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法律研究生物質的水熱液化和氣化
水熱液化 (HTL)
水熱液化只是從生物質（如藻類、木材等）中獲取能量的幾種方法之一。該過程在極端溫度和壓力下使用水作為溶劑。在此，生物質或基於化石燃料的富碳材料在高溫下，無燃燒且氧氣供應受控的情況下轉化為一氧化碳、氫氣和二氧化碳氣體。
在此，溼生物質轉化為原油的過程也發生在地球表面以下的自然過程中。透過此過程獲得的油被稱為生物油或生物原油。
該過程在適中的溫度和高壓下進行數分鐘。在此過程中，諸如溼生物質（可能是垃圾、木材、作物、垃圾填埋氣、酒精燃料等）、煤炭、汙水汙泥、動物糞便等有機物質與水在無氧條件下混合，溫度在 250°C – 550°C 之間，並施加 5 – 25 MPa 的高壓在此混合物上，並保持 20-60 分鐘。
在此保留時間內，儘管使用較高和較低的溫度來最佳化氣體或液體，但會發生化學反應。在這些溫度下，水根據條件變得亞臨界或超臨界，並充當溶劑、反應物和催化劑，以促進生物質到生物油的反應。
在此，生物質最初水解並分解形成低分子量化合物，然後這些化合物重新聚合形成粘稠的粗生物油。然後該過程冷卻並降低壓力，並分離成三相，CO2、水和生物原油。
這種生物原油具有高密度和較低的熱值。根據工藝的不同，這種燃料也可以透過升級為柴油、汽油和噴氣燃料，用於大型發動機，如船舶和鐵路。
影響原油質量的因素
影響透過 HTL 工藝生產的原油質量和產率的一些因素包括以下因素。
原料或生物質中纖維素、半纖維素和木質素等成分來自不同的來源，會影響生物原油的產率和質量。
理想溫度通常取決於所使用的生物質，任何高於此理想值的溫度都會增加焦炭和氣體的形成。如果溫度低於理想值，則會降低解聚和產率。
壓力是另一個決定整體反應動力學的因素。
由於 HTL 是一個快速過程，因此解聚發生的保留時間將較短。此 RT 又取決於原料、溶劑比率和溫度。因此，最佳化 RT 是必要的。
生物質的水熱氣化
生物質氣化是主要的創新熱化學過程，透過該過程，透過在有限的空氣供應下燃燒固體生物質形成可燃氣體作為最終產物。價值較低的生物質可用於轉化可再生氣體。此過程特別適用於幹物質含量約為 5-50% 的廢水，例如工業廢水、甲烷化裝置的液體殘留物、牲畜糞便的廢水、汙水處理廠的汙泥。
該過程在約 1000°C 的溫度下進行，燃燒發生反應器被稱為氣化爐。在此，在氣化爐中，溼生物質被壓縮至約 300 巴。然後，鹽分離器排出所有無機固體殘留物，如用於農業的礦物鹽。
氣化過程包括碳的高轉化率，約為 90%，轉化為甲烷氣體、氫氣和 CO2。氣體形成後剩餘的液體是有用的富氮水。
此過程必須持續一整天，但在 2 分鐘內即可完成。由於熱回收過程，所得產物具有很高的能源效率，約為 60-70%。由於輸出氣體通常具有高壓，因此將其淨化並作為低碳和可再生氣體注入，以替代天然氣。
以下是生產氫氣所涉及的步驟。
進行乾燥以減少生物質中的水分含量。
在高溫下發生分解和熱解。
發生生物質氣化，其中反應涉及將生物質轉化為氫氣。
之後，將產生的氣體與其他副產物分離。
結論
隨著世介面臨著汙水汙泥等溼性廢棄物帶來的日益嚴重的的環境問題，許多處置方法正變得越來越昂貴。因此，為了將這種廢棄生物質轉化為可再生能源，許多熱化學轉化方法確實很有幫助。
這些包括水熱液化和氣化，分別生產液體原油和合成氣。在此，在水熱液化中，長鏈碳分子和生物質在熱力學上分解成水和二氧化碳，並使用催化劑來提高產率和產品質量。
生物質中的碳和氫原子在熱化學上轉化為原油，這是一種疏水性化合物。水熱氣化基於將來自不同來源的生物質熱化學轉化為稱為甲烷氣體的可再生氣體。在此，工藝中提供的氧氣量和蒸汽量會影響氫氣的產率。
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