特表 2022-542058 固体バイオマス燃料を生成するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-29

(54)【発明の名称】固体バイオマス燃料を生成するための方法

(51)【国際特許分類】

   C10L 5/44 20060101AFI20220921BHJP

【ＦＩ】

C10L5/44

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022504098

(86)(22)【出願日】2020-07-22

(85)【翻訳文提出日】2022-03-15

(86)【国際出願番号】 GB2020051748

(87)【国際公開番号】W WO2021014151

(87)【国際公開日】2021-01-28

(31)【優先権主張番号】1910470.2

(32)【優先日】2019-07-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(31)【優先権主張番号】1911448.7

(32)【優先日】2019-08-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】519385397

【氏名又は名称】バイ ホン メイ

【氏名又は名称原語表記】ＢＡＩ， ＨＯＮＧ ＭＥＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100107984

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 雅紀

(74)【代理人】

【識別番号】100182305

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 鉄平

(74)【代理人】

【識別番号】100096482

【弁理士】

【氏名又は名称】東海 裕作

(74)【代理人】

【識別番号】100131093

【弁理士】

【氏名又は名称】堀内 真

(74)【代理人】

【識別番号】100150902

【弁理士】

【氏名又は名称】山内 正子

(74)【代理人】

【識別番号】100141391

【弁理士】

【氏名又は名称】園元 修一

(74)【代理人】

【識別番号】100221958

【弁理士】

【氏名又は名称】篠田 真希恵

(74)【代理人】

【識別番号】100192441

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 仁

(72)【発明者】

【氏名】バイ ホン メイ

【テーマコード（参考）】

4H015

【Ｆターム（参考）】

4H015AA12

4H015BA01

4H015BA06

4H015BA07

4H015BA10

4H015BA13

4H015BB03

4H015BB10

4H015CB01

(57)【要約】

本発明は、籾殻から、単独で又はカリアンドラ・カロティルスス若しくは木材などの他の材料と組み合わせて、固体バイオマス燃料を生成するための方法、及び前記方法によって生成される固体バイオマス燃料に関する。したがって、本発明は、前記固体バイオマス燃料を、エネルギーを生じるように燃焼させるステップを含む、燃焼方法に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固体バイオマス燃料を生成するための方法であって、
（ｉ）１０００μｍ～１００００μｍの粒子サイズを有する１又は２以上のバイオマス粉末を準備するステップ、
（ii）前記１又は２以上のバイオマス粉末を、０．２５～５時間の期間、１６０℃～４２０℃の温度に加熱して、加熱バイオマス生成物を提供するステップ、及び
（iii）前記加熱バイオマス生成物を成型して、固体バイオマス燃料を提供するステップ
を含み、
前記１又は２以上のバイオマス粉末が、１又は２以上のバイオマスの供給源に由来し、前記１又は２以上のバイオマスの供給源が、（ｉ）籾殻からなるか、若しくは籾殻から本質的になる；（ii）籾殻と、混合木材などの木材との混合物を含むか、若しくは混合物から本質的になる；（iii）籾殻とカリアンドラ・カロティルススとの混合物からなるか、若しくは混合物から本質的になる；又は（iv）少なくとも１５重量％の量の籾殻と、カリアンドラ・カロティルススとを含み；前記１又は２以上のバイオマスの供給源が、籾殻からなるか、又は籾殻から本質的になる場合、バイオマスに由来する材料が、前記固体バイオマス燃料中に、前記固体バイオマス燃料の総燃料含有量の少なくとも９５重量％の量で存在する、前記方法。

【請求項2】

１又は２以上のバイオマスの供給源が、籾殻からなるか、又は籾殻から本質的になる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

１又は２以上のバイオマスの供給源が、混合木材などの木材、カリアンドラ・カロティルスス、又はこれらの組合せをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

１又は２以上のバイオマスの供給源が、（ｉ）籾殻及びカリアンドラ・カロティルスス、又は（ii）籾殻及び混合木材などの木材を含む、請求項１又は３に記載の方法。

【請求項5】

１又は２以上のバイオマスの供給源が、２０重量％～８０重量％の量の籾殻を含む、請求項１、３及び４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

１又は２以上のバイオマスの供給源が、２０重量％～８０重量％の量の籾殻と、２０重量％～８０重量％の量の混合木材などの木材とを含む、請求項１及び３～５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

１又は２以上のバイオマスの供給源が、２０重量％～８０重量％の量の籾殻と、２０重量％～８０重量％の量のカリアンドラ・カロティルススとを含む、請求項１及び３～５のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

１又は２以上のバイオマスの供給源が、ココナッツ外殻又は藁を含まない、請求項６に記載の方法。

【請求項9】

１又は２以上のバイオマス粉末を加熱するステップ（ii）が、０．５～３時間の期間行われる、及び／又は前記１又は２以上のバイオマス粉末を加熱するステップが、前記１又は２以上のバイオマス粉末を、１８０℃～３５０℃、任意に２１０℃～２８０℃の温度に加熱することを含む、請求項１～８のいずれかに記載の方法。

【請求項10】

１又は２以上のバイオマス粉末を加熱するステップ（ii）が、成型バイオマス生成物の焙焼を誘導するための条件下で、前記１又は２以上のバイオマス粉末を加熱することを含む、請求項１～９のいずれかに記載の方法。

【請求項11】

加熱バイオマス生成物を成型するステップ（iii）の前に、前記加熱バイオマス生成物を冷却するステップをさらに含む、請求項１～１０のいずれかに記載の方法。

【請求項12】

１又は２以上のバイオマス粉末を準備するステップ（ｉ）が、１若しくは２以上のバイオマスの供給源を微粉化すること、及び／又は前記１若しくは２以上のバイオマス粉末を混合することを含む、請求項１～１１のいずれかに記載の方法。

【請求項13】

加熱バイオマス生成物を成型するステップ（iii）が、固体バイオマス燃料の密度が制御されるように前記成型するステップを適応させることを含み、任意に前記固体バイオマス燃料の密度が制御されるように前記成型するステップを適応させることが、前記成型するステップに使用される型の圧縮比を制御することを含む、請求項１～１２のいずれかに記載の方法。

【請求項14】

加熱バイオマス生成物を成型するステップ（iii）の前に、前記加熱バイオマス生成物に添加剤を加える、請求項１～１３のいずれかに記載の方法。

【請求項15】

添加剤が、固体バイオマス燃料の収率を上昇させる、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

１又は２以上のバイオマス粉末を加熱するステップ（ii）を、加熱バイオマス生成物の均一性が制御されるように適応させ、任意にステップ（ii）を加熱バイオマス生成物の均一性が制御されるように適応させることが、前記１又は２以上のバイオマス粉末を加熱しながら回転させる装置において、ステップ（ii）を実施することを含み；任意にステップ（ii）を加熱バイオマス生成物の均一性が制御されるように適応させることが、前記１又は２以上のバイオマス粉末の回転の速さ又は方向を制御することを含み、任意に前記１又は２以上のバイオマス粉末を、前記装置において反時計回りと時計回りとの両方の方向に回転させる、請求項１～１５のいずれかに記載の方法。

【請求項17】

ＤＩＮ ＥＮ １５１０３によって決定される固体バイオマス燃料のバルク密度が、０．４０ｋｇ／ｌ～０．６５ｋｇ／ｌ、好ましくは０．４５ｋｇ／ｌ～０．６０ｋｇ／ｌ、最も好ましくは０．５０～０．６０ｋｇ／ｌであり、及び／又はＤＩＮ ＥＮ １５２１０－１によって決定される固体バイオマス燃料の機械的耐久性が、９５％以上、９６％以上、９７％以上、若しくは９８％以上である、請求項１～１６のいずれかに記載の方法。

【請求項18】

（ｉ）１又は２以上のバイオマスの供給源が、籾殻を含むか、又は籾殻から本質的になり、固体バイオマス燃料が、０．４０ｋｇ／Ｌ～０．４８ｋｇ／Ｌのバルク密度を有し、前記固体バイオマス燃料の機械的耐久性が９５％以上であり、
（ii）前記１又は２以上のバイオマスの供給源が、籾殻と混合木材などの木材との混合物を含み、前記固体バイオマス燃料が、０．５０ｋｇ／Ｌ～０．６５ｋｇ／Ｌのバルク密度を有し、前記固体バイオマス燃料の機械的耐久性が９５％以上であり、又は
（iii）前記１又は２以上のバイオマスの供給源が、籾殻とカリアンドラ・カロティルススとの混合物を含み、前記固体バイオマス燃料が、０．４５ｋｇ／Ｌ～０．６０ｋｇ／Ｌのバルク密度を有し、前記固体バイオマス燃料の機械的耐久性が９５％以上である、
前記バルク密度がＤＩＮ ＥＮ １５１０３によって決定され、前記機械的耐久性がＤＩＮ ＥＮ １５２１０－１によって決定される、
請求項１～１７のいずれかに記載の方法。

【請求項19】

（ｉ）バイオマス固体燃料の総乾燥硫黄含有量が、０．０５重量％以下、好ましくは０．０４重量％以下、最も好ましくは０．０３重量％以下であり、前記総乾燥硫黄含有量がＤＩＮ ＥＮ １５２８９によって決定される；（ii）前記バイオマス固体燃料の総乾燥水素含有量が、５重量％以上、好ましくは５重量％～１０重量％、より好ましくは５重量％～７重量％であり、前記総乾燥水素含有量がＤＩＮ ＥＮ １５１０４によって決定される；（iii）前記バイオマス固体燃料の総乾燥酸素含有量が、３４重量％以上、好ましくは３４重量％～４０重量％、より好ましくは３４重量％～３８重量％であり、前記総乾燥酸素含有量がＤＩＮ ＥＮ １５２９６によって決定される；（iv）前記バイオマス固体燃料の総乾燥炭素含有量が、４０重量％以上、好ましくは４５重量％～５５重量％、より好ましくは５０重量％～５２重量％であり、総乾燥炭素含有量がＤＩＮ ＥＮ １５１０４によって決定される；及び／又は（ｖ）前記バイオマス固体燃料の総乾燥窒素含有量が、０．５重量％未満、好ましくは０．４重量％未満、より好ましくは０．３重量％未満であり、前記総乾燥窒素含有量がＤＩＮ ＥＮ １５１０４によって決定される、請求項１～１８のいずれかに記載の方法。

