バイオガスからの高純度CH4・CO2同時製造のためのDD3Rゼオライト膜の創製

• Project/Area Number: 18686044
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Civil and environmental engineering
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 姫野 修司 長岡技科大, 工学部, 准教授 (60334695)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥28,730,000 (Direct Cost: ¥22,100,000、Indirect Cost: ¥6,630,000); Fiscal Year 2008: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2007: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2006: ¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
• Keywords: 土木環境システム / バイオマス / セラミックス / 環境技術 / 分離膜 / 下水道 / バイオガス / ゼオライト膜

Research Abstract

平成19年度には前年度完成したDD3R膜を用いたCH4・CO2回収システムの開発と設計、後半は下水処理場への設置、実証実験を開始した。さらに実証実験結果を基に本システムのLCC、LCA評価を行った。バイオガスからメタン(CH4)と二酸化炭素(CO2)を高濃度で回収することにより、CH4は高級燃料としてCO2はドライアイスの原料やpH調整剤として利用することで、地球温暖化防止に貢献するエネルギー回収と資源化の両立を目指し、CH4とCO2の同時製造技術の可能性を検討した。
DD3R膜を用いたバイオガス分離プロセスを構築し、実際に中・大規模下水処理場に適用した場合の経済性評価を行った結果、高性能DDR型ゼオライト膜の一段分離プロセスが最も低コスト化の可能性が示されたため、実際の下水処理場に採用した際の事業採算性及び環境負荷量をLCA手法により定量的に評価した。検討の結果、中規模下水処理場においてはガスエンジンによる電力利用、大規模下水処理場ではガス売却を用いることが最も経済的だと考えられた、大規模処理場においてCH4はガス会社へ売却することで最も高い環境負荷削減効果が得られるが立地条件が大きく影響することがわかった。大規模下水処理場はスケールメリットが得られ、事業採算性が成り立つと同時にエネルギー削減効果とCO2の環境負荷削減効果が得られる可能性が高いことが分かった。

Research Products

• [Journal Article] Characterization and Selectivity for Methane and Carbon Dioxide Adsorption on the All-Silica DD3R Zeolite (2007)
  • Author(s): Shuji Himeno, 他
  • Journal Title: Microporous and Mesoporous Materials 98 Pages: 62-69
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and Permeation Properties of DD3R Zeolite Membrane for separation of CO2/CH4 Gaseous Mixtures (2007)
  • Author(s): Shuji Himeno, 他
  • Journal Title: Industrial Engineering Chemistry Research 46 Pages: 6989-6997
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DDR型ゼオライト膜のCO2/CH4透過特性の解析 (2007)
  • Author(s): 姫野修司, 他
  • Journal Title: 化学工学論文集 33 Pages: 122-129
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DDR型ゼオライト膜のCO_2/CH_4透過特性の解析 (2007)
  • Author(s): 姫野 修司, 小松 隆宏, 藤田 昌一, 富田 俊弘, 鈴木 憲次, 中山 邦雄, 吉田 修一
  • Journal Title: 化学工学論文集 33 Pages: 122-129
  • NAID: 130000018457
• [Journal Article] Characterization and selectivity for methane and carbon dioxide adsorption on the all-silica DD3R zeolite (2006)
  • Author(s): Shuji Himeno, Toshihiro Tomita, Kenji Suzuki, Shuichi Yoshida
  • Journal Title: Microporous and Mesoporous Materials 98 Pages: 62-69