JP2016535815A - マイクロ波システムによるチャー - Google Patents
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Abstract
有機炭素含有原料から、酸素欠乏状態でのマイクロ波処理によって作られるチャー組成物を説明する。原料を実質的にマイクロ波透過性の反応槽に導入する。マイクロ波発生源が、反応槽のマイクロ波透過性の壁を通じてマイクロ波を放射されて、反応槽内の原料に作用する。マイクロ波発生源は、反応槽に対して回転させてよい。望ましい反応が生じて、燃料が生成されるまで、原料にマイクロ波を照射する。触媒を原料と混合して、反応プロセスを促進できる。【選択図】 図1D
Description
本発明は広くは、有機炭素含有原料から固体チャー燃料を生成することに関する。
大半の燃料は、限られた地下資源からくみ上げた原油から蒸留する。地球の原油量は減少しており、それと同時に、世界的なエネルギー需要は増大している。今後十年で、世界全体で容易に利用できる原油の埋蔵量の減少により、原油から得る燃料のコストが著しく増大することになる。
産業廃棄物、枯渇し得る物質、及び再生可能な物質を、輸送及び/又は加熱用として適する燃料及び複生成物に効率的に変換できるプロセスを発見するための研究は、増え続けるエネルギー需要に対応する際の重要な要因である。加えて、有用性が向上した固体副生成物を有するプロセスに対する需要も高まっている。
有益性が向上した特性を有する、プロセスによる固体副生成物は、増え続けるエネルギー需要及び食物需要に対応するための重要な要因である。本発明は、これらのニーズに対応し、従来技術を上回る様々な利点を提供する。
マイクロ波処理システムを通した有機炭素含有原料から作られたチャー組成物を説明する。このシステムは、マイクロ波反射性筺体の中の反応槽を少なくとも1つ備える。この反応槽は、マイクロ波透過性の槽壁を少なくとも1つと、外部から酸素が供給されない雰囲気中に有機炭素含有原料を収容するように構成された、反応槽内の反応空間を少なくとも1つ備える。マイクロ波サブシステムは、通電されるとマイクロ波を放射するように構成された装置を少なくとも1つを備える。マイクロ波が、マイクロ波透過性の槽壁を通って、反応空間に導かれるように、このマイクロ波放射装置が、反応槽に対して配置されている。このシステムは、マイクロ波放射装置と反応槽とを相対移動させる機構も備える。本発明のチャー組成物は、実質的に水を含まない。また、本発明のチャー組成物は、孔径のばらつきが10パーセント未満の孔を含む。
別の実施形態では、本発明のチャー組成物は、有機炭素含有化合物を燃料及びチャーに変換するマイクロ波処理を伴うものである。外部から供給される酸素を含まないとともに、マイクロ波反射性筺体の中にある実質的にマイクロ波透過性の反応槽に、有機炭素含有原料を投入する。マイクロ波をマイクロ波発生源から、反応槽の壁を通じて放射して、原料に作用を及ぼす。マイクロ波透過性の反応槽とマイクロ波発生源を相対移動させる。原料が反応して、燃料及びチャー組成物が生成されるまで、原料にマイクロ波を照射する。
上記の概要は、本発明のチャーの詳細を全て説明することを意図したものではない。同じ有機炭素含有原料を熱処理することによって作られる既知のチャーを上回る特徴及び利点は、本発明に対する更に十分な理解とともに、下記の詳細な説明と特許請求の範囲を添付の図面と併せて参照することによって明らかになるとともに、理解される。
下記の用語は、本明細書で使用する場合、以下のとおりである。
下記の用語は、本明細書で使用する場合、以下のとおりである。
「バイオチャー」は、本明細書に記載されているようなマイクロ波システムで処理した「再生可能な原材料」で作られた「チャー」を意味する。
「有機炭素含有原料」は、有機炭素を含む「再生可能な原材料」及び「再生不能な原材料」を意味する。
「チャー」は、本明細書に記載されているマイクロ波システムで処理した「有機炭素含有原料」から揮発成分を除いた固体生成物を意味する。
「再生可能な原材料」は、50年未満に再生できる植物材料又は動物性材料から得た有機炭素含有原料を意味し、この植物材料又は動物性材料としては、例えば草、農作物の廃棄物、木の一部、及び動物性肥料のような材料が挙げられる。
「再生不能な原材料」は、50年未満に再生できない加工材料、並びに枯渇し得る植物及び動物性材料を含む炭化水素含有原料を意味し、例えば、タイヤチップなどのゴム、プラスチック、都市ごみ、原油、ピート、並びに瀝青炭及び無煙炭などの石炭といった材料が挙げられる。
本発明では、様々な修正形態及び代替形態のプロセスが考えられるが、例として、その詳細は、図面に示されており、また、以下で詳細に説明していく。しかしながら、記載されている特定の処理実施形態に本発明を限定するようには意図していないことを理解されたい。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義されている本発明の範囲内に含まれるあらゆる修正形態、等価物、又は代替形態から得られる生成物を網羅するように意図されている。
本明細書で使用する場合、チャーは、有機炭素含有原料から揮発成分を除いた固体生成物である。石炭に関しては、チャーは、酸素欠乏燃焼(石炭乾留、炭化、揮発成分除去、又は熱分解としても知られる)の初期段階中に、炭素質材料から軽質ガスとタールが除去又は放出された後に残る固体材料である。軽質ガスには例えば、石炭ガス、水素、一酸化炭素、メタン、及び揮発性炭化水素を含む様々な可燃性気体を含む引火性気体燃料とともに、少量の不燃性気体(二酸化炭素及び窒素など)が含まれる。コールタールは、粘度が非常に高い茶色又は黒色の液体であり、フェノール類、多環芳香族炭化水素(PAH)、及び複素環式化合物の複雑で多様な混合物を含む。これに対して、酸素の存在下での燃焼(チャー堆積物の有無は問わない)は、ガス化として知られており、合成ガスのような生成物の製造と、典型的には、チャーではなく灰の生成に用いられている。このタイプの燃焼は、一酸化炭素が水蒸気と反応して、二酸化炭素と水素を形成させる(一酸化炭素と水素の混合物は、合成ガスとして知られている)可逆的気相反応、水性ガスシフト反応、可逆的化学反応に達したら、直ちに終了する。