【請求項20】

固体バイオマス燃料が、最大２０日間、好ましくは最大３０日間、より好ましくは最大４０日間防水性である、請求項１～１９のいずれかに記載の方法。

【請求項21】

（ｉ）固体バイオマス燃料の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）が、水中に浸漬させる場合、５０００ｐｐｍ以下、好ましくは４０００ｐｐｍ以下、最も好ましくは３０００ｐｐｍ以下であり、前記化学的酸素要求量がＧＢ／１１９１４－８９によって決定される；（ii）前記固体バイオマス燃料の固定炭素含有量が、２８重量％以上、好ましくは２８重量％～３５重量％、より好ましくは３０重量％～３３重量％であり、前記固定炭素含有量がＤＩＮ ＥＮ ５１７３４によって決定される；（iii）前記固体バイオマス燃料の灰分が、２５重量％未満、好ましくは２０重量％未満、最も好ましくは１８重量％未満であり、前記灰分が５５０℃において、ＥＮ １４７７５によって決定される；及び／又は（iv）前記固体バイオマス燃料の揮発性物質含有量が、４０重量％～６５重量％、より好ましくは４５重量％～６０重量％であり、前記揮発性物質含有量がＤＩＮ ＥＮ １５１４８によって決定される、請求項１～２０のいずれかに記載の方法。

【請求項22】

成型するステップの前に、石炭、酸化剤、点火剤、又はこれらの組合せを加熱バイオマス生成物に加えることを含まず、固体バイオマス燃料が、石炭、酸化剤、点火剤、又はこれらの組合せを含まない、請求項１～２１のいずれかに記載の方法。

【請求項23】

１又は２以上のバイオマス粉末を加熱するステップ（ii）が、前記１又は２以上のバイオマス粉末を、３０分～５時間、任意に１時間～５時間の期間、加熱することを含む、請求項１～２２のいずれかに記載の方法。

【請求項24】

請求項１～２３のいずれかに記載の方法によって得ることできる又は得られた固体バイオマス燃料。

【請求項25】

１又は２以上のバイオマスの供給源に由来する固体バイオマス燃料であって、前記１又は２以上のバイオマスの供給源が、（ｉ）籾殻からなるか、若しくは籾殻から本質的になる；（ii）籾殻と、混合木材などの木材との混合物を含み、若しくは混合物から本質的になる；（iii）籾殻とカリアンドラ・カロティルススとの混合物からなるか、若しくは混合物から本質的になる；又は（iv）少なくとも１５重量％の量の籾殻と、カリアンドラ・カロティルススとを含み、前記１又は２以上のバイオマスの供給源が、籾殻からなるか、又は籾殻から本質的になる場合、バイオマスに由来する材料が、前記固体バイオマス燃料中に、前記固体バイオマス燃料の総燃料含有量の少なくとも９５重量％の量で存在する、前記固体バイオマス燃料。

【請求項26】

１若しくは２以上のバイオマスの供給源又は固体バイオマス燃料が、請求項１～８及び２２のいずれかに記載の通りである、請求項２４又は２５に記載の固体バイオマス燃料。

【請求項27】

請求項２４～２６のいずれかに記載の固体バイオマス燃料を、エネルギーを生じるように燃焼させるステップを含む、燃焼方法。

【請求項28】

石炭などの化石燃料と一緒に固体バイオマス燃料を同時焼成し、燃焼させる、請求項２７に記載の方法。

【請求項29】

方法におけるＰＭ１．０排出が、１７５ｍｇ／ｋｇ未満、好ましくは１５０ｍｇ／ｋｇ未満である、請求項２７又は２８に記載の方法。

【請求項30】

燃焼方法における燃料としての、請求項２４～２６のいずれかに記載の固体バイオマス燃料の使用であって、１又は２以上のバイオマスの供給源を、請求項１～２３のいずれかに記載の方法に使用することを含み、任意に前記燃焼方法が石炭などの化石燃料と一緒に前記固体バイオマス燃料を同時焼成することを含む、前記使用。

【請求項31】

燃焼方法におけるＰＭ１．０排出が、１７５ｍｇ／ｋｇ未満、好ましくは１５０ｍｇ／ｋｇ未満である、請求項３０に記載の使用。

【請求項32】

固体バイオマス燃料を生成するための１又は２以上のバイオマスの供給源の使用であって、前記１又は２以上のバイオマスの供給源が、（ｉ）籾殻からなるか、若しくは籾殻から本質的になる：（ii）籾殻と、混合木材などの木材との混合物を含むか、若しくは混合物から本質的になる；（iii）籾殻とカリアンドラ・カロティルススとの混合物からなるか、若しくは混合物から本質的になる；又は（iv）少なくとも１５重量％の量の籾殻と、カリアンドラ・カロティルススとを含み、前記１又は２以上のバイオマスの供給源が、籾殻からなるか、又は籾殻から本質的になる場合、バイオマスに由来する材料が、前記固体バイオマス燃料中に、前記固体バイオマス燃料の総燃料含有量の少なくとも９５重量％の量で存在し、任意に前記１又は２以上のバイオマスの供給源が、請求項２～８及び２２のいずれかに記載の通りである、前記使用。

【請求項33】

１又は２以上のバイオマスの供給源を、請求項１～２３のいずれかに記載の方法において使用することを含む、及び／又は固体バイオマス燃料が、請求項２４～２６のいずれかに記載のものである、請求項３２に記載の使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固体バイオマス燃料を生成するための方法、及び前記方法によって生成される固体バイオマス燃料に関する。さらに、本発明は、前記固体バイオマス燃料を、エネルギーを生じるように燃焼させるステップを含む、燃焼方法に関する。

【背景技術】

【0002】

石炭火力発電は、世界中で発電所及び工業プロセスにおいて使用されている。石炭及び他の化石燃料は、非再生可能エネルギー資源である。ここ数十年にわたって、石炭火力発電所における石炭の消費を低減し、代わりにエネルギーのために再生可能資源を使用することが要求されている。

【0003】

バイオマスに由来する燃料は、石炭に取って代わる、又は少なくとも部分的に取って代わるように使用することができる、再生可能エネルギー源の一例である。バイオマス由来燃料は、発電所におけるエネルギーを生じるための燃焼方法において、酸素の存在下で燃やすことができる。バイオマス由来燃料は、当初は石炭燃焼用に設計された伝統的な発電所において燃焼させることができ、又はバイオマス由来燃料は、特にバイオマス燃焼用に建設された発電所において燃焼させることができる。ある特定の形態のバイオマスは、石炭と混合して、発電所内の同じ燃焼方法において燃焼させることができる。このような方法は、バイオマスの石炭同時焼成として公知である。石炭との同時焼成に好適であるためには、バイオマス由来燃焼は、典型的には、特性に関するある特定のレベルの質及び均質性など、ある特定の特性を有しなければならない。例えば、均質なサイズ、密度、水分率等の粒子を含むバイオマス燃料は、同時焼成方法に特に望ましい。バイオマス燃料が低レベルの灰を含有することも望ましい。バイオマス由来燃料中の灰のレベルは、典型的には、石炭に見られるレベルよりも高い。

【0004】

バイオマス供給源から固体バイオマス燃料を生成するための様々な方法が公知である。国際公開第２０１４／０８７９４９号パンフレットは、バイオマスの供給源を水蒸気爆砕した後でバイオマスブロックに成型し、次いで、バイオマス燃料が形成されるように加熱する、固体バイオマス燃料を生成するための方法を開示している。この方法の狙いは、貯蔵時の十分な取り扱い性を有し、貯蔵時の排水中の化学的酸素要求量（ＣＯＤ，chemical oxygen demand）が低減した、バイオマス燃料を生成することである。この方法において使用されるバイオマス供給源は、パーム核外殻(palm kernel shell)である。

【0005】

国際公開第２０１６／０５６６０８号パンフレットは、国際公開第２０１４／０８７９４９号パンフレットの教示のもとに構築され、燃料を生成するために水蒸気爆砕ステップを必要としない、固体バイオマス燃料を製造するための方法を開示している。この方法は、バイオマス供給源を粉砕した後、圧縮してバイオマスブロックに成型する、成型するステップを含み、その後バイオマスブロックを加熱する。前記方法における使用について教示されるバイオマス供給源は、ベイマツ、ベイツガ、スギ、ヒノキ、ヨーロッパアカマツ、アーモンド古木、アーモンド外殻、アカシア木部、アカシア樹皮、クルミ外殻、サゴヤシ、空果房、メランティ、及びゴムなどの樹木である。

【0006】

国際公開第２０１７／１７５７３３号パンフレットは、バイオマス供給源を粉砕した後、圧縮してバイオマスブロックに成型する、成型するステップを含み、その後バイオマスブロックを加熱する、同様の方法を開示している。国際公開第２０１７／１７５７３３号パンフレットの方法は、低崩壊性を呈し、雨水に曝露した場合の排水中のＣＯＤの低減を達成するバイオマス燃料を提供することを対象とする。この方法に使用されるバイオマスの供給源は、ゴムノキ、アカシア、メランティ、ユーカリ、チーク、及びカラマツとトウヒとカバノキとの混合物から選択される。

【0007】

国際公開第２０１９／０６９８４９号パンフレットは、輸送及び貯蔵が容易であり、貯蔵時の自然燃焼への抵抗性があるバイオマス燃料を提供することを狙いとする。バイオマス燃料は、バイオマス供給源を粉砕した後、圧縮してバイオマスブロックに成型する、成型するステップを含み、その後バイオマスブロックを加熱する方法によって作製される。燃料を生成するためのバイオマス供給源は、ゴムノキ、アカシア樹木、ラジアータパイン、カラマツとトウヒとカバノキとの混合物、並びにトウヒ、マツ、及びモミから選択される。

【0008】

国際公開第２０１９／０６９８６０号パンフレットは、バイオマス固体燃料を生成するための装置を開示している。この装置は、成型バイオマス生成物を炭化させて、バイオマス固体燃料を得るための炭化炉を含む。この装置は、収率算出ユニット、温度測定ユニット、及び制御ユニットをさらに含む。制御ユニットは、バイオマス燃料の自然燃焼特性に基づいて、炭化炉に適用される熱を制御する。成型バイオマス生成物は、バイオマス供給源を微粉化してペレットにした後、前記ペレットを成型バイオマス燃料に成型することによって形成される。バイオマス供給源は、ゴムノキ、アカシア、フタバガキ（dipterocarp）、ラジアータパイン、カラマツとトウヒとカバノキとの混合物、又はトウヒとマツとモミとの混合物から選択される。

