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熱分解（/ paɪˈrɒlɪsɪs / 、古代ギリシャ語のπῦρ （ pûr ）「火」とλύσις （ lúsis ）「分離」に由来）は、酸素のない不活性環境下での熱分解によって有機物の共有結合を分離するプロセスである。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
熱分解は、有機物の処理に最も一般的に使用されています。これは、木材の炭化に関わるプロセスの 1 つです。 [ 4 ]一般的に、有機物の熱分解は揮発性生成物を生成し、炭素を豊富に含む固体残留物である炭を残します。残留物として主に炭素を残す極端な熱分解は、炭化と呼ばれます。熱分解は、ガス化または燃焼プロセスのステップの 1 つと考えられています。[ 5 ] [ 6 ]合成ガス と比較すると、熱分解ガスは、比較的高い温度で凝縮する重質タール分の割合が高く、ガスバーナーや内燃機関で直接使用することはできません。
このプロセスは化学工業で広く利用されており、例えば石油、石炭、さらには木材からエチレン、さまざまな形態の炭素、その他の化学物質を生産したり、石炭からコークスを生産したりするのに使われています。また、天然ガス（主にメタン） を水素ガスと固体炭素チャーに変換するのにも使われており、これは最近工業規模で導入されました。[ 7 ]熱分解の将来的な応用としては、バイオマスを合成ガスとバイオ炭に変換したり、廃プラスチックを再利用可能な油に戻したり、廃棄物を安全に処分できる物質に変換したりすることが挙げられます。
熱分解は、高温（水やその他の溶媒の沸点以上）で起こる様々な化学分解プロセスの一つです。燃焼や加水分解などの他のプロセスとは異なり、通常は酸素（O）などの他の試薬の添加を伴いません。2（燃焼の場合）または水（加水分解の場合）を生成する。 [ 8 ]熱分解では、固体（炭）、凝縮性液体（重油、軽油、タール）、および非凝縮性ガスが生成される。 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]
熱分解はガス化とは異なります。化学プロセス産業では、熱分解とは、不活性（酸素を含まない）雰囲気中で行われる炭素質材料の部分的な熱分解を指し、ガス、液体、固体を生成します。熱分解は、主にガスを生成する完全なガス化に拡張することができ、[ 13 ]多くの場合、残留炭素固体をガス化するために水蒸気などが追加されます（水蒸気改質を参照）。
熱分解の具体的な種類には以下が含まれます。
その他の熱分解の種類は、熱分解の運転条件や使用される加熱システムに焦点を当てた別の分類に属し、これらは熱分解生成物の収率に影響を与える。
熱分解は、古代から木材を木炭に変えるために使われてきた。古代エジプト人は、杉の木の熱分解で得られた液体部分をミイラ作りに使っていた。[ 17 ]
木材の乾留は、20世紀初頭までメタノールの主要な供給源であり続けた。[ 18 ]熱分解は、濃縮尿中のリン酸水素アンモニウムナトリウムNH4NaHPO4からのリン、酸化水銀からの酸素、およびさまざまな硝酸塩など、多くの化学物質の発見に役立った。[ 19 ]
一次熱分解：樹脂質の木材が従来の熱分解を受けると、蒸留によって3つの物理状態が形成されます。
液体の分離：液体蒸留物は自然に（または処理によって）2つの異なる層に分離します。
粗タールの分留：粗タールは、密度と沸点に基づいてさらに蒸留され、次のものが生成されます。
熱分解とは一般的に、物質をその分解温度以上に加熱し、分子内の化学結合を切断するプロセスである。断片は通常、より小さな分子になるが、結合してより大きな分子量を持つ残留物、さらには非晶質の共有結合性固体を生成することもある。
