容器から取り出し、スラリー化タンクへ移す。そこで、連続相は、０段階洗浄処理で出たろ液であって良い。スラリー化したバイオマスを向流洗浄システム、例えば、加圧ろ過機を連ねたものに移す。最初の洗浄段階で出た不要な液を、後続の処理のために除去し、最終のろ過ステップでの残渣がきれいな水で洗浄されるように向流での洗浄処理を続ける。出来上がったろ過ケーキを取り出し、必要に応じて乾燥する。
ペレットの生産
ろ過ケーキは、１．１．に記載のように乾燥して、油の総含有量が乾物の４重量％以上、好ましくは、乾物の重量の５〜８％になるように、十分な量の油を加える。ペレット化押出機から出てくる時に、ペレットの表面温度が摂氏９０度以上、好ましくは、摂氏１０５〜１２５度になるように、その油とろ過ケーキの混合物をペレット化押出機で処理する。
上記ペレットは以下の特性を持つ
かさ密度：８１０〜８３０ｋｇ／ｍ３
含水率：＜３％
（塩化物としての)塩素含有率：＜０．０３％
（酸化物としての)Ｋ＋Ｎａ含有率: ＜０．２％
摂氏２３度で２４時間浸水後の吸水率：５％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の浸出による損失：３％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の耐久性：＞９３％
エネルギー含有量：２２ｇＪ／ｋｇ
ＨＧＩ：２５〜３５
［例３ 脆性添加物を用いて作られる燃料ペレット］
原材料:
刻んだ麦わら又は麦わらペレット １００重量部
上記ペレットに含むことができる油 重量の０〜５％（植物由来のものが好ましい。）
反応器での処理
上記麦わら又は麦わらペレットを乾燥させずに反応器に移す。その状態の反応器を−０．８５バールになるまで排気し、２分間放置する。摂氏２００度の温度を有する乾き飽和蒸気を導入し、圧力が１４．５バールに達したら、その圧力を維持し、その状態の反応器を７分間放置する。
水洗い処理
１． ０段階洗浄
蒸気処理した材料の含水率を重量の５０％以上、好ましくは、重量の６０〜７０％に調節し、フィルタ又はねじプレスなどで圧縮して出来る限り水分を除去する。出来上がった固形材料は、すぐに所望の含水率まで乾燥しても良い。もしくは、必要であれば、上記処理を繰り返し、出来上がった材料を、必要に応じて乾燥しても良い。
２． 多段階洗浄
蒸気処理したバイオマスを反応容器から取り出し、スラリー化タンクへ移す。そこで、連続相は、０段階洗浄処理で出たろ液であって良い。スラリー化したバイオマスを向流洗浄システム、例えば、加圧ろ過機を連ねたものに移す。最初の洗浄段階で出た不要な液を、後続の処理のために除去し、最終のろ過ステップでの残渣がきれいな水で洗浄されるように向流での洗浄処理を続ける。出来上がったろ過ケーキを取り出し、必要に応じて乾燥する。
ペレットの生産
乾物に対して３重量％以上の油と１０％以上の細かく挽いた瀝青炭とを、ろ過ケーキに加え、全体を十分に混ぜる。
ペレット押し抜き機から出てくる時に、ペレットの表面温度が摂氏９０度以上、好ましくは、摂氏１０５〜１２０度になるように、上記混合物をペレットミルに移し、ペレット押し抜き機を通過させペレットにする。
上記ペレットは以下の特性を持つ
かさ密度：８１０〜８２０ｋｇ／ｍ３
含水率：＜２％
（塩化物としての)塩素含有率：＜０．０３％
（酸化物としての)Ｋ＋Ｎａ含有率: ＜０．２％
摂氏２３度で２４時間浸水後の吸水率：８％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の浸出による損失：６％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の耐久性：＞９０％
エネルギー含有量：３０ｇＪ／ｋｇ
ＨＧＩ：３０〜４５
［例４ 熱可塑性の成形及び押出化合物としての本明細書に開示の方法により作られる粒状材料の使用］
いわゆるブラックペレットの生産時に使用される、最新式の蒸気処理を施したバイオマスは、押出機又はペレットミルで、ペレット化の際の典型的な温度及び圧力にさらされると、架橋又は熱硬化し始める特性を持つ。このタイプのバイオマスから植物油を含むペレットを作る際にも同様である。
全く思いがけないことに、本発明により作られた材料を処理した場合は、上記に当たらず、その材料は、再び完全に溶けるという例外的な特性を持ち、熱硬化性物質ではなく熱可塑性物質として反応すると考えられる。これにより、石油消費量と温室効果ガス排出量との削減の観点から、従来の化石燃料ベースの熱可塑性物質の代わりに、これら素材を使用することが想定できる。
従来の熱可塑性物質と異なり、これらの生成物は、生物学的に完全に分解することもできる。
原材料:
生の樺の木の「マイクロチップ」 １００重量部（少なくとも一実施形態では、含水率が重量の３０％以上のチップ）
反応器での処理
上記木片を乾燥させずに反応器に移す。その状態の反応器を−０．８５バールになるまで排気し、２分間放置する。摂氏２１０度の温度を有する乾き飽和蒸気を導入し、圧力が１８バールに達したら、その圧力を維持し、その状態の反応器を５分間放置する。
水洗い処理
１． ０段階洗浄