【0009】

国際公開第２０１８／１８１９１９号パンフレットは、固体バイオマス燃料を生成するための、上に論じたものとは異なる方法を開示している。この方法には、バイオマスの供給源を、バイオマスが炭化されるように熱水中で加圧する、バイオマスの水熱炭化のステップが伴う。この方法は、高収率かつ低減した製造コストで、高い微粉砕性を有するバイオマス燃料を提供することが報告されている。バイオマスの供給源は、殻、パーム核外殻、ココヤシ、竹、空果房、アンズ、及びナスから選択される。

【0010】

国際公開第２０１７／１７５７３７号パンフレットは、炭化バイオマスを冷却するための冷却装置を開示している。この装置は、半炭化成型バイオマスの冷却効率を改善する。この装置はバイオマスを、水を噴霧することによって冷却する。冷却器は、振動平板、及び平板に水を噴霧するための噴霧セクションを含む。バイオマス燃料は、上に論じたものと同じ方法によって生成する。バイオマス燃料を生成するためのバイオマスの供給源は、ベイマツ、ベイツガ、スギ、ヒノキ、ヨーロッパアカマツ、アーモンド古木、アーモンド外殻、アカシア木部、アカシア樹皮、クルミ外殻、サゴヤシ、空果房、メランティ、及びゴムノキである。

【0011】

最後に、国際公開第２０１４／０５０９６４号パンフレットは、石炭とともに微粉砕できるように、バイオマスの微粉砕性を改善するための方法を開示している。この方法には、微粉砕木質バイオマスの水分率を１０～５０％に上昇させること、０．５５ｇ／ｃｍ^３以上の密度を有するようにバイオマスを高密度化した後、バイオマスを焙焼に供することが伴う。バイオマスの供給源としては、ウッドチップ、樹皮、経木、及びおがくずが挙げられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】国際公開第２０１４／０８７９４９号パンフレット

【特許文献2】国際公開第２０１６／０５６６０８号パンフレット

【特許文献3】国際公開第２０１７／１７５７３３号パンフレット

【特許文献4】国際公開第２０１９／０６９８４９号パンフレット

【特許文献5】国際公開第２０１９／０６９８６０号パンフレット

【特許文献6】国際公開第２０１８／１８１９１９号パンフレット

【特許文献7】国際公開第２０１７／１７５７３７号パンフレット

【特許文献8】国際公開第２０１４／０５０９６４号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明の発明者らは、上の文献において論じられた固体バイオマス燃料及びその製造のための方法が、これらに関連する様々な問題を有することを認識している。例えば、上の文献に記載されるバイオマス供給源はすべて、典型的には天然にのみ存在し、商業規模において栽培及び収穫することが容易ではない植物及び樹木である。本発明者らは、商業規模において容易に成長させ、収穫できるバイオマスの供給源を有することが有利であると認識している。バイオマス供給源の質及び特定の特徴を制御できるように、成長させ、収穫できるバイオマスの供給源を有することも有利である。

【0014】

加えて、本発明者らは、すべて木質材料又は同様の材料を含む、上の文献に記載されるバイオマスの供給源は、当技術分野において公知である従来の微粉化技法に供する場合、均質度の低い粒子を形成することを見出した。さらに、バイオマス供給源を微粉化することは、木材及び木材様材料は微粉化が困難であるという性質に起因して、費用がかかる。本発明の発明者らは、当技術分野において公知である従来の微粉化技法によってより容易に微粉化され、微粉化した場合により均質なサイズの粒子を形成するバイオマスの供給源を有すること、又は固体バイオマス燃料への変換の前に、微粉化を必要としないバイオマスの供給源を有することは、有利であると認識している。

【0015】

加えて、本発明者らは、上の文献において論じられたバイオマス供給源から調製される、及び上の文献における方法によって調製される、固体バイオマス燃料は、十分な防水特徴を有しないことを見出した。固体バイオマス燃料は、燃焼方法（単独で、又は石炭との同時焼成の場合のいずれか）に使用する時点で乾燥（又は少なくとも十分に乾燥）している必要があるため、防水特徴は固体バイオマス燃料には重要である。バイオマス燃料は、貯蔵又は輸送中に（例えば雨水から）、頻繁に水分に曝露される。したがって、防水能力が上昇したバイオマス燃料が望ましい。

【0016】

本発明者らはまた、上の文献に記載されるバイオマス燃料生成方法は、十分な質及び均一性を有する燃料を提供しないことを認識している。特に、上に論じた方法は、成型するステップ中のバイオマスの密度の十分な制御を提供しない。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明は、以前の方法に関連して上に論じた問題に対処するものである。驚くべきことに、固体バイオマス燃料を提供するのに有用な、ある特定のバイオマスの供給源を、商業規模において成長させ、収穫できることを見出した。そうすることで、決まった一定のバイオマスの供給源を、燃料の生成のために、成長サイクルにおいて提供することができる。加えて、前記バイオマスの供給源を商業規模において成長させ、収穫すると、例えば、栽培及び交配の技法によって、バイオマス供給源の質及び均一性を制御することができる。

【0018】

加えて、有利なことに、ある特定のバイオマスの供給源は、固体バイオマス燃料への加工の前に微粉化が必要ではなく、したがって、加工に関連するコストが低減することを見出した。

【0019】

上記に加えて、本発明の発明者らはまた、方法における成型するステップ及び／又は加熱するステップを変更することによって、改善された防水特徴を有するバイオマス燃料を提供できることを見出した。本発明の方法における成型するステップ及び加熱するステップの適応及び制御によって、固体バイオマス燃料生成物の質及び均一性が改善し、燃焼方法における使用に非常に好ましいある特定の物理的特性が、固体バイオマス燃料生成物に付与されることも見出した。さらに、成型するステップ及び加熱するステップを適応させることで、固体バイオマス燃料の収率が上昇し、輸送及び貯蔵を容易にする特性が、燃料に付与されることが見出されている。本発明者らは、バイオマス供給源の性質と、成型及び加熱するステップの特定の特性とがともに作用して、当技術分野において公知のものを超える、燃焼方法における使用のための優れたバイオマス燃料生成物を提供することを見出した。

【0020】

本発明の第１の態様によれば、固体バイオマス燃料を生成するための方法であって、
（ｉ）１０００μｍ～１００００μｍの粒子サイズを有する１又は２以上のバイオマス粉末を準備するステップ、
（ii）１又は２以上のバイオマス粉末を、０．２５～５時間の期間、１６０℃～４２０℃の温度に加熱して、加熱バイオマス生成物を提供するステップ、及び
（iii）加熱バイオマス生成物を成型して、固体バイオマス燃料を提供するステップ
を含み、
１又は２以上のバイオマス粉末が、１又は２以上のバイオマスの供給源に由来し、１又は２以上のバイオマスの供給源が、（ｉ）籾殻からなるか、若しくは籾殻から本質的になる；（ii）籾殻と、混合木材などの木材との混合物を含むか、若しくは混合物から本質的になる；（iii）籾殻とカリアンドラ・カロティルスス（calliandra callothyrsus）との混合物からなるか、若しくは混合物から本質的になる；又は（iv）少なくとも１５重量％の量の籾殻と、カリアンドラ・カロティルススとを含み；１又は２以上のバイオマスの供給源が、籾殻からなるか、又は籾殻から本質的になる場合、バイオマスに由来する材料が、固体バイオマス燃料中に、固体バイオマス燃料の総燃料含有量の少なくとも９５重量％の量で存在する、方法が提供される。

【0021】

実施形態では、１又は２以上のバイオマスの供給源は、籾殻からなるか、又は籾殻から本質的になる。

【0022】

別の実施形態では、１又は２以上のバイオマスの供給源は、混合木材などの木材、カリアンドラ・カロティルスス、又はこれらの組合せをさらに含む。好ましくは、１又は２以上のバイオマスの供給源は、（ｉ）籾殻及びカリアンドラ・カロティルスス、又は（ii）籾殻及び混合木材などの木材を含む。実施形態では、１又は２以上のバイオマスの供給源は、籾殻と混合木材などの木材との混合物からなるか、又は混合物から本質的になる。別の実施形態では、１又は２以上のバイオマスの供給源は、籾殻とカリアンドラ・カロティルススとの混合物からなるか、又は混合物から本質的になる。別の実施形態では、１又は２以上のバイオマスの供給源は、少なくとも１５重量％の量の籾殻と、カリアンドラ・カロティルススとを含む。

【0023】

実施形態では、１又は２以上のバイオマスの供給源は、２０重量％～８０重量％の量の籾殻を含む。一実施形態では、１又は２以上のバイオマスの供給源は、２０重量％～８０重量％の量の籾殻と、２０重量％～８０重量％の量の混合木材などの木材とを含む。好ましくは、１又は２以上のバイオマスの供給源は、ココナッツ外殻又は藁を含まない。実施形態では、１又は２以上のバイオマスの供給源は、籾殻と混合木材などの木材とから本質的になり、１又は２以上のバイオマスの供給源は、２０重量％～８０重量％の量の籾殻と、２０重量％～８０重量％の量の混合木材などの木材とを含む。別の一実施形態では、１又は２以上のバイオマスの供給源は、２０重量％～８０重量％の量の籾殻と、２０重量％～８０重量％の量のカリアンドラ・カロティルススとを含む。実施形態では、１又は２以上のバイオマスの供給源は、籾殻とカリアンドラ・カロティルススとから本質的になり、１又は２以上のバイオマスの供給源は、２０重量％～８０重量％の量の籾殻と、２０重量％～８０重量％の量のカリアンドラ・カロティルススとを含む。

【0024】

１又は２以上のバイオマス粉末を加熱するステップは、好ましくは０．４～３時間、例えば０．４～２時間、又は０．５～３時間、例えば０．４～２時間の期間行われる。

【0025】

１又は２以上のバイオマス粉末を加熱するステップは、１又は２以上のバイオマス粉末を、１８０℃～３５０℃の温度に、好ましくは２１０℃～２８０℃の温度に加熱することを含む。

【0026】

好ましくは、１又は２以上のバイオマス粉末を加熱するステップ（ii）は、成型バイオマス生成物の焙焼を誘導するための条件下で、１又は２以上のバイオマス粉末を加熱することを含む。

【0027】

好ましくは、この方法は、加熱バイオマス生成物を成型するステップ（iii）の前に、加熱バイオマス生成物を冷却するステップをさらに含む。

【0028】

１又は２以上のバイオマス粉末を準備するステップ（ｉ）は、１若しくは２以上のバイオマスの供給源を微粉化すること、及び／又は１若しくは２以上のバイオマス粉末を混合することを含んでもよい。

