Coproduction of biofuel and carbon materials by sequential conversion of microalgae

通过微藻的连续转化联产生物燃料和碳材料

• 批准号: 18F18709
• 负责人: 林 潤一郎
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-10-12 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18709/
• 关键词: 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

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。

This study is aimed at exploring the relationship between microalgae and bio-engineering in the production of high-value carbon materials. A summary of the results of the study is described below. (1)The basic physical properties of microalgae fuel (volatile component, fixed carbon content and ash content; standard method) were determined by H2O2 addition combustion method. (2)Hydrothermal treatment of microalgae is carried out in the same way, resulting in hydrochar, up to 50 wt% of soluble components. (3)The aqueous phase of microalgae after hydrothermal treatment is rich in acids, metals, and organic compounds, and the cultivation of algae is fruitful. (4)Hydrocarbon extraction, pyrolysis, carbonization, lipid recovery, and the use of possible char modulation were successful. The tensile strength is 25 MPa, the high strength is possible to modulate, and the carbon forming is possible to produce. (5)A simple thermal decomposition method is used to generate thermal decomposition products, such as heavy oil, heavy oil, water, and non-condensable thermal decomposition products. Porosity of heavy oil is maintained. Thermal forming and carbonization are performed. Tensile strength is adjusted to 10 MPa. The organic acid contains water (product), and the organic acid contains water (product), and the organic acid contains water (product). In this study, the results of thermal decomposition, hydrothermal decomposition and resource conversion were obtained.

项目成果

Re-examination of Thermogravimetric Kinetic Analysis of Lignite Char Gasification

• DOI: 10.1021/acs.energyfuels.9b02946
• 发表时间: 2019
• 期刊: Energy & Fuels
• 影响因子: 5.3
• 作者: Shusaku Asano;C. Choi;Ken-Ichi Ishiyama;Shinji Kudo;Xiangpeng Gao;J. Hayashi

Analytical Procedure for Proximate Analysis of Algal Biomass: Case Study for Spirulina platensis and Chlorella vulgaris

• DOI: 10.1021/acs.energyfuels.9b03156
• 发表时间: 2020-01-01
• 期刊: ENERGY & FUELS
• 影响因子: 5.3
• 作者: Jabeen, Sidra;Gao, Xiangpeng;Dlugogorski, Bogdan Z.
• 通讯作者: Dlugogorski, Bogdan Z.

Curtin University/Murdoch University(オーストラリア)

科廷大学/莫道克大学（澳大利亚）