多くの状況において、酸素、水、その他の物質が一定量存在するため、熱分解そのものに加えて、燃焼、加水分解、その他の化学反応が起こる可能性がある。薪の燃焼、伝統的な木炭製造、原油の蒸気分解などでは、これらの化学物質が意図的に添加される場合もある。
逆に、出発原料を真空中または不活性雰囲気中で加熱することで、化学的な副反応（燃焼や加水分解など）を回避できる。真空中での熱分解は副生成物の沸点を低下させ、回収率を向上させる効果もある。
有機物を開放容器内で温度を上昇させながら加熱すると、一般的に以下のプロセスが連続的または重複する段階で発生します。
熱分解は、生成ガスの自己発火温度を超える高温で行われるため、酸素が存在すると爆発の危険性があります。熱分解システムには慎重な温度制御が必要であり、これは熱分解コントローラによって実現できます。 [ 21 ]熱分解では、一酸化炭素などのさまざまな有毒ガスも生成されます。火災、爆発、有毒ガスの放出の最大の危険性は、システムの起動と停止時、断続運転時、または運転上の障害発生時に発生します。[ 22 ]
不活性ガスパージは、固有の爆発リスクを管理するために不可欠です。この手順は簡単ではなく、酸素の侵入を防ぐことができなかったために事故が発生しています。[ 23 ]
CBDからTHCへの変換は熱分解によって実現できる。[ 24 ] [ 25 ]
熱分解は食品調理に多くの用途があります。[ 26 ]カラメル化は食品中の糖の熱分解です（多くの場合、多糖類の分解によって糖が生成された後）。食品は茶色になり、風味が変わります。独特の風味は多くの料理に使われます。たとえば、キャラメル化した玉ねぎはフレンチオニオンスープに使われます。[ 27 ] [ 28 ]カラメル化に必要な温度は水の沸点を超えます。 [ 27 ]揚げ油は簡単に沸点を超えます。フライパンに蓋をすると水が閉じ込められ、一部が再凝縮して温度が茶色にならないほど低くなります。
食品の熱分解は、焦げた食品の炭化のように、望ましくない場合もある（炭素の酸化燃焼が炎を発生させて食品を灰にするには温度が低すぎる場合）。
炭素および炭素を豊富に含む材料は、望ましい特性を備えているものの、高温でも揮発しない。そのため、熱分解によって様々な種類の炭素が製造され、これらは燃料、製鉄における原料（コークス）、構造材料として利用される。
木炭は熱分解した木材よりも煙の少ない燃料です。[ 29 ]一部の都市では薪の火の使用を禁止している、または以前は禁止していました。住民が木炭（および同様に処理された岩炭、コークスと呼ばれる）のみを使用する場合、大気汚染は大幅に減少します。一般的に人々が火を使って調理や暖房を行わない都市では、これは必要ありません。20 世紀半ば、ヨーロッパの「無煙」法では、大気汚染を減らす効果的な対策として、コークス燃料[ 30 ]や煙燃焼焼却炉[ 31 ]などのよりクリーンな燃焼技術が求められました。 [ 30 ]
コークス製造または「コークス化」プロセスは、原料を「コークス炉」で非常に高い温度（最高900 ℃または1,700 °F）まで加熱し、分子を分解してより軽い揮発性物質を容器から排出し、多孔質だが硬い残留物（主に炭素と無機灰）を残すというものです。揮発性物質の量は原料によって異なりますが、通常は重量の25～30%です。高温熱分解は、石炭をコークスに変換するために工業規模で使用されています。これは、製鋼などの多くのプロセスでより高い温度が必要となる冶金で有用です。このプロセスの揮発性副産物も、ベンゼンやピリジンなど、しばしば有用です。[ 32 ] コークスは、石油精製後に残る固体残留物からも製造できます。
木材本来の維管束構造と、そこから放出されるガスによって生じる細孔が組み合わさって、軽くて多孔質の材料が生まれます。ナッツの殻や桃の種のような密度の高い木材のような材料を原料とすることで、特に細かい細孔（したがって、はるかに大きな細孔表面積）を持つ活性炭と呼ばれる炭が得られ、これは幅広い化学物質の吸着剤として使用されます。
