特許 7548553 バイオマス燃料組成物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】バイオマス燃料組成物

(51)【国際特許分類】

   C10L 1/02 20060101AFI20240903BHJP

【ＦＩ】

C10L1/02

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020154951

(22)【出願日】2020-09-15

(65)【公開番号】P2022048896

(43)【公開日】2022-03-28

【審査請求日】2023-09-14

(73)【特許権者】

【識別番号】320008904

【氏名又は名称】株式会社日本バイオマスフューエル

(74)【代理人】

【識別番号】100134430

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 卓士

(74)【代理人】

【識別番号】100093908

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 研一

(72)【発明者】

【氏名】轡 義明

【審査官】森 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－０５３６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６９６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５１４８５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１０Ｌ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

植物油７０～９０重量部と、少なくとも２種類以上の脂肪酸１０～３０重量部とを含んで製造されるバイオマス燃料組成物であって、
前記脂肪酸は、炭素数１２～１８の直鎖飽和脂肪酸である、バイオマス燃料組成物。

【請求項2】

前記植物油は、非可食性の植物油である、請求項１に記載のバイオマス燃料組成物。

【請求項3】

前記植物油は、ポンガミア（Pongamia）油である、請求項１または２に記載のバイオマス燃料組成物。

【請求項4】

前記脂肪酸は、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸から選ばれる、請求項１～３いずれか１項に記載のバイオマス燃料組成物。

【請求項5】

前記脂肪酸は、ラウリン酸とパルミチン酸であって、前記植物油７０～９０重量部に対して、前記ラウリン酸を２５～２重量部、パルミチン酸を２５～２重量部配合し全体として１００重量部とした、請求項１～３いずれか１項に記載のバイオマス燃料組成物。

【請求項6】

前記脂肪酸は、ラウリン酸とパルミチン酸であって、前記ラウリン酸の重量と前記パルミチン酸の重量との比率が４：１である、請求項１～３いずれか１項に記載のバイオマス燃料組成物。

【請求項7】

前記脂肪酸は、ラウリン酸とステアリン酸であって、前記植物油７０～９０重量部に対して、前記ラウリン酸を２５～２重量部、ステアリン酸を２５～２重量部配合し全体として１００重量部とした、請求項１～３いずれか１項に記載のバイオマス燃料組成物。

【請求項8】

前記脂肪酸は、ラウリン酸とステアリン酸であって、前記ラウリン酸の重量と前記ステアリン酸の重量との比率が４：１である、請求項１～３いずれか１項に記載のバイオマス燃料組成物。

【請求項9】

前記脂肪酸は、パルミチン酸とステアリン酸であって、前記植物油７０～９０重量部に対して、前記パルミチン酸を２５～３重量部、ステアリン酸を２５～３重量部配合し全体として１００重量部とした、請求項１～３いずれか１項に記載のバイオマス燃料組成物。

【請求項10】

前記脂肪酸は、パルミチン酸とステアリン酸であって、前記パルミチン酸の重量と前記ステアリン酸の重量との比率が７～４：３～６である、請求項１～３いずれか１項に記載のバイオマス燃料組成物。

【請求項11】

前記脂肪酸は、ラウリン酸とパルミチン酸とステアリン酸であって、前記植物油７０～９０重量部に対して、前記ラウリン酸を５～２０重量部、パルミチン酸を１５～３重量部、ステアリン酸２０～２重量部配合し全体として１００重量部とした、請求項１～３いずれか１項に記載のバイオマス燃料組成物。

【請求項12】

前記脂肪酸は、ラウリン酸とパルミチン酸とステアリン酸であって、前記ラウリン酸の重量と前記パルミチン酸の重量と前記ステアリン酸の重量との比率が５：３：２である、請求項１～３いずれか１項に記載のバイオマス燃料組成物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばポンガミア油などの植物油を原料としたバイオマス燃料組成物、ならびに、バイオマス燃料組成物の製造方法に関する。特に、バイオマス燃料組成物のハンドリング性の改良に関わる。

【背景技術】

【0002】

植物油、例えばパーム油は石油に代わるバイオマス燃料として知られている。植物油を原料としたバイオマス燃料は常温では固化する。このため、バーナーやディーゼルエンジンのような燃焼装置で燃料として使うためには、燃焼室に供給する前に加温による液化を行う必要がある。この加温が不十分だと、流動性が低くまた動粘度が高く、燃焼は不安定となる。不安定な燃焼は、バイオマス燃料のハンドリング性の悪さの一面である。

【0003】

バイオマス燃料組成物のハンドリング性は、燃焼装置での燃焼時よりも、寧ろ、バイオマス燃料の貯蔵時において、輸送時において、また、貯蔵タンクから輸送タンクへの詰め替え時における固化として問題となる。このような輸送時、あるいは詰め替え時において、バイオマス燃料の固化し易さ、あるいは、高い粘性は、作業効率に大きな影響を与える。

【0004】

バイオマス燃料の技術分野において、下記の特許文献１では、ディーゼル燃料のセタン価を改善するために、植物油中に存在する不飽和脂肪酸エステルの総含有量に対するステアリン酸エステルの含有量の質量比を調整することが記載されている。

【0005】

また、特許文献２には、脂肪酸エステルと軽油とを含有する燃料組成物に関する技術が開示されている。この特許文献２では、脂肪酸エステルから遊離された脂肪酸は燃料の流動性を低下させるものとして把握され、流動性低下を防ぐために軽油が添加される。即ち、流動性を確保するためには、特許文献２では、軽油などの液体化石燃料が必要である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００７－１６９６３１号広報

