新規層間剥離技術による複合プラスチックフィルムリサイクルシステムの構築
| Project/Area Number |
23K25060
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| Project/Area Number (Other) |
22H03806 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 64050:Sound material-cycle social systems-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 修 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20357148)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白井 誠之 岩手大学, 理工学部, 教授 (70250850)
日吉 範人 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (50415733)
山口 有朋 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究部門長 (90339119)
谷口 賢吉 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究員 (41001259)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,270,000 (Direct Cost: ¥7,900,000、Indirect Cost: ¥2,370,000)
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| Keywords | 物質循環システム / プラスチックリサイクル / 水熱処理 / 超臨界二酸化炭素利用 / 層剥離 / 低環境負荷技術 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、①超臨界二酸化炭素処理による低温条件下での各ポリマー層分離、②超臨界二酸化炭素／水処理による無機素材剥離、③マテリアルリサイクルに向けた分離処理済の基盤プラスチックの物性評価、④ケミカルリサイクルに向けた基盤プラスチック（PET、ナイロン）の加水分解を行い、分離および剥離効果の検証を行う。更に、⑤得られた知見を基に、プロセスシミュレーターによる各モデル工程のエネルギー収支計算を行い、環境調和型の複合プラスチックフィルムリサイクルシステムとしての提案を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
使用済みの容器包装用の樹脂製品は、一般家庭から排出されるプラスチックごみの約2/3（PETボトルを含めると９割）を占めている。近年は、高機能性を付与するため、異種ポリマーフィルムを貼り合わせラミネート（多層）フィルムやペースプラスチックフィルムにアルミ・アルミナ・シリカ等の無機素材を蒸着させた複合フィルムの使用量が急増しており、これらを効率的にリサイクルするプロセスが求められている。本研究では、①超臨界二酸化炭素処理による低温条件下での各ポリマー層分離、②超臨界二酸化炭素／水処理による無機素材剥離、③マテリアルリサイクルに向けた分離処理済の基盤プラスチックの物性評価、④ケミカルリサイクルに向けた基盤プラスチック（PET、ナイロン）の加水分解を行い、分離および剥離効果の検証を行う。更に、⑤得られた知見を基に、プロセスシミュレーターによる各モデル工程のエネルギー収支計算を行い、環境調和型の複合プラスチックフィルムリサイクルシステムとしての提案を行うものである。
研究１年目の令和４年度は、現有設備を活用し、課題④の基盤プラスチック（PET、ナイロン）の加水分解実験から着手した。これまで報告例のなかった攪拌効果によるPET樹脂処理量の増加（水/樹脂比の削減）を検討、副生成物であるモノエステル体の量との相関関係についても分析を行った。
また課題①の複合フィルムからの無機素材剥離についても、100℃～200℃の水熱処理から検討を開始、水熱処理後に超音波処理を併用することで、剥離を効率的に促進できることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
世界的な半導体不足や国際紛争等の問題から、分析・評価用顕微FT-IRの導入に時間を要したため、剥離効果の検証は多少遅れているものの、研究実績概要に示したように、課題④の検討が順調に進んでいる。課題全体としても研究は概ね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究２年目の令和５年度は、課題④の基盤プラスチックの加水分解実験について、今年度に引き続きPET水熱処理後の粗テレフタル酸に含まれる微量副生成物の分析・同定を進めるとともに、ナイロンの水熱処理にも着手する。課題①②については、超臨界二酸化炭素処理用の実験装置の改良を進め、年度後半には、各ポリマー層分離実験の検証を行う予定である。
①②④の実験データを基に、環境調和型の複合プラスチックフィルムリサイクルシステムの基本モデル設計にも着手し、プロセスフローや使用エネルギー計算などのプロセスシミュレーションの準備を、岩手大学の協力のもと進める。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
