JP2010168520A

JP2010168520A - バイオディーゼル燃料に過酸化水素処理を施して得られる組成物及びその製造方法

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Publication number: JP2010168520A
Application number: JP2009033196A
Authority: JP
Inventors: Michio Matsuyama; 道雄松山; Minoru Yamagishi; 実山岸
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2010-08-05

Abstract

【課題】従来の一般的なバイオディーゼル燃料（ＢＤＦ）及びＢＤＦ改質剤では得られない、流動点及び曇点を降下させる優れた性能を持った組成物を提供する。
【解決手段】バイオディーゼル燃料に、オゾンガス発生装置など特別な装置を用いることなく、過酸化水素水処理を施して得られる組成物。当該組成物を使用した場合に以下の燃費を向上させることができる。１）ディーゼルエンジンに単独又は併用（石油系軽油又は従来の一般的なＢＤＦとの併用）した場合、２）ガソリンエンジンにガソリンと併用した場合、３）重油ボイラーなどの重油と併用した場合。
【選択図】図１

Description

本発明はバイオディーゼル燃料（以下ＢＤＦと称する）の改質及び、その製造方法に関する。更に詳しくは改質したＢＤＦの提供及び、一般的なＢＤＦや石油系軽油又はガソリンや重油の改質剤を提供することに関する。また更には、ガソリンエンジンや重油ボイラー等に対しても併用することができるため、応用範囲が広くなり、バイオディーゼル燃料の普及促進に利用することができる。

日本におけるＢＤＦは、食文化の優位性から現時点では植物性の廃食油を主にし、それらを再利用したものや未使用の植物油とアルコールを主な原料として作られる。
そのＢＤＦは硫黄分をほとんど含まず、また植物油は油糧植物から再生産できるため、環境循環型社会及び低炭素社会の構築、環境保全などの観点からも、自然環境に優しいエネルギーとして活用され、廃食用油の再利用は廃食用油の不法投棄による環境汚染防止、ＢＤＦは温暖化効果ガスの主要因であるＣＯ２排出量及び有限化石燃料の消費削減効果から、今後ますます利活用が期待されている。
そのＢＤＦが軽油の代替単独から、ガソリン・重油など石油系燃料と併用し使用できれば、今以上に世間一般にも浸透し使用普及が拡大することは間違いのないことであり、望ましい事でもある。

しかし、このように非常に環境に好ましいものではあるが石油系燃料に比べ流動点が高いことなどから寒冷地では使用が困難な場合がある。これに対しオゾン処理した添加剤で改善するとともにトルク・馬力をアップさせる方法（［特許文献１］）及びプラズマ及びオゾン処理を行って低温流動性を改善させる方法（［特許文献２］）が提唱されている。

国際公開番号ＷＯ２００５／０３３２５２特許公開番号２００７−３３２１９９

しかしながら、これらのバイオディーゼル燃料の改質剤を工業的に生産するためには発生容量の非常に大きなオゾン発生器が必要である。また、未反応のオゾンを含む排気ガスの処理にも特別なものが必要である。また、オゾン発生器の性能にもよるが、それ相応の反応時間が必要であるという三つの課題があった。

また、特許文献１はバイオディーゼル燃料の改質剤であるため一定の比率でＢＤＦに添加する必要があるという課題があった。（すなわちＢＤＦそのものの改質ではない。）

さらに、ガソリンに併用してガソリンエンジン車の石油系燃料を削減することは出来ても十分な燃費向上が得られないという課題があった。

また、重油への併用による燃費向上を目的としたものではなかった。

そこで本発明は発生容量の大きなオゾン発生器を用いることなく（初期の設備投資が少なく）短時間で以下の発明の効果に記載した性能を持った組成物を生産することが出来ることを主な目的とする。

上記の問題を解決するために、本発明はＢＤＦ１ｌに対して０．１Ｗ％以上の過酸化水素水を常温・常圧下で加え撹拌し混合することにより反応させる。（以下過酸化水素処理と称する。）次に、過酸化水素処理したＢＤＦと下層の過酸化水素水を比重分離する。

本発明による組成物は未処理のＢＤＦより流動点及び曇点を降下させることが出来るため冬季や寒冷地においてもエンジントラブルを起こすことを少なくできる。

本発明による組成物をディーゼルエンジンに単独使用することで未処理のＢＤＦに比べ３０〜４０％燃費を向上させることができる。

未処理のＢＤＦに本発明による組成物を１〜１０Ｖｏｌ％、好ましくは２〜６Ｖｏｌ％添加したものをディーゼルエンジンに用いることで燃費が１０〜２０％向上させることができる。（１０Ｖｏｌ％以上添加すると効果が得られないわけではない。）