【0029】

典型的には、この方法は、１又は２以上のバイオマス粉末を加熱するステップ（ii）の前に、１又は２以上のバイオマス粉末を乾燥させるステップを含みうる。

【0030】

加熱バイオマス生成物を成型するステップ（iii）は、固体バイオマス燃料のその密度が制御されるように、成型するステップを適応させることを含んでもよい。好ましくは、固体バイオマス燃料の密度が制御されるように、成型するステップを適応させることは、前記成型するステップに使用される型の圧縮比を制御することを含む。

【0031】

好ましくは、この方法は、加熱バイオマス生成物を成型するステップ（iii）の前に、加熱バイオマス生成物に添加剤を加えるステップを含む。好ましくは、添加剤は、固体バイオマス燃料の収率を上昇させるように加える。

【0032】

１又は２以上のバイオマス粉末を加熱するステップ（ii）を、典型的には、加熱バイオマス生成物の均一性が制御されるように適応させる。好ましくは、ステップ（ii）を加熱バイオマス生成物の均一性が制御されるように適応させることは、１又は２以上のバイオマス粉末を加熱しながら回転させる装置において、ステップ（ii）を実施することを含む。より好ましくは、ステップ（ii）を、加熱バイオマス生成物の均一性が制御されるように適応させることは、１又は２以上のバイオマス粉末の回転の速さ又は方向を制御することを含む。最も好ましくは、１又は２以上のバイオマス粉末を、装置において、反時計回りと時計回りとの両方の方向に回転させる。

【0033】

ＤＩＮ ＥＮ １５１０３によって決定される固体バイオマス燃料のバルク密度は、典型的には０．４０ｋｇ／ｌ～０．６５ｋｇ／ｌ、好ましくは０．４５ｋｇ／ｌ～０．６０ｋｇ／ｌ、最も好ましくは０．５０～０．６０ｋｇ／ｌである。

【0034】

ＤＩＮ ＥＮ １５２１０－１によって決定される固体バイオマス燃料の機械的耐久性は、典型的には、９５％以上、９６％以上、９７％以上、又は９８％以上である。

【0035】

この方法のいくつかの実施形態では、１又は２以上のバイオマスの供給源及び固体バイオマス燃料は、次の通りである：
（ｉ）１又は２以上のバイオマスの供給源は、籾殻を含むか、又は籾殻から本質的になり、固体バイオマス燃料は、０．４０ｋｇ／Ｌ～０．４８ｋｇ／Ｌのバルク密度を有し、固体バイオマス燃料の機械的耐久性は９５％以上であり、
（ii）１又は２以上のバイオマスの供給源は、籾殻と混合木材などの木材との混合物を含み、固体バイオマス燃料は、０．５０ｋｇ／Ｌ～０．６５ｋｇ／Ｌのバルク密度を有し、固体バイオマス燃料の機械的耐久性は９５％以上であり、又は
（iii）１又は２以上のバイオマスの供給源は、籾殻とカリアンドラ・カロティルススとの混合物を含み、固体バイオマス燃料は、０．４５ｋｇ／Ｌ～０．６０ｋｇ／Ｌのバルク密度を有し、固体バイオマス燃料の機械的耐久性は９５％以上であり、
バルク密度はＤＩＮ ＥＮ １５１０３によって決定され、機械的耐久性はＤＩＮ ＥＮ １５２１０－１によって決定される。

【0036】

典型的には、生成するバイオマス固体燃料の総乾燥硫黄含有量は、０．０５重量％以下、好ましくは０．０４重量％以下、最も好ましくは０．０３重量％以下であり、総乾燥硫黄含有量はＤＩＮ ＥＮ １５２８９によって決定される。

【0037】

典型的には、生成するバイオマス固体燃料の総乾燥水素含有量は、５重量％以上、好ましくは５重量％～１０重量％、より好ましくは５重量％～７重量％であり、総乾燥水素含有量はＤＩＮ ＥＮ １５１０４によって決定される。

【0038】

典型的には、生成するバイオマス固体燃料の総乾燥酸素含有量は、３４重量％以上、好ましくは３４重量％～４０重量％、より好ましくは３４重量％～３８重量％であり、総乾燥酸素含有量はＤＩＮ ＥＮ １５２９６によって決定される。

【0039】

典型的には、生成するバイオマス固体燃料の総乾燥炭素含有量は、４０重量％以上、好ましくは４５重量％～５５重量％、より好ましくは５０重量％～５２重量％であり、総乾燥炭素含有量はＤＩＮ ＥＮ １５１０４によって決定される。

【0040】

典型的には、生成するバイオマス固体燃料の総乾燥窒素含有量は、０．５重量％未満、好ましくは０．４重量％未満、より好ましくは０．３重量％未満であり、総乾燥窒素含有量はＤＩＮ ＥＮ １５１０４によって決定される。

【0041】

典型的には、生成する固体バイオマス燃料は、最大２０日間、好ましくは最大３０日間、より好ましくは最大４０日間防水性である。

【0042】

典型的には、生成する固体バイオマス燃料の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）は、水中に浸漬させる場合、５０００ｐｐｍ以下、好ましくは４０００ｐｐｍ以下、最も好ましくは３０００ｐｐｍ以下であり、化学的酸素要求量はＧＢ／１１９１４－８９によって決定される。

【0043】

典型的には、固体バイオマス燃料の固定炭素含有量は、２８重量％以上、好ましくは２８重量％～３５重量％、より好ましくは３０重量％～３３重量％であり、固定炭素含有量はＤＩＮ ＥＮ ５１７３４によって決定される。

【0044】

典型的には、固体バイオマス燃料の灰分は、２５重量％未満、好ましくは２０重量％未満、最も好ましくは１８重量％未満であり、灰分は５５０℃において、ＥＮ １４７７５によって決定される。

【0045】

典型的には、固体バイオマス燃料の揮発性物質含有量は、４０重量％～６５重量％、より好ましくは４５重量％～６０重量％であり、揮発性物質含有量はＤＩＮ ＥＮ １５１４８によって決定される。

【0046】

典型的には、生成する固体バイオマス燃料の水分率は、８重量％未満、好ましくは６重量％未満、最も好ましくは５重量％未満であり、水分率はＤＩＮ ＥＮ １４７７４によって決定される。

【0047】

典型的には、生成する固体バイオマス燃料の発熱量は、４３００ｋｃａｌ／ｋｇ乾燥質量～６５００ｋｃａｌ／ｋｇ乾燥質量であり、発熱量はＤＩＮ ＥＮ １４９１８によって決定される。

【0048】

典型的には、成型バイオマス生成物のバルク密度がＡであり、固体バイオマス燃料のバルク密度がＢであって、Ｂ／Ａは０．５５～１であり、バルク密度はＤＩＮ ＥＮ １５１０３によって決定される。

【0049】

好ましくは、この方法は、成型するステップの前に、石炭、酸化剤、点火剤、又はこれらの組合せを加熱バイオマス生成物に加えることを含まず、固体バイオマス燃料は、石炭、酸化剤、点火剤、又はこれらの組合せを含まない。

【0050】

実施形態では、１又は２以上のバイオマス粉末を加熱するステップ（ii）は、１又は２以上のバイオマス粉末を、３０分～５時間、任意に１時間～５時間の期間、加熱することを含む。

【0051】

本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様による方法によって得ることができる又は得られた固体バイオマス燃料が提供される。

【0052】

本発明の第３の態様によれば、１又は２以上のバイオマスの供給源に由来する固体バイオマス燃料であって、１又は２以上のバイオマスの供給源が、（ｉ）籾殻からなるか、若しくは籾殻から本質的になる；（ii）籾殻と、混合木材などの木材との混合物を含み、若しくは混合物から本質的になる；（iii）籾殻とカリアンドラ・カロティルススとの混合物からなるか、若しくは混合物から本質的になる；又は（iv）少なくとも１５重量％の量の籾殻と、カリアンドラ・カロティルススとを含み、１又は２以上のバイオマスの供給源が、籾殻からなるか、又は籾殻から本質的になる場合、バイオマスに由来する材料が、固体バイオマス燃料中に、固体バイオマス燃料の総燃料含有量の少なくとも９５重量％の量で存在する、固体バイオマス燃料が提供される。

【0053】

実施形態では、１又は２以上のバイオマスの供給源は、籾殻と混合木材などの木材とを含む。典型的には、１又は２以上のバイオマスの供給源は、２０重量％～８０重量％の量の籾殻と、２０重量％～８０重量％の量の混合木材などの木材とを含む。好ましくは、１又は２以上のバイオマスの供給源は、ココナッツ外殻又は藁を含まない。実施形態では、１又は２以上のバイオマスの供給源は、籾殻と混合木材などの木材とから本質的になり、１又は２以上のバイオマスの供給源は、２０重量％～８０重量％の量の籾殻と、２０重量％～８０重量％の量の混合木材などの木材とを含む。

【0054】

別の実施形態では、１又は２以上のバイオマスの供給源は、籾殻とカリアンドラ・カロティルススとの混合物を含み、籾殻は、１又は２以上のバイオマスの供給源の総重量の少なくとも１５重量％の量で存在する。好ましくは、１又は２以上のバイオマスの供給源は、２０重量％～８０重量％の量の籾殻と、２０重量％～８０重量％の量のカリアンドラ・カロティルススとを含む。実施形態では、１又は２以上のバイオマスの供給源は、籾殻とカリアンドラ・カロティルススとから本質的になり、１又は２以上のバイオマスの供給源は、２０重量％～８０重量％の量の籾殻と、２０重量％～８０重量％の量のカリアンドラ・カロティルススとを含む。

【0055】

ＤＩＮ ＥＮ １５１０３によって決定される固体バイオマス燃料のバルク密度は、典型的には０．４０ｋｇ／ｌ～０．６５ｋｇ／ｌ、好ましくは０．４５ｋｇ／ｌ～０．６０ｋｇ／ｌ、最も好ましくは０．５０～０．６０ｋｇ／ｌである。

【0056】

ＤＩＮ ＥＮ １５２１０－１によって決定される固体バイオマス燃料の機械的耐久性は、典型的には、９５％以上、９６％以上、９７％以上、又は９８％以上である。

【0057】

この方法のいくつかの実施形態では、１又は２以上のバイオマスの供給源及び固体バイオマス燃料は、次の通りである：
（ｉ）１又は２以上のバイオマスの供給源は、籾殻を含み、又は籾殻から本質的になり、固体バイオマス燃料は、０．４０ｋｇ／Ｌ～０．４８ｋｇ／Ｌのバルク密度を有し、固体バイオマス燃料の機械的耐久性は９５％以上であり、
（ii）１又は２以上のバイオマスの供給源は、籾殻と混合木材などの木材との混合物を含み、固体バイオマス燃料は、０．５０ｋｇ／Ｌ～０．６５ｋｇ／Ｌのバルク密度を有し、固体バイオマス燃料の機械的耐久性は９５％以上であり、又は
（iii）１又は２以上のバイオマスの供給源は、籾殻とカリアンドラ・カロティルススとの混合物を含み、固体バイオマス燃料は、０．４５ｋｇ／Ｌ～０．６０ｋｇ／Ｌのバルク密度を有し、固体バイオマス燃料の機械的耐久性は９５％以上であり、
バルク密度はＤＩＮ ＥＮ １５１０３によって決定され、機械的耐久性はＤＩＮ ＥＮ １５２１０－１によって決定される。

