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バイオディーゼル燃料(BDF)」とは

バイオディーゼル燃料とは、生物由来の油脂から作られる軽油の代替となるディーゼルエンジン用の燃料の総称であり、バイオマスエネルギーのひとつです。

 

バイオディーゼル燃料は原料となる油脂をエステル化してグリセリンを取り除き、脂肪酸メチルエステル (FAME) として粘度を下げる等の化学処理を施し、ディーゼルエンジンに使用できるようにしています。

 

またバイオディーゼル燃料には炭化水素が含まれていないので、自動車用の燃料としてバイオディーゼル燃料100%で使用した場合には、通常自動車用の燃料の軽油に課税されている軽油引取税(32.1円/L)は課税されません。(非課税)

 

注)軽油と混合した場合には、混合によってできた液体(新たな軽油)全体に軽油引取税が課税されます。

バイオディーゼル燃料(BDF)とディーゼルエンジン

ディーゼルエンジンは、ドイツの技術者ルドルフ・ディーゼルが1892年に発明した内燃機関です。

 

そして元々は植物油である落花生油を燃料とし、圧縮熱で燃料に点火するエンジンとして発明されました。

 

つまりディーゼルエンジンは元来植物油を燃料とした内燃機関であり、バイオディーゼル燃料をディーゼルエンジンの燃料として使っても問題ないのです。

 

ただ近年の排ガス規制に対応するために開発が進んでいるコモンレール方式を採用したディーゼルエンジンとバイオディーゼル燃料との相性の問題が、指摘されています。

 

なぜならコモンレール方式による燃料噴射圧の高圧化は、元来の方式以上に燃料の温度を上昇させ、燃料温度の上昇は、燃料の酸化劣化を引き起こす大きな要因となるからです。

 

そのためバイオディーゼル燃料をコモンレール方式のディーゼルエンジンに使用する上では、このような高圧・高温環境下においても品質劣化が起こらないよう適切な性状を確保することが非常に重要になります。

バイオディーゼル燃料(BDF)の原材料

バイオディーゼル燃料の原材料としては、菜種油、パーム油、オリーブ油、ひまわり油、大豆油などの植物油をはじめ、魚油や牛脂などの獣脂及び廃食用油(いわゆる天ぷら油等)など、様々な油脂があげられます。

 

菜種油、大豆油などは食用にもなるため食用油との競合が、パーム油は流動点が高いことが、また廃食用油は様々な油脂が混ざっているためにその品質がそれぞれ課題となっています。

 

各地域・国におけるバイオディーゼル燃料の主原材料

■ ヨーロッパ … 菜種油

■ アメリカ … 大豆油

■ 東南アジア … パーム油、ヤトロファ油

■ 日本 … 廃食用油

バイオディーゼル燃料(BDF)の製造方法

油脂は通常、粘度が高いなどの特徴を有しています。そのため、油脂をそのままの状態でディーゼルエンジンの燃料として使用した場合、燃料ポンプのフィルターに析出物が付着し、エンジンに不具合が生じることが懸念されています。

 

そこで、油脂にメチルエステル化などの化学処理を施し油脂からグリセリンを取り除くことによって、油脂を脂肪酸メチルエステル(Fatty Acid Methyl Esterの頭文字をとってFAMEと略されます。)等の軽油に近い性状に変換しています。

 

具体的には、油脂(トリグリセリド)にメタノールと触媒(水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなど)を加えて十分に混和し、化学反応を起こさせてエステル交換をし、脂肪酸メチルエステルとグリセリンに分離させます。

 

そして、分離した脂肪酸メチルエステルに水洗浄と乾燥を繰り返し行い、触媒とメタノールを取り除きます。

 

こうして出来たものが、バイオディーゼル燃料となります。

バイオディーゼル燃料(BDF)の特徴

• 不燃炭化水素(CH)、一酸化炭素(CO)、浮遊粒子状物質(PM)の排出が軽油より少ない。

 

• 硫黄分をほとんど含んでいないため、硫黄酸化物(SOx)の排出がほとんどない。

 

• 軽油に比べてセタン価が高いので、エンジンのパフォーマンスを向上させる。

 

• 軽油に比べて潤滑性が高く、エンジンの寿命を延ばす。

 注)ドイツにおいて、あるトラックはバイオディーゼル燃料を使用し、製造時のエンジン

   だけで125万kmを走行してギネス世界記録を獲得しています。

 

• 燃料タンクやホース、エンジン内部の洗浄効果がある。

 注)使用開始後しばらくは、洗浄効果によって燃料タンクや燃料ホース内部の

   付着物を取り除くので、燃料フィルタの目詰まりに注意する必要があります。

 

• 原材料によっては、流動点が高いものがある。

 

• 廃食用油を原材料に使うと様々な油脂が混ざっているため、性状が安定しにくい。

 

• 軽油に比べて、ゴムや樹脂を膨張・劣化させやすい。

 腐食や劣化に強いフッ素系のゴムや金属製のものに交換する必要があります。

 

• 「砂糖より生物分解されやすく、食卓塩より毒性がない。」(全米バイオディーゼル協会)と言われるほど、環境に害を与えない。

バイオディーゼル燃料(BDF)の使用方法

バイオディーゼル燃料100%または軽油と一定の割合で混合して使用します。

 

バイオディーゼル燃料100%または軽油への混合割合が大きいものを使用する場合、気温が低くなると流動点が高いものは燃料経路内で固まる恐れがあるので、注意をする必要があります。

 

また、バイオディーゼル燃料を軽油に混合し自動車用の燃料として販売する場合、「揮発油等の品質の確保等に関する法律」および「同施行規則」により混合によってできた新たな軽油へのバイオディーゼル燃料(FAME)の含有量の上限は、その総質量に対して5.0%までとされています。

 注)つまり、自動車用の燃料として販売する場合には、その質量の5%までしか

   バイオディーゼル燃料を軽油に混ぜることはできないのです。

バイオディーゼル燃料(BDF)の品質への規制

現在バイオディーゼル燃料の品質に対しての直接の規制は、法律上ありません。

 

ただしバイオディーゼル燃料を軽油に混合した場合の規格が、「揮発油等の品質の確保等に関する法律」および「同施行規則」で定められています。

 

また軽油に混合するためのメチルエステル(FAME)の規格が、社団法人自動車技術会の規格(JASO規格(JASO M 360))として2006年(平成18年)10月3日に制定されています。

 

・バイオディーゼル燃料の品質に関する参考資料

 バイオディーゼル燃料混合軽油規格

 JASO規格(JASO M 360)