石炭以外の有機炭素含有原料の分解によって得られるチャーは、用いた原料に基づき多少異なる類似の特性を有する。いくつかの他のチャーとしては例えば、バイオマスの熱分解によって生成されるチャー(炭としても知られる)が挙げられる。炭には、例えば、料理及び加熱のために熱を発生させる可燃性燃料、並びに農産物及び園芸作物を育てるのに用いる土壌を肥沃にするためにミネラルを供給する土壌改良を含め、様々な用途がある。また、チャーは、酸素を含む外気にさらされるベーコンクッカーと同様の開放型電子レンジにバイオマスを通して生成されており、熱処理によって生成されるとともに、液相を有するチャーと同様のばらつきのある孔を含む。
加熱又は赤外線(IR)によって生成したチャーでは、その赤外線は、いずれかの有機炭素含有原料の表面で吸収されてから、低下した温度で、次のレベルに再放射される。IRが原料の最内部に達するまで、このプロセスが何度も繰り返される。原料中の全ての材料が、その表面でIRを吸収し、原料を構成する様々な材料は、異なる速度でIRを吸収する。原料の表面と最内層又は最内領域との間には、数桁の温度差が存在し得る。その結果、固体有機炭素含有原料は、部分的に液相を経てから、揮発する。この温度のばらつきは、原料の特徴、加熱速度、及び加熱源の局在性に応じて、長手方向及び半径方向に現れることがある。このように原料の表面から内部に変動的に熱が伝導することにより、コールドスポット、ホットスポット、熱ショック、表面及び内部での不均一な膨張クラック、分裂、表面材料の脱落、エアロゾルの生成が生じる。この全てにより、数多くの異なる最終生成物の製造とともに、副反応を引き起こす微小環境が生じ得る。これらの副反応は、回収前に、原料中のみならず、原料から蒸発して、反応器の内部環境内の蒸気空間を占める揮発成分中でも生じる。
一般的なIR放射プロセス、熱分解は、低/無酸素環境でバイオマスを加熱することによって、バイオマスからバイオチャー、液体、及び気体を生成する。無酸素状態により、燃焼を防ぐ。熱分解から得られる生成物の相対収率は、温度によって異なる。400〜500℃(752〜932°F)の温度の方が、多くのチャーが生成され、700℃(1,292°F)を超える温度は、液体及び気体燃料成分の生成に有利である。熱分解は、温度が高いほど迅速に行われ、典型的には、所要時間は、数時間ではなく、数秒である。典型的な収率は、バイオオイル60%、バイオチャー20%、及び合成ガス20%である。また、高温での熱分解はガス化として知られており、主に合成ガスが生成される。対照的に、ゆっくりした熱分解の方が、実質的にチャーの生成量を約50%ほど増やすことができる。
対して、本発明のチャーを生成するプロセスは、本明細書に記載されている酸素欠乏状態でのマイクロ波処理システムによるマイクロ波照射を用いる。マイクロ波照射により、ほぼ全ての原料が、マイクロ波をほぼ透過する。マイクロ波の大半は吸収されないので、原料全体を透過するのみである。水分子と水に結合するその他の類似の分子を除き、ほぼ全ての材料が、マイクロ波をほぼ透過する。したがって、マイクロ波照射場にさらされるあらゆる原料は、その原料の物理的寸法及び含量にかかわらず、内側から外側まで、マイクロ波に均一に暴露される。マイクロ波では、そのマイクロ波が、水分子に優先的に吸収され、吸収後、水分子は振動して発熱する。水分子は、マイクロ波が水に選択的に吸収されるほどの大きさのエントロピーを有する。そして、この熱が周囲環境に伝わることで、原料が均一かつ十分に加熱される。
水が全て蒸発すると、マイクロ波の一部は、残りの原料に吸収され始め、マイクロ波を原料に何度も透過させる反射性筺体の中で加熱する。マイクロ波は、IRよりも低温かつ短い期間で、原料の変換を終了させることができる。動作温度の低下率は10〜30%であり得、加熱時間は、IR照射による場合に特定の原料を同程度分解させるのに必要な時間の2分の1から10分の1に短縮できる。この全てにより、原料を内側から外側まで均一に加熱できるようになるので、微小環境が減少し、副反応が軽減され、回収する揮発成分が清浄化される。
反応槽内の雰囲気には、外部から供給された酸素は存在しない。いくつかの実施形態では、この雰囲気は、不活性である(例えば窒素雰囲気など)。いくつかの実施形態では、反応槽内の雰囲気は、処理対象の有機炭素含有原料を反応槽に入れる前に、その有機炭素含有原料から事前に完全には除去されなかった少量の水を含んでもよい。
本明細書で論じられているマイクロ波処理システムから得られるチャーは、照射した有機炭素含有炭化水素原料から揮発成分が除かれた炭素残存物である。本明細書で論じられているマイクロ波システムは、水を含まない有機炭素含有原料を反応槽に投入すれば、その有機炭素含有原料を処理できる。全ての有機炭素含有原料は、反応槽で解離される分子を含み、この分子は、多くのマイクロ波エネルギーを優先的に吸収して熱を発生させる2価の結合手を多く有する。しかしながら、水又は水に結合する分子が存在する方が、変換は効率的であり、すなわち、高速かつ低温で変換される。有機含有原料を反応槽に投入するときの原料の含水率が、少なくとも5重量パーセントかつ15重量パーセント未満であると、効率的な変換が行われることがある。水が少なくとも6重量パーセントかつ12重量パーセント未満であると、効率的な変換が行われることがある。本明細書の目的においては、水には、遊離水、間隙水、細胞水、及び他の分子と組み合わさって水和化合物を形成できる水部分が含まれる。初期に原料にマイクロ波を照射している間、原料粒子の体積全体にわたって水を均一に加熱することによって、より均一な孔が、より多く作られる。大半の有機炭素含有原料は水を含むので、以下の議論は、そのような原料に焦点を当てる。しかしながら、水を含まない同様の原料でも、成果を得ることができるが、効率性は低下する。
マイクロ波照射処理によって作られるチャーには、上述のようにIRで処理した同様の原料に比べて、改善された特徴がいくつかある。第1に、マイクロ波処理中、実質的に全ての遊離水が、表面から中心まで均一に、十分に除去されるので、同様の原料でIR処理により作られたチャーよりも、孔の数が多くなり、孔径が大きくなり、チャー全体のばらつきが小さくなる。いくかの実施形態では、孔の数は10%多く、いくつかの実施形態では、孔の数は20%多く、いくかの実施形態では、孔の数は30%多く、いくかの実施形態では、孔の数は40%多い。いくつかの実施形態では、孔の平均径として測定した孔径は10%大きく、いくつかの実施形態では、孔径は20%大きく、いくつかの実施形態では、孔径は30%大きく、いくつかの実施形態では、孔径は40%大きい。いくつかの実施形態では、孔の数のばらつきは10%未満であり、いくつかの実施形態では、孔の数のばらつきは5%未満である。いくつかの実施形態では、孔径のばらつきは10%小さく、いくつかの実施形態では、孔径のばらつきは5%小さい。孔の密度、大きさ、及び分布の向上により、いくつかの実施形態における表面の体積に対する比率は、同様の原料からIR処理によって作られたチャーの少なくとも4倍である。いくつかの実施形態では、表面の体積に対する比率は、少なくとも6倍大きく、いくつかの実施形態では、少なくとも8倍大きく、いくつかの実施形態では、少なくとも10倍大きく、いくつかの実施形態では、少なくとも15倍大きい。特定の原料で、所望の孔の密度、大きさ、及び分布がもたらされるように、マイクロ波処理システムの反応器の条件を制御してよい。優れた有孔性の一例は、土壌におけるチャーの水和特性が、同じ原料でIRによって作られたチャーよりも優れていることである。