【0058】

典型的には、生成するバイオマス固体燃料の総乾燥硫黄含有量は、０．０５重量％以下、好ましくは０．０４重量％以下、最も好ましくは０．０３重量％以下であり、総乾燥硫黄含有量はＤＩＮ ＥＮ １５２８９によって決定される。

【0059】

典型的には、生成するバイオマス固体燃料の総乾燥水素含有量は、５重量％以上、好ましくは５重量％～１０重量％、より好ましくは５重量％～７重量％であり、総乾燥水素含有量はＤＩＮ ＥＮ １５１０４によって決定される。

【0060】

典型的には、生成するバイオマス固体燃料の総乾燥酸素含有量は、３４重量％以上、好ましくは３４重量％～４０重量％、より好ましくは３４重量％～３８重量％であり、総乾燥酸素含有量はＤＩＮ ＥＮ １５２９６によって決定される。

【0061】

典型的には、生成するバイオマス固体燃料の総乾燥炭素含有量は、４０重量％以上、好ましくは４５重量％～５５重量％、より好ましくは５０重量％～５２重量％であり、総乾燥炭素含有量はＤＩＮ ＥＮ １５１０４によって決定される。

【0062】

典型的には、生成するバイオマス固体燃料の総乾燥窒素含有量は、０．５重量％未満、好ましくは０．４重量％未満、より好ましくは０．３重量％未満であり、総乾燥窒素含有量はＤＩＮ ＥＮ １５１０４によって決定される。

【0063】

典型的には、生成する固体バイオマス燃料は、最大２０日間、好ましくは最大３０日間、より好ましくは最大４０日間防水性である。

【0064】

典型的には、生成する固体バイオマス燃料の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）は、水中に浸漬させる場合、５０００ｐｐｍ以下、好ましくは４０００ｐｐｍ以下、最も好ましくは３０００ｐｐｍ以下であり、化学的酸素要求量はＧＢ／１１９１４－８９によって決定される。

【0065】

典型的には、固体バイオマス燃料の固定炭素含有量は、２８重量％以上、好ましくは２８重量％～３５重量％、より好ましくは３０重量％～３３重量％であり、固定炭素含有量はＤＩＮ ＥＮ ５１７３４によって決定される。

【0066】

典型的には、固体バイオマス燃料の灰分は、２５重量％未満、好ましくは２０重量％未満、最も好ましくは１８重量％未満であり、灰分は５５０℃において、ＥＮ １４７７５によって決定される。

【0067】

典型的には、固体バイオマス燃料の揮発性物質含有量は、４０重量％～６５重量％、より好ましくは４５重量％～６０重量％であり、揮発性物質含有量はＤＩＮ ＥＮ １５１４８によって決定される。

【0068】

典型的には、生成する固体バイオマス燃料の水分率は、８重量％未満、好ましくは６重量％未満、最も好ましくは５重量％未満であり、水分率はＤＩＮ ＥＮ １４７７４によって決定される。

【0069】

典型的には、生成する固体バイオマス燃料の発熱量は、４３００ｋｃａｌ／ｋｇ乾燥質量～６５００ｋｃａｌ／ｋｇ乾燥質量であり、発熱量はＤＩＮ ＥＮ １４９１８によって決定される。

【0070】

本発明の第４の態様によれば、本発明の第２及び第３の態様に従った固体バイオマス燃料を、エネルギーを生じるように燃焼させるステップを含む、燃焼方法が提供される。

【0071】

一実施形態では、化石燃料と一緒に固体バイオマス燃料を同時焼成し、燃焼させる。好ましくは、化石燃料は石炭を含む。

【0072】

一実施形態では、方法におけるＰＭ１．０排出は、１７５ｍｇ／ｋｇ未満、好ましくは１５０ｍｇ／ｋｇ未満である。

【0073】

本発明の第５の態様によれば、燃焼方法における燃料としての、本発明の第２及び第３の態様による固体バイオマス燃料の使用が提供される。

【0074】

好ましくは、燃焼方法は、化石燃料と一緒に固体バイオマス燃料を同時焼成するステップを含む。好ましくは、化石燃料は石炭である。

【0075】

一実施形態では、方法におけるＰＭ１．０排出は、１７５ｍｇ／ｋｇ未満、好ましくは１５０ｍｇ／ｋｇ未満である。

【0076】

本発明の第６の態様によれば、固体バイオマス燃料を生成するための１又は２以上のバイオマスの供給源の使用であって、１又は２以上のバイオマスの供給源が、（ｉ）籾殻からなるか、若しくは籾殻から本質的になる；（ii）籾殻と、混合木材などの木材との混合物を含むか、若しくは混合物から本質的になる；（iii）籾殻とカリアンドラ・カロティルススとの混合物からなるか、若しくは混合物から本質的になる；又は（iv）少なくとも１５重量％の量の籾殻と、カリアンドラ・カロティルススとを含み、１又は２以上のバイオマスの供給源が、籾殻からなるか、又は籾殻から本質的になる場合、バイオマスに由来する材料が、固体バイオマス燃料中に、固体バイオマス燃料の総燃料含有量の少なくとも９５重量％の量で存在する、使用が提供される。

【0077】

好ましくは、１又は２以上のバイオマスの供給源は、本発明の第１及び第３の態様に従って上に記載した通りである。

【0078】

好ましくは、使用は、１又は２以上のバイオマスの供給源を、本発明の第１の態様による方法に使用することを含む。

【0079】

好ましくは、固体バイオマス燃料は、本発明の第１及び第３の態様に従って上に記載した通りである。

【図面の簡単な説明】

【0080】

例として、添付の図を参照しながら、本発明をここに記載する。

【図1】籾殻の写真である。

【図2】成型するステップ中の生成収率における差異を図示したグラフである。バイオマス供給源は籾殻からなる。

【図3】本発明の方法に従って生成した成型バイオマス生成物について、Ｘ軸の圧縮比に対する、Ｙ軸の生産性を図示したグラフである。ここでのバイオマス供給源は、籾殻からなる。

【図4】本発明の方法に従って生成した成型バイオマス生成物について、ｘ軸の圧縮比に対する、ｙ軸（ｋｇ／Ｌ）の密度を図示したグラフである。バイオマス供給源は籾殻からなる。

【図5】本発明のバイオマス燃料生成物の写真である。

【図6】本発明の複数の生成物のバルク密度を図示したグラフである。

【図7】本発明の複数の生成物の耐久性を図示したグラフである。

【図8】本発明の複数の生成物の硫黄含有量を図示したグラフである。

【図9】本発明の複数の生成物の酸素含有量を図示したグラフである。

【図10】本発明の複数の生成物の炭素含有量を図示したグラフである。

【図11】本発明の複数の生成物の窒素含有量を図示したグラフである。

【図12】本発明の複数の生成物の固定炭素含有量を図示したグラフである。

【図13】本発明の複数の生成物の灰分含有量を図示したグラフである。

【図14】本発明の複数の生成物の水分率を図示したグラフである。

【図15】本発明の複数の生成物の揮発性物質含有量を図示したグラフである。

【図16】本発明の複数の生成物のＰＭ１．０排出を図示したグラフである。

【図17】人工気候室における、本発明の生成物の試験の結果を示すグラフである。

【図18】人工気候室における、本発明の生成物の別の試験の結果を示すグラフである。

【図19】人工気候室における、本発明の生成物の別の試験の結果を示すグラフである。

【図20】気候室における試験後の、本発明の複数の生成物の表面水分率の結果を示すグラフである。

【図21】本発明の方法の成型するステップにおいて使用されうる圧縮型の略図である。

【発明を実施するための形態】

【0081】

バイオマスの供給源
本発明に従って使用される１又は２以上のバイオマスの供給源は、上に記載したもののいずれであってもよい。好ましい実施形態では、１又は２以上のバイオマスの供給源は、籾殻を含む、籾殻から本質的になる、又は籾殻からなる。１又は２以上のバイオマスの供給源が籾殻と、１又は２以上の追加のバイオマスの供給源とを含む場合、１又は２以上のバイオマスの供給源は、５重量％～９５重量％など、任意の特定の量の籾殻を含有しうる。典型的には、１又は２以上のバイオマスの供給源が籾殻と、１又は２以上の追加のバイオマスの供給源を含む場合、籾殻は、１又は２以上のバイオマスの供給源の総量の１０重量％～９０重量％、２０重量％～８０重量％、３０重量％～７０重量％、又は４０重量％～６０重量％の量で存在する。

【0082】

１又は２以上のバイオマスの供給源が、籾殻とカリアンドラ・カロティルススとの混合物を含む、又は混合物からなる場合、籾殻は、典型的には、１又は２以上のバイオマスの供給源の総重量の少なくとも１５重量％の量で存在する。好ましくは、籾殻は、存在する１又は２以上のバイオマスの供給源の総量の２０重量％～８０重量％の量で存在する。１又は２以上のバイオマスの供給源が、籾殻と混合木材などの木材との混合物を含む、又は混合物からなる場合、籾殻は、典型的には、１又は２以上のバイオマスの供給源の総重量の少なくとも１５重量％の量で存在する。好ましくは、籾殻は、存在する１又は２以上のバイオマスの供給源の総量の２０重量％～８０重量％の量で存在する。

【0083】

上に記載した１又は２以上のバイオマスの供給源のそれぞれは、当技術分野において公知の慣例的な方法によって、入手する、又は収穫することができる。

【0084】

本明細書で使用される場合、「木材」という用語は典型的には、基本的に、樹木又は低木の幹、枝、及び根の大部分を占める、樹皮の下の木部からなる、硬い繊維質物体を指すために使用される。木材は、葉状植物においては、限定的な範囲でのみ見出される。「木材」という用語のこの定義は、当技術分野において一般に理解される定義に一致する。本明細書で使用される場合、「混合木材」という用語は、２種類又は３種類以上の木材の混合物を指すために使用される。２種類又は３種類以上の木材は、混合木材が少なくとも２種類の木材を含む限り、任意の量で混合木材中に存在してよい。

