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Development and evaluation of a highly efficient carbon dioxide absorption and desorption system using pure liquid amine

Research Project

Project/Area Number 22K19876
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 64:Environmental conservation measure and related fields
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

Nobuhiro Kanomata  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40221890)

Project Period (FY) 2022-06-30 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Keywords地球温暖化対策 / 二酸化炭素回収 / CCS / ジエチレントリアミン / カルバミン酸 / 純液体吸収液 / 化学吸収法 / 純液体アミン / カルバメート形成
Outline of Research at the Start

CO2の大規模回収法である化学吸収法では,混合アミン水溶液が広く用いられており,その性質上CO2を分離・回収する放散過程で高いエネルギーが必要である.そこで申請者はアミンを純液体として用いるCO2回収システムが有望であると考え,カルバメート形成が容易でCO2吸収に優れた2級アミン部位とそのプロトン受容体となる3級アミン部位を分子内に併せ持つ新たな機能性アミン分子を独自に設計した.本研究では,分子両端に3級アミン部位を有するジエチレントリアミン誘導体を合成し,これらの機能性アミンを純液体として用いる高効率な燃焼排ガス用CO2吸収・放散システムを開発する.

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to develop a highly efficient CO2 capture system using neat liquid diethylenetriamines (DETAs). Seven types of DETAs were synthesized, and their CO2 absorption/desorption performances were measured. The results demonstrated that DETAs had ~1.5 times greater CO2 absorption than the reference diethanolamine (DEA). Moreover, post-absorption CO2 release exceeded 80% efficiency, with the DETA having ethyl groups achieving 100% CO2 release. This indicates the potential for a highly efficient CO2 capture system. DFT calculations and spectral measurements revealed that DETAs form stable complexes with a 2:1 molar ratio for CO2 capture, with carbamic acid as the main product. This study showed the potential for CO2 capture technology using neat liquid amines, representing a significant advance toward carbon capture and storage (CCS) technologies. It also highlighted the importance of molecular design in improving CO2 capture efficiency.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は、純液体アミンであるジエチレントリアミン誘導体(DETAs)を用いた高効率なCO2回収システムの構築に成功した点にある。DETAsは、既存のジエタノールアミン(DEA)に比べて約1.5倍のCO2吸収性能を示し、吸収後のCO2放散率も80%以上と極めて高い。この結果は、エネルギー消費を抑えながらCO2回収効率を向上させる可能性を示しており、学術的には新たな吸収材の開発と反応機構の解明に貢献する。また、社会的には、持続可能なCO2削減技術の実現に寄与し、地球温暖化対策として重要な役割を果たすことが期待される。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2023 2022

All Presentation (7 results)

  • [Presentation] ジエチレントリアミン・イオン液体混合吸収液を用いるCO2吸収・放散性能評価2024

    • Author(s)
      池田由茉,堀莉里花,鹿又宣弘
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Efficient CO2 Capture and Release from Simulated Combustion Exhaust Gas Using Neat Liquid Amines and Their Ethylene Glycol Solutions2023

    • Author(s)
      鹿又宣弘,堀莉里花
    • Organizer
      MRM2023/IUMRS-ICA2023 Grand Meeting
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 燃焼排ガスからの効率的なCO2回収を目指したジエチレントリアミン・イオン液体混合吸収液の性能評価2023

    • Author(s)
      池田由茉,堀莉里花,鹿又宣弘
    • Organizer
      第52回複素環化学討論会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 燃焼排気ガスからの効率的なCO2回収を指向したアミン吸収液の開発とその性能評価2023

    • Author(s)
      堀莉里花,千賀菜央,鹿又宣弘
    • Organizer
      第52回複素環化学討論会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ジエチレントリアミン溶液を用いた模擬燃焼排ガスからのCO2回収性能評価2022

    • Author(s)
      堀莉里花、鹿又宣弘
    • Organizer
      日本化学会第103春季年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 大気圧CO2吸収性能に対するアミン分子の効率的スクリーニングシステムの開発2022

    • Author(s)
      荒井沙穂、鹿又宣弘
    • Organizer
      第83回有機合成化学協会関東支部シンポジウム-新津シンポジウム-
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ジエチレントリアミンを用いた模擬燃焼排ガスからのCO2回収性能の評価2022

    • Author(s)
      堀莉里花、鹿又宣弘
    • Organizer
      第83回有機合成化学協会関東支部シンポジウム-新津シンポジウム-
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-07-05   Modified: 2025-01-30  

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