本発明による組成物を石油系軽油に１〜１０Ｖｏｌ％、好ましくは２〜７Ｖｏｌ％添加し、ディーゼルエンジンに用いることで燃費を１０〜２０％向上させることができる。

本発明による組成物をガソリンに１〜１０Ｖｏｌ％、好ましくは１〜５Ｖｏｌ％添加することでガソリン単独に比べて燃費が約１０〜１５％向上させることができる。

本発明による組成物を石油系重油に１〜１０Ｖｏｌ％、好ましくは２〜６Ｖｏｌ％添加することで単独石油系重油に比べて燃費が５〜１０％向上させることができる。

本発明の組成物の概略製造フロー例発明効果の説明図

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
油脂類及び又は脂肪酸類とアルコール類を原料として一般的なＢＤＦと同様の製法で作る。ＢＤＦの製造方法については特に限定するものではない。
例えば、油脂類とメタノールと１０％水酸化ナトリウム溶液をそれぞれ１００ｌ：２０ｌ：１０ｋｇの割合で加え６０〜６５℃で１時間攪拌を続けメチルエステル化反応した後１時間静置し、メチルエステル層（上層）とグリセロール層（下層）に分離させる。次にメチルエステル層を取り出しｐＨ調整を行った後、水洗浄等を行ない最後に未反応のメタノール及び水分を蒸留により除去する。（以下、本発明を説明するために通常製法と称する。）

本発明において、次にこのＢＤＦ１ｌに対して０．１Ｗ％以上の過酸化水素を加え混合する。次にこれを静置して下層部の過酸化素水を分離・除去する。

こうして得られたＢＤＦ１０ｌに対して４０〜６０ｇの活性炭を加え（又は１００〜３００ｇの活性白土を加えて）攪拌した後、ろ過を行う。（この操作は精製のために行うものであり、本発明において絶対に必要な条件ではない。）

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、これらの実施例により本発明は限定されるものではない。
（例えば攪拌時間、過酸化水素水濃度、精製方法、他）

（ＢＤＦに２．５Ｗ％の過酸化水素処理についての説明）

廃食油とメタノールと水酸化ナトリウムを原料として通常製法で得られたＢＤＦ１０ｌに対して５Ｗ％過酸化水素水５００ｍｌを加え、５〜１０分間攪拌した後４〜５時間静置した。こうして得られた上層のＢＤＦと下層の過酸化水素水を分離する。この過酸化水素処理されたＢＤＦサンプルを１−Ａとする。
同様に過酸化水素処理を行ったＢＤＦサンプル１０ｌに対して活性炭５０を加え１０分間攪拌した後、ろ過したものを１−Ｂとする。又、同様に過酸化水素処理を行ったＢＤＦサンプル１０ｌに対し活性白土２００ｇを加えて１０分間攪拌した後ろ過したものを１−Ｃとする。

サンプル約５０ｍｌを透明のポリ容器に入れて、冷蔵庫内に放置して各温度における性状チェック（凝固点及び曇点測定）及び、東機産業（株）製のＴＶＣ−５形粘度計を用いて粘度（ｍＰａ・ｓ）を測定した。

実施例１の表１に示されたように本実験により、未処理のＢＤＦに比べ本発明の組成物は流動点及び曇天が降下しており、本発明によりに流動点及び曇天の降下に有効であることが示された。また、表２に示されたように、本実験により未処理のＢＤＦに比べ特に低温時の粘度が低くなることも示された。

一旦、燃料を空にしたディーゼル車に未処理のＢＤＦを満タンに給油し、燃料ゲージが約１／４になるまで車を走らせ、その時点で満タンに給油し、その時の走行距離と給油量から燃費を測定した。次に一旦、燃料を空にした後、処理したＢＤＦを満タンに給油し同様にして燃費を測定した。

実施例１の表３に示されたように本実験により、未処理のＢＤＦに比べ本発明による組成物は燃費が向上しており、ディーゼルエンジンに単独使用することで燃費の大幅な向上が図られることが示された。また、過酸化水素処理を行った後に活性炭や活性白土を加えてろ過したもの（以下、精製と称する。）は未精製のものに比べさらに燃費が向上していることも示された。