【0085】

本明細書で使用される「含む（comprising）」という用語は、任意のさらなる不定の成分が存在してもよいことを意味するために使用される。本明細書で使用される「からなる（consisting）」という用語は、特に列挙されたもの以外のさらなる成分が、存在してはならないことを意味するために使用される。本明細書で使用される「から本質的になる（consisting essentially of）」という用語は、さらなる不定の成分が存在してもよいが、これらの成分は、組成物の本質的な特徴には実質的に影響しないことを意味するために使用される。

【0086】

上に記載したように、本発明に使用する１又は２以上のバイオマスの供給源は、商業規模において成長させ、収穫することができ、先行技術において使用される材料と比較して、バイオマス供給源の質及び特定の特性の制御の上昇を提供することが見出されている。前記材料の使用によって、必要な伐採など、樹木を使用することに関連する環境への損害も回避される。上記利点は特に、籾殻とカリアンドラ・カロティルススとの使用に関連する。

【0087】

本発明に使用する１又は２以上のバイオマスの供給源の使用では、驚くべきことに、前記以前から使用されていた材料よりも、微粉砕するのが容易であることも見出されている。いくつかの材料については、微粉砕がまったく必要ないことさえ見出されている。これによって、微粉砕プロセスのコストが低減する。特に、籾殻は一般に、微粉砕が必要ではない。カリアンドラ・カロティルススは微粉砕を必要とするが、前記以前から使用されていた材料よりも、微粉砕するのが容易であることが見出されている。

【0088】

本発明の材料の使用はまた、微粉砕する場合、前記以前から使用されていた材料よりも、均質な粒子サイズのミックスを提供する。理論によって限定されるものではないが、これによって、バイオマス燃料生成物のより高い一様性及び連続性など、最終的な固体燃料生成物に有利な特性が付与されると考えられる。これは、複数の理由により、燃焼方法において望ましい。

【0089】

籾殻も、世界のある特定の地域においてはコメが豊富であることに起因して、バイオマスの供給源として特に有用であると考えられる。現在、世界でコメを作付けするために使用される面積は約１億５５００万ヘクタールであり、中国だけで３１００万ヘクタールが使用され、コメ栽培のために使用される世界の表面積の約２０％を占める。中国の全コメ生産は世界で１位であり、全世界の生産の３１％を占める。籾殻（図１に示す）は、コメの処理中に生成する主な副生成物である。籾殻はクリーンであり、豊富な埋蔵量を有する再生可能資源である。籾殻はまた、コメ生産プロセスの豊富な副生成物であるため、安価でもある。

【0090】

しかしながら、籾殻は、低い充填密度を有し、少なくともこの理由のために、輸送するのに不便である。さらに、農業及び林業において籾殻を直接焼却する場合、塵が大気汚染を生じさせうる。他の以前から使用されていたバイオマス原材料と比較した、籾殻の使用の利点は、高価な微粉化加工を受けることが、籾殻には必要ないことである。しかしながら、籾殻の欠点は、従来のバイオマス燃料生成方法を使用して籾殻から燃料を作製する場合、得られる燃料が、単位体積当たりで十分なエネルギーを生じないことである。したがって、当技術分野において、上に記載した欠点を緩和する、籾殻から固体バイオマス燃料を生成するための方法が必要である。本発明の方法は、前記欠点を緩和することが見出されている。

【0091】

籾殻の使用に関連する他の利点としては、出発材料としての籾殻のサイズ及び密度における一様性が挙げられ、これは、下でさらに詳細に記載するように、前記籾殻を事前に成型することなく、直接焙焼できることを意味する。籾殻から生成される固体バイオマス燃料は、異なる出発材料に由来するバイオマス固体燃料と比較する場合、上昇した防水特徴を有することも見出されている。

【0092】

本明細書で使用される籾殻(rice husk)という用語は、コメ外皮(rice hull)という用語と互換的に使用される。

【0093】

バイオマスの混合＆微粉化
１０００μｍ～１００００μｍの粒子サイズを有する１又は２以上のバイオマス粉末を準備するステップ（ｉ）は、１又は２以上のバイオマスの供給源を微粉化することを含んでもよい。

【0094】

バイオマス供給源は、当技術分野において公知の標準技法によって、バイオマス粉末に微粉化されうる。バイオマス供給源は、バイオマス粉末が１０００μｍ～１０，０００μｍの平均粒子直径（Ｄ５０）を有するように、微粉化されうる。典型的には、１又は２以上のバイオマスの供給源は微粉化されて、１０００μｍ～８０００μｍ、２０００μｍ～８０００μｍ、又は２０００μｍ～６０００μｍの平均粒子直径を有する。上に記載したたように、本発明における使用のために特定のバイオマス供給源を微粉化することで、以前から公知のバイオマス供給源を微粉砕することによって提供されるよりも小さい、有利な粒子サイズ分布を有するバイオマス粉末が提供されることが見出されている。これは、カリアンドラ・カロティルススについては特にそうである。

【0095】

実施形態では、この方法は、籾殻を微粉化するステップを含む。代替実施形態では、この方法は、籾殻を微粉化するステップを含まない。上に記載したように、籾殻を使用する利点は、自然に存在する粒子サイズに起因して、微粉化を必ずしも必要としないことである。

【0096】

１又は２以上のバイオマス粉末を準備するステップ（ｉ）はまた、籾殻を１又は２以上の他のバイオマスの供給源と混合することを含んでもよい。混合することは、当技術分野において公知の標準的な技術を使用して行われうる。実施形態では、籾殻に加えて１又は２以上のバイオマスの供給源を、１０００μｍ～１００００μｍの粒子サイズを有するように微粉化する。別の実施形態では、１又は２以上の追加のバイオマスの供給源は、１０００μｍ～１０，０００μｍの自然に存在する粒子サイズを有しうるため、微粉化する必要がない。

【0097】

バイオマス粉末の加熱
１又は２以上のバイオマス粉末を、加熱バイオマス生成物が生成されるように加熱する。加熱は、０．２５～５時間の期間、１６０℃～４２０℃の温度において行われる。好ましくは、成型バイオマス生成物を加熱するステップは、０．４～２時間の期間行われる。好ましくは、１又は２以上のバイオマス粉末を加熱するステップは、１又は２以上のバイオマス粉末を、１８０℃～３５０℃の温度に、より好ましくは２１０℃～２８０℃の温度に加熱することを含む。

【0098】

好ましくは、１又は２以上のバイオマス粉末を加熱するステップ（ii）は、１又は２以上のバイオマス粉末の焙焼を誘導するための条件下で、１又は２以上のバイオマス粉末を加熱することを含む。焙焼は、１０％未満の酸素含有量の雰囲気など、低酸素雰囲気において加熱を行う、穏やかな熱分解のプロセスである。焙焼の好適な条件及びプロセスは、当技術分野において公知である。したがって、好ましくは、１又は２以上のバイオマス粉末を加熱するステップ（ii）は、焙焼を含む。

【0099】

加熱するステップは、１又は２以上のバイオマス粉末を加熱するために好適な、当技術分野において公知である任意の装置において実施できる。例えば、加熱するステップは、欧州特許出願公開第３２８７５０９（Ａ１）号明細書に開示されている装置において、開示されているプロセス条件を使用して実施できる。

【0100】

好ましくは、１又は２以上のバイオマス粉末を加熱するステップ（ii）を、加熱バイオマス生成物の均一性が制御されるように適応させ、任意に、ステップ（ii）を、加熱バイオマス生成物の均一性が制御されるように適応させることは、１又は２以上のバイオマス粉末を加熱しながら回転させる装置において、ステップ（ii）を実施することを含み、任意に、ステップ（ii）を、加熱バイオマス生成物の均一性が制御されるように適応させることは、１又は２以上のバイオマス粉末の回転の速さ又は方向を制御することを含み、任意に、１又は２以上のバイオマス粉末を、装置において、反時計回りと時計回りとの両方の方向に回転させる。加熱バイオマス生成物の均一性も、上に記載した加熱温度及び期間によって最適化される。理論によって限定されるものではないが、加熱バイオマス生成物におけるより高い均一性は、ひとたび成型されると固体バイオマス燃料生成物に伝わり、その結果、より均一な固体バイオマス燃料が生成されると考えられる。

【0101】

本発明の方法が、バイオマスを加熱するステップの後に冷却するステップを含む場合、冷却するステップは、バイオマスを回転させることを含んでもよい。バイオマスは、欧州特許出願公開第３２８７５０９（Ａ１）号明細書に開示されているものなど、好適な装置において回転させてもよい。好ましくは、加熱するステップ（ii）と、バイオマスを冷却するステップとの両方が、バイオマスを回転させることを含む。冷却するステップ又は加熱するステップのいずれかにおいてバイオマスを回転させる場合、バイオマスを、連続サイクルにおいて時計回りと反時計回りとの両方など、異なる方向に回転させてもよい。

【0102】

固体バイオマス生成物の「均一性」という用語は、固体バイオマス燃料又は加熱バイオマス生成物の各粒子まで、及び固体バイオマス燃料生成物又は加熱バイオマス生成物のバルク試料内の複数の粒子まで、一定の又は同様の特性を有する固体バイオマス燃料又は加熱バイオマス生成物を指すために使用される。例えば、限定するものではないが、粒子の密度、粒子の燃焼の容易さ、粒子の化学組成、及び粒子の水抵抗特性。均一性は、燃焼方法において使用するためのバイオマス燃料について、非常に望ましい特性である。

【0103】

本発明者らはまた、上に記載したように加熱するステップを制御すると、先行技術のバイオマス燃料と比較して、増強された防水特性を有する固体バイオマス燃料生成物の提供がさらに支援されることを見出した。加熱するステップの間に、バイオマス粉末中に存在する、水を吸収する親水性化合物が分解する。さらに、加熱するステップによって、バイオマス粉末中に存在する油が、バイオマス粉末粒子の外部に移動して、前記粒子の疎水性が上昇する。

【0104】

加熱バイオマス生成物の成型
バイオマス粉末を、固体バイオマス燃料が提供されるように成型する。成型するステップは、当技術分野において公知である任意の成型装置において、当技術分野において公知のバイオマス成型技法に従って行ってよく、押出成形システムを含んでもよい。好ましくは、成型するステップは、圧縮型において行われる。好ましくは、圧縮型は、成型物脱出孔を含む。成型するステップは、中国特許第１０５４３５７０８号明細書に記載される装置を使用して行ってもよい。

【0105】

好ましくは、成型するステップは、バイオマス粉末をペレットに成型することを含む。したがって、好ましい実施形態では、固体バイオマス燃料生成物はバイオマスペレットを含む。

