オレフィン（ アルケン ）と プラスチック熱分解オレフィンの違い / 熱分解装置 Biogreen / 熱分解ガス化炉

オレフィン（olefin）とは、炭素原子間に二重結合を持つ不飽和炭化水素の総称であり、アルケンとも呼ばれます。この二重結合が存在することで化学的に高い反応性を持ち、さまざまな化学反応に利用されます。オレフィンの基本的な化学式はCnH2nであり、炭素の数が増えるにつれて分子の複雑さも増します。例えば、エチレン（C2H4）やプロピレン（C3H6）はオレフィンの代表的な例で、それぞれポリエチレンやポリプロピレンといったプラスチックの原料として広く使われています。また、オレフィンは二重結合の性質を利用して付加反応や重合反応を行うことができ、これによりアルコールや酸、エポキシ樹脂など多岐にわたる化学製品が製造されています。そのため、オレフィンは石油化学工業において非常に重要な役割を果たしており、現代の化学産業や日常生活の中で欠かせない存在となっています。

オレフィン（olefin）は、不飽和炭化水素の一種で、炭素原子間に少なくとも1つの二重結合を持つ化合物の総称です。一般にはアルケン（alkene）とも呼ばれます。オレフィンは化学式CnH2n（n ≥ 2）の形を持ち、炭化水素鎖の中に1つの二重結合が存在します。

主な特徴
二重結合
オレフィンの炭素原子間の二重結合は、化学反応性が高く、さまざまな化学変化に利用されます。
二重結合が存在するため、不飽和化合物と呼ばれます。

一般式:
単純なオレフィンの一般式はCnH2n（環状の場合は異なります）。

分類
直鎖オレフィン: エチレン、プロピレンなど、直線的な構造。
分岐オレフィン: イソブテンなど、分岐した構造を持つもの。
環状オレフィン: シクロペンテン、シクロヘキセンなど、環状構造を持つもの。

代表的なオレフィン
エチレン（C2H4）: 最も簡単なオレフィン。プラスチック（ポリエチレン）の原料として広く利用。
プロピレン（C3H6）: ポリプロピレンや他の化学製品の原料。
ブテン（C4H8）: 燃料添加剤やゴム製品の材料。

用途
オレフィンはその反応性の高さから、多くの産業分野で重要な役割を果たしています。
プラスチックの製造: ポリエチレン、ポリプロピレンなど。
化学原料: アルコール、酸、エポキシなどの原料。
燃料添加剤: 高オクタン価燃料の生成。
ゴムや合成繊維の材料。

化学的性質
付加反応:二重結合を利用して、他の分子を付加する反応（例：水素化、ハロゲン化）。
重合反応:オレフィン分子が連結し、高分子（ポリマー）を形成。

由来
「オレフィン」という名前は、「油（oleum）」と「生成する（facere）」というラテン語に由来します。これは、オレフィンが過去に油状の化合物を生成する性質を持つと考えられていたためです。
オレフィンは石油化学工業において特に重要で、日常生活に欠かせない多くの製品の基盤となる化合物です。

オレフィンはアルケンの慣用名であり、同じ有機化合物です。

アルケン

アルケン（独: Alken、英: alkene）は化学式 C_nH_2n (n≧2) で表される有機化合物で、C-C間の二重結合を1つ持つ。すなわち、不飽和炭化水素の一種。エチレン系炭化水素、オレフィン (olefin)、オレフィン系炭化水素とも呼ばれる。C-C二重結合を構成している2つπ結合1つとσ結合1つから成り立っており、このうちπ結合の結合エネルギーはC-H結合のものよりも小さく、付加反応が起こりやすい。例えばエテン（エチレン）と塩素の混合物に熱を与えると 1,2-ジクロロエタンが生成する。