第2に、本発明のチャーは、同様の原料からIR処理によって作られたチャーよりも、含まれる揮発成分の量が少ない。解重合温度時に揮発成分が存在すると、炭素との有害な反応が生じ、所望の液体燃料及び本発明のチャー以外の化合物が形成される。加えて、チャーの中の揮発成分は、得られたチャーの中の固定炭素を低下させることによって、チャーの加熱成分率を低下させる。本発明では、チャーは、凝縮性及び非凝縮性の気体及び蒸気という揮発成分が十分に除かれたものである。同様の原料でIR処理によって作られたチャー(揮発成分含有率が少なくとも10重量%)と比べて、いくつかの実施形態では、気体及び蒸気の含有率は、少なくとも95重量%低く、いくつかの実施形態では、少なくとも97重量%低く、いくつかの実施形態では、少なくとも99重量%低い。これは、鋼製造用のコークス、ガス化、及びボイラーなどの燃焼用途などのチャーの用途において望ましい。本発明のチャーに含まれる有害な腐食性化合物は、IR処理によるチャーよりも少ないからである。
第3に、本発明のチャーの発熱量は、同じ原料でIR処理によって作られたチャーよりも大きい。より多くの揮発成分が除去されているので、後に、チャーを燃料として、燃焼に関わる用途で使用する際に、揮発成分と炭素との副反応が少なくなる。すなわち、本発明のチャーの中に残存する固定炭素の程度を、IRによって処理した同様の原料よりも大きくすることができる。固定炭素含有率は、いくつかの実施形態では、少なくとも5重量%高く、いくつかの実施形態では、少なくとも10重量%高く、いくつかの実施形態では、少なくとも15重量%高く、いくつかの実施形態では、少なくとも20重量%高い。この固定炭素の増大により、同じ原料であるが、IRによって処理したチャーよりも、本発明のいくつかの実施形態のチャーの熱含量を増大させることができる。熱含量は、用いる有機炭素含有原料の種類の影響を受け、概して、IR法で処理した同様の有機炭素含有原料の6,000Btu/lb(14MJ/kg)未満〜10,000Btu/lb(23MJ/kg)未満と比べて大きく、少なくとも10,000Btu/lb(23MJ/kg)〜14,000Btu/lb(33MJ/kg)の範囲である。いくつかの実施形態では、本発明のチャーの熱含量は、同じ原料からIR処理で作られたチャーよりも少なくとも20%大きく、いくつかの実施形態では、少なくとも30%大きく、いくつかの実施形態では、少なくとも40%大きく、いくつかの実施形態では、少なくとも50%大きく、いくつかの実施形態では、少なくとも60%大きく、いくつかの実施形態では、少なくとも70%大きい。加えて、揮発成分の量が低下しているので、本発明のチャーは、目に見える煙を出すことなく、同様の原料でIR処理によって作られたチャーよりも小さい炎で燃焼できる。いくつかの実施形態では、炎は少なくとも5%小さいことができ、いくつかの実施形態では、少なくとも10%小さいことができ、いくつかの実施形態では、少なくとも15%小さいことができ、いくつかの実施形態では、少なくとも20%小さいことができ、いくつかの実施形態では、少なくとも25%小さいことができ、いくつかの実施形態では、少なくとも30%小さいことができ、いくつかの実施形態では、少なくとも35%小さいことができ、いくつかの実施形態では、少なくとも40%小さいことができる。
有機炭素含有原料は、再生不能なものと再生可能なものという2種類に分類することができる。本明細書の目的においては、再生不能な原料は、50年未満に再生できない加工材料並びに/又は枯渇し得る植物及び動物性材料である有機炭素含有原料である。再生に何十年も要するものもあれば、再生に何世紀も要するものもあれば、再生に何千年以上も要するものもあれば、加工材料であるために決して再生できないものもある。この部類としては、例えば、タイヤチップのようなゴム、プラスチック、都市ごみ、原油、ピート、並びに瀝青炭及び無煙炭などの石炭といった材料を挙げることができる。再生不能な原料から作られたチャーは、本明細書ではチャーと称する。再生可能な原料は、50年未満に再生できる植物又は動物性材料から得られる有機炭素含有原料である。数十年未満に再生できるものもあれば、数年未満で再生できるものもあれば、数カ月未満で再生できるものもある。この部類としては、例えば草、農作物の廃棄物、木の一部、及び動物性肥料のような材料を挙げることができる。再生可能な原料から作られたチャーは、本明細書ではバイオチャーと称する。本発明のチャーを生成するのに用いる有機炭素含有原料は、2つ以上の再生可能な原料の混合物、2つ以上の再生不能な原料の混合物、又は再生可能な原料と再生不能な原料との混合物を含むことができる。
本発明による組成物は、記載されているマイクロ波処理システムに通した有機炭素含有原料から作られたチャー組成物を含む。このシステムは、マイクロ波反射性筺体内にあるとともに、少なくとも1つのマイクロ波透過性の槽壁と、外部から酸素が供給されない雰囲気中に有機炭素含有原料を収容するように構成された反応空間とを備える反応槽を少なくとも1つ備える。マイクロ波サブシステムは、通電されるとマイクロ波を放射するように構成された装置を少なくとも1つ備える。マイクロ波が、マイクロ波透過性の槽壁を通って、反応空間に導かれるように、マイクロ波放射装置が、反応槽に対して配置されている。このシステムは、マイクロ波放射装置と反応槽とを相対移動させる機構も備える。本発明のチャー組成物は、実質的に遊離水を含まない。また、本発明のチャー組成物の体積当たりの孔の数は、同じ原料によるが、処理中に液相を生じる熱処理を用いて作られたチャーよりも少なくとも10パーセント多い。原料及び得られるチャーの特徴は、すでに上で述べた。以下では、本発明のチャーの生成に用いるマイクロ波処理について論じる。
