2015 Fiscal Year Research-status Report
持続可能な開発のためのバイオマスを用いた希少金属（レアアース）の回収研究
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15K08052
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
川崎 直人 近畿大学, 薬学部, 教授 (60271409)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | バイオマス / 希少金属 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①火力発電所焼却灰中における希少金属の定性・定量：火力発電所焼却灰として四国電力（株）橘湾発電所（SDK）および碧南火力発電所（HDK）の2種類を用いた。希少金属の溶出濃度は，SDKおよびHDKともに溶出時の水溶液pHの影響を受けることが明らかとなった。酸性条件時，SDKからは41元素，HDKからは32元素の溶出が確認された。特に，V, Cr, Sr, Moなどは，SDKおよびHDKから共通して溶出してくるレアメタルであることが分かった。
②動植物バイオマスの諸物性評価：植物バイオマスとして，小麦ふすま，バジルシードおよびタピオカに着目した。各種バイオマスは，焼成処理を行うことにより生じる諸物性の変化を評価した。小麦ふすまは，焼成処理を行うことにより，細孔が生成していることが確認できた。一方，バジルシードおよびタピオカは，焼成処理により粒子径が崩壊していることが明らかとなった。
③動植物バイオマスによる希少金属の吸着実験：未処理および焼成処理した小麦ふすまには，MoおよびCrの吸着能を有していることが明らかとなった。また，吸着前後の吸着剤表面の元素分析の結果より，吸着前と比較し，吸着後にMoおよびCrの濃度増大が確認されたことから，吸着機構には吸着剤表面の関与が示唆された。バジルシードのSrおよびCsの吸着能を評価した結果，バジルシードを焼成処理することにより，Srの吸着能には影響を及ぼさなかったが，Csの吸着能は低下することが分かった。タピオカは，500℃で焼成処理することにより，SrおよびCsの吸着能が増大することが明らかとなった。
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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
火力発電所焼却灰中における希少金属の定性・定量に関しては，概ねデータを収集することができ，ターゲットとする希少金属に関しても新たな知見を得ることができた。
動植物バイオマスとして用いるシードに関しては，安価かつ容易に入手可能なマテリアルに着目し，小麦ふすま，バジルシードおよびタピオカについて評価することとした。これらの動植物バイオマスに関しては，一部先行研究で報告が行われているものの，十分な評価は行われておらず，諸物性をはじめとした希少金属の回収機構に関する知見を得ることができれば，新規用途拡大や高効率回収に寄与できるものと考えられる。
各動植物バイオマスの諸物性値に関しては，電子顕微鏡写真撮影，元素分析，熱重量・示差走査熱分析等を実施できており，より詳細な分析評価が終了している。また，各動植物バイオマスを焼成処理することによる諸物性変化も評価できている。これらの知見は，希少金属回収能の評価に有用である。各動植物バイオマスによる希少金属（Cr, Mo, Sr, Cs）の回収能に関しては，吸着等温線，吸着速度，吸着時における温度およびpHの影響について検討済であり，現在，回収機構の解明について考察中である。本年度得られた知見は，概ね研究実施計画書に準じており，現在までの到達度としては，おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度得られた知見および平成28年度研究実施計画書に基づき，①希少金属の脱着能，②諸物性値の異なる動植物バイオマスへの火力発電所焼却灰中から溶出した希少金属の回収能，③湖沼や河川中からの希少金属の回収能に関する基礎研究を行う予定である。
①研究室レベルでの希少金属回収後の動植物バイオマスからの脱着能について評価する。希少金属脱着能と各動植物バイオマスの諸物性値との関連性を評価する。また，希少金属の脱着には，各種水溶液（酸性，中性，塩基性）を予定しているが，各動植物バイオマスにより希少金属の脱着能に差が認められる場合には，その選択性についても評価する。一方，希少金属の脱着能に差が認められない場合には，水溶液pHや温度などの影響を及ぼす因子の評価や溶出液に特徴を持たせることも想定している。
②本年度得られた基礎的知見から，各動植物バイオマスによる希少金属の選択的回収等について評価する。各動植物バイオマスの諸物性値との関連性から，より実用化を指向した回収能について評価・検討を行う。
③湖沼や河川中の希少金属含有データを収集する。環境水を用い，各動植物バイオマスによる希少金属の回収能に関する基礎的データを収集する。浮遊粒子状物質をはじめとした多成分系溶液中からの希少金属回収能に関する検討を実施し，回収時に影響をおよぼす因子を明らかとする。また，研究室レベルで小規模な通水実験を行うことにより，各動植物バイオマスの有用性を明らかとする。
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| Causes of Carryover |
本年度経費として計上していた旅費の執行が行われず，物品費に関しても十分な予算が確保できたために，当初予定しておりました執行額に至りませんでした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度に関しては，本年度得られた知見を基に，当初の研究実施計画に従い研究を進めるとともに，得られた研究成果を積極的に学内・学外発信していく予定である。次年度使用額に関しては，実験遂行時に掛かる物品費および旅費での執行を予定している。
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Research Products
(2 results)