一旦、燃料を空にしたディーゼル車に未処理のＢＤＦを満タンに給油し、燃料ゲージが約１／４になるまで車を走らせ、その時点で満タンに給油し、その時の走行距離と給油量から燃費を測定した。次に一旦、燃料を空にした後、未処理のＢＤＦ４０ｌに過酸化水素処理したＢＤＦ（１−Ｃ）を１ｌ，２ｌ，４ｌを混合したものを給油して、同様にしてそれぞれの燃費を測定した。

実施例１の表４に示されたように本実験により、未処理のＢＤＦに比べ本発明による組成物を添加したものは燃費が向上しており、未処理のＢＤＦに本発明の組成物を添加することで燃費の向上が図られることが示された。なお、添加量に比例して燃費は向上するがコストパフォーマンスを考えると２〜５Ｖｏｌ％添加が好ましい。

通常の石油系軽油を満タンに入れたディーゼル車を走らせ、燃料ゲージが約１／４になった時点で満タンに給油し、その時の走行距離と給油量から燃費を測定した。
次に一旦燃料を空にした後、過酸化水素処理と活性炭で精製したサンプル（１−Ｂ）をそれぞれ０．４ｌ、２ｌ、４ｌを入れた後、石油系軽油４０ｌを給油して、同様にして燃費を測定した。

実施例１の表５に示されたように本実験により、石油系軽油単独に比べ本発明の組成物を添加することにより燃費の向上が図られることが示された。

通常の石油系軽油を満タンに入れたディーゼル車を走らせ、燃料ゲージが約１／４になった時点で満タンに給油し、その時の走行距離と給油量から燃費を測定した。
次に一旦燃料を空にした後、それぞれの過酸化水素処理したサンプル２ｌを入れた後、石油系軽油４０ｌを給油して、同様にして燃費を測定した。

実施例１の表６に示されたように本実験により、石油系軽油に比べ本発明による組成物を５Ｖｏｌ％添加したものはいずれも燃費が向上しており、石油系軽油に本発明の組成物を添加することで燃費の向上が図られることが示された。また、本発明の精製品は未精製のものに比べ更に燃費が向上していることも示された。

以上、表３〜表５の燃費の測定は道路での実車テストのため厳密に同じ条件下ではないが複数の車種で複数回測定した結果から見て、本発明による組成物を単独使用又は、未処理のＢＤＦに添加又は、石油系軽油に添加することでディーゼルエンジンの燃費向上が図られることが示された。

通常のガソリンを満タンに入れたガソリン車を走らせ、燃料ゲージが約１／４になった時点で満タンに給油し、その時の走行距離と給油量から燃費を測定した。
次に一旦燃料を空にした後、過酸化水素処理と活性白土で精製したサンプル（１−Ｃ）をそれぞれ０．４ｌ、１．２ｌ、２ｌ、４ｌを入れた後、ガソリン４０ｌを給油して、同様にして燃費を測定した。同様に未処理のＢＤＦ１．２ｌにガソリン４０ｌを給油して燃費を測定した。

実施例１の表８に示されたように本実験により、ガソリンに比べ本発明による組成物を添加したものはいずれも燃費が向上しており、ガソリンに本発明の組成物を添加することで燃費の向上が図られることが示された。また、本発明による組成物は未処理のＢＤＦよりもはるかに燃費が向上していることも示された。

通常のガソリンを満タンに入れたガソリン車を走らせ、燃料ゲージが約１／４になった時点で満タンに給油し、その時の走行距離と給油量から燃費を測定した。
次に一旦燃料を空にした後、過酸化水素処理したＢＤＦ（１−Ｃ）１ｌを入れた後、ガソリン３０ｌを給油して、同様にして燃費を測定した。未処理のＢＤＦについても同様に燃費を測定した。

実施例１の表９に示されたように本実験により、ガソリン単独に比べ本発明による組成物を３．３Ｖｏｌ％添加したものはいずれも燃費が向上しており、ガソリンに本発明の組成物を添加することで燃費の向上が図られることが示された。また、未処理のＢＤＦの燃費より本発明の組成物の燃費の方が向上していることも示された。

以上、表３，表４，表５，表６，表８，表９の燃費の測定は道路での実車テストである。複数の車種で複数回測定した結果から見て、本発明による組成物を用いる事で未処理のＢＤＦと比べて燃費の向上が図られることが示された。