示されている実施形態の下記の説明では、本発明のチャーの生成に用いるマイクロ波処理の各種実施形態の説明を補助する添付の図面を参照する。本発明の範囲から逸脱しなければ、他の実施形態のプロセスを用いてもよいとともに、構造的及び機能的変更を行ってよいことを理解されたい。
下記の説明は、マイクロ波を利用した反応による解重合プロセスによって、固体及び/又は液体有機炭素含有原料を処理して、燃料、例えばディーゼル燃料、ガソリン、灯油などにするアプローチに関するものである。解重合は、「クラッキング」ともいい、熱を用いて炭化水素分子を分解して(すなわち「クラッキングして」)、燃料として有用である、より短いポリマー鎖にする精製プロセスである。解重合は、触媒を原料に添加することによって増強してよく、この添加により、反応速度を速め、並びに/又は、処理に必要な温度及び/若しくは放射線被ばくを低下させる。さらに、ゼオライトなどの触媒は、特定の大きさの分子のみを結晶格子内に侵入させるか、又は触媒の表面領域を活性化させて、触媒と相互作用させるナノ構造を有する。すなわち、触媒プロセスを用いて、特定の鎖長を有する物質のみを生成できるので、有益なことに、触媒は、反応プロセスによって生成される生成物を制御するのに非常に有効である。触媒による解重合は、バイオマス及びその他の有機炭素含有原料を、輸送又は加熱燃料として有用な燃料に変換するのに特に有用である。
効率的な解重合の1つの側面は、解重合させ、触媒を活性化させるのに十分な温度まで、原料を実質的に均一に加熱及び照射できることである。解重合では、長い炭化水素鎖を「クラッキングして」、鎖を短くする。マイクロ波による加熱は、熱による解重合のための加熱システムにおいて特に有用であることが示されている。炎、蒸気、及び/又は電気抵抗熱などの加熱システムは、反応槽壁を介した熱伝導によって原料を加熱する。これらの加熱システムは、反応槽壁の外側から原料の内側に原料を加熱する働きをし、マイクロ波による加熱は、原料の内側から反応槽壁に向かって加熱する。マイクロ波以外の加熱源を用いると、熱は、加熱源の外壁から、原料混合物と直接接する反応槽壁の内側に伝導する。続いて、熱は、原料の表面に伝導し、その後も、原料の内部領域が、反応槽壁の温度に近い温度になるまで、原料を通じて伝導する。
このタイプの外部加熱の問題の1つは、反応槽壁温度の伝導と、反応槽の中心に含まれる原料、及び原料マトリックスの内部領域の温度の上昇との間に、タイムラグがある点である。原料を混合すると、これらの状態を緩和する助けとなる。さらに、反応槽の環境内、及び原料粒子自体に、非常に多くの微小環境が存在する。これにより、反応槽内の熱分布が不均一となる。このような温度勾配のばらつきにより、副反応が制御不能となり、変換反応のタイムラインの遅延により、初期変換生成物が分解されて過剰反応する。優れた変換合理性を実現及び制御可能なように、原料及び反応生成物の全体に対して、一貫した加熱を実現及び保持するのが望ましい。マイクロ波による加熱は、効率的な加熱方法であり、触媒部位を活性化させる働きもする。
本発明の実施形態は、固体及び/又は液体にかかわらず、いずれの有機炭素含有原料も処理して、液体の輸送用燃料を生成する温度範囲で、原料中の揮発性有機化合物を抽出するのにも用いることができる反応槽システムを対象としている。
マイクロ波は、マイクロ波を照射される材料中の水分子に吸収される。水分子がマイクロ波を吸収すると、その分子は振動し、摩擦により熱を発生させ、その熱が周辺の材料に伝わる。
マイクロ波が水分子に吸収される理由は、水分子において水素を酸素に結び付ける共有結合にある。水の酸素原子は、その原子核の大きさにより、水素原子と比べて電気陰性度が大きく、2つの水素原子の電子が、酸素原子の方に引きつけられている。これにより、水分子のこちら側の端部はわずかに負電荷を帯び、2つの水素原子はわずかに正電荷を帯びることになる。このゆがみの結果、水分子は、小さい弱磁石のように挙動する。水分子の双極性により、水分子はマイクロ波を吸収して、ギターの弦のように振動し始めることになる。結合の振動により摩擦が生じ、この摩擦が熱を発生させ、その熱が、照射された材料に伝わる。
マイクロ波照射のこのような特性を利用するために、本明細書に記載されている反応槽システムは、炭素を含むとともに、輸送用燃料に変換できる原料の処理にマイクロ波と加熱を利用する。本発明の反応器は、石英のような実質的にマイクロ波透過性の物質、実質的にマイクロ波を透過するガラス様材料から作られていてよい。石英は多くの形に加工できるので、反応槽を形作るための柔軟な設計をもたらすことができるが、一例では、反応槽は、チューブ、すなわち円筒の形状に構成されている。円筒形状により、原料を一方の端部に供給して、反対側の端部から排出できるようになる。好適な反応槽の例は、長さが約4フィート(1.2メートル)で、壁の厚みが約3/16インチ(4.8mm)の石英製チューブであろう。
本発明のマイクロ波反応槽は、マイクロ波反射性筺体で囲まれている。これにより、マイクロ波を反応槽に繰り返し透過させて、水が存在する場合、水を蒸発させて除去した後に、有機炭素含有原料から揮発成分を除去できるようになる。本発明のマイクロ波反射性筺体は、マイクロ波を反射するいずれかの筺体である。材料としては、例えば、当該技術分野において知られているファラデーケージとして形成された金属シートが挙げられる。
マイクロ波は、マグネトロン又はその他の好適な装置によって発生させる。1つ以上のマイクロ波発生装置、例えばマグネトロンは、石英製チューブ壁の外側に取り付けることができる。マグネトロンは、異なる出力範囲で動作するとともに、コンピューターによって、処理対象の原料を適切なエネルギーで照射するように制御して、原料が最も所望の燃料生成物に効率的に変換されるようにできる。一用途では、マグネトロンは、反応器チューブの周辺で回転するとともに、反応器チューブの長さ沿いに移動するケージに取り付けることができる。チューブの内側の長さに沿って進む原料は、プラグフローの構成で進むことになり、固定式及び/又は回転式のマグネトロンによって照射できる。大きさ及び密度が様々である様々な原料を、その原料に合わせた様々なパラメーター設定で照射して、その結果、より効率的に原料を変換できるように、コンピューターを用いて、マイクロ波の出力及び/又はその他のパラメーターを制御してもよい。