蒸気処理した材料の含水率を重量の５０％以上、好ましくは、重量の６０〜７０％に調節し、フィルタ又はねじプレスなどで圧縮して出来る限り水分を除去する。出来上がった固形材料は、すぐに所望の含水率まで乾燥しても良い。もしくは、必要であれば、上記処理を繰り返し、出来上がった材料を、必要に応じて乾燥しても良い。
２． 多段階洗浄
蒸気処理したバイオマスを反応容器から取り出し、スラリー化タンクへ移す。そこで、連続相は、０段階洗浄処理で出たろ液であって良い。スラリー化したバイオマスを向流洗浄システム、例えば、加圧ろ過機を連ねたものに移す。最初の洗浄段階で出た不要な液を、後続の処理のために除去し、最終のろ過ステップでの残渣がきれいな水で洗浄されるように向流での洗浄処理を続ける。出来上がったろ過ケーキを取り出し、必要に応じて乾燥する。
顆粒の生産
乾物に対して１５重量％以下のジャトロファ油をろ過ケーキに加え、全体を十分に混ぜる。これを顆粒化押出機に搬送する。この顆粒化押出機は、冷却及び揮発性ガス抜き用押し抜き機と裁断装置を備え、その後の（射出）成形機又は押出機での使用に適したサイズのプラスチックの顆粒を製造する。この材料を、押出機の混合領域での温度を摂氏１２０度以上、好ましくは摂氏１４０〜１６０度で維持するように加工し、顆粒が作られる。
開示のように、方法の一実施形態は、必要な型の押し抜き機を備える押出機、又は、適切な設備を備える射出成形機で原材料を処理することにより、原材料から直接、板、押出形、成形部品などの完成品である生成物を作る場合にも適応させることができる。
［例５ ペレットミルで脆性添加物を用いず作られる燃料ペレット］
原材料:
刻んだススキ（ｍｉｓｃａｎｔｈｕｓ） １００重量部
反応器での処理
上記ススキを乾燥させずに反応器に移す。その状態の反応器を−０．８５バールになるまで排気し、２分間放置する。摂氏２００度の温度を有する乾き飽和蒸気を導入し、圧力が１４．５バールに達したら、その圧力を維持し、その状態の反応器を７分間放置する。
水洗い処理
蒸気処理したバイオマスを反応容器から取り出し、スラリー化タンクへ移す。そこで、連続相は、反応器での洗浄処理で出たろ液であって良い。スラリー化したバイオマスを向流洗浄システム、例えば、加圧ろ過機を連ねたものに移す。最初の洗浄段階で出た不要な液を、後続の処理のために除去し、最終のろ過ステップでの残渣がきれいな水で洗浄されるように向流での洗浄処理を続ける。出来上がったろ過ケーキを取り出し、含水率が重量の５％になるまで乾燥する。
ペレットの生産
乾物に対して６重量％のジャトロファ油をろ過ケーキに加え、全体を十分に混ぜる。その油とろ過ケーキの混合物を、ミルで、圧縮比が６の押し抜き機を通過させてペレットにする。ペレットの表面温度は摂氏９５度以上、好ましくは、摂氏１０５〜１２５度になる。
上記ペレットは以下の特性を持つ
かさ密度：８００〜８２０ｋｇ／ｍ３
含水率：＜２％
（塩化物としての)塩素含有率：＜０．０３％
（酸化物としての)Ｋ＋Ｎａ含有率: ＜０．２％
摂氏２３度で２４時間浸水後の吸水率：３％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の浸出による損失：２％未満
２４時間浸水後の耐久性：＞９８％
エネルギー含有量：２３ｇＪ／ｋｇ
ＨＧＩ：２５〜３０
［例６ 押出機で作られる燃料ペレット］
原材料:
刻んだススキ １００重量部
反応器での処理
上記ススキを乾燥させずに反応器に移す。その状態の反応器を−０．８５バールになるまで排気し、２分間放置する。摂氏２００度の温度を有する乾き飽和蒸気を導入し、圧力が１４．５バールに達したら、その圧力を維持し、その状態の反応器を７分間放置する。
水洗い処理
蒸気処理したバイオマスを反応容器から取り出し、スラリー化タンクへ移す。そこで、連続相は、反応器での洗浄処理で出たろ液であって良い。スラリー化したバイオマスを向流洗浄システム、例えば、加圧ろ過機を連ねたものに移す。最初の洗浄段階で出た不要な液を、後続の処理のために除去し、最終のろ過ステップでの残渣がきれいな水で洗浄されるように向流での洗浄処理を続ける。出来上がったろ過ケーキを取り出し、含水率が５％になるまで乾燥する。
ペレットの生産
乾物に対して９重量％のジャトロファ油をろ過ケーキに加え、全体を十分に混ぜる。その油とろ過ケーキの混合物を、ペレットの表面温度が摂氏９５度以上、好ましくは、摂氏１０５〜１２５度になるようにペレット化押出機で加工する。
上記ペレットは以下の特性を持つ
かさ密度：８１０〜８３０ｋｇ／ｍ３
含水率：＜１％
（塩化物としての)塩素含有率：＜０．０３％
（酸化物としての)Ｋ＋Ｎａ含有率: ＜０．２％
摂氏２３度で２４時間浸水後の吸水率：２％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の浸出による損失：３％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の耐久性：＞９８％
エネルギー含有量：２４ｇＪ／ｋｇ
ＨＧＩ：２５〜３０
［例７ 脆性添加物を用いて作られる燃料ペレット］
原材料:
刻んだススキ １００重量部
反応器での処理
上記ススキを乾燥させずに反応器に移す。その状態の反応器を−０．８５バールになるまで排気し、２分間放置する。摂氏２００度の温度を有する乾き飽和蒸気を導入し、圧力が１４．５バールに達したら、その圧力を維持し、その状態の反応器を７分間放置する。