【0106】

バイオマス粉末を成型して成型バイオマス生成物を生成することは公知であるが、本発明の本発明者らは、驚くべきことに、成型するステップを、前記ステップから生成される成型バイオマス生成物の密度が、ある特定の範囲内に制御されるように適応させることで、最終的な固体バイオマス燃料生成物に、ある特定の有利な特性が付与されることを発見した。特に、成型するステップを、成型バイオマス生成物の密度が０．６０～１．３０ｋｇ／Ｌの範囲内となるように制御することで、最終的なバイオマス燃料生成物に有利な特性が付与されることが見出された。好ましくは、成型するステップを、成形バイオマス生成物の密度が０．７０ｋｇ／Ｌ～１．２５ｋｇ／Ｌの範囲内となるように制御する。

【0107】

成型するステップは、多様な方法で制御されうる。成型するプロセスが圧縮型の使用を含む場合、３．８～６．５の圧縮比を使用することによって、密度が制御される。典型的には、圧縮比が小さいほど、成型バイオマス生成物の密度が低くなる。しかしながら、圧縮比が大きいほど、成型バイオマス生成物の収率が低くなる。

【0108】

成型物脱出孔を有する圧縮型についての圧縮比は、成型物脱出孔の長さと直径との比として定義されうる。

【0109】

図２１は、本発明に従って使用されうる圧縮型の例を示す。加熱バイオマス生成物を型の内部に挿入した後、図における成型物脱出孔を出ていくように、圧力によって型の内側から押し出す。圧力比を、成型物脱出孔の長さと直径との比として図に示す。

【0110】

本発明の方法において、好ましくは、バイオマス粉末を成型するステップ（iii）は、成型バイオマス生成物のその密度が０．７０ｋｇ／Ｌ～１．２５ｋｇ／Ｌの範囲内に制御されるように、成型するステップを適応させることを含む。好ましくは、圧縮型を使用し、圧縮型の圧縮比を制御することによって、密度が制御される。より好ましくは、圧縮比は３．８～６．５である。

【0111】

成型するステップ中の成型バイオマス生成物の密度を制御することで、驚くべきことに、最終的なバイオマス燃料生成物に防水能の上昇が提供されることが見出されている。好ましくは、０．７０ｋｇ／Ｌ～１．２５ｋｇ／Ｌの範囲内の密度を有する成型バイオマス生成物から生成される固体バイオマス燃料生成物は、最大２０日間、好ましくは最大３０日間、十分に防水性である。

【0112】

好ましくは、加熱バイオマス生成物を成型するステップ（iii）の前に、加熱バイオマス生成物に添加剤を加える。前記添加剤は、成型プロセスを改善し、成型するステップから生成される成型バイオマス生成物の収率を上昇させると考えられる。好適な添加剤は、当技術分野において公知であり、限定するものではないが、デンプン又はデンプン誘導体が挙げられる。

【0113】

図２は、成型するステップ中に添加剤を含む場合の、添加剤を含まない場合に対する、成型するステップの後の収率の差を示し、１又は２以上のバイオマスの供給源は籾殻からなる。成型する前に添加剤を加熱バイオマス生成物に加える場合、より高収率が得られることを見て取ることができる。

【0114】

図３は、本発明の方法に従って生成した成型バイオマス生成物について、Ｘ軸の圧縮比に対する、Ｙ軸の生産性を図示したグラフである。ここでのバイオマス供給源は、籾殻からなる。

【0115】

図４は、本発明の方法に従って生成した成型バイオマス生成物について、ｘ軸の圧縮比に対する、ｙ軸（ｋｇ／Ｌ）の密度を図示したグラフであり、バイオマス供給源は籾殻からなる。

【0116】

本発明の方法において、ひとたび成型するステップ（iii）が行われると、いくつかの実施形態では、成型するステップの直接生成物（本明細書では成型バイオマス生成物と呼ばれる）を、燃焼方法における固体バイオマス燃料として直接使用してもよい。代替実施形態では、成型バイオマス生成物を、固体バイオマス燃料生成物が提供されるように、さらに処理してもよい。したがって、いくつかの実施形態では、本発明の方法は、固体バイオマス燃料を形成するように、成型するステップの直接生成物（成型バイオマス生成物）を処理するステップをさらに含む。

【0117】

本発明には、加熱バイオマス粒子を成型する前に、バイオマス粉末を加熱することを伴う。これは、バイオマスの焙焼の前に成型が行われる、公知の方法とは対照的である。成型する前の焙焼の利点は、大きいサイズの成型ペレットと比較して、バイオマス粉末の粒子サイズが小さく、表面積が大きいことに起因して、焙焼プロセスがより容易であり、必要となるエネルギーがより少ないことである。成型の後に焙焼を行う方法では、いくつかの方法において、成型ペレットの外部のみが効果的に焙焼され、内部は効果的に焙焼されない。さらに、成型ペレットの焙焼は、加熱するステップ中にペレットのクラック形成を招くことがある。したがって、焙焼後に成型することが有利であると見出されている。

【0118】

しかしながら、公知の方法には、均一で均質な形状化ペレット生成物を提供するためには成型が必要であるため、焙焼の前に成型することが伴う。焙焼に供するバイオマス粒子は、均一なサイズのものであることが非常に望ましい。様々なタイプの木材などの以前から公知のバイオマス出発材料については、木材を小さな粒子に破壊するために使用される微粉砕プロセスは、十分に均一な微粉砕生成物を提供しないため、焙焼前に成型することが必要である。したがって、焙焼のための均一な生成物を提供するために、前記微粉砕粒子を成型することが必要である。対照的に、バイオマス出発材料として籾殻を使用する場合、有利なことに、籾殻粒子が小さく均一なサイズで自然に存在し、大きな表面積の一様な生成物を生成するための微粉砕が必要でないか、又は最小限の微粉砕のみが必要とされるかのいずれかであることに起因して、成型する前に焙焼を行ってもよい。前記生成物は成型せずに焙焼することができ、したがって、上に記載した利点が提供される。

【0119】

典型的には、上に記載したものなどの添加剤の他には、成型するステップ中の加熱バイオマス生成物に、他の燃料供給源を加えない。したがって、成型するステップの成型バイオマス生成物（すなわち固体バイオマス燃料）は、固体バイオマス燃料中に、燃料供給源としてバイオマスに由来する材料のみを含む。例えば、加熱バイオマス生成物をペレットに成型する場合、典型的には、成型するステップによって生成される固体バイオマス燃料ペレットが、バイオマスに由来する燃料供給源のみを含有するように、成型する前に、他の燃料供給源を加熱バイオマス生成物に加えない。したがって、好ましい実施形態では、固体バイオマス燃料は、燃料の全燃料含有量の少なくとも５０重量％、例えば、バイオマスに由来する材料の少なくとも６０重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも８０重量％、少なくとも９０重量％、好ましくは少なくとも９５重量％を構成する。１又は２以上のバイオマスの供給源が、籾殻からなる、又は籾殻から本質的になる場合、バイオマス固体燃料は、バイオマスに由来する材料の燃料の全燃料含有量の少なくとも９５重量％を構成する。

【0120】

これは、当技術分野において公知のある特定の方法とは対照的であり、この場合、固体燃料ペレットが成型するステップにおいて生成され、成型するステップ中に、バイオマスに由来する材料が、石炭などの代替燃料供給源と混合される。したがって、前記ペレットは、バイオマスに由来する材料と、石炭などの追加の燃料供給源も含むことになる。

【0121】

固体燃料の全燃料含有量という用語が本明細書において使用される場合、これは、バイオマス由来材料及び石炭など、可燃性材料である固体燃料の成分を指すことが意図される。固体燃料に対する燃料含有量という用語は、固体燃料ペレット中に存在しうる、それ自体の燃焼によってエネルギーを生じない添加剤を包含することを意図しない。

【0122】

成型するステップはまた、最終的なバイオマス固体燃料生成物の防水特性を高めることも見出されている。成型するステップ中に起こる密度の上昇は、より高密度の成型バイオマス生成物粒子には、水がより染み込みにくいことを意味する。さらに、生成物が高密度化するにつれて、より多くのバイオマスが成型物の内部に濃縮され、水とは直接接触しなくなる。

【0123】

固体バイオマス燃料生成物
固体バイオマス燃料生成物は、上に記載した物理的特性のいずれかを有しうる。

【0124】

上に記載したように、本発明のバイオマス固体燃料は、好ましくはペレットを含む。ペレットは、任意の好適なサイズであってよい。好ましくは、ペレットは、３ｍｍ～１００ｍｍ、より好ましくは、５ｍｍ～８ｍｍの直径を有する。好ましくは、ペレットは、２０ｍｍ～６０ｍｍ、より好ましくは３０ｍｍ～５０ｍｍの長さを有する。上に論じたように、驚くべきことに、本発明の固体バイオマス燃料生成物は、先行技術の方法によって作製される固体バイオマス燃料生成物と比較して、増強された防水特徴を有することが見出されている。これは、成型及び／又は加熱するステップが、上に記載したように制御されることに起因すると考えられる。本発明者らは、先行技術のバイオマス燃料が最大１０日間しか十分に防水性でないことを見出した。対照的に、本発明の固体バイオマス燃料生成物は、最大２０日間、好ましくは３０日間、より好ましくは４０日間、十分に防水性であることを見出した。

【0125】

固体バイオマス燃料の防水特性は、下でさらに詳細に記載する、Energy Research Centre of the Netherlands（ＥＣＮ）の標準試験によって決定される。

【0126】

本発明のバイオマス固体燃料の水分率も、標準ＥＣＮ試験方法によって決定されうる。本発明の固体バイオマス燃料の水分率は、典型的には５～９重量％、好ましくは６～８重量％、より好ましくは６～７重量％である。

【0127】

本発明の固体バイオマス燃料はまた、予想外に高い機械的耐久性を有することも見出されている。機械的耐久性は、典型的には９５％超である。これは、９５％以上の機械的耐久性のバイオマスペレットは、２カ月もの期間、損傷せずに外に貯蔵できることが見出されているため、有利である。対照的に、９５％未満の機械的耐久性を有するバイオマスペレットは、典型的には、降雨によって損傷し、外に貯蔵できない。したがって、高い機械的耐久性は、本発明のバイオマスペレットのさらなる利点である。

【0128】

固体バイオマス燃料粒子の高い耐久性に関連するさらなる利点は、ペレットが力によって何らかの形で破壊された場合、低い機械的耐久性を有するペレットよりも大きなピースに分解することである。これによって、粉塵爆発のリスクがあるとしても、最小化される。