反応器のこれらの構成により、比較的純粋な原料流から、様々な密度の原料、水分、及び化学構成要素を含む混合原料流まで、原料の効率的な処理が可能になる。原料から燃料生成物が蒸発すると、反応槽から燃料生成物が抽出されるので、効率性を実現させることができるが、異なる燃料生成物が蒸発及び抽出されるまで、残りの原料の更なる処理を行う。例えば、プラスチックのような高密度原料を有用な燃料に処理する際には、フォーム又は木材チップのような密度の低い原料よりも長い時間を要する。本明細書に記載されているシステムは、密度の低い原料から、最初の方に変換した生成物を過剰に処理することなく、高密度原料を処理し続ける。これは、静止式のマイクロ波発生器と回転式のマイクロ波発生器の両方を用いることによって実現する。
混合原料の一例は、未分別の公共固形廃棄物であろう。いくつかの実施態様では、原料の変換を補助するとともに、変換が進行できる速度を速める触媒を原料に添加してもよい。触媒は、反応器内部で所定の処理温度で反応するか、又は作用を有するマイクロ波と反応するように設計できる。いくつかの実施形態では、触媒は不要である。別の実施形態では、触媒は、特定の原料に合わせて合理的に設計された触媒であってよい。
本明細書に記載されている反応器とともに、プラグフロー型の構成によって、原料が反応器の中心部に留まる滞留時間を調整して、熱及びマイクロ波に、より効率的に暴露されて、所望の最終生成物が生成されるようにできる。
反応槽の壁に沿って、注入口及び/又は排出口、例えば石英製注入口及び/又は排出口を配置して、圧力及び/又は真空の制御を行えるようにできる。注入口と排出口により、不活性気体、反応性気体を導入し、及び/又は気体生成物を抽出できるようにしてもよい。
すなわち、マイクロ波透過性の反応槽の設計、固定式及び/又は回転式のマグネトロンによる加熱及び放射線源としてのマイクロ波を使用すること、プラグフロー処理制御、触媒の使用又は不使用によって、いずれかの有機炭素含有原料の処理を可能にする。
本発明の実施形態によるシステムは、実質的にマイクロ波透過性の壁を1つ以上と、マイクロ波加熱/照射システムとを有する反応槽を備える。加熱/放射線照射システムによって発生するマイクロ波が、反応槽の実質的にマイクロ波透過性の壁を通って、反応空間(この空間では、反応槽の壁を実質的に加熱することなく、原材料を反応させる)に導かれるように、マイクロ波加熱/放射線照射システムが配列されている。原料の温度均一性を高めるために、反応槽と加熱/放射線照射システムは、相対移動、例えば相対回転運動及び/又は並進運動するものであってよい。いくつかの実施態様では、加熱システムは、静止式の反応槽の周辺で回転してよい。いくつかの実施態様では、加熱/放射線照射システムは静止したままで、反応槽の中の原料は、フライトを用いることによって回転してもよい。いくつかの実施態様では、加熱システムは静止したままで、反応槽が回転してもよい。更に別の実施態様では、反応槽と加熱/放射線照射システムの両方が、例えば対向する向流方向で回転してもよい。更に温度均一性を高めるために、本発明のシステムは、反応槽の中の原材料を攪拌及び/又は混合する機構を備えてもよい。本発明の反応槽を反応プロセス中に傾けて、例えば原料を触媒床に通すようにしてもよい。
図1Aは、本発明の実施形態に従って、有機炭素含有原料を液体燃料及びチャーに変換するシステム100の側面図を、図1Bは、断面図を示している。反応槽110は、いずれの好適な形状であってもよいが、反応槽110は、図1A及び1Bでは、その反応プロセスで用いる周波数範囲及びエネルギーのマイクロ波を実質的に透過する円筒形の壁111を有する円筒として示されている。反応槽110は、円筒形の壁111に囲まれた反応空間112を備える。システム100は、原料を反応槽に通して移動させるように構成された搬送機構118を備える。反応槽110の中で生じる反応に関する、システム100の動作は、プラグフロー型反応器の動作と同様にモデル化してよい。
図1Aに示されているように、システムは、原材料を反応槽110に通して移動させる搬送機構118を備える。搬送機構118は、スクリューオーガーとして示されているが、他の好適な機構、例えばコンベヤーを用いてもよい。搬送機構118は更に、反応槽の中の原料の混合を行ってもよい。いくつかの実施形態では、反応槽壁111の厚みは、約3/16インチ(4.8ミリメートル)であってよい。反応槽壁111の平滑性により、原料を反応槽110に通して移動させやすくなる。
加熱/放射線照射サブシステム115は、いずれのタイプの加熱及び/又は放射線源を備えてよいが、好ましくは、有機炭素含有原料の望ましい反応、例えば有機炭素含有原料の解重合を促進するのに十分な温度まで有機炭素含有原料を加熱するのに十分な周波数とエネルギーを有するマイクロ波113を放射するように構成されているマグネトロンのようなマイクロ波発生器116を備え、約0.3GHz〜約300GHzの周波数範囲のマイクロ波を用いてよい。例えば、マグネトロンの動作電力は、約1ワット〜500キロワットの範囲であってよい。マイクロ波113が、反応槽110の壁111を通って、反応空間112に導かれて、反応空間112内の材料が加熱及び照射されるように、マグネトロン116が反応槽110に対して配置されている。機構117は、反応槽110の長手方向軸120に沿って、及び/又は長手方向軸120を中心に、マグネトロン116と反応槽110とを相対移動させる。いくつかの実施形態では、機構117は、例えば原料の反応、及び/又は気体の抽出を促進するために、反応槽110及び/又はマグネトロン116が角度θ(1Cに示されている)で傾くように促してもよい。図1A〜Cに示されている実施形態では、マグネトロン116は、静止式の反応槽110の周辺でマグネトロン116を回転させる回転可能なケージ又はドラムのような回転機構117に配置されている。いくつかの実施態様では、反応槽の周辺での回転は完全なものでなくてもよいが、その回転軌道は、反応槽周囲の周辺で弧を描くものであってよい。この回転は、上記の弧の軌道に沿って前後に動くものであってよい。上述のように、いくつかの実施形態では、反応槽110が回転部品であっても、加熱/放射線照射サブシステム116と反応槽110の両方が、例えば対向する向流方向に回転してもよい。反応槽とマグネトロンとの間の回転により、反応空間112内の原料の加熱とマイクロ波照射が強化されるので、原料の化学反応、及び/又は温度/照射量に依存する他のプロセス(原料から水を除去するプロセスなど)の効率が高まる。上記の回転は、温度勾配を小さくし、及び/又は反応槽内のプラグ全体にわたり、より一定なマイクロ波フラックスを保持する。
