2022 Fiscal Year Annual Research Report
Closed recyle system of transparent paper board by using humidity in the air as a washing water
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22H03786
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
磯部 紀之 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), 副主任研究員 (10802986)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | セルロース / リサイクル / 環境材料 / 透明 / 代替プラスチック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球最大のバイオマスであるセルロースを単一素材とする紙は、環境に配慮した汎用資材である。同様のセルロース単一素材のひとつに、セルロースの溶解・凝固により得られる再生セルロースがある。この溶解・凝固は分子レベルで行われるため、原理的には再生セルロースの製造プロセスは、紙やコットンを含むすべてのセルロース単一素材のマテリアルリサイクルを一手に引き受けることができる。しかし、再生セルロースが紙に匹敵する社会への浸透・プラスチックの代替を果たせないのは、製造工程の閉鎖化・使用済み再生セルロースの再利用が達成されないためである。そこで本研究では、研究代表者が近年開発した新規再生セルロースである透明板紙を最終生産物とし、環境に配慮したプロセスで透明板紙を製造・リサイクルする手法を開発することを目指す。2022年度は以下の2点に取り組んだ。
① 大気中の水分利用とその濃縮方法
大気中の水分を相対湿度50％・室温にてゲル表面に凝結後、再利用するために濃縮する工程は、エバポレーターを使用することが最も効率が良いことがわかった。さらに、濃縮処理後のセルロース溶剤に含まれる不純物を活性炭処理によって除去できることがわかった。これらの発見により、閉鎖型製造プロセスの構築に大きく前進した。
② マテリアルリサイクルした透明板紙の物性評価
ゲル濾過クロマトグラフィー(GPC)による分子量測定と圧縮試験によ る力学特性の評価を行うことで、マテリアルリサイクルした透明板紙の分子量の低下や透明性の低下などを定量的に評価した。
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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
2022年度の目標であった閉鎖型マテリアルリサイクルにおかえる各種パラメーターの決定が完了し、当初の研究計画通りに進行しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
透明板紙のリサイクル性を吟味する。前年度までの進捗を踏まえて、本年度に検討すべき課題について以下に列記する。
① 濃縮方法の最適化 2022年度の進捗により、エバポレーターによる濃縮が最も効率が良いことがわかった。本年度はさらに、エバポレーターによる濃縮の温度や時間などのパラメーターを変調させることで、洗浄液の濃縮条件の最適化を行い、大気中の水分を最高効率で洗浄液として使用する方法を模索す る。
② 不純物の同定と除去 2022年度の検討の結果、濃縮処理後のセルロース溶剤に含まれる不純物を活性炭処理によって除去できることがわかった。そこで本年度は、濃 縮処理後のセルロース溶剤に含まれる不純物を誘導結合プラズマ質量分析やガスクロマトグラフィー質量分析法により同定し、さらに活性炭処 理によって何が除去できるのかを精査したうえで、不純物除去の最適化を目指す。
③ 不純物と透明板紙の力学強度低下・透明度低下・黄変との相関解析 2022年度の結果より、製造工程での分子量の低下が力学強度の低下を引き起こすことがわかった。さらに、セルロースの熱分解生成物が混入し 透明板紙の透明度の低下や黄変が確認された。 そこで本年度は、ゲル濾過クロマトグラフィー(GPC)による分子量測定と圧縮試験による力学特 性の評価、さらにヘイズ測定と黄色度の測定を行うことで、不純物量が透明板紙の力学強度低下・透明度低下・黄変に与える影響を精査する。
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