【0129】

上に記載したように、好ましい実施形態では、典型的には、上に記載したものなどの添加剤の他には、成型するステップ中の加熱バイオマス生成物に、他の燃料供給源を加えない。したがって、固体バイオマス燃料は典型的には、固体バイオマス燃料中に、燃料供給源としてバイオマスに由来する材料のみを含む。例えば、加熱バイオマス生成物をペレットに成型する場合、典型的には、成型するステップによって生成される固体バイオマス燃料ペレットが、バイオマスに由来する燃料供給源のみを含有するように、成型する前に、他の燃料供給源を加熱バイオマス生成物に加えない。

【0130】

したがって、好ましい実施形態では、固体バイオマス燃料は、燃料の全燃料含有量の少なくとも５０重量％、例えば、バイオマスに由来する材料の少なくとも６０重量％、少なくとも７０重量％、少なくとも８０重量％、少なくとも９０重量％、好ましくは少なくとも９５重量％を構成する。１又は２以上のバイオマスの供給源が、籾殻からなる、又は籾殻から本質的になる場合、バイオマス固体燃料は、バイオマスに由来する材料の燃料の全燃料含有量の少なくとも９５重量％を構成する。

【0131】

典型的には、固体バイオマス燃料は、酸化剤、点火剤、又はこれらの任意の組合せを含まない。例えば、ペレットに成型する場合、好ましくは、固体バイオマス燃料のペレットは点火剤又は酸化剤を含まず、点火剤及び酸化剤の例は、過マンガン酸カリウムなど、当技術分野において公知である。本発明に関連する利点は、固体バイオマス燃料が効果的に燃焼するために、前記点火剤及び酸化剤を必要としないことである。以前は、燃料生成物におけるバイオマスの供給源として籾殻が使用されていた場合、燃料が十分に燃焼するためには、中に点火剤又は酸化剤を含むことが必要であった。

【0132】

加えて、上に記載したように、好ましくは、本発明の固体バイオマス燃料生成物は、化石燃料などの追加の燃料の供給源、例えば石炭を含まない。以前は、燃料のためのバイオマスの供給源として籾殻が使用されていた場合、籾殻は、効果的に燃焼して、燃焼方法中に十分なエネルギーを提供するように、石炭と組み合わせられていた。本発明の予想外の利点は、固体バイオマス燃料生成物が、効果的に燃焼するために、又は燃焼する方法中に十分なエネルギーを提供するために、石炭又は任意の他の添加剤を含む必要がないことである。

【0133】

理論によって限定されるものではないが、上に論じた成型するステップ中の密度の制御、及び加熱するステップ中の均一性の制御によって、本発明のバイオマス固体燃料生成物に優れた性能特徴が与えられ、その結果、前記生成物は、最終的なバイオマス固体燃料ペレットが、石炭と酸化剤又は点火剤化合物とを、バイオマスとともに含むように、成型するステップ中に酸化剤又は点火剤化合物と、石炭とを加えることを必要とせずに、効果的に燃焼することができると考えられる。

【0134】

燃焼方法
本発明の生成物は、多様な異なる燃焼方法に使用されうる。特定の方法における使用についての前記生成物の適合性は、当技術分野における当業者には明らかであろう。例えば、本発明のバイオマス燃料は単独で、発電所における燃焼方法、又は工業プロセスに使用してもよい。あるいは、本発明のバイオマス生成物は同時焼成において、石炭などの追加の燃料とともに、燃焼方法に使用してもよい。

【0135】

有利なことに、本発明の生成物は、当技術分野において公知である他のバイオマス燃料と比較した場合、非常に少ないＰＭ１．０排出を提供することが見出されている。加えて、この方法のＰＭ１．０排出は、石炭の燃焼を伴う方法よりも少ない。

【0136】

有利なことに、本発明のバイオマス燃料の改善された物理的特性によって、バイオマスが、石炭との同時焼成に特に好適となることが見出されている。例えば、生成物の改善された質及び均一性によって、本発明のバイオマス燃料を、石炭と特に良好に同時焼成させることができる。本発明のバイオマス燃料の改善された防水特性はまた、バイオマスを石炭と同時焼成させ、その防水的性質に起因して、貯蔵及び輸送をより容易とするのに特に好適であることを意味する。

【実施例1】

【0137】

本発明による方法を行った。バイオマスの供給源は、籾殻のみであった。加熱するステップの温度は、０．４～２時間の期間、２２０℃～２８０℃であった。加熱するステップの後、加熱籾殻を冷却し、次いで、成型して固体バイオマス燃料を得た。

【0138】

固体生成物の写真を図５に示す。

【実施例2】

【0139】

本発明による方法を行った。バイオマスの供給源は、７５重量％の籾殻と、２５重量％の混合木材であった。加熱するステップの温度は、０．４～２時間の期間、２２０℃～２８０℃であった。加熱するステップの後、加熱バイオマス生成物を冷却し、次いで、成型して固体バイオマス燃料を得た。

【実施例3】

【0140】

本発明による方法を行った。バイオマスの供給源は、５０重量％の籾殻と、５０重量％の混合木材であった。加熱するステップの温度は、０．４～２時間の期間、２２０℃～２８０℃であった。加熱するステップの後、加熱バイオマス生成物を冷却し、次いで、成型して固体バイオマス燃料を得た。

【実施例4】

【0141】

本発明による方法を行った。バイオマスの供給源は、２５重量％の籾殻と、７５重量％の混合木材であった。加熱するステップの温度は、０．４～２時間の期間、２２０℃～２８０℃であった。加熱するステップの後、加熱バイオマス生成物を冷却し、次いで、成型して固体バイオマス燃料を得た。

【実施例5】

【0142】

本発明による方法を行った。バイオマスの供給源は、７５重量％の籾殻と、２５重量％のカリアンドラ・カロティルススであった。加熱するステップの温度は、０．４～２時間の期間、２２０℃～２８０℃であった。加熱するステップの後、加熱バイオマス生成物を冷却し、次いで、成型して固体バイオマス燃料を得た。

【実施例6】

【0143】

本発明による方法を行った。バイオマスの供給源は、５０重量％の籾殻と、５０重量％のカリアンドラ・カロティルススであった。加熱するステップの温度は、０．４～２時間の期間、２２０℃～２８０℃であった。加熱するステップの後、加熱バイオマス生成物を冷却し、次いで、成型して固体バイオマス燃料を得た。

【実施例7】

【0144】

本発明による方法を行った。バイオマスの供給源は、２５重量％の籾殻と、７５重量％のカリアンドラ・カロティルススであった。加熱するステップの温度は、０．４～２時間の期間、２２０℃～２８０℃であった。加熱するステップの後、加熱バイオマス生成物を冷却し、次いで、成型して固体バイオマス燃料を得た。

【0145】

実施例１～７において生成した固体バイオマス燃料の特性評価
実施例１～７において調製した固体バイオマス燃料のバルク密度（ｋｇ／Ｌ）を、ＤＩＮ ＥＮ １５１０３を使用して測定し、図６に示す。

【0146】

実施例１～７において調製した固体バイオマス燃料の耐久性を、ＤＩＮ ＥＮ １５２１０－１によって決定し、図７に示す。

【0147】

実施例１～７において調製した固体バイオマス燃料の硫黄含有量を、図８に示す。硫黄含有量は、ＤＩＮ ＥＮ １５２８９に従って決定する。

【0148】

実施例１～７において調製した固体バイオマス燃料の酸素含有量を、図９に示す。酸素含有量は、ＤＩＮ ＥＮ １５２９６によって決定した。

【0149】

実施例１～７において調製したバイオマス固体燃料の炭素含有量を、図１０に示す。炭素含有量は、ＤＩＮ ＥＮ １５１０４に従って決定する。

【0150】

実施例１～７において調製したバイオマス固体燃料の窒素含有量を、図１１に示す。窒素含有量は、ＤＩＮ ＥＮ １５１０４に従って決定する。

【0151】

実施例１～７において調製したバイオマス固体燃料の固定炭素含有量を、図１２に示す。固定炭素含有量は、ＤＩＮ ＥＮ ５１７３４に従って決定する。

【0152】

実施例１～７において調製したバイオマス固体燃料の灰分含有量を、図１３に示す。灰分は、ＤＩＮ ＥＮ １４７７５によって、５５０℃において決定した。

【0153】

実施例１～７において調製したバイオマス固体燃料の水分率を、図１４に示す。水含有量は、ＤＩＮ ＥＮ １４７７４－２に従って決定した。

【0154】

実施例１～７において調製した固体バイオマス燃料の揮発性物質含有量を、図１５に示す。実施例１～７において生成したバイオマス固体燃料のＰＭ１．０排出を、図１６に示す。ＰＭ１．０排出は、ドイツＥＣＮ試験研究所の標準方法によって決定した。

【0155】

上記図において、実施例１の生成物をＡとして表し、実施例２の生成物をＢとして表し、実施例３の生成物をＣとして表し、実施例４の生成物をＤとして表し、実施例５の生成物をＥとして表し、実施例６の生成物をＦとして表し、実施例７の生成物をＧとして表す。

【実施例8】

【0156】

実施例１の固体バイオマス燃料を人工気候実験において試験し、人工気候室に１０日間曝露した。この試験は、バイオマス燃料粒子の水分率を評定するためのＥＣＮ標準試験である。

【0157】

この試験の結果を、図１７に示す。図１７の結果は、バイオマス粒子の平衡水分取込みが、２７℃及び９０％相対湿度における約１４日間の曝露後、６～７重量％において安定したことを示す。これは、バイオマス燃料粒子の低い水分率であり、バイオマス粒子が、当技術分野において公知のバイオマス固体燃料と比較して、非常に疎水性であり、高い耐水性であることを指し示す。

【0158】

気候室における第２の実験では、バイオマス固体燃料を、２７℃の温度において、水中に１５分間浸漬させ、気候室に曝露した。水中への浸漬後、試料の水分率は９０重量％であった。気候室における１０日間の曝露後、燃料の水分率は７．６％前後で安定した。結果を図１８及び１９に示す。粒子の浸漬は、１０日後に達成された平衡水分率において、影響がなかった。

【実施例9】

【0159】

実施例１～７の生成物について、気候室実験を繰り返した。

【0160】

図２０は、実施例１～７の生成物の表面水分率を示す。バイオマス粒子の表面水分及び実際の水分率が、非常に近いことを見て取ることができる。

【0161】

図１７～２０において、ｙ軸における値は、バイオマス粒子中の水分の重量パーセントである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【国際調査報告】