バイオ炭の調製では、使用される熱分解技術に応じて、主な調製方法は熱分解と水熱炭化に分けられます。炭化温度、炭化速度、炭化圧力、反応滞留時間、使用する触媒、ガス滞留時間、バイオマスの種類など、いくつかの重要な要素がバイオ炭の調製プロセスに影響します。これらの要因が集合的に、最終的なバイオ炭の特性と収量を決定します。
熱分解:
緩速熱分解: 低温 (300 ～ 650 度) と長い反応時間 (通常 30 分未満) で行われ、主にガスと固体のバイオ炭が生成されます。遅い熱分解は、35% に達することもある高いバイオ炭収率を特徴としています。
高速熱分解: 比較的高温で非常に速い加熱速度で行われ、生成物の滞留時間が非常に短く、主にバイオオイルと少量のバイオ炭が生成され、バイオ炭の収率は約 12% 以下です。{0}}
マイクロ波熱分解: マイクロ波エネルギーを使用してバイオマスを直接加熱するため、加熱速度が速く、操作が簡単になります。マイクロ波熱分解はバイオ炭の収率が低いですが、より効率的なエネルギー利用とより速い反応速度を実現します。
水熱炭化:
この方法では、密封されたシステム内で 200-300 度の亜臨界水または超臨界水中でバイオマスを反応させる必要があります。原料の予備乾燥が不要で、含水率の高いバイオマスの加工に適しています。水熱炭化物は炭素含有量が高く、プロセスの制御が容易なため、均一な炭素材料を調製するのに適しています。
ガス化:
バイオマスはガス化装置で高温でガス化され、可燃性ガスとバイオ炭が生成されます。ガス化剤の使用の有無により、ガス化剤を使用するガス化（空気、水蒸気、酸素など）とガス化剤を使用しないガス化（乾留ガス化）に分けられます。この方法により、バイオ炭中の他の元素の含有量を大幅に減らすことができます。
アクティベーション方法:
酸活性化: バイオ炭は酸 (リン酸、硫酸など) で処理され、その物理的特性と吸着能力が向上し、化学的活性が強化されます。
アルカリ活性化: バイオマスまたはバイオ炭をアルカリ溶液で処理して、比表面積と細孔密度を増加させ、負に帯電した物質の吸着能力を高めます。金属含浸活性化: 熱分解の前後に金属または金属塩を導入して、バイオ炭に特定の触媒特性と吸着特性を与えます。
ガス活性化: 高温でバイオ炭をガス (蒸気、CO₂、オゾンなど) で処理して、表面積と細孔構造を増加させます。