慣用名の「オレフィン」

古くから、ある種の気体は塩素を作用させると油状の物質が得られることから、ラテン語の「油（羅: oleum）」に因み、このような気体を「生油気、オレフィン・ガス（英: olefiant gas）」と呼んでいた。この気体はエチレンであることが判り、炭素の二重結合を持つ炭化水素をオレフィン系炭化水素、単にオレフィン、またはエチレン系炭化水素と総称していた。

出典：Wiki アルケン

アルケン空間充填モデル

出典：Wiki アルケン

ETIA（フランス）の総代理店である研機（福岡市、森山秀行社長 ☎092・411・1203）は、ETIA社のプラスチック熱分解に関する研究成果について明らかにした。処理温度700℃以上の無酸素状態で熱分解する技術開発に成功しており、熱源が電気でCO2削減に寄与できる。テスト実施や実機の提案も可能とし、脱炭素化に貢献するプラスチックリサイクルにつなげていく。
ETIA社は、熱分解処理に関する設備開発・エンジニアリングなどを手掛ける会社。化石燃料や火気を使用せず、廃棄物やバイオマスのガス化・炭化・油化ができる熱分解装置「Biogreen」を開発。欧州7ケ国から13社が参画している研究プロジェクト「Plastics2Olefins (P2O)」において、同装置を通じたプラスチック熱分解の研究開発を進めている。
同研究開発で、処理温度700℃以上によるプラスチックの熱分解処理が可能になった。投入可能なプラスチックの割合はPVC1％、PET25％以下としている。投入物の大きさは、フィルムの場合破砕後50ミリメートルまで、フィルム以外は10ミリメートル以下、またはペレット状などに対応できる。
現状では、ガス化が主目的となり、生成されたガスを燃料使用されることが推奨されるという。700℃以下での熱分解処理に関しても、研究開発を進めている。
同研究開発では、最終的にプラスチックの原料になる不飽和炭化水素化合物の一種「オレフィン」に変換することを目指しているという。研究期間は2022年から2027年までで、今年で3年目を迎えた。
研機は1973年に設立し、産業機械の開発・製造等を手掛けてきた。高含水率の汚泥や原料スラリー、有機廃棄物等の乾燥機 「KENKI DRYER」（自社開発）など、業界のニーズに対応する製品を展開している。森山社長は、「ETIA社と連携を一層強化にし、国内での提案をしっかりと進めていきたい」と話している。

下記はETIA社の研究開発機Biogreenの設置の様子です。

本Biogreen、プラスチック熱分解の研究成果を週刊循環経済新聞 2024年4月22日号に掲載頂きました。

本記事の掲載は週刊循環経済新聞発行の株式会社日報ビジネス様に許可を頂いています。

プラ熱分解で脱炭素化へ・仏 ETIA社の研究成果を発表 / 週刊循環経済 2024年4月22日号

プラスチック熱分解オレフィンとは、廃プラスチックを高温で熱分解する際に生成されるオレフィン類（炭素間に二重結合を持つ不飽和炭化水素）のことを指します。このプロセスでは、特にポリエチレンやポリプロピレンといったポリオレフィン系プラスチックが熱分解の対象として適しており、高温環境下で分解されることで、エチレンやプロピレン、ブテンなどの低分子量オレフィンが生成されます。これらのオレフィンは化学工業で重要な原料として再利用することが可能であり、廃プラスチックのリサイクルにおいて重要な役割を果たします。
熱分解によるオレフィンの生成は、プラスチック分子の炭素-炭素結合が高温で切断される過程で進行します。この過程では二重結合を持つ化学種が形成され、それがオレフィンとなります。例えば、ポリエチレンを熱分解すると主にエチレンやプロピレンが生成し、これらは新たなプラスチックや化学製品の原料として再利用されます。こうしたプロセスは化学リサイクルの一環として注目されており、単に廃棄物を処理するだけでなく、資源を循環させるという点で非常に意義深いものです。
また、プラスチック熱分解オレフィンの生成には、燃料としての利用という側面もあります。一部のオレフィン類は燃料成分として使用されることで、エネルギー資源として活用されることも可能です。ただし、効率的かつ高純度でオレフィンを得るためには、反応温度や触媒の選定、廃プラスチックの前処理などが重要な要素となります。
プラスチック熱分解オレフィンは廃プラスチック問題の解決策の一つとしてだけでなく、持続可能な資源利用や環境負荷低減を実現するための重要な技術と位置付けられています。