【文献】特開２０１３－２８７３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記文献に記載の技術によるバイオマス燃料は、低温下での流動性は相変わらず低く、取り扱い(ハンドリング)性は悪く、新規な組成のバイオマス燃料組成物の登場が待たれている。本発明は、ハンドリング性(取り扱い性)と着火性とを同時に満足する新規なバイオマス燃料組成物を提案するものである。また、本発明は、ハンドリング性と着火性の観点から要求される目標温度に対して、高いハンドリング性と着火性とが達成できるバイオマス燃料組成物を製造する方法を提案するものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために提案された、本発明のバイオマス燃料組成物は、植物油７０～９０重量部と、少なくとも２種類以上の脂肪酸１０～３０重量部とを含んで製造されるバイオマス燃料組成物であって、
前記脂肪酸は、炭素数１２～１８の直鎖飽和脂肪酸である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、良好なハンドリング性と着火性を同時に満たすバイオマス燃料組成物を提供することができる。また、良好なハンドリング性と着火性を同時に満たすバイオマス燃料組成物を製造する方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態に係るバイオマス燃料組成物の原料となるポンガミア鞘に含まれるポンガミア油の割合を示した概要図である。

【図2】ポンガミア油を原料とする実施形態や実施例に係わるバイオマス燃料組成物を製造する方法を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0013】

［第１実施形態］
第１実施形態のバイオマス燃料組成物について説明する。第１実施形態のバイオマス燃料組成物は、植物油と脂肪酸を原料とする。バイオマス燃料組成物のハンドリング性および着火性を向上させるために植物油に２種類以上の脂肪酸を添加している。

【0014】

バイオマス燃料組成物は、植物油７０～９０重量部と少なくとも２種類以上の脂肪酸１０～３０重量部とを含んで製造される燃料組成物である。通常、バイオマス燃料組成物に植物油が多くふくまれる程、燃料組成物としての流動性は向上する。従ってバイオマス燃料組成物は、植物油のみを含有することが好ましい。しかしながら、バイオマス燃料組成物が植物油のみを含有する場合、燃料としての着火性は十分とはならない。そこで、本実施形態のバイオマス燃料組成物は、植物油に脂肪酸を添加することにより、燃料としての着火性を向上させることとした。その一方、植物油に添加する脂肪酸を増加させていくと、バイオマス燃料組成物の着火性は向上していくが、流動性が十分ではなくなる。そこで、本実施形態のバイオマス燃料組成物は、植物油の重量と脂肪酸の重量を調整して、流動性と着火性を同時に満たすこととしている。バイオマス燃料組成物に原料として含まれる植物油の量が７０重量部以上である場合には、バイオマス燃料組成物の流動性が向上するため好ましく、９０重量部以下である場合には、バイオマス燃料組成物の着火性が良好となるため好ましい。

【0015】

植物油に添加される脂肪酸は、２種類以上の脂肪酸である。すなわち、本実施形態のバイオマス燃料組成物は、単一種類の脂肪酸ではなく、２種類以上の脂肪酸を植物油に添加させる点に技術的特徴を備えている。植物油に２種類以上の脂肪酸を原料として含有させることによって、単一種類の脂肪酸を含有させた場合に比較して、バイオマス燃料組成物の流動点をより低下させることができる。

【0016】

バイオマス燃料組成物の原料として含まれる脂肪酸の総量が１０重量部以上である、即ち、植物油が９０重量部以下である場合には、脂肪酸の重量部比が高いほど、バイオマス燃料組成物の着火性を向上させることができる。また、脂肪酸の総量が３０重量部以下である場合には、即ち、植物油の重量比が７０重量部以上である場合には、バイオマス燃料組成物の流動性をより向上させることができる。

【0017】

バイオマス燃料組成物は、所定量の植物油と２種類以上の直鎖飽和脂肪酸を原料とし、所定の条件下において処理されることにより製造される。具体的には、植物油に、異なる２種類以上の脂肪酸を添加し、１０～４０℃で攪拌することによって製造される。

【0018】

バイオマス燃料組成物の原料となる植物油は、グリセリンと脂肪酸からなる脂肪酸エステル（トリグリセリド）である。植物油と脂肪酸が所定の条件下において処理されると、植物油を構成している脂肪酸エステルから遊離した脂肪酸が生成する。脂肪酸エステルから生成する遊離脂肪酸は、植物油に含有される脂肪酸と共にバイオマス燃料組成物の成分として存在することとなる。

【0019】

このように、バイオマス燃料組成物は、植物油、この植物油から遊離生成される遊離脂肪酸、そして、互いに異なる２種類以上の脂肪酸を成分として含み、バイオマス燃料組成物の流動点は、この組成物に含まれる、遊離脂肪酸と２種類以上の脂肪酸との影響を受けて低下する、こととなる。したがって、第１実施形態のバイオマス燃料組成物は、１０～３０℃の範囲において、固化することなく、液体の状態を保持することができるので、ハンドリング性に優れた燃料となる。

【0020】

本実施形態のバイオマス燃料組成物は、良好な流動点を有するので、燃料の製造、貯蔵、搬送、使用時においても固化することがなく、液体の状態を保持することができるので、ハンドリング性に優れた燃料ということができる。例えば、バイオマス燃料組成物の製造時において、固形物が発生することがない。また、製造地から他所への搬送過程における、燃料貯蔵タンクから輸送容器への詰め替え時において、流動点は低いので、ハンドリング性に優れた燃料である。また、バイオマス燃料組成物を燃料としてディーゼルエンジンに使用した場合において、燃料タンクから噴射ポンプへの供給路や噴射ノズルにおいて、燃料が固化することがない。

【0021】

バイオマス燃料組成物の原料となる植物油は、可食性の植物油であってもよいし、非可食性の植物油であってもよい。バイオマス燃料組成物は、植物油を使用しているため、化石燃料に含まれている硫黄が含まれていないか、含まれても極僅かである。このため、本実施形態のバイオマス燃料組成物は、燃焼しても硫黄酸化物を排出しないというメリットを備えている。

【0022】

可食性の植物油としては、パーム油、ココナッツ油、ソイビーン(大豆)油、キャノーラ(菜種)油、コーン油、ピーナッツ油、セサミ(胡麻)油、サンフラワー油、サフラワー油、コットンシード油、ライススブラン(米糠)油、オリーブ油、アボガド油、ブラジルナッツ油、マカダミアナッツ油、カカオバター等を例示することができる。また、サラダ油、天ぷら油等、これらの可食性油を調合した油であってもよい。

【0023】

非可食性の植物油としては、ポンガミア油、ジァトローファ油、藻油、カポック油、ヘンプ油、石油ナッツ油、ヒマシ油、ホホバ油、廃食用油等を例示することができる。

【0024】

脂肪酸は、炭素数１２～１８の直鎖飽和脂肪酸である。脂肪酸が飽和脂肪酸である場合には、炭素－炭素間に不飽和結合が存在しないため、酸化による脂肪酸の劣化を防止することができるため好ましい。

【0025】

炭素数１２～１８の直鎖飽和脂肪酸としては、ラウリン酸（炭素数１２）、トリデシル酸（炭素数１３）、ミリスチン酸（炭素数１４）、ペンタデシル酸（炭素数１５）、パルミチン酸（炭素数１６）、マルガリン酸（炭素数１７）、ステアリン酸（炭素数１８）を挙げることができる。これらの脂肪酸の中でも、バイオマス燃料組成物の流動性および着火性の観点から、ラウリン酸（炭素数１２）、パルミチン酸（炭素数１６）、ステアリン酸（炭素数１８）が好ましい。

【0026】

このように、本実施形態によれば、バイオマス燃料組成物の原料として所定量の植物油と２種類以上の直鎖飽和脂肪酸を採択し、所定の条件下において処理することによって、良好なハンドリング性と着火性を満たすことができるバイオマス燃料組成物を提供することができる。

【0027】

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るバイオマス燃料組成物について説明する。第２実施形態に係るバイオマス燃料組成物は、植物油としてポンガミア油（Pongamia：日本名「クロヨナ」）を用いる点に特徴がある。その他の構成は、第１実施形態と同様であるため、同じ構成についてはその詳しい説明を省略する。

【0028】

ポンガミア油は、ポンガミアに由来する。ポンガミアは、インド、東南アジア、オーストラリア等に広く自生しているマメ科の熱帯性多年生植物である。ポンガミアは、空気中の窒素を固定化する根粒（Nodule）をもった根を地中に深く伸ばすことができるという特徴を有している。このため、ポンガミアは、荒れた土地でも少量の肥料で良く育ち、塩害や乾燥にも強い有望なバイオマス資源ということができる。さらに、ポンガミアは、非可食性の植物であるので、食料と競合することがないというメリットを備える。

【0029】

図１は、バイオマス燃料組成物の原料となるポンガミア鞘に含まれるポンガミア油の割合を示した概要図である。図１に示されるようにポンガミア鞘は、約５０重量％の鞘（Shells）と、約５０重量％の種子（Seeds）から構成されている。種子（Seeds）の約４０重量％がポンガミア油である。

【0030】

すなわち、ポンガミア種子（Seeds）の油脂成分含有率は、約４０重量％ということができ、この油脂成分含有率は、パーム（アブラヤシ）種子の２倍である。しかも、ポンガミア油はオレイン酸含有率が６０％以上である。ポンガミア油のオレイン酸含有量は、菜種油（Canola）と同程度であり、高い。また、ポンガミア油は、曇点、動粘度が低いため、燃料に必要とされる物性を十分に備えている。しかも、ポンガミアは、年間１ヘクタールあたり、５トンのポンガミア油を生産することできると報告されている。そこで、本実施形態では、植物油としてポンガミア油に着目して、バイオマス燃料組成物の原料とした。

【0031】

本実施形態のバイオマス燃料組成物は、ポンガミア油７０～９０重量部と少なくとも２種類以上の脂肪酸１０～３０重量部とを含んで製造される燃料組成物である。本実施形態では、原料の植物油として、オレイン酸含有率が高いポンガミア油を採択しているため、脂肪酸と混合して攪拌するだけで簡易にバイオマス燃料組成物を製造することができる。

【0032】

さらに、本実施形態のバイオマス燃料組成物は、原料としてポンガミア油と２種類以上の脂肪酸の組み合わせを採択しているため、トリグリセリドとメタノールを反応させ脂肪酸メチルエステルを得るためのエステル交換反応を行う必要がないというメリットを有している。
第２実施形態のバイオマス燃料組成物に添加すべき脂肪酸は、第１実施形態のそれと同じく、炭素数１２～１８の直鎖飽和脂肪酸、例えば、ラウリン酸（炭素数１２）、トリデシル酸（炭素数１３）、ミリスチン酸（炭素数１４）、ペンタデシル酸（炭素数１５）、パルミチン酸（炭素数１６）、マルガリン酸（炭素数１７）、ステアリン酸（炭素数１８）が好ましい。これらの脂肪酸の中でも、流動性および着火性の観点から、ラウリン酸（炭素数１２）、パルミチン酸（炭素数１６）、ステアリン酸（炭素数１８）が好ましい。

