• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2022 Fiscal Year Research-status Report

高性能な膜分離技術と廃棄物の有効利用による循環型新規CO2削減プロセスの開発

Research Project

Project/Area Number 20K12252
Research InstitutionResearch Institute of Innovative Technology for the Earth

Principal Investigator

伊藤 史典  公益財団法人地球環境産業技術研究機構, その他部局等, 研究員 (10366429)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山田 秀尚  金沢大学, 先端科学・社会共創推進機構, 准教授 (60446408)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords分離膜 / メタン発酵 / カルシウムの抽出 / 炭酸カルシウム / 二酸化炭素の固定化
Outline of Annual Research Achievements

2022年度は、2020年度に開発した食品ゲルを主とした分離膜に対し、メタン発酵によって生じたガス(CO2/CH4=40/60)の分離において、より高い分離性能を示す条件を見出すための検討を行った。すなわち、多様な条件による評価試験を行った(最適化)。この課題に対し、全圧、湿度、温度条件を変化させた試験を行った。
先ず、全圧を0.6MPaから0.9MPaまで変化させた検討を行った(全圧依存検討)。結果、全圧に依存して、CO2の透過速度、選択性(QCO2/QCH4)が低下した。次に、全圧を0.7MPaに固定して、湿度を50、60、70、80%RHに変化させた検討も行った。その結果、湿度に依存してCH4の透過速度(QCH4)が高まり、選択性(QCO2/QCH4)が低下した。そして、全圧を0.7MPaに固定して、温度を55、70,85、100℃に変化させた検討も行った。結果、温度に依存してQCO2が向上した。ただし、100℃の試験ではQCH4の高まりも認めら、選択性の僅かな低下を確認した。この結果から、分離膜の耐熱性を考慮した条件設定が必要であることを確認した。以上の検討から、本分離膜の0.7MPaでのCO2/CH4の分離に対し、より高い分離性能を示す条件は、温度:85℃、湿度:50%であった。
さらに、分離膜の開発とは別に、廃棄物からCaを抽出するための抽出液の検討も行った。結果、廃棄物中から効率よくCaを抽出することが可能な液を開発した。その後、廃棄物中からCaを抽出した液に、CO2を吹き込むことで炭酸カルシウム(CaCO3)が生成することを確認した。
以上の検討から、メタン発酵から生じたガス(CO2/CH4=40/60)から、開発した分離膜でCO2を分離回収し、そのCO2を固定化することを可能にした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2022年度の大きな成果は、先ず、メタン発酵後に生じるガス(CO2/CH4=40/60)に対し、開発した膜で高性能に分離するための条件を見出したことである。また、廃棄物中からCaを効率的に抽出し、このCaとCO2を接触させてCaCO3を生成させることも可能にした、ことである。その結果、高性能に分離回収したCO2を固定化することが可能になった。これらの成果は、「メタン発酵から生じるCO2を分離回収し、そのCO2を有効活用させるプロセスを開発する」という、本研究の主目的を達成させる成果といえる。
以上の点より、本研究課題の進捗状況に対し、「おおむね順調に進展している」と回答した。

Strategy for Future Research Activity

既に、3ヶ年の検討により、本研究課題の主の目的であった、メタン発酵から生じるCO2を高性能に分離し、そのCO2を固定化させるプロセスを開発できた。この技術開発を経て得られた成果を論文等に纏めて、積極的に外部発信することを予定している。
また、回収したCO2と廃棄物から抽出したCaを接触させて生成した、CaCO3の適用範囲を拡張するための検討を行うことも、予定している。

Causes of Carryover

本研究課題の遂行における最大の成果は、高性能な分離膜を研究開始初年度の上半期(0.5年)に開発できたことである。研究を開始した当初、分離膜の開発には1~1.5年を要することが予測されたため、開発期間の短縮を可能にした。そのため、予想していた分離膜の開発に要する費用を、大幅に削減することが出来た。この結果が、予測していた費用との差額を生じることになった。また、コロナ感染拡大等の影響により、予定していた出張等が殆ど困難であったこと。そして、物資等の供給問題により、予定していた物品の購入に大きく影響したことも、差額が生じる要因であった。
次年度は、これまでの成果に対する外部発信(論文投稿、学会発表等)等を、積極的に行うことを予定しており、それに関して必要となる費用を捻出することを予定している。また、昨年度まで購入が困難であった大型の、物品類等の購入も予定している。

  • Research Products

    (5 results)

All 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Machine Learning-Boosted Design of Ionic Liquids for CO2 Absorption and Experimental Verification2023

    • Author(s)
      Kuroki Nahoko, Suzuki Yuki, Kodama Daisuke, Chowdhury Firoz Alam, Yamada Hidetaka, Mori Hirotoshi
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 127 Pages: 2022-2027

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.2c07305

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] CO2/Hydrocarbon Selectivity of Trihexyl(tetradecyl)phosphonium-Based Ionic Liquids2022

    • Author(s)
      Suzuki Yuki, Kodama Daisuke, Mori Hirotoshi, Kuroki Nahoko, Chowdhury Firoz Alam, Yamada Hidetaka
    • Journal Title

      Industrial & Engineering Chemistry Research

      Volume: 61 Pages: 16584-16592

    • DOI

      10.1021/acs.iecr.2c02281

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 空気からのCO2回収(DAC)をめぐる最新動向、課題と展望2023

    • Author(s)
      山田秀尚
    • Organizer
      化学工学会第88年会
    • Invited
  • [Presentation] Amine-Based Capture of CO2 for Utilization and Storage2023

    • Author(s)
      H. Yamada
    • Organizer
      e-ASIA Joint Research Program International Environment Workshop
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Carbon Dioxide Absorption Effect on Electric Conductivities for Aqueous Solution of 2-Aminoethanol, 2-(Methylamino)ethanol, and 2-(Butylamino)ethanol at 313.2 K2022

    • Author(s)
      T. Hoshina, K. Fujita, M. Okada, T. Takahashi, T. Tsuji, H. Yamada
    • Organizer
      19th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2023-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi