バイオマスは貯蔵および輸送中に自己発火しやすく、従来のバイオマス自己発火研究では熱重量分析や示差走査熱量測定に粉末状の試料を用いることが一般的であり、これはバイオマスの実際の貯蔵状態と大きく異なっています。また、現存するバイオマス反応動力学モデルは250℃以下の温度範囲での適応性が低いです。これを踏まえ、バイオマス低温熱分解および酸化特性評価プラットフォームを構築し、異なる酸素雰囲気下で異なる粒子サイズ（元の大きな粒子、2.0 mm粒子、および0.2 mm粒子）の稲わらおよび大豆殻の熱重量減少挙動を評価しました。熱分解－成分独立酸化モデルおよび熱分解－全包囲酸化モデルを構築しパラメータ最適化を行い、低温領域におけるバイオマスの熱分解および酸化挙動の正確な予測を実現しました。結果は、温度上昇に伴いバイオマスの反応速度が著しく増加することを示しましたが、バイオマスが一定程度消費されると、温度上昇による反応速度促進効果は徐々に弱まります。酸素含有量の増加はバイオマスの反応速度を加速しますが、その促進効果は温度上昇の影響よりも弱いです。同じ温度および酸素含有量条件下では、2.0 mm粒子試料の反応速度が最も高く、元の試料が最も低く、0.2 mm粒子試料はその中間に位置します。元の粒子サイズのバイオマス試料で実験を行い、それに特化したバイオマス自己発火反応動力学モデルを構築することが実際の状況により適しています。この熱分解－全包囲酸化モデルは、異なる酸素含有量下で温度上昇に伴う稲わらおよび大豆殻の粒径別の質量損失法則を良好に予測でき、低温領域のバイオマス熱分解および酸化反応の予測に適用可能です。

バイオマス;低温熱分解;酸化;動力学;粒子サイズ;数値モデリング