【0033】

このように、本実施形態によれば、植物油としてポンガミア油を採択することにより、エステル交換反応を行う必要がなく、良好なハンドリング性と着火性を満たすことができるバイオマス燃料組成物を低コストかつ大量に生産することができる。
特に、植物油としてのポンガミア油に対する、２種類以上の脂肪酸の配合比を色々な値に変更することにより、このバイオマス燃料のユーザが要求する流動点温度と引火点温度を共に満足するバイオマス燃料をえることができる。

【0034】

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係るバイオマス燃料組成物について説明する。本実施形態に係るバイオマス燃料組成物は、植物油としてポンガミア油を用いる点では第２実施形態と同じであるが、植物油に添加する脂肪酸として、ラウリン酸とパルミチン酸の組み合わせ、または、ラウリン酸とステアリン酸の組み合わせ、または、ステアリン酸とパルミチン酸との組み合わせを用いる点で異なる。その他の構成は、第１実施形態、第２実施形態と同様であるため、同じ構成についてはその詳しい説明を省略する。

【0035】

第３実施形態のバイオマス燃料組成物の原料となる脂肪酸は、ラウリン酸（炭素数１２）、パルミチン酸（炭素数１６）、ステアリン酸（炭素数１８）から選ばれる２種類の脂肪酸の組み合わせから構成される。本実施形態では、上記３種類の脂肪酸のうち２種類の脂肪酸を採択して、その配合量を適宜変化させることによって、バイオマス燃料組成物の流動点および引火点を調整する。換言すれば、目標の流動点温度と引火点温度とを得ることのできる２種類の脂肪酸の配合比を決定する。決定された配合比に従って２種類の脂肪酸を植物油に添加して製造された第３実施形態のバイオマス燃料組成物は、目標の流動点温度特性、引火点温度特性を具備するものである。このバイオマス燃料組成物生物を搬送するときは、あるいは輸送するときは、あるいは貯蔵するときには、さらには、燃料として使うために燃焼装置に供給するときには、目標とした引火点温度と流動点温度とを発揮する、ことが保証される。例えば、脂肪酸としてラウリン酸とパルミチン酸を採択した場合、２種類の脂肪酸の配合比率は、ラウリン酸：パルミチン酸が重量比で４：１であることが好ましい。また、脂肪酸としてラウリン酸とステアリン酸を採択した場合、２種類の脂肪酸の配合比率は、ラウリン酸：ステアリン酸が重量比で４：１であることが好ましい。さらに、脂肪酸としてパルミチン酸とステアリン酸を採択した場合、２種類の脂肪酸の配合比率は、パルミチン酸：ステアリン酸が重量比で７～４：３～６であることが好ましい。

【0036】

例えば、バイオマス燃料組成物がポンガミア油９０重量部、脂肪酸１０重量部を原料とする場合には、その脂肪酸１０重量部は、ラウリン酸とパルミチン酸とが重量比で４：１となるように配合される。具体的には、ポンガミア油に添加される２種類の脂肪酸は、ラウリン酸８重量部、パルミチン酸２重量部となる。

【0037】

このように、第３実施形態によれば、脂肪酸としてラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸から選ばれる２種類の直鎖飽和脂肪酸の組み合わせを採用し、その配合比率を調整することにより、良好なハンドリング性と着火性を満たすことができるバイオマス燃料組成物を低コスト、かつ大量に生産することができる。

【0038】

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態に係るバイオマス燃料組成物について説明する。第４実施形態に係るバイオマス燃料組成物は、第２から第３の実施形態と比べると、植物油としてポンガミア油を用いる点では同じであるが、脂肪酸がラウリン酸とパルミチン酸とステアリン酸の３種類の直鎖飽和脂肪酸の組み合わせを採択した点で異なる。その他の構成は、上記実施形態と同様であるため、同じ構成についてはその詳しい説明を省略する。

【0039】

本実施形態のバイオマス燃料組成物の原料となる脂肪酸は、ラウリン酸（炭素数１２）、パルミチン酸（炭素数１６）、ステアリン酸（炭素数１８）の３種類の直鎖飽和脂肪酸の組み合わせである。本実施形態では、上記３種類の脂肪酸の配合量を適宜変化させることによって、バイオマス燃料組成物の流動点および引火点を調整している。３種類の脂肪酸の配合比率は、ラウリン酸（炭素数１２）：パルミチン酸（炭素数１６）：ステアリン酸（炭素数１８）が５：３：２であることが好ましい。

【0040】

例えば、バイオマス燃料組成物がポンガミア油８０重量部、脂肪酸２０重量部を原料とする場合には、脂肪酸２０重量部がラウリン酸（炭素数１２）：パルミチン酸（炭素数１６）：ステアリン酸（炭素数１８）が５：３：２となるように配合される。具体的には、ポンガミア油に添加される３種類の脂肪酸はラウリン酸１０重量部、パルミチン酸６重量部、ステアリン酸４重量部となる。

【0041】

このように、本実施形態によれば、バイオマス燃料組成物の原料となる脂肪酸として３種類の直鎖飽和脂肪酸の組み合わせを採択することにより、良好なハンドリング性と着火性を満たすことができるバイオマス燃料組成物を低コストかつ大量に生産することができる。