熱分解は、化学的な触媒や酸素を使用せずにプラスチックを分解するプロセスであり、高温環境下でプラスチック分子が分解され、より小さな分子や化合物に変化します。この過程で発生する主な生成物の一つがオレフィン類です。

特徴と生成メカニズム
プラスチック熱分解において、ポリオレフィン系プラスチック（例：ポリエチレンやポリプロピレン）は特にオレフィンの生成に適しています。これらのプラスチックは高温下で熱分解され、炭化水素鎖が切断されることでエチレンやプロピレンなどの低分子量オレフィンが生成します。この現象は、熱分解による一次反応として炭素-炭素結合の分解が進行し、二重結合を持つ分子（オレフィン）が形成されるためです。

主な生成物
熱分解によって生成されるオレフィンには、以下のようなものがあります。
エチレン（C2H4）
プロピレン（C3H6）
ブテン（C4H8）
これらのオレフィンは、再び化学工業で利用できる貴重な原料となります。

用途と意義
プラスチック熱分解オレフィンは、廃プラスチックのリサイクルや再資源化において重要な役割を果たします。以下のような用途や意義があります。
化学リサイクル: 熱分解で得られるオレフィンは、新たなプラスチックや化学製品の原料として再利用可能です。
燃料化: 一部のオレフィンは燃料成分として利用されることもあります。
環境負荷の軽減: 廃プラスチックを埋め立てや焼却する代わりに熱分解してオレフィンを回収することで、資源の有効活用と温室効果ガスの削減が可能になります。

実用化の課題
ただし、プラスチック熱分解プロセスでは副生成物として他の化合物（例：芳香族炭化水素、ワックス、チャー）が生成するため、目的のオレフィンを高収率で得るためには、反応条件（温度、触媒、加熱速度）や装置設計の最適化が必要です。また、収集された廃プラスチックの混合物や汚染物質が生成物の純度や効率に影響を与えることも課題です。

プラスチック熱分解オレフィンの生成は、持続可能な社会を目指す上で重要な技術の一つとされており、特に石油由来資源への依存を減らす手段として注目されています。

オレフィンとは、炭素原子間に二重結合を持つ不飽和炭化水素の総称で、エチレンやプロピレンといった化合物がその代表例です。これらは主に石油や天然ガスを高温で熱分解（クラッキング）することで得られ、プラスチックや化学製品の原料として幅広く利用されています。
一方、プラスチック熱分解オレフィンとは、廃プラスチックを高温で熱分解する際に生成されるオレフィン類を指します。特にポリエチレンやポリプロピレンといったポリオレフィン系プラスチックを分解することで、エチレンやプロピレンなどのオレフィンが得られるのが特徴です。
両者の主な違いは、その生成過程と利用目的にあります。オレフィンは石油や天然ガスから得られる一次資源由来の化合物で、主に新しいプラスチックや化学製品の製造に用いられるのに対し、プラスチック熱分解オレフィンは、廃棄されたプラスチックを資源として再利用するためのプロセスから生成されます。このため、オレフィンは化学工業における基礎原料としての役割が強い一方で、プラスチック熱分解オレフィンはリサイクルや循環型社会の実現に貢献する技術の一環として注目されています。
オレフィンは純度が高く工業的に安定して供給される一方で、プラスチック熱分解オレフィンは、生成物の純度や収率が廃プラスチックの種類や分解条件に依存するため、効率的なプロセス設計や装置開発が重要となります。このように、両者は同じ「オレフィン」という化学種であっても、背景にある生成方法や用途、意義において明確な違いがあります。

