ハイドロサーマル・ソノケミストリーによる二酸化炭素の固定化と廃棄物の処理・資源化

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17360428
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 金 放鳴 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 助教授 (90323039)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 榎本 兵治 東北大学, 名誉教授 (80005412) ; 木下 睦 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 助手 (70261592)
• Keywords: 二酸化炭素 / ハイドロサーマル / ソノケミストリー / 資源化 / 廃棄物 / 還元剤

Research Abstract

1.硫化水素による水からの水素生成の検討
平成17年度まてに、加硫ゴムおよび硫化水素によるCO_2の還元固定について検討し、CO_2の還元固定効果は硫化水素による水からの水素によりCO_2を還元したと推測される。よって、硫化水素による水からの水素生成反応に及ぼす反応条件の影響および反応機構について調べた。
(1)硫化水素による水からの水素生成反応に及ぼす反応条件の影響
(a)硫化水素による水からの水素生成反応には250℃以上のアルカリ水熱反応場が必要であることかわかった。
(b)反応時間の増加に伴い、60secより早い時間で水素の発生量は急増するが、60sec以後の増加は横ばいになる。
(c)水素の発生量はHS^-の量に依存する。
(2)硫化水素による水からの水素生成反応機構
反応後の水溶液についてイオン分析を行った結果、亜硫酸・チオ硫酸イオンが検出された。この結果から、H_2Sが酸化され、電子を放出して還元のために電子を供給したものと考えられる。
2.炭水化物を還元剤とした場合のCO_2還元の検討
炭水化物のモデル物としてグルコースを用い実験を行った結果、反応後CO_2量は若干減少していたか、グルコースの有無による有意な差はみられなかった。
3.グルコースからの水素生成の検討
上記2の結果より直接の還元剤てはなくグルコースを酸化させて得られるギ酸からの水素生成について検討した。
(1)グルコースの湿式酸化によるギ酸の生成
反応温度200-400℃、反応時間10-300sec、酸素供給率0-150%の条件て、グルコースからのギ酸生成を調べた結果、最大ギ酸収率は25%で、それ以上の収率が得られない理由として生成したギ酸が酸化分解されたと考えられたため、ギ酸の酸化分解を防止することを目的としてアルカリを加えた結果、ギ酸収率は75%まで増加した。
(2)ギ酸からの水素生成
反応温度200-400℃、反応時間30-600secて、ギ酸からの水素生成を調べた。その結果、350℃、反応時間180secて約50%の水素収率が得られた。