Development of a microplastic separation procedure from sediments to improve operation speed

Research Project

Project/Area Number	22K04346
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 22040:Hydroengineering-related
Research Institution	National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
Principal Investigator	井上徹教国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 領域長 (70311850)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000) Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000) Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords	マイクロプラスチック / 堆積物 / 分離 / ハイドロサイクロン / 回収技術
Outline of Research at the Start	堆積物からのマイクロプラスチックの分取は、堆積物粒子とマイクロプラスチックの比重差を利用した手法による。一般的には、比重1.4程度の溶媒に堆積物を懸濁させ、浮上したものを夾雑物等とともに採取し、その後目視等によって分別する。このような従来法は非常に手間がかかり、サンプル数量をこなすことが難しく、現状把握のための現地調査において足かせとなっている。本研究では、この比重差による分取を溶媒に懸濁させるのではなく、遠心力を用いた比重分離法により、マイクロプラスチックの分取する手法の開発を行う。これにより堆積物サンプル処理速度が著しく向上し、大量のサンプルからデータを取得することが可能となる。
Outline of Annual Research Achievements	一般的に、堆積物からのマイクロプラスチックの分取は、堆積物粒子とマイクロプラスチックの比重差を利用した手法による。一般的には、比重1.4程度の溶媒に堆積物を懸濁させ、浮上したものを夾雑物等とともに採取し、その後目視等によって分別する。このような従来法は非常に手間がかかり、サンプル数量をこなすことが難しく、現状把握のための現地調査において足かせとなっている。そこで、本研究では、ハイドロサイクロンを用いて効率良く大量にマイクロプラスチックの分離が可能な手法について検討する。今年度は、前年度遅れ気味であった室内実験の続きを行った。昨年度はシルト分の多い泥質の堆積物で実験を行った。これは、マイクロプラスチックと比較的比重の近い堆積物でも分離ができるかを検討するためのものであった。今年度においては、粒径がマイクロプラスチックと近い砂質の堆積物を用いた実験を行った。実験には粒径が1mm程度の砂を用い、そこに市販の球状プラスチックを混ぜ込み、ギアポンプでハイドロサイクロンに送泥した。本実験の結果、砂質の堆積物はアンダーフローに、マイクロプラスチックは概ね、密度が1.03以下の球状プラスチックはオーバーフローから、密度が1.28以上のものはアンダーフローから吐出される結果となった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 前年度の成果でセットアップされた実験装置を用いて、昨年度とは異なる条件で室内実験を行った。また、昨年度の実験成果を元に、論文原稿を作成した（現時点では未完、未提出）。また、数値モデルの検討を行った。モデル計算が未了でやや遅れている。
Strategy for Future Research Activity	ハイドロサイクロンの原理をシミュレーションするための数値モデルを利用し、１、2年目において得られた結果を理論的に検証する。また、マイクロプラスチックの特性等に応じたより効率的な流量セッティング等に関する知見を得ることを目標とする。また、令和6年度については最終年度であるため、本研究で得られた成果の論文発表を行っていきたいと考えている。