【0042】

［実施例１～１２］
以上、第１実施形態から第４実施形態のバイオマス燃料組成物の組成ならびに特性を説明したが、以下に、具体的な実施例を通じて本発明のバイオマス燃料組成物をより具体的に説明する。

【0043】

＜実施例１～６＞
実施例１から実施例６のバイオマス燃料組成物は、植物油として第１実施形態に用いられたソイビーンズ油に、「ラウリン酸」、「パルチミン酸」、「ステアリン酸」の中から選択した互いに異なる２種類の脂肪酸を添加配合することにより生成したバイオマス燃料組成物である。即ち、例えば実施例１のバイオマス燃料組成物では、９０重量部のソイビーン(大豆)油に、８重量部のラウリン酸と２重量部のパルミチン酸を配合し、これらを室温にて混合してミキサーにより、回転数５０ｒｐｍ、１時間攪拌を行って、製造した。
これらの実施例においては、夫々のバイオマス燃料組成物の「ハンドリング性」ならびに「着火性」を評価するために、以下に説明するように、「流動点」、「引火点」、「セタン価」を測定する。

【0044】

（ハンドリング性の評価）
バイオマス燃料組成物のハンドリング性の評価は、流動点（℃）を測定することにより行った。バイオマス燃料組成物の流動点の測定は、ＪＩＳ Ｋ ２２６９に定める試験方法により行った。なお、バイオマス燃料組成物の流動点の測定は、一般社団法人 日本海事検定協会 理化学分析センターの有機チームに依頼した。

【0045】

（引火点の測定）
バイオマス燃料組成物の着火性の評価は、引火点（℃）を測定することにより行った。バイオマス燃料組成物の引火点の測定は、ＪＩＳ Ｋ ２２６５－２に定める迅速平衡密閉法に従って行った。なお、バイオマス燃料組成物の引火点の測定は、同じく、一般社団法人 日本海事検定協会 理化学分析センター有機チームに依頼した。

【0046】

（セタン価の算出）
植物油由来のバイオマス燃料組成物のセタン価を測定することは困難であるため、植物油のセタン価、脂肪酸のセタン価およびそれらの重量から理論上のセタン価を算出した。セタン価は、J. Chem. Sci. Vol. 2(7) July (2012) に従って算出した。

【0047】

実施例１から実施例６の夫々のバイオマス燃料組成物の組成と、夫々のバイオマス燃料組成物について測定された「流動点」、「引火点」などの結果を表１に示す。即ち、表１の実施例１から実施例６の夫々の行において、２列目にはソイビーンズ(大豆)油の重量部値を、３列目にラウリン酸の重量部値を、４列目にパルチミン酸の重量部値を、５列目にステアリン酸の重量部値を、６列目に測定された流動点温度値を、７列目に引火点温度値を、８列目にセタン価値を表示する。

【0048】

実施例１から実施例６のソイビーン(大豆)油としてソイビーン(大豆)油（インド、NATURES NATURAL INDIA 社製品 ヨウ素価125.9）９０ｇを準備した。また、ソイビーンズ(大豆)油９０ｇに混合されるべき「異なる２種類の脂肪酸」は、ラウリン酸、パルチミン酸、ステアリン酸から選択された互いに「異なる２種類の脂肪酸」であり、その「２種類の脂肪酸」の量は計１０ｇである。
また、実施例１から実施例６に用いられる脂肪酸のうち、ラウリン酸については富士フィルム和光純薬株式会社製を、パルミチン酸については、富士フィルム和光純薬株式会社製を、ステアリン酸については、富士フィルム和光純薬株式会社製和光一級を用いた。
実施例１から実施例６において、「異なる２種類の脂肪酸」の配合比は、ステアリン酸を使わない実施例１では、ラウリン酸：パルチミン酸＝８ｇ：２ｇ、パルチミン酸を混合しない実施例２では、ラウリン酸：ステアリン酸＝８ｇ：２ｇ、ラウリン酸を混合しない実施例３では、パルチミン酸：ステアリン酸＝７ｇ：３ｇとした。これにより、実施例１と実施例２では、一方の脂肪酸であるラウリン酸を共通に８ｇとして、他方の脂肪酸をパルチミン酸２(実施例１)、ステアリン酸２ｇ(実施例２)とする。
実施例３から実施例６は、合計で１０ｇとなるパルチミン酸とステアリン酸の夫々の配合量を、実施例３→実施例４→実施例５→実施例６で、パルチミン酸を、７ｇ→６ｇ→５ｇ→４ｇと１ｇずつ減らし、ステアリン酸を３ｇ→４ｇ→５ｇ→６ｇと１ｇずつ増やして、実施例１から実施例６の組成を構成して実験することにより、ソイビーンズ(大豆)油の量を変えないで、パルチミン酸に対するステアリン酸の重量比を変化させて、変化させたときの「流動点」、「引火点」の変化を記録している。

【0049】

＜比較例１～４＞
表１中の比較例１～４は、実施例１から実施例６の組成ならびに特性を有するバイオマス燃料組成物を分析するために、比較検討対象として設定されたバイオマス燃料組成物である。
比較例１は、ソイビーン(大豆)油に脂肪酸を添加しないで製造されたバイオマス燃料組成物の構成と測定結果を示す。比較例２～４は、大豆油に単一の脂肪酸のみを添加して製造したバイオマス燃料組成物である。比較例２では、ラウリン酸だけを１０ｇ添加し、比較例３ではパルチミン酸だけ１０ｇを添加し、比較例４では、ステアリン酸のみを１０ｇ添加した。比較例１～４で得られたバイオマス燃料組成物の流動点、引火点を測定した。併せて、バイオマス燃料組成物の原料組成から理論上のセタン価を算出した。

