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第152回 環境に配慮したバイオガソリンの普及と今後の課題

 数年前から、ガソリンスタンドで給油する際、「当店のレギュラーガソリンはバイオガソリンです」といった表記を目にする機会が増えてきました。ナタネ油、大豆油などの植物油を原料にした「バイオディーゼル燃料」については以前に取り上げましたが、バイオガソリンはそれとはまた別のものです。今回は、そのバイオガソリンについて取り上げてみましょう。

参考リンク
テクの雑学 第67回 てんぷら油で車が走る!
−パリ・ダカールラリーを完走したバイオディーゼル燃料の実力−

 私たちが普段「ガソリン」と呼んでいる揮発性の液体は、石油の中に含まれている特定の成分を加工して作る「石油製品」で、その製造方法は非常に多岐に渡ります。その具体的な方法に入る前に、まずは基本的な原油の精製方法から説明しましょう。

そもそもガソリンの素って?


 石油の油田から採掘される「原油」は、炭化水素を主成分として、微量の硫黄、窒素、金属などを含む液体です。製油所に運ばれた原油は、「常圧蒸留装置(トッパー)」と呼ばれる装置の中で360℃まで加熱されます。すると、原油に含まれているさまざまな成分が、それぞれの沸点ごとに蒸発することで抽出されてきます。抽出された各成分を「留分」と呼びます。

 最も沸点が低いのはLPガス留分で、沸点は30℃以下です。次に沸点が低いのが30〜150℃の間で抽出される「ナフサ」と呼ばれるもので、これが最もベーシックなガソリンの素となる留分です。そのあとは、250℃までの間に抽出される灯油留分、350℃までの軽油留分と続き、350℃以上になっても蒸発しない成分を「重油」と呼んでいます。
 ナフサの中で、沸点が30〜80℃程度のものを「軽質ナフサ」、80〜180℃程度のものを「重質ナフサ」と呼びます。軽質ナフサはエチレン系化合物(二重結合を一個持つ鎖式炭化水素。エチレン、プロピレン、ブチレンなど)の分解原料として、石油化学工業の分野で広く使われます。重質ナフサは芳香族化合物(環状構造を持つ炭化水素)製造用の原料、そしてガソリンの原料として使われます。

 ちなみに20世紀初頭まで、ナフサは用途のない産業廃棄物扱いされていたそうです。欧州で石油の精製技術が確立したのは19世紀ですが、当初はランプ用などの燃料としての灯油が主な用途だったので、着火性が非常に高いナフサは危険すぎて使えなかったのです。また、石油由来の合成樹脂が本格的に実用化されるのは1940年代以降ですから、化成品の原料という用途もありませんでした。このことが、「馬なし馬車」として有望視されていた電気自動車ではなく、ガソリンエンジンを搭載した自動車が主流になった大きな理由にもなっています。

接触改質の工程を経てガソリンになる


 さて、蒸留によって抽出された重質ナフサは、再び高温・高圧の状態にされつつ「接触改質装置」に送られ、白金やパラジウムなどを用いた「バイメタル触媒」による触媒反応で炭化水素の分子構造を変え=改質することで、オクタン価(ガソリンの自己着火しにくさを表す指標)を高めます。これがまず、最もベーシックなガソリンの基材である「改質ガソリン」になります。

 現代では、科学技術の進歩によって、改質ガソリン以外の留分からもガソリンを製造することが可能になっています。たとえば、接触改質工程で副生物として発生するLPガスは、炭素原子の数が少ない「軽い炭化水素」ですが、これを化学的につなぎ合わせることでオクタン価の高い炭化水素を合成することができます。この「アルキレーション」と呼ばれる操作によってでき上がったガソリンが「アルキレート・ガソリン」です。重油のような用途の少ない「残油」からもガソリンは作られます。代表的な加工法は「流動接触分解装置」を用いるFCC法(Fluid Catalytic Cracking法)です。
 このようにさまざまな方法で精製したガソリンは、さらに調合してオクタン価を整えたり、エンジン清浄剤などの添加物を配合されることで、ようやく商品としてのガソリンになります。

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