バイオオイル製造のためのマイクロ波熱分解による一次下水汚泥と石炭亜炭の最適化

Optimization of primary sewage sludge and coal lignite by microwave assisted pyrolysis for the production of bio oil.

• S A Xaba
• E Igberase
• J Osayi
• T Seodigeng
• P O Osifo

抄録

本研究では、原料及び製造されたバイオオイルを物理的及び化学的特性の観点から評価した。バイオオイルの生産量に対するプロセスパラメータの有意性を調べるために、中央複合体に基づく応答曲面法（RSM）を用いた。統計的有意性は、95%信頼水準でのP値が0.05未満であることで示された。原料の石炭リグナイトのスペクトルは、3200～3400cmの延伸振動で見られる水酸基に関連したフェノール類、アルコール類、ミネラルウォーターの潜在的な存在を示した。C=O, C-Oなどの酸素含有基とリグノセルロース系材料の芳香族骨格リグニンの存在が確認された。下水汚泥のスペクトルは、アミドI,アミドII,脂肪族メチレン,脂質,油脂の存在を示した。下水汚泥のスペクトルには、粘土鉱物のSi-Oとケイ酸塩の不純物が872cmと1031cmのピークで認められた。ガスクロマトグラフ質量分析法(GC-MS)で得られたバイオオイルは、核磁気共鳴(NMR)及びフーリエ変換赤外分光法(FTIR)で得られた結果と一致した。温度550℃、加熱速度180.3℃/分、粒径425μmの条件で最大42wt%のバイオオイルが得られた。

In the present study, the raw materials and produced bio oil were characterised in terms of physical and chemical properties. Response surface methodology (RSM) based on central composite was used to investigate the process parameter significance on bio oil yield. The statistical significance is indicated by P-value of less than 0.05 at 95% confidence level. For raw material, coal lignite spectrum showed potential existence of phenols, alcohol and water linked to mineral water associated to the hydroxyl group found in stretching vibrations that are between 3200 and 3400 cm. The oxygen containing groups such as C=O, C-O and also aromatic skeletal lignin from lignocellulosic materials. Sewage sludge spectrum showed presence of amide I, amide II, aliphatic methylene, lipids and fats. Si-O of clay minerals and silicates impurities were attributed by peaks 872 cm and 1031 cm on the primary sewage sludge spectrum. The produced bio oil results from Gas chromatography-Mass spectrometry (GC-MS) were in agreement with those of Nuclear magnetic resonance (NMR) and Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy results. Maximum bio oil of 42 wt% was obtained under the following conditions of; temperature, 550 °C, heating rate, 180.3 °C/min and particle size 425 µm.