【0050】

【表1】

【0051】

(実施例１ソイビーン(大豆)油含有の評価)
２つの脂肪酸(ラウリン酸とパルチミン酸)を配合した実施例１のバイオマス燃料組成物の流動点と、単独の脂肪酸(ラウリン酸)のみを添加した比較例２のバイオマス燃料組成物の流動点とを比較する。ラウリン酸とパルチミン酸を添加した実施例１のバイオマス燃料組成物の流動点が１０℃であるのに対して、ラウリン酸のみの比較例２のバイオマス燃料組成物の流動点は７．５℃となっている。すなわち、バイオマス燃料組成物の原料に２種類の脂肪酸を混合したバイオマス燃料組成物の流動点は、単独の脂肪酸を使用した場合と比較しても僅か２．５℃程度の上昇に留まる。

【0052】

(実施例２のソイビーン(大豆) 油含有の評価)
表１で、実施例２(ラウリン酸とステアリン酸とを混合)のバイオマス燃料組成物の流動点と、比較例４(ステアリン酸のみを混合)のバイオマス燃料組成物の流動点とを比較する。実施例２のバイオマス燃料組成物の流動点が１０℃であるのに対して、比較例４のバイオマス燃料組成物の流動点が３７．５℃となっている。すなわち、バイオマス燃料組成物の原料に２種類の脂肪酸を使用した場合、バイマス燃料組成物の流動点は、単独の脂肪酸を使用した場合と比較して２７．５℃と大幅に低下する。

【0053】

(実施例３～５の評価)
実施例３～５は、パルチミン酸とステアリン酸の配合比を、７：３、６：４、５：５と変化させた実施例である。実施例３～５(パルチミン酸とステアリン酸の配合比のバイオマス燃料組成物の流動点と、比較例３(パルチミン酸のみ)～比較例４(ステアリン酸のみ)のバイオマス燃料組成物の流動点とを比較する。実施例３～５のバイオマス燃料組成物の流動点が３０℃であるのに対して、比較例３～４のバイオマス燃料組成物の流動点が３７．５℃となっている。すなわち、バイオマス燃料組成物の原料として２種類の脂肪酸を使用した場合、バイマス燃料組成物の流動点は、単独の脂肪酸を使用した場合と比較して７．５℃低下する。

【0054】

(実施例６の評価)
実施例６のバイオマス燃料組成物の流動点と比較例４のバイオマス燃料組成物の流動点とを比較する。実施例６のバイオマス燃料組成物の流動点が３２．５℃であるのに対して、比較例４のバイオマス燃料組成物の流動点が３７．５℃となっている。すなわち、バイオマス燃料組成物の原料に２種類の脂肪酸を使用した場合、バイマス燃料組成物の流動点は、単独の脂肪酸を使用した場合と比較して５．０℃低下する。

【0055】

また、実施例５のバイオマス燃料組成物の引火点と比較例４のバイオマス燃料組成物の引火点とを比較する。実施例６のバイオマス燃料組成物の引火点が２００℃であるのに対して、比較例４のバイオマス燃料組成物の引火点が２０７℃となっている。すなわち、バイオマス燃料組成物の原料に２種類の脂肪酸を使用した場合であっても、バイマス燃料組成物の引火点は、単独の脂肪酸を使用した場合と比較してもほぼ同一であることが理解される。また、実施例１～６のバイオマス燃料組成物の原料組成から算出されるセタン価は、４０．６～４２．４の範囲であり、いずれも良好な値である。

【0056】

表１からも明らかなように、バイオマス燃料組成物の原料としてソイビーン(大豆)油と２種類の脂肪酸を使用して得られるバイオマス燃料組成物は、１０～３０℃の範囲で良好な流動点を有しつつ、良好な着火性を維持している。つまり、実施例１～６のバイオマス燃料組成物は、ハンドリング性および着火性を同時に満たす優れた燃料であることが判明した。

【0057】

［ポンガミア油を使用した実施例：実施例７～１２］
バイオマス燃料組成物の原料となる植物油としてポンガミア油（インド Vijaya Agro Industry社製品 インドから直輸入）９０ｇを準備した。

【0058】

＜実施例７～９＞
このポンガミア油９０ｇに対して、脂肪酸として、実施例７から実施例９では、ラウリン酸、パルチミン酸、ステアリン酸の中から２つの脂肪酸を選択して配合する。即ち、実施例７では、ラウリン酸８ｇとパルチミン酸２ｇをポンガミア油９０ｇに配合する。実施例８では、ラウリン酸８ｇとステアリン酸２ｇをポンガミア油９０ｇに配合する。実施例９では、パルチミン酸７ｇとステアリン酸３ｇをポンガミア油９０ｇに配合する。

【0059】

実施例７から実施例９の夫々において、ポンガミア油９０重量部と、２種類の脂肪酸１０重量部とを室温にて混合し、混合物をミキサーにより、回転数５０ｒｐｍ、１時間攪拌を行って、夫々の実施例のバイオマス燃料組成物を製造した。実施例７から実施例９の夫々のバイオマス燃料組成物の、ハンドリング性(流動点温度)、引火性(引火点温度)の評価、そして、理論上のセタン価を、表２の実施例７、実施例８、実施例９のそれぞれの行に示す。