反応槽110は、物質を反応空間112の中に注入したり、又は反応空間112から抽出したりできるように構成された注入口120、例えば石英製注入口を1つ以上備えてもよい。また、反応槽110は、マイクロ波反射性筺体122で囲まれている。一実施態様では、空気及び/又は酸素を反応空間から抽出する目的で、石英製の排出口を用いてよい。空気及び/又は酸素の抽出を用いて、燃焼を抑制してよい(いくつかのプロセスでは、燃焼を抑制するのが望ましい)。
例えば、特定の実施形態では、空気及び/又は水の圧縮及び/又は除去を通じて原料を前処理する目的で、システム100を用いてよい。この用途では、1つ以上の注入口120を通じて水素及び/又は窒素などの気体を注入して、原料を水素化し、及び/又は原料の燃焼を抑制してよい。反応槽110は、反応槽110から出る水、水蒸気、空気、酸素、及び/若しくはその他の物質、並びに/又は副生成物を通すように構成された1つ以上の排出口121、例えば石英製排出口も備えてよい。
図1Dは、本発明の実施形態に従って、有機炭素含有原料から燃料を生成する反応槽システム150を示している図である。システム150は、原材料をシステム150に導入させるように構成された投入ホッパー(充填ホッパーともいう)151を備える。オーガ駆動用ギヤモーター152が、原料をシステム150に通すオーガ153用の駆動システムをもたらす。原料を充填ホッパー151内で圧縮すると、外気口154を通じて空気が抽出される。シール155が、充填ホッパー151を反応槽156から隔離して、真空レベルを保持する。反応槽156は、マイクロ波透過性材料の壁を備える。反応槽156の壁には、静止式のマイクロ波照射ヘッド157が1つ以上配置されている。加えて、システム150は、回転式のマイクロ波照射ヘッド158を1つ以上備える。一実施態様では、回転式のマイクロ波照射ヘッドはそれぞれ、反応槽156の長手方向軸160に対して一定の位置に配置されている。回転式のマイクロ波照射ヘッドは、反応槽156の周辺でマイクロ波照射ヘッド158を回転させるスリップリングベアリング159に取り付けられている。マイクロ波反射性筺体162が反応槽156を包み込んでいる。いくつかの実施形態では、回転式のマイクロ波照射ヘッド158は、反応槽156の長手方向軸160を中心に回転してよいとともに、長手方向軸160に沿って前後に移動してよい。システム150は、反応槽の真空を保つために、反応槽156の出口にシールを備える。
図2Aは、図1A及び1Bに示されている反応槽システム100を1つ以上用いるシステム200のブロック図である。反応槽システム220、230は、直列で、又は並列配置で配列及び/又は動作してよい。図2A及び2Bに示されている抽出プロセス220と反応プロセス230は、例えば異なる温度で動作する2つの別々の反応槽で行われるものとして示されている。あるいは、抽出プロセスと反応プロセスは、2つの別々の区域、例えば2つの別々の温度区域を有する単一の反応槽で行ってもよい。
図2のシステム200では、水/空気抽出サブシステム220と反応サブシステム230の1つ又は両方が、図1A及び1Bの反応槽システム100と同様であってよい。有機炭素含有原料、例えば、肥料、木材チップ、植物系セルロース、タイヤチップ、公共固形廃棄物、プラスチック、原油、ピート、及び石炭の1つ以上などが、ホッパー211を通じてシステムの中に入り、エアロック212を通って、原料調製モジュール213に入る。必要に応じて、投入ホッパー211及び/又は注入口(図1Bに示されている)を通じて、ゼオライトなどの触媒、及び/又は反応プロセスを増強する他の添加剤、例えばpHを調整する添加剤をシステム200に導入してもよい。原料調製モジュール213では、原料の純度、密度、及び/又は化学組成などの原料特性に左右され得る所定の粒径まで、原材料を微細化する。触媒を用いる場合、反応槽231に入る前に、その触媒が原材料に均一に分散するように、触媒は、原料を調製しているときに加えてよい。効率的な反応を実現するには、概して、原料が不均一なほど、小さい粒径が必要とされる。
最初の原料調製段階の後、プロセスの次の段階の抽出槽221に、微細化及び混合した原料を搬送機構215によって移動させる。空気/水抽出サブシステム220は、反応プロセスの前に、水及び/又は空気を抽出する任意のプロセスを行うものであり、マイクロ波226を発生させるように構成されたマグネトロン223を少なくとも備える加熱/放射線照射モジュール222を備え、このマグネトロンは、回転又は静止式の機構227に取り付けられていてよい。マグネトロンが回転機構に取り付けられている場合、マイクロ波226が、抽出槽221の壁224を通って、その中の原料に作用して加熱する抽出空間225に導かれると、回転機構は、抽出槽221の周辺でマグネトロン223を部分的に又は完全に回転させる。いくつかの実施形態では、加熱モジュール222は、他の加熱/放射線源を用いずに、マグネトロン223を1つだけ用いても、マグネトロンを2つ以上用いてもよい。
いくつかの実施形態では、加熱/放射線照射モジュール222は、反応槽の壁を介した熱伝導に依存する加熱源のような他の加熱源、例えば炎、蒸気、電気抵抗熱、プロセスからの再利用熱、及び/又は他の加熱源に加えて、マグネトロン223を用いてもよい。空気及び/又は水抽出プロセス中、原料を少なくとも100℃(水の沸点)まで加熱して、過剰な水を原料から除去してよい。過剰な水(例えば蒸気形態)及び/又は他の物質は、1つ以上の排出口を介して、抽出槽221から排出してよい。1つ以上の投入口を介して、水/空気抽出プロセスの抽出槽221に、原料への添加剤(水素及び/又は窒素を含む不活性気体及び/又は反応性気体など)を導入してよい。加熱及びマイクロ波照射に加えて、空気を抽出槽221から除去するために、原料を加圧雰囲気及び/若しくは真空雰囲気に置いても、並びに/又は機械的に圧縮してもよい。
任意の空気及び/又は水抽出プロセスの後に、搬送機構215が、反応プロセス、例えば、原料を熱によって解重合するプロセスに関わる次の処理段階230に原料を移動させる。マイクロ波反射性筺体238で囲まれた反応槽231に、原料/触媒混合物が入ったら、望ましい反応を促進するのに十分な温度まで、その混合物を加熱する。例えば、約200℃〜約350℃の範囲の温度を用いて、原料中の炭化水素をクラッキングして鎖長を短くして、解重合を通じて液体燃料を生成する。加熱に加えて、原料を反応槽231の中で加圧雰囲気若しくは真空雰囲気に置いても、及び/又機械的に圧縮してもよい。