オレフィン（別名アルケン）は、炭素原子間に二重結合を持つ不飽和炭化水素の総称です。エチレン（C₂H₄）やプロピレン（C₃H₆）がその代表例です。オレフィンは自然界や石油化学プロセスで生成され、化学工業の基礎的な原料として使用されます。
生成過程: オレフィンは主に石油や天然ガスのクラッキング（熱分解）によって生成されます。たとえば、ナフサクラッカーで高温処理されることでエチレンやプロピレンが得られます。
用途: オレフィンは新しいプラスチック（ポリエチレンやポリプロピレン）の製造、化学品（アルコールやエポキシ樹脂）の原料として利用されます。

プラスチック熱分解オレフィンとは
プラスチック熱分解オレフィンは、廃プラスチックを高温で熱分解した際に生成されるオレフィン類を指します。特にポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系プラスチックが分解することで得られるエチレン、プロピレン、ブテンなどが含まれます。
生成過程: 廃プラスチックを高温（300～700℃程度）で処理し、分子構造を分解してオレフィンを生成します。このプロセスは化学リサイクルの一環であり、廃プラスチックを資源として再利用する技術です。
用途: 生成されたオレフィンは、再生プラスチックや化学製品の原料として再利用されるほか、一部は燃料成分として使用されます。

オレフィンは化学的な定義に基づく広い範囲の化合物であり、石油由来のプロセスから得られる一方、プラスチック熱分解オレフィンは廃プラスチックを再利用するためのリサイクル技術の成果物です。そのため、前者は工業化学の基礎的な物質としての役割が大きいのに対し、後者は環境負荷を軽減し、資源を循環させる技術としての意義があります。

Biogreen の熱分解処理は、化石燃料や火気を一切使用しない低圧電流のジュール熱で行われる電気での加熱です。このため、処理時に地球温暖化ガスCO2が発生しません。また、熱分解処理にとって非常に重要な温度と機内滞留時間の管理調整は、モニターで管理し、タッチパネル操作で簡単に実行できます。安全衛生面でも非常に優れています。
装置の設置面積は小さくコンパクトで、コンテナー内設置も可能です。連続式での運転のため、24時間連続運転が可能で、運転状況はモニターで監視し、運転管理操作はタッチパネルで簡単にできます。人手を必要としない自動化されたシステムです。

Biogreenは、国際特許技術を取得した他に類を見ない電気熱源の連続式熱分解装置で、構造が単純で部品数が少ないため、故障しにくくメンテナンスが容易で、長時間の使用にも耐えられます。化石燃料を使用するバーナーの直火加熱や熱風加熱による熱分解、ガス化、炭化装置と比較すると、Biogreenの熱分解装置は地球温暖化ガスを排出しない「脱炭素」であり、安全性、設置面積、操作性、メンテナンス性などで明らかな優位性を持っています。

熱分解は、無酸素状態で処理物を加熱することにより、ガスと炭を生成します。ガスを冷却することにより油が生成されます。ガス、炭、及び油は全て利活用ができ、それらを利活用することにより廃棄物が一切なくなるゼロエミッションが可能です。

熱分解処理は加熱温度によりその処理物から生成される割合が異なります。温度が高いほどガスが多く生成され、温度が低いほど炭が多く生成されます。高温での熱分解では、炭の生成割合が少なくなりますが、質の良い安定した炭が製造できます。オイルについては、ガスを冷却・凝縮することにより生成されますが、下記のグラフでは、加熱温度が約500℃の場合が最も多く製造できます。
Biogreenは、熱源が電気のため、熱分解処理にとって重要な加熱温度、滞留時間の調整がタッチパネル式で簡単にできるうえ、処理時にCO2の発生はありません。バーナー式等化石燃料の火気を使用した熱分解装置は温度調整が難しく熱分解時にCO2を大量に発生します。
熱分解によるバイオコークスの製造は、バイオ炭の製造時より高温で加熱し、品質の良い炭化物を生成しますが、Biogreenでは加熱温度の調整が容易にできます。