【0060】

【表2】

【0061】

＜比較例５～７＞
比較例５は、ポンガミア油に脂肪酸を添加しないで製造されたバイオマス燃料組成物である。比較例６～７は、ポンガミア油に単一の脂肪酸のみを添加して製造したバイオマス燃料組成物である。比較例５～７で得られたバイオマス燃料組成物の流動点、引火点を測定した。併せて、実施例１と同様に理論上のセタン価を算出した。結果を表２に示す。

【0062】

＜実施例７～９の評価＞
実施例７から９は、共通して、ポンガミア油９０重量部に対して、２種類脂肪酸の１０重量部を含む。一方、比較例５はポンガミア油のみを含み、脂肪酸の添加はない。また、比較例６は、ポンガミア油９０重量部とパルチミン酸１０重量部のバイオマス燃料組成物であり、比較例７は、ポンガミア油９０重量部とステアリン酸１０重量部のバイオマス燃料組成物である。

【0063】

実施例７～８のバイオマス燃料組成物の流動点と比較例５のバイオマス燃料組成物の流動点とを比較する。実施例７(ラウリン酸：パルチミン酸＝８：２)～実施例８(ラウリン酸：ステアリン酸＝８：２)のバイオマス燃料組成物の流動点が５℃であるのに対して、比較例５のバイオマス燃料組成物の流動点が６℃となっている。すなわち、バイオマス燃料組成物の原料に２種類の脂肪酸を使用した場合であっても、バイマス燃料組成物の流動点は、単独の脂肪酸を使用した場合と比較しても流動点にほぼ変化がないことが理解される。一方、実施例７～８のバイオマス燃料組成物の引火点１８８℃、１８５℃は、比較例５のバイオマス燃料組成物の引火点２２０℃よりも低くなっている。

【0064】

実施例７と実施例８とに対して、比較例５を対比すると、脂肪酸を添加した実施例７と実施例８のバイオマス燃料組成物は、引火点が改善され、より低い温度でも着火できることが理解できる。一方、流動点についても、実施例７と実施例８では、約１度の流動点温度の改善が確認できる。即ち、２種類の脂肪酸(合計１０重量部)を含む実施例７、実施例８のバイオマス燃料組成物は、引火点と流動点の改善が見られる。
また、２種類の脂肪酸(合計１０重量部)を含む実施例７から９のバイオマス燃料組成物と、単一の脂肪酸１０重量部のみを含む比較例６、７のバイオマス燃料組成物とを比較すると、前者では、流動点温度の改善(低温であっても流動性が維持される)と、引火点の改善(低温であっても着火する)が見て取れる。

【0065】

また、実施例７から９のバイオマス燃料組成物を夫々比較すると、２種類の脂肪酸の内炭素数が少ない脂肪酸を多く含むバイオマス燃料組成物ほど、流動点の改善と低引火点の維持が見て取れる。

【0066】

さらに、実施例７と実施例８のバイオマス燃料組成物は、共に、流動点が５度で、引火点が１９０未満であるから、日本の冬期期間でも、当該バイオマス燃料組成物を、輸送し、あるいは貯蔵し、あるいはタンクの移し替えを行い、あるいは燃料として使用する際においても、流動性が維持されて、ハンドリング性がよいことが見て取れる。

【0067】

＜脂肪酸の配合比の変更＞
実施例７から実施例９は、２種類の脂肪酸を混合する点に特徴がある。実施例９は、パルチミン酸７重量部とステアリン酸３重量部の混合比（７：３）である。実施例１０と実施例１１は、パルチミン酸とステアリン酸の重量部比を、それぞれ、６：４、４：６と変更したときの評価を示す。

【0068】

実施例９～１１のバイオマス燃料組成物の流動点と比較例６～７のバイオマス燃料組成物の流動点とを比較する。実施例９～１１のバイオマス燃料組成物の流動点が３０℃であるのに対して、比較例６～７のバイオマス燃料組成物の流動点がそれぞれ３２．５℃、３５．０℃となっている。すなわち、バイオマス燃料組成物の原料として２種類の脂肪酸を使用した場合、バイマス燃料組成物の流動点は、単独の脂肪酸を使用した場合と比較して２．５～５．０℃低下することが理解される。実施例１１のバイオマス燃料組成物の引火点２０９℃は、比較例７のバイオマス燃料組成物の引火点２０７℃とほぼ同一である。即ち、２種類の脂肪酸の内の、一方の脂肪酸の他方の脂肪酸に対する配合比を変更しても、流動性も引火性も大きな低下はない、ことがわかる。

【0069】

＜脂肪酸の種類の追加＞
実施例７から実施例１１は、どれも２種類の脂肪酸を混合するバイオマス燃料組成物である。

【0070】

実施例１２は、ポンガミア油にラウリン酸とパルミチン酸とステアリン酸を組み合わせた３種類の脂肪酸を添加して製造されたバイオマス燃料組成物である。実施例１２のバイオマス燃料では、ポンガミア油の８０重量部に対して、上記３種類の脂肪酸の重量部は２０である。

【0071】

表２によれば、実施例１２のバイオマス燃料組成物の流動点は、２２．５℃であり、比較例６～７のバイオマス燃料組成物の流動点３２．５℃、３５．０℃よりも低い。また、実施例１２のバイオマス燃料組成物の引火点は、１８７℃であり、比較例６～７のバイオマス燃料組成物の引火点１９８℃、２０７℃よりも低い。また、実施例７～１２のバイオマス燃料組成物の原料組成から算出されるセタン価は、４４．２～４７．７の範囲であり、いずれも良好な値である。