水洗い処理
蒸気処理したバイオマスを反応容器から取り出し、スラリー化タンクへ移す。そこで、連続相は、反応器での洗浄処理で出たろ液であって良い。スラリー化したバイオマスを向流洗浄システム、例えば、加圧ろ過機を連ねたものに移す。最初の洗浄段階で出た不要な液を、後続の処理のために除去し、最終のろ過ステップでの残渣がきれいな水で洗浄されるように向流での洗浄処理を続ける。出来上がったろ過ケーキを取り出し、含水率が重量の５％になるまで乾燥する。
ペレットの生産
乾物に対して９重量％のジャトロファ油と重量の３０％の細かく挽いた石油コークスとを、ろ過ケーキに加え、全体を十分に混ぜる。
その全体をペレットミルに移し、結果できたペレットの表面温度が摂氏９５度以上、好ましくは、摂氏１０５〜１２５度になるように、圧縮比が５のペレット押し抜き機を通過させてペレットにする。
上記ペレットは以下の特性を持つ
かさ密度：８３０〜８５０ｋｇ／ｍ３
含水率：＜２％
（塩化物としての)塩素含有率：＜０．０３％
（酸化物としての)Ｋ＋Ｎａ含有率: ＜０．２％
摂氏２３度で２４時間浸水後の吸水率：４％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の浸出による損失：４％未満
摂氏２３度で２４時間浸水後の耐久性：＞９６％
エネルギー含有量：３０ｇＪ／ｋｇ
ＨＧＩ：３８〜４５
上記の説明から、本発明が、目的を実行するため、及び、本発明に固有の利点と同様に、本明細書に記載の利点を実現するために、十分に適していることは明白である。開示の目的で本発明の現在好適な実施形態が記載されており、当然のことながら、当業者に容易に提案されるであろう、開示の発明の精神の範囲内で達成される数字の変更が行われてもよい。
Claims (20)
- バイオマス材料から、ヘミセルロース、塩素、硫黄と、アルカリ及びアルカリ土類金属との含有量を抑えたペレットを製造する方法であって、
水分量が重量の０〜６０％であるバイオマスを反応器に供給するステップと、
前記バイオマス材料が入った反応器へ華氏３００度以上の温度の蒸気を投入するステップと、
圧力を１〜３０分間維持するステップと、
前記ヘミセルロース、塩素、硫黄と、アルカリ及びアルカリ土類金属との含有量を抑えた処理済みバイオマス材料をペレット形状に形成するステップと、を備える方法。 - 前記圧力は、５２ｐｓｉｇ以上である、請求項１に記載の方法。
- 蒸気処理中に、前記バイオマス材料に重量の８％以下のリグニン膨張剤を加えるステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
- 蒸気を投入する前に、前記膨張剤を加える、請求項３に記載の方法。
- 前記膨張剤は、摂氏１００度よりも高い沸点を有する、請求項３に記載の方法。
- 前記膨張剤は、脂肪酸、トリグリセリド、グリセロール、又は、グリコールである、請求項３に記載の方法。
- 前記蒸気を投入する前に、前記反応器を排気するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
- 前記反応器内の気体の遊離酸素の総含有率が体積の３〜１０％になるように、前記反応器を排気する、請求項７に記載の方法。
- 前記バイオマス材料に重量の０〜５％の酸触媒を加えるステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
- 前記酸触媒は、摂氏２００度よりも低い沸点を有する、請求項８に記載の方法。
- 前記蒸気を投入する前に、前記酸触媒を加える、請求項８に記載の方法。
- 前記処理済み材料から形成されたペレットを洗浄するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
- 前記洗浄済みペレットを、重量の１０％未満の水分量になるまで乾燥するステップをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
- 重量の３〜２０％の油を加えるステップをさらに備える、請求項１３に記載の方法。
- 成形又は押出処理で、前記処理済み材料を圧縮するステップをさらに備える、請求項１４に記載の方法。
- 重量の３〜２０％の油を加えるステップをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
- 前記油は、重量の２０％以上の不飽和脂肪酸化合物を含む、請求項１６に記載の方法。
- 重量の０〜６０％の脆性炭素源を加えるステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
- 前記脆性炭素源は、熱的に劣化したバイオマスである、請求項１８に記載の方法。
- 前記ペレットの表面温度は摂氏９５度よりも高い、請求項１に記載の方法。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201361762615P | 2013-02-08 | 2013-02-08 | |
| US61/762,615 | 2013-02-08 | ||
| US201361888912P | 2013-10-09 | 2013-10-09 | |