Ａ重油使用のボイラーに、未処理及び、本発明の組成物を１，５，１０Ｖｏｌ％添加したＡ重油を１ヶ月間使用し、従来のＡ重油単独使用の場合と平均月使用量で比較してみた。

本実験により、石油系重油単独に比べ本発明による組成物を１〜１０％添加したものは燃費が向上しており、石油系重油に本発明の組成物を添加することで燃費の向上が図られることが示された。また、５Ｖｏｌ％前後の添加は燃費向上性が非常に高いことも示された。

（ＢＤＦに０．１Ｗ％及び０．５Ｗ％の過酸化水素処理についての説明）
廃食油とメタノールと水酸化ナトリウムを原料として通常製法で得られたＢＤＦ１０ｌに対して２Ｗ％過酸化水素水５０ｍｌを加え、５〜１０分間攪拌した後４〜５時間静置した。こうして得られた上層のＢＤＦと下層の過酸化水素水を分離する。
次に、この過酸化水素処理したＢＤＦ１０ｌに対し活性白土２００ｇを加えて１０分間攪拌した後、ろ過したものを２−１（０．１Ｗ％処理）とする。
同様に通常製法で得られたＢＤＦ１０ｌに対して５Ｗ％過酸化水素水１００ｍｌを加え、以下同様の処理をして得られた組成物を２−２（０．５Ｗ％処理）とする。

通常の石油系軽油を満タンに入れたディーゼル車を走らせ、燃料ゲージが約１／４になった時点で満タンに、その時の走行距離と給油量から燃費を測定した。
次に一旦燃料を空にした後、それぞれの過酸化水素処理したサンプルを満タンに給油し、同様にして燃費を測定した。

実施例２の表１１に示した通り本実験により、通常製法のＢＤＦ１ｌに対し０．１Ｗ％以上の過酸化水素処理を行うことでその効果が得られることが示された。

先行技術のバイオディーゼル燃料の改質剤を工業的に生産するためには発生容量が非常に大きなオゾン発生器が必要であった。また、未反応のオゾンを含む排気ガスの処理にも特別な装置が必要である。また、オゾン発生器の性能にもよるが、それ相応の反応時間が必要であるという三つの課題を無くすことにより又、ＢＤＦそのものを改質することで応用範囲が広くなり、ガソリン・重油など石油系燃料と併用し使用することができる。
また、ＢＤＦの使用拡大の普及促進に利活用することは、廃食用油の再利用で廃食用油の不法投棄による環境汚染防止、ＢＤＦは温暖化効果ガスの主要因であるＣＯ２排出量及び有限化石燃料の消費削減と、環境循環型社会の構築、環境保全などの観点からも、自然環境に優しいエネルギーとして今後ますます活用され、低炭素社会の担い手となる。

Claims

植物油を主な原料として作られるメチルエステル化燃料に過酸化水素処理を施して得られる組成物。
ＢＤＦ及び又はＢＤＦ原料に過酸化水素処理を施して得られる組成物の製造方法。
植物油を主な原料として作られるＢＤＦ１ｌに対して０．１Ｗ％以上の過酸化水素処理を施して得られる組成物。
ＢＤＦ及び又はＢＤＦ原料１ｌに対して０．１Ｗ％以上の過酸化水素処理を施して得られる組成物の製造方法。
未処理のＢＤＦに本発明による組成物を添加してなるバイオディーゼル燃料。
石油系軽油に対して本発明の組成物を添加してなるディーゼル燃料。
ガソリンに本発明の組成物を添加してなる燃料。
石油系重油に対して本発明の組成物を添加してなる燃料。
未処理のＢＤＦに本発明による組成物を１Ｖｏｌ％以上添加してなるバイオディーゼル燃料。
石油系軽油に対して本発明の組成物を１〜１０Ｖｏｌ％、好ましくは２〜７Ｖｏｌ％添加してなるディーゼル燃料。
ガソリンに本発明の組成物を１〜１０Ｖｏｌ％、好ましくは１〜５Ｖｏｌ％添加してなる燃料。現在のガソリンエンジンの性能ではガソリンへのＢＤＦの添加量は１０％が限度と考えられるが、技術の発展に伴ない更に添加することは可能である。
石油系重油に対して本発明の組成物を１〜１０Ｖｏｌ％、好ましくは２〜６Ｖｏｌ％添加添加してなる燃料。