I歯科医院の高楊枝通信。

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2011/09/16

バイオ燃料「松根油」

(6)

テーマ： *地球環境について語ろう*(2056)

カテゴリ：もったいない学会

　虹の松原では、松の幹に今も残るＶ字形の傷跡は太平洋戦争末期、航空機ガソリンの原料として松脂とるためのものであった。松から採る油を［松根油］といい、松根油をとる方法として、幹に傷つけて松脂をとる方法と、松の根を掘り起こし、チップ状に刻み、蒸し焼きにして気化したガスを冷却して液化して、松根原油をとる方法があった。

昭和20年３月以降、南方からの石油輸送が激減したわが国は石油代替計画を提出した。
「２００の松根で１機の航空機が１時間飛べる」との標語のもと計画がたてられ、老若男女、学生、児童まで動員され、松の根堀り、松脂とり、蒸溜釜までの運搬等にあたった。航空機ガソリンとして約５００ＫＬ製造されたようであるが、実際の使用記録は残っていない。

　当時の航空機用エンジンの燃料とするためには、分子量の大きな炭化水素を分解して分子量の小さい軽質油にし、
さらに水素を添加しオクタン価を高める必要があった。実際に硫化モリブデンを触媒としてテルペン油を分解しガソリン精製に成功していた。
松の根から航空機用ガソリンをつくるということは夢物語ではなく技術的にはまったく可能だったのである。

松根油の成分比は、炭素鎖の長さが異なる３種類のテルペン類からなっている。

目指すガソリンの炭素鎖は単結合で、炭素数６～10の直鎖型。

750px-Terpenes_from_GPP-1.svg.png

ガソリンの炭素鎖にするには、それぞれのペルテン類を半分に切る必要があるので、
　注）の結合エネルギー表によると、
モノテルペンで単結合１つ分：347 ｋJ/mol
ジテルペンでも単結合１つ分：347ｋJ/mol
が必要となる。

また、オクタン価を高めるための水素添加のエネルギー収支を求めると。
炭素の2重結合を単結合にするには、
611-347=264kJ/mol
結合エネルギーの収支は264kJ/molの黒字。

ところが、開いた2重結合に水素を２つ添加するには、

必要となるので、

トータルでは
264-830=-566kJ/mol
となり566kJ/molの赤字となる。

これが、モノテルペンでは2重結合は2カ所あるので、

ジテルペンでは2重結合が4カ所あるので、
566kJ/mol×4=2264kJ/mol

松根油にはセスキテルピン類は少ないので、
モノテルピン類とジテルピン類がそれぞれ半々だとして概算すると、

１molの松根油を1モルのガソリンにするには、
2045kJ/molのエネルギーを必要とする。

一方、ガソリンの発熱量はどのくらいかというと、
ガソリンを中心的な炭素数８のnオクタンを代表させて計算すると、

ｎオクタン（Ｃ8Ｈ18）
燃焼熱４４．４－４７．９kJ/g
nオクタンの分子量は１１４g/mol だから、
最大5460.6kJ/molとなる。

つまり、松根油からガソリンを精製するには、
松根油から得られたガソリンの38%のエネルギーを精製過程で消費する。
つまり大幅に目減りしてしまうのだ。
これが普及しなかった理由だろう。

一方、石油が有用なのは常温で液体だからで、
エネルギー源が固体（石炭）や気体（天然ガス）だと使い難い。
これらを液体に転換すると、使えるエネルギーは半減する。
松根油と同じだ。
石油からガソリンを作るのは分溜するだけで、転換・精製のエネルギーは必要ないのだ。

技術的には可能でも実際には使い物にならない。
特にバイオエネルギーは大元が太陽エネルギーなので原材料は薄く広がっている。
それを集めてくるのに多量の石油エネルギーを消費してしまう。
戦時中のように児童生徒まで全ての国民を動員して集めることはできないのだから。
しかも転換・精製にエネルギーが必要なので、使えるエネルギーは大幅に目減りする。
バイオエネルギーの実用化が難しい理由はここにあるようだ。

注）結合エネルギー表
C-H 結合　E=415 ｋJ/mol
C-C結合　E= 347 ｋJ/mol
C=C 結合　E=611ｋJ/mol

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