2013 Fiscal Year Annual Research Report
電気電子機器廃棄物からの新規有機・無機原料リサイクルプロセスの開発
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25241022
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
吉岡 敏明 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (30241532)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
亀田 知人 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60333895)
GRAUSE Guido 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (60570017)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 熱分解 / 加水分解 / フィードストックリサイクル / フェノール樹脂 / エポキシ樹脂 / ポリイミド樹脂 / ポリカーボネート / テトラブロモビスフェノールＡ |
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| Research Abstract |
今年度は、検討対象としてポリカーボネート、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂製・エポキシ樹脂製プリント基板を選択した。ポリカーボネートは水蒸気雰囲気下で酸化マグネシウムを触媒とし、流動床反応装置を用いて分解を行った。その結果、40%以上の収率でビスフェノールAが回収されると同時に、炭素残渣や高沸点化合物が減少する事を明らかとした。ポリイミド樹脂は耐熱性が非常に高く、熱分解条件では570℃以上で分解する事を確認した。そこで、水蒸気導入による加水分解を試みた結果、分解開始温度が500℃程度まで低下し、活性化エネルギーも346kJ/molから161kJ/molまで低下する事を明らかにした。原燃料回収試験では、900℃以上で80%以上が気体生成物として回収される事が確認され、その気体組成は主にH2/CO(体積比)=4の合成ガスである事が明らかとなった。フェノール樹脂製・エポキシ樹脂製プリント基板は、臭素系難燃剤としてテトラブロモビスフェノールA（TBBPA）を含有するものを使用した。熱分解により、TBBPAが早い段階で分解し、気体・液体生成物に臭素系化合物が混入する事が確認された。そこで、臭素吸収剤として水酸化カルシウムを混合して熱分解を行った結果、気体・液体から平均で88%の混入臭素が除去される事を明らかにした。水酸化カルシウムは同時に、リン系難燃剤由来のリンも捕捉する事が確認され、液体生成物中の臭素・リン混入量は大幅に低減された。また、水酸化カルシウム添加で液体生成物中のフェノール系化合物（フェノール、クレゾール、ジメチルフェノール等）の生成量が増加した事から、樹脂の分解にも一定の寄与がある事を確認した。
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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
平成25年度の研究計画は(1)樹脂-難燃剤間の相互作用の解明、(2)難燃剤含有樹脂から有機原燃料を回収するための基礎研究であった。これら計画を遂行するために、４種の樹脂（ポリカーボネート、ポリイミド、フェノール樹脂、エポキシ樹脂）について効果的に原燃料を回収するための検討を行い、次年度以降の方向性が確認された。さらに、臭素系難燃剤であるテトラブロモビスフェノールＡを含むフェノール・エポキシ樹脂製基板の熱分解による相互作用の検討を行い、触媒添加により気体・液体生成物への臭素系化合物混入量を大幅に軽減できる事を明らかにした。したがって、研究計画(1)および(2)について一定の成果が得られたため、おおむね順調に進展していると評価する。
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| Strategy for Future Research Activity |
ポリイミドは引き続きガス化による原燃料回収を継続する。フェノール・エポキシ樹脂製基板においても、ガス化による原燃料回収の可能性を検討する予定である。その際に、ガス化における樹脂-難燃剤間の相互作用を検討すると同時に、含有金属との相互作用、金属回収試験にも着手する予定である。
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