成果報告書詳細
管理番号20130000001026
タイトル平成22年度-平成23年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業 新エネルギーベンチャー技術革新事業(バイオマス) パーム原油の脱ガム・水エマルジョン化による実用バイオマス燃料の開発
公開日2014/1/22
報告書年度2010 - 2011
委託先名ナノマイザー株式会社
プロジェクト番号P10020
部署名技術開発推進部
和文要約件名:平成22年度-平成23年度 成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業(バイオマス) パーム原油の脱ガム・水エマルジョン化による実用バイオマス燃料の開発

本事業は枯渇性燃料である液体化石燃料から再生可能かつCO2削減(*)可能な液体バイオ燃料への変換を促進し、社会貢献を果たす技術開発を最終的な目標としている。しかしながら、液体バイオ燃料の実用化には燃料化コストや燃料性能等に大きな課題がある。代表的な液体バイオ燃料として植物油をエステル変換したバイオディーゼルフューエル(BDF)があるが、その製造過程は煩雑なためコスト高となり、また製造過程で副産物として生成するカロリーを有するグリセリンを有効利用する方法がなく現状では廃棄しており、実用化への大きなハードルとなっている。一方で、未精製・未改質の植物原油をそのままディーゼルエンジンに適用した場合、植物原油はリン脂質(ガム質)を多く含むため燃焼室内にリン酸化物が形成され、それがノズルの閉塞やピストン摺動部に重大なダメージを与えることが知られており、ガム質の低減が必要である。また、ディーゼル燃料に比べ高粘度・低揮発性のため燃焼室内への炭素状物質の付着や低負荷における不完全燃焼に伴うスモークの増加傾向が報告されている。併せて、植物油では熱発生率が高くなる傾向も認められ、NOxの増加という問題点も確認されている。平成22年度-23年度における本事業では、これらの課題・問題点の克服のために、当社独自の微粒化技術に基づく脱ガム・エマルジョン化植物油燃料の実用化の可能性について以下の検証を実施した。1.脱ガム・エマルジョン化システム-脱ガム化プロセス、エマルジョン化プロセスについて、当社にて実験室レベルでの試験にて初期検証された、パーム原油の脱ガム化技術を燃料用に低コスト化してアレンジし、また開発完了し事業展開が進む化石燃料のエマルジョン化技術をパーム油へ適用し、脱ガムパーム油及び脱ガムパーム油エマルジョンの製造を可能とした。2.中型発電機を用いた実用機への適用性-脱ガムパーム油及び脱ガムパーム油エマルジョン燃料のディーゼルエンジンへの適用として、脱ガムパーム油をA重油に25%ブレンドした脱ガムパーム油A重油ブレンド燃料またはそのエマルジョン燃料として、中型発電機(2600kW)にて予備的試験を行い、脱ガムパーム油がディーゼルエンジンで問題なく使用でき、エンジン内部への特異な炭素状物質の固着がないことを確認した。また委託期間後半での小型発電機を用いた燃焼試験における方向性、評価方法について有効な知見が得られ、試験の計画および実施へと繋げることができた。3.小型発電機を用いた燃料特性の確認-研究開発を行った脱ガム条件・乳化剤組成を適用した脱ガム・エマルジョン化燃料を含む8種の燃料(軽油、パーム原油、脱ガムパーム油、精製パーム油、軽油EM、パーム原油EM、脱ガムパーム油EM、精製パーム油EM)について、小型発電機(3kW)によりエンジンへの適用に関する検証を行った。パーム油については、脱ガム率の異なる3種類の油について、石油燃料とブレンドせず単独で使用した。連続15時間運転後の燃料噴射ノズル部への炭素状物質の固着状況を確認したところ、ガム質含有量の異なる3種のパーム油間で顕著な差は認められなかった。一方で、各燃料をエマルジョン化した場合には、ノズル全体への炭素状物質の固着が顕著に減少していた。さらに排ガス性能については、エマルジョン化した燃料でエマルジョン化前の燃料と比較してNOxスモークについて大幅な改善が確認できた。また本技術の事業化に向け、技術面での検証と平行して事業化の計画も進める。*・・バイオ燃料のCO2削減はカーボンニュートラルの考えに基づく。
英文要約Title: New Energy Venture Business Technology Innovation Program/ New Energy Venture Business Technology Innovation Program (Biomass)/ Development of New and Practical Biomass Fuel by Emulsifying Degummed CPO(Crude Palm Oil) (FY2010-FY2011) Final Report

In this study, the following research has been conducted to solve the problems that the biofuels have been facing, by using the emulsified, de-gummed vegetable oil with our unique pulverization technology. 1) De-gumming, Emulsifying System - In regards to the degumming and emulsifying process, we have modified the degumming process of crude palm oil, which was initially assessed in our laboratory, for the purpose of fuel-use at lower cost. In addition, the emulsification technique for the fossil-base oil has been completed and commercialized. Applying the same technique to the palm oil also enabled us to produce the degummed palm oil as well as its emulsified oil. 2) Adaptability to the Actual Units Using the Mid-Size Generator-The Pre-test was conducted on the mid-size generator (2600kW) applying the degummed palm oil blended with the 25% of A-heavy oil ( as degummed palm emulsion oil) in order to verify the adaptability of degummed palm oil and its emulsified fuel to the diesel engines. As a result, the diesel engine was operated normally without any troubles with the degummed palm oil, and there were no unusual carbon materials left inside the engines. Moreover, we were able to gain the significant findings and knowledge from this research. They turned into the valuable references to our combustion test, which was conducted using the small generator in the latter half of this study. It especially became useful at the time when deciding the direction of the test as well as choosing the evaluation methods. 3) Verification of Combustion Characteristics Using the Small Generator-We have conducted the test to verify the adaptability of 8 different kinds of fuels by using the small generator (3kW). There were diesel, crude palm oil, degummed palm oil, refined palm oil, diesel emulsion fuel, crude palm emulsion fuel, degummed palm emulsion fuel, and refined palm emulsion fuel. The degummed conditions and the emulsifier compositions from this study have used to produce some of the fuels. As for the palm oil, we have used the three kinds of palm oil with different degummed ratio without blending the fossil oil. As for the carbon attachment at the fuel injection nozzle after the 15hours of continuous test operation, there were no clear differences between these three oils despite the fact that each of them contained various amount of gum-like substance. On the other hand, the amount of carbon attachment to the whole nozzles evidently decreased when we emulsified these fuels. Furthermore, as for the emission quality, the large amount of NOx and the smoke has been decreased when they were in emulsified form than in their original form.
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