【0072】

植物油に添加される脂肪酸の種類を２種類から３種類に増やす(植物油の重量部比を低くする)ことのメリットは、バランスの取れた、高い流動性(流動点２２．５度)と引火性(引火点１８７度)とを達成できる点にある。

【0073】

表２からも明らかなように、バイオマス燃料組成物の原料としてポンガミア油と２種類以上の脂肪酸を使用して得られるバイオマス燃料組成物は、１０～３０℃の範囲で良好な流動点を有しつつ、良好な着火性を維持している。つまり、実施例７～１２のバイオマス燃料組成物は、ハンドリング性および着火性を同時に満たす優れた燃料であることが判明した。

【0074】

［遊離脂肪酸の影響］
植物油、特にポンガミア油には元来脂肪酸が含まれ、この脂肪酸は、ポンガミア油にラウリン酸、パルチミン酸、ステアリン酸を混合した場合、全脂肪酸分の一部となる。出願人がテストしたポンガミア油では、１.７重量部比の脂肪酸が含有され、この遊離脂肪酸中には、ラウリン酸は含まれないが、１.７重量部のうちの、１６重量％がパルチミン酸で、１０重量％がステアリン酸である。これら遊離したパルチミン酸やステアリン酸による、表２の、流動点や引火点のデータに対する影響は小数点以下と軽微であった。したがって、表１や表２中の温度データは、ポンガミア油内に含まれる脂肪酸による効果を誤差範囲として含む数値である。

【0075】

このように、本実施形態のバイオマス燃料組成物は、ハンドリング性および着火性を同時に満たす優れた燃料である。したがって、本実施形態のバイオマス燃料組成物は、ディーゼルエンジン、ディーゼル発電設備、ボイラー設備、船舶、自家発電、農業機械等で使用されている重油系燃料の代替燃料として利用されることが期待される。

【0076】

＜バイオマス燃料の製造方法＞
表２の評価結果は、バイオマス燃料組成物の新規な製造方法を示唆する。即ち、表２の色々な脂肪酸のパラメータ(脂肪酸の種類の数、脂肪酸の種類の数の増減、異なる種類の脂肪酸間の重量組成比の変更、ポンガミア油と脂肪酸全体との組成比の変更)を変更すると、流動点や引火点が変動することが理解できる。

【0077】

図２は、第２実施形態から第５実施形態や表２に開示されたポンガミア油のバイオマス燃料組成物を、試験製造し、評価し、大量生産するプロセスを示すフローチャートである。

【0078】

図２のステップＳ１００からＳ１２０はパラメータの初期値を決定するプロセスである。ステップＳ１００の、目標流動点温度と引火点温度は、当該バイオマス燃料組成物を貯蔵する場所、そのバイオマス燃料を使用燃焼する場所の年間の最低温度、一日の温度の変動幅に応じて判断・決定する。ステップＳ１１０では、表２の引火点温度と流動点温度とに応じて、ポンガミア油に混合すべき、２種類(あるいは３種類)の脂肪酸の種類と、それら脂肪酸間の重量組成比を決定する。

【0079】

ステップＳ１２０では、ポンガミア油と、ステップＳ１１０で決定された複数種類の脂肪酸との組成比を決定する。表２から分かるように、ポンガミア油に対する脂肪酸総量の重量配分比は、目標流動点温度と引火点温度に応じて、９０％から７０％：１０％～３０％の範囲で変更できる。表２から、ポンガミア油の配分比を高めると、流動点温度は低く抑えることができ、脂肪酸の配分比を高めると引火点温度を低く抑えることができる。
ステップＳ１３０からステップＳ１６０は、設定したパラメータに従って試験的な量のバイオマス燃料組成物を製造し（Ｓ１３０）、試験的に製造したバイオマス燃料組成物が目標温度に到達したかを評価・判断（Ｓ１４０、Ｓ１５０）し、目標温度に達していなければ製造パラメータを変更する（Ｓ１６０）するプロセスである。

【0080】

ステップＳ１３０で評価目的で製造したバイオマス燃料組成物が、目標とする流動点温度およびまたは引火点温度に到達したかを判断(ステップ１５０)し、到達していないとステップ１５０で判断された場合には、ステップ１６０でパラメータを変更する。目標温度に到達していない場合のステップＳ１６０で変更するパラメータとして、
・ポンガミア油と脂肪酸総量の重量配分比の変更、
・脂肪酸の種類の変更 (表２の実施例では、ラウリン酸、パルチミン酸、ステアリン酸の中から他の種類の２つの脂肪酸に変更する)
・脂肪酸の種類の増減（表２の例では、２種類の脂肪酸と３種類の脂肪酸との間での種類数の変更）
・複数種類の脂肪酸間の組成比の変更
などがある。

【0081】

ステップＳ１５０で、設定したパラメータが目標温度に到達させることができたと判断されると、ステップＳ１７０、ステップＳ１８０で、当該決定したパラメータでバイオマス燃料組成物を大量生産する。

【0082】

[ポンガミア油の利点]
本実施形態のバイオマス燃料組成物の原料としてポンガミア油を採用することができる。ポンガミアは、半砂漠化している樹木の生えていない荒地等でも新たに栽培することができるバイオマスであり、二酸化炭素を吸収してカーボンポジティブになるようなアプローチに貢献することができる。本実施形態のバイオマス燃料組成物は、エネルギー産業の発達に寄与することができるだけでなく、自然環境の改善にも大きく貢献することができる。

【図1】

【図2】