ブタノール分解由来の先進バイオ燃料成分と水素化処理植物油(HVO)の混合が圧縮着火エンジンの物理的特性、燃焼、排出ガス性能に与える影響
Influence of Blending Model Butanol Alcoholysis-Derived Advanced Biofuel Components with Hydrotreated Vegetable Oil on the Physical Properties, Combustion, and Emissions Performance of a Compression Ignition Engine
EUの再生可能エネルギー指令(RED II/III)に基づき、第一世代バイオ燃料よりも温室効果ガス排出量を削減するため、液体燃料における先進バイオ燃料の割合増加が義務付けられている。本研究では、先進バイオ燃料がエンジン性能や排出ガス基準にどのように影響するかを調査した。特に、リグノセルロース系原料由来の先進バイオ燃料が注目されている。本研究では、炭素排出量が少なく、燃焼特性が良好で、エンジン改造なしでディーゼル燃料を代替できる可能性のある水素化処理植物油(HVO)を基材とし、ブタノール分解由来のモデルバイオ燃料を混合した燃料を試験した。また、超低硫黄ディーゼル(ULSD)も比較対象とした。ブチル系バイオ燃料ブレンドの密度と引火点を測定した結果、密度は純粋なHVOとULSDの中間であり、引火点は燃料に要求される最低基準を超えていた。このブレンド燃料を、EUステージV排出ガス規制に適合したヤンマーL100V圧縮着火(CI)エンジン(発電機セットの一部として使用)で試験した。CIエンジンは、発電機、オフロード機械、大型車両、船舶などで今後も使用されるため選択された。点火遅れ時間(ID)、ブレーク・スぺシフィック燃料消費量(BSFC)、ガス状排出物、および粒子状物質(PM2.5)の排出量を測定した。ガス状排出物はHoriba MEXA7100Dで、PM2.5はフィルターに捕集して重量分析を行った。すべてのブレンド燃料(純粋HVOを含む)は、ディーゼル燃料よりも点火遅れ時間が短かった。窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、総炭化水素(THC)の排出量はディーゼル燃料と比較して減少した。PM2.5レベルは、純粋なHVOおよびULSDと比較して、先進バイオ燃料の添加により低下した。CO排出係数はEUステージVの制限値を下回ったが、THCとNOxではわずかに超過が見られた。
- EU再生可能エネルギー指令(RED II/III)に基づき、液体燃料への先進バイオ燃料の混合割合増加が義務付けられている中、HVOとブタノール分解由来バイオ燃料のブレンド燃料がエンジン改造なしでディーゼル代替可能か試験された
- EUステージV規制適合のヤンマーL100V圧縮着火エンジンで試験した結果、HVOおよび全ブレンド燃料はディーゼルより点火遅れ時間が短く、NOx・CO・THC排出量がディーゼル比で減少、PM2.5も先進バイオ燃料添加で低下した
- CO排出係数はEUステージV制限値を下回ったが、THCとNOxでは制限値をわずかに超過した
EUのRED II/III規制により先進バイオ燃料の混合義務が強化される中、本研究は廃棄物由来のバイオ燃料(HVO+ブタノール分解由来成分)がディーゼル代替として排出ガス低減効果を示した点で、規制対応を迫られる燃料業界とエンジンメーカーの技術実証として注目に値する。PM2.5・NOx・CO・THC排出の削減が確認されたもののTHC・NOxでステージV規制値をわずかに超過するなど、実用化への課題も明確になっており、今後のブレンド最適化や後処理装置との組み合わせによる規制適合性の検証が投資判断のポイントとなる。