タンパク質を豊富に含むバイオマスの熱分解に関するレビュー.窒素変換

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Bioresour. Technol..2020 Jul;315:123801. S0960-8524(20)31073-7. doi: 10.1016/j.biortech.2020.123801.Epub 2020-07-09.

タンパク質を豊富に含むバイオマスの熱分解に関するレビュー.窒素変換

A review on pyrolysis of protein-rich biomass: Nitrogen transformation.

Lijian Leng
Lihong Yang
Jiefeng Chen
Songqi Leng
Hailong Li
Hui Li
Xingzhong Yuan
Wenguang Zhou
Huajun Huang

PMID: 32673983 DOI: 10.1016/j.biortech.2020.123801.

抄録

微細藻類、大藻類、下水汚泥、エネルギー作物、リグノセルロース系バイオマスなどのタンパク質を豊富に含むバイオマスを熱分解すると、高い窒素（N）含有量を持つバイオオイルが生成されます。バイオオイル中の主な窒素化合物としては、アミン・アミド類、含窒素複素環、ニトリル類などが挙げられる。このようなバイオオイルは、燃焼時に窒素酸化物を大量に排出するため、直接燃料として使用することはできません。本研究では、バイオマス組成（元素組成，生化学組成，鉱物組成）と熱分解パラメータ（温度，加熱速度，雰囲気，バイオオイルの回収・分画法，触媒）がバイオオイル中の窒素含有量と窒素含有化学成分に及ぼす影響を包括的にまとめた。次に、バイオマスの熱分解中のNの移行・変態機構について詳細に議論した。最後に、バイオオイルの脱窒素化を達成するための今後の研究課題を明らかにした。

Pyrolysis of protein-rich biomass, such as microalgae, macroalgae, sewage sludge, energy crops, and some lignocellulosic biomass, produces bio-oil with high nitrogen (N) content, sometimes as high as 10 wt% or even higher. Major nitrogenous compounds in bio-oil include amines/amides, N-containing heterocycles, and nitriles. Such bio-oil cannot be used as fuel directly since the high N content will induce massive emission of nitrogen oxides during combustion. The present review comprehensively summarized the effects of biomass compositions (i.e., elemental, biochemical, and mineral compositions) and pyrolysis parameters (i.e., temperature, heating rate, atmosphere, bio-oil collection/fractionation methods, and catalysts) on the contents of N and the N-containing chemical components in bio-oil. The migration and transformation mechanisms of N during the pyrolysis of biomass were then discussed in detail. Finally, the research gaps were identified, followed by the proposals for future investigations to achieve the denitrogenation of bio-oil.