いくつかの実施形態では、反応槽231内での加熱/放射線照射は、マイクロ波236を放射するマグネトロン233を用いて行う。マグネトロン233は、反応槽231に対して回転してもよい。水抽出段階220に関連して上述したように、回転式のマグネトロン233をケージ又はドラムなどの回転機構237によって支えてもよい。回転機構237によって、マグネトロン233と反応槽231との相対回転運動が可能になる。例えば、マグネトロン233は、反応槽231の周辺で完全に回転しても、マグネトロン233の回転が、反応槽231の周囲に従う弧に沿って前後に行われてもよい。静止式のマグネトロン、及び/又は炎若しくは電気抵抗熱のような他の従来式加熱源を用いて、回転式のマグネトロン加熱システム233を補ってもよい。マグネトロン233の回転により、反応空間235の中の原材料及び触媒の加熱/放射線照射が強化され、静止式の加熱源の場合よりも、加熱特性が高まる。
クラッキングされた炭化水素は、蒸発して、冷却器241で回収されて液化すると、蒸留器240に送られ、ディーゼル燃料が生成され、その一方で、それよりも重く、鎖長の長い炭化水素分子は、リサイクルして反応槽に戻してもよい。いくつかの実施態様では、蒸留は必要でない場合もあり、燃料生成物を濾過さえすればよい。
いくつかの構成では、原料からの燃料抽出効率を高めるために、反応のプロセスを制御するのが望ましい。図2Bは、図2Aに関連して説明したシステム構成要素とともに、フィードバック制御システム250を備えるシステム205のブロック図である。示されているフィードバック制御システム250は、コントローラー251と、プロセスの最中、様々な段階に、パラメーターを検出するように構成してよい1つ以上のセンサー252、253、254とを備える。フィードバック制御システム250は、原料及び/又は原料調製プロセスのパラメーターを検出するように構成されているセンサー252を原料調製段階に備えてよい。例えば、センサー252は、原料の化学組成、密度、水分、粒径、エネルギー量、又はその他の原料パラメーターを検出してよい。これに加えて、又はこの代わりに、センサー252は、原料調製槽内の状態、例えば、流量、圧力、温度、湿度、原料調製槽内に存在する気体の組成などを検出してもよい。センサー252は、信号255aを生成し、この信号は、コントローラーの電子回路251に入力され、この電子回路で信号が解析されて、原料及び/又は原料調製プロセスの状態が求められる。コントローラー251は、検出された信号255aに応答して、原料調製モジュール213の動作を制御するフィードバック信号255bを生成する。例えば、いくつかの実施態様では、コントローラー251は、所定の粒径及び/又は所定の粒径変動が検出されるまで、原材料を微細化及び/又は粉砕し続けるように、原料調製モジュール213を制御してよい。別の例では、コントローラー251は、検出された原料化学組成に基づき、原料と混合させる触媒の量が増減するようにしても、異なるタイプの触媒が原料と混合されるようにしてもよい。
制御システム250は、検出された信号256aに基づき、水抽出モジュール220の動作を制御するためのフィードバック信号256bを生成し、及び/又は検出された信号257aに基づき、反応モジュール230を制御するためのフィードバック信号257bも生成してもよい。例えば、センサー253、254は、水抽出プロセス及び/又は反応プロセスの温度を検出してよく、コントローラー251は、加熱/放射線照射システム222、232の動作、例えばマグネトロン223、233の一方又は両方の出力、周波数、パルス幅、回転速度、又は並進運動速度などを制御するフィードバック信号256b、257bを生成してよい。コントローラー251は、マグネトロンに対するフィードバック信号を生成して、原料に作用する放射線量を制御して、原料が過剰照射又は過少照射されないようにするとともに、ホットスポットの発生が回避されるようにしてよい。コントローラー250は、注入口を通じて、各種物質が抽出槽221及び/又は反応槽231の一方又は両方に注入されるのを制御して、槽221、231の中で行われるプロセスを制御してよい。チャー(熱分解後の原料の残存物)は、貯蔵部に送られる。いくつかの実施形態では、原料の選択によってのみ得られる特性を上回る特定の特性が望まれる場合、コントローラー250を用いて、チャーの特性に好影響を及ぼす状態を制御してよい。蒸留段階の後、重質炭化水素は、リサイクルして反応槽に戻してよく、軽質炭化水素は、重合段階に送ってよい。
反応槽は、石英、ガラス、セラミック、プラスチック、及び/又は反応プロセスの周波数及びエネルギー範囲のマイクロ波を実質的に透過するいずれかの他の好適な材料で作製してよい。いくつかの構成では、本明細書に記載されている加熱/放射線照射システムは、反応槽に対して回転するマグネトロンを1つ以上備えてよい。いくつかの実施形態では、マグネトロンは、複数であってよく、及び/又は静止式であってもよい。図3Aは、ファラデーケージとして機能するとともに、マイクロ波透過性の壁を1つ以上有する円筒形の反応槽313の外側に配置されているドラム312に配列されている静止式のマグネトロン311を複数備えるシステム300を示している。システム300では、反応槽313内のマイクロ波が、原料を透過して前後に反射するように、すなわち、原料を燃料及びチャーに変換させるのに、反応槽313内のマイクロ波が、より効率的に使われるように、ドラムは、マイクロ波を透過する材料、例えば金属などで作られている。マグネトロンの動作は、連続的であっても、例えば多重パターンでパルス駆動してもよい。いくつかの実施形態(図3B)では、マグネトロン311を支えるドラム313は、反応槽312の長手方向軸350を中心に(330)回転してもよく、及び/又は反応槽312が、長手方向軸350を中心に(320)回転してもよい。
原料搬送機構は、反応槽内に配置されていてもよい。例えば、図3Cに示されているように、原料搬送機構は、反応槽の回転に応じて、原料を反応槽360に通して移動させるように構成されているバッフル361を1つ以上備えてよい。バッフル361は、原料を反応槽360の中で、及び反応槽に通して、例えば長手方向に反応槽に通して移動させるように、反応槽360の壁に取り付けられていても、及び/又は反応槽の中に、別段の形で設置されていてもよい。