| US61/888,912 | 2013-10-09 | ||
| PCT/US2014/015640 WO2014124399A1 (en) | 2013-02-08 | 2014-02-10 | Method for producing fuel pellets and other lignocellulosic products with reduced hemicellulose, alkali metal and chlorine contents |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016506993A true JP2016506993A (ja) | 2016-03-07 |
| JP2016506993A5 JP2016506993A5 (ja) | 2017-03-16 |
Family
ID=51296428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015557183A Pending JP2016506993A (ja) | 2013-02-08 | 2014-02-10 | ヘミセルロース、アルカリ金属、及び、塩素の含有量を抑えた燃料ペレット及びその他のリグノセルロース生成物を製造する方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140223811A1 (ja) |
| EP (1) | EP2954034A4 (ja) |
| JP (1) | JP2016506993A (ja) |
| BR (1) | BR112015018965A2 (ja) |
| CA (1) | CA2900646A1 (ja) |
| PH (1) | PH12015501747A1 (ja) |
| WO (1) | WO2014124399A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018048280A (ja) * | 2016-09-23 | 2018-03-29 | 株式会社Ihi | 燃料バイオマスの製造方法、及び燃料バイオマス製造装置、並びにボイラ装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9796940B2 (en) * | 2014-06-16 | 2017-10-24 | Biomass Energy Enhancements, Llc | Processed biomass pellets from organic-carbon-containing feedstock |
| US20160303767A1 (en) * | 2015-04-20 | 2016-10-20 | Kenneth Hillel Peter Harris | Biodegradable thermoplastic moulding and extrusion compounds made from biomass |
| WO2017025511A1 (en) | 2015-08-10 | 2017-02-16 | Biogasol Aps | Mixed composition biomass pellets |
| BR102016029943B1 (pt) * | 2016-12-20 | 2018-12-11 | Javier Farago Escobar | método de remoção de cloro e de componentes inorgânicos de gramíneas ou poáceas para produção de biocombustivel sólido, na forma de ¨pellets¨ ou outra |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010093310A1 (en) * | 2009-02-16 | 2010-08-19 | Boson Energy Sa | A method of producing fuel pellets from a biological raw material, an arrangement therefor, and fuel pellets obtainable therewith |
| WO2011097075A2 (en) * | 2010-02-03 | 2011-08-11 | Archer Daniels Midland Company | Improved process for fractionation of lignocellulosic biomass |
| WO2011154845A2 (en) * | 2010-06-08 | 2011-12-15 | Hillel Peter Harris Kenneth | Methods for making animal feed from lignocellulosic biomass |
| JP2012512270A (ja) * | 2008-12-15 | 2012-05-31 | ジルカ バイオマス フュールズ エルエルシー | ペレット又はブリケットの製造方法 |