熱分解ガス化

熱分解装置としてBiogreenが選ばれる理由は、その環境への配慮と効率性、柔軟性に優れた設計にあります。まず、Biogreenは電気を熱源とするため、燃焼によるCO₂排出が発生せず、運転中に環境負荷を大幅に低減できることが最大の特徴です。このCO₂フリーな加熱方式は、特に持続可能性を重視するプロジェクトにおいて非常に評価されています。
さらに、Biogreenは直接加熱式のスクリューシステムを採用しており、熱効率が非常に高いことも選ばれる理由の一つです。この設計により、エネルギーの無駄を最小限に抑えつつ、高効率で原料を処理することが可能です。また、装置内での加熱温度や滞留時間を自由に調整できるため、プラスチックやバイオマス、有機スラッジなど、多様な原料に対応しながら、目的に応じた生成物（ガス、オイル、チャーなど）を得ることができます。この柔軟なプロセス制御能力は、異なる業界や用途での採用を促進しています。
Biogreenの設計はコンパクトで、省スペースでの設置が可能な点も実用的です。さらに、モジュール式の構造であるため、必要に応じて処理能力を簡単に拡張できるという利点も備えています。また、得られる生成物は高品質で安定しており、工業用途やリサイクル原料として利用可能なため、プロセス全体が効率的で収益性も高いものとなっています。
操作性の簡便さとメンテナンスの容易さも、Biogreenが選ばれる理由の一つです。専門知識がなくても取り扱いが可能で、堅牢な構造により長期間安定した運転が可能です。さらに、密閉性の高い設計によって有害物質の排出を抑制し、環境規制への適合も容易です。
これらの特長を総合すると、Biogreenは環境負荷を低減しながら高い処理効率を実現し、持続可能な資源利用や循環型社会の構築に大きく貢献する装置と言えます。そのため、廃棄物の処理やリサイクル、アップサイクルを目指すプロジェクトで、多くの信頼を集めています。

Biogreen が熱分解装置として選ばれる理由は、その技術が持つ優れた特性と柔軟性にあります。以下に、主な理由を挙げて説明します。

CO₂フリーの電気熱源
Biogreen は電気を熱源として使用するため、燃焼を伴わず、運転中にCO₂排出が発生しません。これは、環境負荷を低減し、持続可能な資源利用を実現する装置としての大きな強みです。

高い熱効率
Biogreen は処理物を直接加熱する設計（スクリュー型の連続加熱システム）を採用しており、エネルギーの無駄が少なく効率的に熱を利用できます。このため、エネルギーコストの削減と効率的な処理が可能になります。

柔軟なプロセス制御
装置内の加熱温度や滞留時間を細かく調整することができるため、さまざまな原料に対応可能です。これにより、目的とする生成物（例：ガス、オイル、チャー）を最適な形で得られるようにプロセスをカスタマイズできます。

コンパクトで省スペース
Biogreen の設計は非常にコンパクトで、設置スペースが限られている場合でも対応可能です。また、装置がモジュール式であるため、処理能力を増強したい場合に容易に拡張できます。

多様な原料に対応可能
Biogreen は、廃棄物（プラスチックやバイオマス）、有機スラッジ、食品廃棄物など、多様な原料を処理できます。この柔軟性により、さまざまな業界やアプリケーションで利用されています。

高品質な生成物
熱分解プロセスによって得られる生成物（例：再生可能な炭化物、熱分解ガス、オイルなど）の品質が安定しており、工業用途やリサイクル原料として利用可能です。

メンテナンスの容易さと操作性
Biogreen は堅牢でメンテナンスが容易な設計となっており、長期運転においても安定性が高いです。また、操作が簡単で高度な専門知識が不要であるため、導入後の運用がスムーズに進みます。