バイオ炭は、調理用の火などによる有機物の不完全な熱分解の残渣です。これは、アマゾン盆地の古代先住民コミュニティに関連するテラプレタ土壌の重要な構成要素です。[ 33 ]テラプレタは、その優れた肥沃度と、この地域の典型的な赤土と比較して、有益な微生物群を促進および維持する能力があるため、地元の農家から非常に求められています。主に有機廃棄物であるさまざまな材料の熱分解の固体残渣であるバイオ炭を使用して、これらの土壌を再現する取り組みが進められています。
炭素繊維は、非常に丈夫な糸や織物を作るのに使用できる炭素のフィラメントです。炭素繊維製品は、適切なポリマーの繊維から目的の製品を紡績および織り上げ、その後、材料を高温（1,500～3,000 ℃または2,730～5,430 °F）で熱分解することによって製造されることがよくあります。最初の炭素繊維はレーヨンから作られましたが、現在ではポリアクリロニトリルが最も一般的な原料となっています。ジョセフ・ウィルソン・スワンとトーマス・エジソンは、それぞれ綿糸と竹の破片を熱分解して作られた炭素フィラメントを使用して、最初の実用的な電球を作りました。
熱分解は、あらかじめ形成された基材を熱分解炭素の層でコーティングするために使用される反応です。これは通常、 1,000～2,000 °C または 1,830～3,630 °Fに加熱された流動床反応器で行われます。熱分解炭素コーティングは、人工心臓弁を含む多くの用途で使用されています。[ 34 ]
熱分解は、バイオマス、すなわちリグノセルロース系バイオマスから燃料を生産するためのいくつかの方法の基礎となっています。[ 35 ]熱分解のバイオマス原料として研究されている作物には、スイッチグラスなどの北米原産の草原の草や、ミスカンテウス・ギガンテウスなどの他の草の品種改良種が含まれます。熱分解の原料となるその他の有機物源には、緑地廃棄物、おがくず、廃木材、葉、野菜、ナッツの殻、わら、綿くず、もみ殻、オレンジの皮などがあります。[ 5 ]鶏糞、乳牛糞、その他の糞尿などの動物性廃棄物も評価中です。製紙スラッジ、蒸留粕[ 36 ]、下水汚泥[ 37 ]などの工業副産物も原料として適しています。
バイオマス成分では、ヘミセルロースの熱分解は210～310 ℃の間で起こります。[ 5 ]セルロースの熱分解は300～315 ℃で始まり、360～380 ℃で終了し、342～354 ℃でピークを迎えます。[ 5 ] リグニンは約200 ℃で分解を開始し、1000 ℃まで続きます。[ 38 ]
有機物の熱分解による合成ディーゼル燃料は、まだ経済的に競争力がない。 [ 39 ] より高い効率は、細かく粉砕された原料を2秒未満で350～500 ℃（660～930 °F）に急速に加熱するフラッシュ熱分解によって達成されることがある。
熱分解によって生成される油の品質は低いが、物理的および化学的プロセスによって改善することができ、[ 40 ]生産コストが上昇する可能性があるが、状況が変われば経済的に理にかなうかもしれない。
機械的生物処理や嫌気性消化などの他のプロセスと統合する可能性もあります。[ 41 ] バイオマス変換のために高速熱分解も研究されています。[ 42 ]燃料バイオオイルは水熱分解 によっても生産できます。
メタン熱分解[ 43 ]は、天然ガスから固体炭素を除去することによりメタンから「ターコイズ」水素を製造する工業プロセスです。[ 44 ]このワンステッププロセスは、低コストで大量の水素を生産します（炭素隔離を伴う水蒸気改質よりも低コスト）。[ 45 ]温室効果ガスは放出されません。二酸化炭素の深井戸注入は必要ありません。水素が燃料電池電気大型トラック輸送 [ 46 ] [ 47] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]、ガスタービン発電[ 51 ] [ 52 ] 、およびアンモニア肥料やセメントの製造を含む工業プロセス[ 53 ] [ 54 ]の燃料として使用される場合、放出されるのは水だけです。メタン熱分解は、炭素を容易に除去できる天然ガスから水素を製造するために約1065℃で動作するプロセスです（固体炭素はプロセスの副産物です）。[ 55 ] [ 56 ]工業品質の固体炭素は、販売または埋め立て処分することができ、大気中に放出されないため、埋め立て地からの温室効果ガス（GHG）の排出や地下水汚染を回避できます。
2015年、Monolith Materialsという会社が、カリフォルニア州レッドウッドシティに、再生可能エネルギーを使用してメタン熱分解をスケールアップする研究を行うパイロットプラントを建設しました。[ 57 ]その後、パイロットプロジェクトが成功したため、2016年にネブラスカ州ハラムに、より大規模な商業規模の実証プラントが建設されました。 [ 58 ] 2020年現在、このプラントは稼働しており、1日あたり約14トンの水素を生産できます。2021年、米国エネルギー省は、Monolith Materialsの大規模拡張計画を10億ドルの融資保証で支援しました。[ 59 ]この資金は、2024年までに1日あたり164トンの水素を生成できるプラントの建設に役立ちます。Modern Hydrogenなどの企業とガス会社やバイオガスプラントとのパイロットプロジェクトが進行中です。[ 60 ] [ 61 ] 量産は、BASFの「大規模メタン熱分解」パイロットプラント[ 7 ] 、カリフォルニア大学サンタバーバラ校の化学工学チーム[ 62 ] 、カールスルーエ液体金属研究所（KALLA）[ 63 ]などの研究機関でも評価されている。プロセス熱に消費される電力は、 水素製造のための水電解法で消費される電力のわずか7分の1である。[ 64 ]
オーストラリアの企業Hazer Groupは、西オーストラリア大学で開発された技術を商業化するために2010年に設立されました。同社は2015年12月にASXに上場しました。同社は、西オーストラリア大学（UWA）が開発したプロセス触媒技術を用いて、廃水と鉄鉱石から再生可能な水素とグラファイトを生産する商業実証プロジェクトを完了しようとしています。この商業実証プラントプロジェクトはオーストラリア初の試みであり、2023年から毎年約100トンの燃料グレード水素と380トンのグラファイトを生産することが見込まれています。当初は2022年に開始される予定でした。「2021年12月10日：Hazer Group（ASX：HZR）は、Hazer商業実証プロジェクト（CDP）の原子炉の製造完了が遅れていることを遺憾ながらお知らせいたします。これにより、Hazer CDPの計画されていた試運転が遅れる見込みであり、試運転は現在の目標日である2022年第1四半期以降になる見込みです。」[ 65 ]ヘイザーグループは、2023 年 5 月にフランスの施設に関して Engie と協力協定を結んでおり、[ 66 ] 2023 年 4 月に日本の中部電気と千代田化工建設と覚書を締結しており、[ 67 ] 2022 年 4 月にカナダで年間 2,500 トンの Burrard-Hazer 水素製造プラントを開発するために Suncor Energy と FortisBC と契約を結んでいます[ 68 ] [ 69 ]
アメリカの企業C-Zeroの技術は、天然ガスを水素と固体炭素に変換する。水素は、必要に応じてクリーンで低コストのエネルギーを提供し、炭素は永久的に隔離することができる。[ 70 ] C-Zeroは2022年6月に、韓国第2位のコングロマリットであるSKグループの子会社であるSK Gasが主導する3,400万ドルの資金調達ラウンドを完了したと発表した。SK Gasには、Engie New Venturesと世界最大級の現物商品取引会社の1つであるTrafiguraという2つの新規投資家が加わり、Breakthrough Energy Ventures、Eni Next、三菱重工業、AP Venturesなどの既存投資家も参加した。資金はC-Zeroの最初のパイロットプラント向けで、2023年第1四半期に稼働開始予定だった。このプラントは、CO2排出なしで天然ガスから1日あたり最大400kgの水素を生産できる可能性が ある。[ 71 ]
熱分解は、工業的に最も大規模に生産されている化学化合物であるエチレン（2005年には年間1億1000万トン以上）の製造に使用されます。このプロセスでは、石油由来の炭化水素が蒸気の存在下で約600 ℃（1,112 °F）に加熱されます。これは蒸気分解と呼ばれます。生成されたエチレンは、不凍液（エチレングリコール）、PVC（塩化ビニル経由）、ポリエチレンやポリスチレンなどの他の多くのポリマーの製造に使用されます。 [ 73 ]
有機金属気相エピタキシー（MOCVD）プロセスは、揮発性有機金属化合物の熱分解によって半導体、硬質コーティング、およびその他の適用可能な材料を得るプロセスです。この反応では、前駆体の熱分解が起こり、無機成分が堆積し、炭化水素がガス状廃棄物として放出されます。原子単位での堆積であるため、これらの原子は結晶を形成し、バルク半導体を形成します。原料となる多結晶シリコンは、シランガスの化学気相堆積によって製造されます。
もう一つの半導体であるヒ化ガリウムは、トリメチルガリウムとアルシンの共熱分解によって生成される。
熱分解は、都市固形廃棄物やプラスチック廃棄物の処理にも使用できます。[ 6 ] [ 20 ] [ 74 ] 主な利点は、廃棄物の体積が減少することです。原理的には、熱分解は処理されるポリマーのモノマー（前駆体）を再生しますが、実際には、このプロセスはクリーンでも経済的に競争力のあるモノマー源でもありません。[ 75 ] [ 76 ] [ 77 ]
タイヤ廃棄物管理において、タイヤ熱分解は十分に開発された技術である。[ 78 ] 自動車タイヤの熱分解から得られるその他の製品には、鋼線、カーボンブラック、アスファルトなどがある。[ 79 ]この分野は、立法、経済、マーケティング上の障害に直面している。[ 80 ]タイヤゴムの熱分解から得られる油は硫黄含有量が高く、汚染物質となる可能性が高いため、脱硫する必要がある。[ 81 ] [ 82 ]
下水汚泥の500 ℃の低温でのアルカリ熱分解はHを増強することができる2.現場での炭素回収による生産。NaOH（水酸化ナトリウム）の使用は、Hを2燃料電池に直接使用できるリッチガス。 [ 37 ] [ 83 ]
2021年11月初旬、米国ジョージア州は、イグネオ・テクノロジーズと共同で、サバンナ港に8500万ドルの大型電子機器リサイクル工場を建設すると発表した。このプロジェクトは、複数のシュレッダーと熱分解技術を用いた炉を使用して、廃棄物に含まれる価値の低いプラスチックを多く含む機器に焦点を当てる。[ 84 ]
熱分解自体から生じる廃棄物も有用な製品に利用できます。例えば、使用済み多層包装廃棄物の液体供給熱分解から得られる汚染物質を多く含む残留物は、新しい建築用複合材料として使用できます。この材料は、建築用レンガやレンガ工場（7 MPa）よりも高い圧縮強度（10～12 MPa）を持ち、密度は57%低く、0.77 g/cm 3です。[ 85 ]
熱分解は、タバコ廃棄物の削減にも利用されてきました。ある方法では、タバコ廃棄物をTLW（タバコ葉廃棄物）とTSW（タバコスティック廃棄物）の2つのカテゴリーに分けました。TLWは紙巻きタバコからの廃棄物、TSWは電子タバコからの廃棄物と定義されました。TLWとTSWは両方とも80 ℃で24時間乾燥させ、デシケーターに保管しました。[ 86 ]サンプルは内容物が均一になるように粉砕しました。タバコ廃棄物（TW）には無機物（金属）も含まれており、これは誘導結合プラズマ分光計を用いて測定しました。[ 86 ]熱重量分析を用いて4つのサンプル（TLW、TSW、グリセロール、グアーガム）を熱分解し、特定の動的温度条件下でモニタリングしました。[ 86 ]熱分解試験には、TLWとTSWをそれぞれ約1グラム使用しました。これらの分析試験中、CO2とN2つのCOは、石英管を用いて構築された管状反応器内の雰囲気として使用された。2とN2気圧、流量は100 mL min⁻¹であった。[ 86 ]外部加熱は管状炉によって行われた。熱分解生成物は3つの相に分類された。第1相はバイオ炭 ℃で反応器によって生成された固体残渣で炭化水素は、コールド溶媒トラップによって収集され、クロマトグラフィーを使用して選別された。第3相および最終相は、オンラインマイクロGCユニットを使用して分析され、これらの熱分解物はガスであった。
2種類の実験が行われた。1段階熱分解と2段階熱分解である。1段階熱分解は、30℃から720 ℃まで一定の加熱速度（10 ℃ min⁻¹ ）で行われた。 [ 86 ] 2段階熱分解試験の第2段階では、1段階熱分解で得られた熱分解生成物を、650 ℃で等温制御された第2加熱ゾーンで熱分解した。 [ 86 ] 2段階熱分解は、主にCOがどれだけ効率的に分解されるかに焦点を当てるために用いられた。 2は、第2加熱ゾーンを通して熱を加える際の炭素の再分配に影響を与える。 [ 86 ]
最初に注目されたのは、 CO中における TLW と TSW の熱分解挙動である。2とN2つの環境。TLWとTSWの両方において、 CO環境 下では660℃以下での熱分解挙動は同一であった。2とN2つの 環境。これらの環境間の違いは、温度が660 ℃を超えると現れ始めCO2環境はNと比較して2環境。 [ 86 ]この観察結果は°Cを超えると自発的なガス化が起こるブードア反応によるものと考えられる。 [ 87 ] [ 88 ]これらの観察結果は 710 °C 未満の温度で見られたものの、TLW 中の無機物の触媒能力によるものと考えられる。 [ 86 ]さらにICP-OESによって調査したところ、残留質量の 5 分の 1 が Ca 種であることが判明した。CaCO 3はタバコの巻紙やフィルター材に使用されており、 CaCOの分解が原因であるという説明につながる。3つの原因は純粋なCOです2は動的平衡状態でCaOと反応する。 [ 86 ] これが660 ℃から710 ℃の間で質量減少が見られる理由である 、TSWは200℃と306℃に2つの大きな減少があり 、その間に1つのスパイクがあった。 [ 86 ] 4つのピークは、TLWがTSWよりも多様な種類の添加剤を含んでいることを示している。 [ 86 ] TLWとTSWの残留質量率をさらに比較したところ、 COの両方でTSWの残留質量はTLWよりも少なかった。2とN2つの環境において、TSWはTLWよりも添加物の量が多いという結論が得られた。
一段階熱分解実験では、COに関して異なる結果が得られた。2とN2つの環境。この過程で、5種類の注目すべきガスの発生が観察された。水素、メタン、エタン、二酸化炭素、エチレンはすべて、TLWの熱分解速度が500℃以上で減速し始めたときに生成されるCO の両方で同じ温度で始まる。2とN2環境だが、 Nでは水素、エタン、エチレン、メタンの生成濃度が高いCO環境よりも22環境。CO 中のCO濃度2環境は、温度が 600 °C を超えると著しく大きくなりCO によるものです2はCaCOから遊離されるTLWでは3である。 [ 86 ]このCO濃度の著しい増加は、 CO中で生成される他のガスの濃度が低い理由である。2希釈効果による環境。 [ 86 ]熱分解は炭素基質中の炭素が3つの熱分解生成物に再分配されるため。 [ 86 ] CO2環境はCOにより効果的になります2 COへの還元により、熱分解生成物の酸化によりCOが生成されます。結論として、CO2環境では、石油やバイオ炭よりもガスの収率が高くなる。TSW に対して同じプロセスを実行すると、傾向はほぼ同じであるため、TSW の熱分解にも同じ説明を適用できる。 [ 86 ]