| JP2012122026A (ja) * | 2010-12-10 | 2012-06-28 | Jfe Engineering Corp | アブラヤシ空果房の前処理方法及び燃焼・熱回収方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5158751B2 (ja) * | 2007-04-27 | 2013-03-06 | 株式会社ナニワ炉機研究所 | バイオコークス製造装置及び製造方法 |
| US20100206499A1 (en) * | 2009-02-13 | 2010-08-19 | Zilkha Biomass Acquisitions Company L.L.C. | Methods for Producing Biomass-Based Fuel With Pulp Processing Equipment |
| CA2709316A1 (en) * | 2009-08-11 | 2011-02-11 | Bruce Krupp | Biomass fuel pellet using recycled rubber and bitumen |
-
2014
- 2014-02-10 US US14/177,056 patent/US20140223811A1/en not_active Abandoned
- 2014-02-10 EP EP14749241.7A patent/EP2954034A4/en not_active Withdrawn
- 2014-02-10 CA CA2900646A patent/CA2900646A1/en not_active Abandoned
- 2014-02-10 WO PCT/US2014/015640 patent/WO2014124399A1/en active Application Filing
- 2014-02-10 JP JP2015557183A patent/JP2016506993A/ja active Pending
- 2014-02-10 BR BR112015018965A patent/BR112015018965A2/pt not_active IP Right Cessation
-
2015
- 2015-08-07 PH PH12015501747A patent/PH12015501747A1/en unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012512270A (ja) * | 2008-12-15 | 2012-05-31 | ジルカ バイオマス フュールズ エルエルシー | ペレット又はブリケットの製造方法 |
| WO2010093310A1 (en) * | 2009-02-16 | 2010-08-19 | Boson Energy Sa | A method of producing fuel pellets from a biological raw material, an arrangement therefor, and fuel pellets obtainable therewith |
| WO2011097075A2 (en) * | 2010-02-03 | 2011-08-11 | Archer Daniels Midland Company | Improved process for fractionation of lignocellulosic biomass |
| WO2011154845A2 (en) * | 2010-06-08 | 2011-12-15 | Hillel Peter Harris Kenneth | Methods for making animal feed from lignocellulosic biomass |
| WO2011154847A2 (en) * | 2010-06-08 | 2011-12-15 | Kenneth Hillel Peter Nharris | Methods for manufacturing paper fibers and bioethanol from lignocellulosic biomass |
| WO2011156515A2 (en) * | 2010-06-08 | 2011-12-15 | Zilkha Biomass Fuels Llc | Methods for the manufacture of fuel pellets and other products from lignocellulosic biomass |
| JP2012122026A (ja) * | 2010-12-10 | 2012-06-28 | Jfe Engineering Corp | アブラヤシ空果房の前処理方法及び燃焼・熱回収方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018048280A (ja) * | 2016-09-23 | 2018-03-29 | 株式会社Ihi | 燃料バイオマスの製造方法、及び燃料バイオマス製造装置、並びにボイラ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2954034A4 (en) | 2016-12-28 |
