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褐炭(かったん、Lignite、brown coal)とは石炭の中でも石炭化度が低く、水分や不純物の多い、最も低品位なものを指す。

◆概要

褐炭は通常暗褐色から帯褐色を呈する。より高品位な瀝青炭に比べ暗炭が多く、水分、腐植酸、酸素に富む。灰分(ミネラル)の割合は産炭地によって様々である。水分が重量の半分以上(多い場合は66%)を占めるのが特徴である。これは褐炭の細孔容積が大きい(隙間が多い)ため、水分がしみこみやすいためである。酸素官能基も多いため親水性が高く、水分と水素結合しやすいので水分が多い。産地により雑多な化合物が多く、褐炭の成分は非常に多様である。日本では褐炭を亜炭と呼ぶことがあるが、これは行政上の用語であり、学術用語としては用いられない。

炭素の少なさと水分の多さにより発熱量は低い。褐炭の熱含有量(heat content)は、水分やミネラルを考慮しない基準で10 MJ/kgから20 MJ/kg(1ショートトンあたり900万BTUから1700万BTU)である。

重くてかさばり輸送コストがかかるわりに、エネルギーをあまり生産できないため、燃料としてのエネルギー効率は悪い。また、空気中の酸素と化学変化して自然発火する恐れのある官能基が多いので、保管・輸送には適しない。その上、乾燥すると粉末状になり、粉塵爆発の危険が生じる。このため、保管・輸送する際にはブリケット加工を施して、空気との接触面積を小さくする対策が必要になる。このため採掘地付近に火力発電所を建設し、そのまま燃料に使われることが多い。その他、四級アミンと化学反応した褐炭(amine treated lignite、ATL)は、石油などを掘削する際の掘削泥水()に混ぜ、液体の損失を少なくするために使われる。

褐炭は輸送効率とエネルギー効率の悪さから、高品位炭に比べ世界市場での取引は少ない。また露天掘りのため自然環境を破壊すること、無煙炭を燃やす工場や発電所に比べ褐炭を燃やす施設の二酸化炭素排出量(特に、地中や水中への炭素隔離を行わない場合)や煤煙が多いことから、環境負荷が大きい褐炭の使用は欧州などで政治的な問題となっている。一方で、世界の石炭埋蔵量の半分を褐炭が占めることから、採掘地での発電以外の利用を図るために、褐炭から水分を取り除くなど、輸送・燃焼の効率を上げるための改良技術も研究されている[外部リンク] 低品位炭改質技術[外部リンク] 日本機械学会誌 2007.11 Vol.110 No.1068 TOPICS。

◆ 脚注

◆ 外部リンク

・[外部リンク] 季報 エネルギー総合工学 Vol.27 No.4|講演|オーストラリアにおける褐炭の有効利用技術-次世代燃料製造に向けて- アラン・チャフィー(Alan Chaffee)氏

・[外部リンク] Geographyinaction - an Irish case study

・[外部リンク] Photograph of lignite

・[外部リンク] Environmental Clean Technologies - What is brown coal?

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