CO中の有害化学物質が削減されましたCO生成によるタール減少のため、環境が悪化する。一段階熱分解はCOの活性化にはあまり効果的ではなかった。2.多量の液体熱分解物（タール）による炭素再配列。COの2段階熱分解2環境は、第 2 加熱ゾーンによりガスの濃度を高めることができた。第 2 加熱ゾーンは、 等温で 650 °C の一定温度に保たれていた。 [ 86 ] CO間の反応がさらに増加した。2滞留時間が長い気体熱分解物ではCO2 は熱分解生成物をさらに CO に変換することができる。 [ 86 ]結果は、2 段階の熱分解が TLW (64.20 wt.%) と TSW (73.71%) の両方でタール含有量を減らし、ガス濃度を約 10 wt.% 増加させる効果的な方法であることを示した。 [ 86 ]
熱分解は、ポリマー、プラスチック、コーティングなどの有機物質を部品、製品、または押出機のスクリュー、紡糸口金[ 89 ]、スタティックミキサーなどの生産部品から除去する工業用途である熱洗浄にも使用されます。熱洗浄プロセス中、310～540 ℃（600～1,000 °F）の温度で[ 90 ]、有機物は熱分解と酸化によって揮発性有機化合物、炭化水素、炭化ガスに変換されます[ 91 ] 。無機元素は残ります[ 92 ] 。
熱分解を利用した熱洗浄システムにはいくつかの種類がある。
熱分解は、主に研究室において、しかし研究室に限らず、化学化合物の製造に利用されている。
ホウ素水素化物クラスターの研究は、ジボラン（B）の熱分解の研究から始まった。2時間6）約200 ℃で。生成物には ペンタボランおよびデカボランのHを生成する）だけでなく、2 )、再凝縮。 [ 98 ]
超音波ノズルを用いた超音波スプレー熱分解（USP）と呼ばれるプロセスでナノ粒子[ 99 ]、ジルコニア[ 100 ]、酸化物[ 101 ]を合成する。
多環芳香族炭化水素（PAH）は、ヘミセルロース、セルロース、リグニン、ペクチン、デンプン、ポリエチレン（PE）、ポリスチレン（ PS）、ポリ塩化ビニル（PVC） 、ポリエチレンテレフタレート（PET）などのさまざまな固体廃棄物の熱分解によって生成される可能性があります[ 12 ]。PS、PVC、リグニンは、かなりの量のPAHを生成します。ナフタレンは、すべての多環芳香族炭化水素の中で最も豊富に存在するPAHです[ 104 ] 。
温度が500℃から900 ℃に上昇すると、ほとんどのPAHが増加します。温度の上昇に伴い、軽質PAHの割合は減少し、重質PAHの割合は増加します。[ 105 ] [ 106 ]
熱重量分析(TGA) は、熱と物質移動の制限なしに熱分解を調査するための最も一般的な手法の 1 つです。結果は、質量減少速度を決定するために使用できます。[ 5 ] [ 20 ] [ 6 ] [ 38 ] [ 74 ]活性化エネルギーは、 Kissinger 法またはピーク分析最小二乗法 (PA-LSM)を使用して計算できます。 [ 6 ] [ 38 ]
TGAはフーリエ変換赤外分光法（FTIR）および質量分析法と組み合わせることができます。温度が上昇すると、熱分解によって生成された揮発性物質を測定できます。[ 107 ] [ 83 ]
TGAでは、温度上昇の前にまず試料を投入し、加熱速度は低い（100 °C min −1未満）。マクロTGAでは、グラムスケールの試料を用いて、質量および熱伝達による熱分解の影響を調べることができる。[ 6 ] [ 108 ]
熱分解質量分析法（Py-GC-MS）は、化合物の構造を決定するための重要な実験手順である。[ 109 ] [ 110 ]
近年、機械学習は、収率の予測、パラメータの最適化、熱分解プロセスの監視において、大きな研究関心を集めている。[ 111 ] [ 112 ]