| WO2014124399A1 (en) | 2014-08-14 |
| EP2954034A1 (en) | 2015-12-16 |
| CA2900646A1 (en) | 2014-08-14 |
| US20140223811A1 (en) | 2014-08-14 |
| PH12015501747A1 (en) | 2015-10-19 |
| BR112015018965A2 (pt) | 2017-07-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pauline et al. | Hydrothermal carbonization of organic wastes to carbonaceous solid fuel–A review of mechanisms and process parameters | |
| ES2549920T3 (es) | Métodos para la fabricación de pellets combustibles y otros productos a partir de biomasa lignocelulósica | |
| CA2744747C (en) | Modification of biomass for efficient conversion to fuels | |
| JP2016506993A (ja) | ヘミセルロース、アルカリ金属、及び、塩素の含有量を抑えた燃料ペレット及びその他のリグノセルロース生成物を製造する方法 | |
| RU2650109C2 (ru) | Способ производства обогащенного углеродом материала биомассы | |
| KR101539224B1 (ko) | 바이오메스 고형연료의 제조방법 | |
| US20160002554A1 (en) | Systems and methods of forming densified biomass | |
| KR20160081027A (ko) | 리그닌을 포함하는 표면 소수성 석탄 및 그 제조방법 | |
| JP7436639B2 (ja) | 顆粒の製造のための水蒸気分解されたバイオマスとリグニンとの混合物 | |
| JP2012525507A (ja) | コート紙製品をリサイクルするためのプロセスおよび装置 | |
| CN109082321B (zh) | 表面活性剂在促进水热炭成型中的应用 | |
| KR20100109005A (ko) | 식물성 부산물을 이용한 친환경 고체연료와 그의 제조방법 | |
| JP2019206684A (ja) | バイオマス燃料の製造方法及びバイオマス燃料 | |
| KR20160022191A (ko) | 바이오매스 이용 에탄올 생산공정을 연계한 소수성 그래뉼 형태 혼합연료, 제조장치 및 그의 제조방법 | |
| KR100908680B1 (ko) | 폐제지슬러지와 폐유를 이용한 고체연료 및 그 제조방법 | |
| EP3233876B1 (en) | Process for the preparation of a saccharide-containing solution from a torrefied cellulosic biomass | |
| JP2017193696A (ja) | 改質バイオマスの製造方法 | |
| Ngernyen et al. | Binderless solid fuel pellets from solid waste of pulp and paper industry | |
| TWI544069B (zh) | 生質顆粒燃料及其製作方法 | |
| WO2020053926A1 (ja) | ペレット状バイオマス燃料、及びペレット状バイオマス燃料の製造方法 | |
| WO2017179603A1 (ja) | 改質バイオマスの製造方法 | |
| KR20140035185A (ko) | 열처리 바이오매스 연료 제조방법 및 이에 의해 제조되는 열처리 바이오매스 연료 | |
| RU2373262C2 (ru) | Способ получения топливных гранул |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170210 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170210 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180201 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180206 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20180905 |