いくつかの実施形態では、図4に示されているように、静止式であるか、又は、マイクロ波反射性ファラデーケージ421で囲まれた反応槽420の周囲の周辺で回転する機構417で支えられているマグネトロン416に加えて、炎、蒸気、及び/若しくは電気抵抗熱、又は再利用熱のような第2の加熱源450を1つ以上用いてもよい。いくつかの構成では、マグネトロン416は、反応槽420の周辺で完全に回転しなくてもよいが、反応槽420の周囲に従う弧に沿って前後に(419)回転してもよい。原料を原料粒子の質量にわたって実質的に均一な熱に暴露して、本発明のチャーについて上記したような孔の密度、分布、並びに孔径及び孔の分布のばらつきを有するチャーが形成されるのであれば、様々な構成が可能である。
1つ以上のマグネトロンの反応槽に対する移動は、図5に示されているように、反応槽の長手方向軸に沿ってマグネトロンを移動させる移動も含んでよい。図5は、反応槽510と、マグネトロン530を支えているケージ520とを示している。ケージ520とマグネトロン530は、反応槽510を取り囲んでいる金属製マイクロ波反射性ファラデーケージ515の上で、反応槽510の長手方向軸550に沿って前後に(540)移動してもよい。いくつかの実施態様では、長手方向軸550に沿ったケージ520及びマグネトロン530の移動540に加えて及び/又は移動540と同時に、長手方向軸550を中心に(560)、ケージ520とマグネトロン530を回転させてもよい。
図6は、本発明の実施形態に従って、有機炭素含有原料から燃料を生成するプロセスを示しているフローチャートである。実質的にマイクロ波を透過する壁を有する反応槽であって、原料の加熱及び/又は照射を行う目的で用いる反応槽に、バイオマス、公共固形廃棄物、植物材料、木材チップなどの有機炭素含有原料を投入する(610)。原料は、固体であっても、固体要素を含む懸濁液であってもよい。加熱及び/又は放射線照射は、反応槽の壁を通じて、マイクロ波エネルギーを照射して(620)、反応槽内に配置された原料にマイクロ波エネルギーが作用するようにすることによって行う。有機炭素含有分子の反応が生じて、所望の最終燃料生成物が生成されるまで、任意に応じて触媒の存在下で、原料をマイクロ波によって加熱/照射する(630)。上記の反応プロセスによって生成された燃料生成物を回収する(640)。
本発明の範囲から逸脱しなければ、上記の好ましい実施形態に対して、様々な修正及び追加を行うことができる。したがって、上記の具体的な実施形態によって本発明の範囲を限定すべきではなく、本発明の範囲、下記の特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ定義すべきである。
Claims (15)
- マイクロ波処理システムを通した有機炭素含有原料から作られたチャー組成物を含む、プロセスによる組成物であって、前記システムが、
a.マイクロ波反射性筺体内の少なくとも1つの反応槽であって、少なくとも1つのマイクロ波透過性の槽壁と、外部から酸素が供給されない雰囲気中に有機炭素含有原料を収容するように構成されている、前記反応槽内の少なくとも1つの反応空間とを備える反応槽と、
b.通電されるとマイクロ波を放射するように構成された少なくとも1つの装置を備えるマイクロ波サブシステムであって、前記マイクロ波が、前記マイクロ波透過性の槽壁を通って前記反応空間に導かれるように、前記マイクロ波放射装置が前記反応槽に対して配置されているマイクロ波サブシステムと、
c.前記マイクロ波放射装置と前記反応槽とを相対移動させるように構成された機構と、
を備え、
前記チャー組成物が、実質的に水を含まず、孔径のばらつきが10パーセント未満である孔を含むチャー組成物。 - 請求項1に記載のチャー組成物であって、同じ原料で作られているが、処理中に液相を生成する熱処理を用いて作られたチャーよりも、体積当たりの孔の数が少なくとも10パーセント多い孔を含むチャー組成物。
- 請求項1に記載のチャー組成物であって、孔の分布のばらつきが10パーセント未満である孔を更に含むチャー組成物。
- 請求項1に記載のチャー組成物であって、同じ原料で作られているが、処理中に液相を生成する熱処理を用いて作られたチャーよりも、体積当たりの孔の数が少なくとも20パーセント多いチャー組成物。
- 請求項1に記載のチャー組成物であって、同じ原料で作られているが、処理中に液相を生成する熱処理を用いて作られたチャーよりも、体積当たりの孔の数が少なくとも30パーセント多いチャー組成物。
- 請求項1に記載のチャー組成物であって、同じ原料で作られているが、処理中に液相を生成する熱処理を用いて作られたチャーよりも、体積当たりの孔の数が少なくとも40パーセント多いチャー組成物。
- 請求項1に記載のチャー組成物であって、更に、同じ原料で作られているが、処理中に液相を生成する熱処理を用いて作られたチャーの熱含量よりも、熱含量が少なくとも20%多いチャー組成物。
- 請求項1に記載のチャー組成物であって、前記有機炭素含有原料が、水を少なくとも5重量パーセント含むチャー組成物。
- 請求項1に記載のチャー組成物であって、前記有機炭素含有原料が、揮発性分を少なくとも5重量パーセント含むチャー組成物。
- 請求項1に記載のチャー組成物であって、前記有機炭素含有原料が、再生不能な炭化水素を含む原料を含むチャー組成物。
- 請求項10に記載のチャー組成物であって、前記再生不能な炭化水素が、石炭、ピート、原油、加工木製成分、プラスチック、及びタイヤチップを含むチャー組成物。
- 請求項1に記載のチャー組成物であって、前記有機炭素含有原料が、50年未満に再生可能である動物性材料及び植物材料を含むチャー組成物。
- 請求項12に記載のチャー組成物であって、前記再生可能な原料が、植物材料、動物性材料、動物の排泄物、木、草、及び麦の籾殻を含むチャー組成物。
- 請求項1に記載のチャー組成物であって、有機炭素含有化合物をチャー組成物に変換する前記マイクロ波処理が、
外部から供給される酸素を含まないとともに、マイクロ波反射性筺体の中にある実質的にマイクロ波透過性の反応槽に有機炭素含有原料を投入することと、
マイクロ波をマイクロ波発生源から反応槽の壁を通して放射して、前記原料に作用を及ぼすことと、
前記マイクロ波透過性の反応槽と前記マイクロ波発生源とを相対移動させることと、
前記原料が反応して、燃料が生成されるまで、前記原料にマイクロ波を照射することと、
を含むチャー組成物。 - 請求項14に記載のプロセスであって、触媒を前記原料と混合することを更に含むプロセス。
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