環境規制への適合
CO₂排出を伴わない電気加熱方式に加え、装置全体の密閉性が高いため、有害な排出物を最小限に抑えることができます。これにより、厳しい環境規制をクリアできる点も選ばれる理由の一つです。

持続可能な資源利用への貢献
Biogreen を使用することで、廃棄物を価値のある資源に転換できるため、リサイクルやアップサイクルの取り組みに貢献できます。この技術は、循環型社会の実現において重要な役割を果たします。

これらの特長により、Biogreen は多くの分野で採用されており、特に廃棄物処理や資源リサイクルを目的としたプロセスにおいて信頼される熱分解装置として選ばれています。

The Plastics2Olefins Pilot Plant at Repsol Technology Lab in Madrid
ETIA社含め欧州7ケ国から13社が参画している研究プロジェクト「Plastics2Olefins (P2O)」

熱分解装置 Biogreen

Spirajouleは国際特許取得済みの熱分解装置です。Biogreenシステムの心臓部と言えます。最適な熱分解処理は滞留時間と加熱温度の調整で行います。この調整がこの装置では簡単に行えます。

熱分解装置 Spirajouleは 電気式です。火気、石油燃料を一切使用しないため、地球温暖化ガスが発生しない脱炭素装置です。しかも連続式です。
熱分解は 無酸素状態の密閉された Spirajoule 熱分解装置内のスクリューで行われます。スクリューへ電流を通しそのジュール熱で投入された原料を加熱し熱分解を行なっています。そのスクリューが回転することで原料を熱分解を行ないながら搬送しています。
熱分解の温度はジュール熱の大きさで調整し、原料の滞留時間はスクリューの回転数調整により行ないます。その調整はいずれも制御盤のタッチパネルで簡単にできます。熱分解で最も重要な温度と滞留時間の調整は電気式のため簡単に行なえるとも言えます。火気、石油燃料を使用する装置と比較しても非常に安全で衛生面で優れています。又、処理はバッチ式ではなく連続式ですので人を張り付ける必要がありません。

下記パンフレットはこちらをクリック頂ければダウンロードできます。

Spirajoule 連続式電気炉

Biogreen は投入された原料を無酸素での加熱、熱分解を行ないます。熱分解により原料より炭素分のみを残し、原料に含まれる可燃性ガス等の合成ガスを発散させます。投入原料を選ばず、熱分解処理でガス、炭、オイルを製造発生させそれぞれが利活用ができ、その廃棄物が持つエネルギーは最大限利活用され廃棄物はなくなります。
Biogreen の熱分解処理は化石燃料、火気は一切使用しない低圧電流のジュール効果で行なう電気での加熱そして連続式での運転のため、24時間連続運転が可能で運転状況はモニターで監視し、運転管理操作はタッチパネルで楽にでき、人手を必要としません。Biogreen は国際特許技術で他にはない独自の熱分解装置ですが、構造は単純で部品点数は少なく壊れにくくメンテナンスは楽で長持ちし長時間使用ができます。熱分解処理にとり非常に重要な温度、機内滞留時間の管理調整はモニターで管理しタッチパネル操作で簡単にでき、安全衛生面でもとても優れています。装置の設置面積は小さくコンパクトでコンテナー内設置も可能で移動もでき、場所を選びません。
Biogreen は熱分解時の加熱温度によりガス、炭化物を作り出す産出の割合が異なります。そのため、熱分解装置 Biogreen は炭化装置、炭化炉あるいはガス化装置、ガス化炉とも言えます。熱分解後のその産出製造物の利用目的に合わせ加熱温度の調整を行ないますが、その温度調整、管理は、Biogreenであれば電気加熱式ですので簡単に確実に行なえます。又、その加熱は石油燃料を一切使用せず火気は未使用のため安全衛生面、運転操作面で火気使用熱分解装置、炭化炉、ガス化炉と比較すると非常に優れていると言えます。

炭化、半炭化

油　化