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2015 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

Research Project

Project/Area Number 25241022
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

吉岡 敏明  東北大学, 環境科学研究科, 教授 (30241532)

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)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Keywords熱分解 / プラスチック / 難燃剤 / フィードストックリサイクル / 金属回収
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、昨年度検討したフェノール樹脂製およびエポキシ樹脂製プリント基板の熱分解挙動や樹脂-難燃剤間の相互作用に関する成果を踏まえ、金属として銅およびアンチモンを含むプリント基板の熱分解試験を実施し、有機・無機原料の同時回収について検討した。なお、平成25年度に水酸化カルシウムが臭素吸収剤として効果的であることが明らかとなったため、金属回収に及ぼす水酸化カルシウムの効果および加熱条件の影響も合わせて検討した。その結果、銅の回収量は水酸化カルシウム非存在下の定温加熱条件において、フェノール樹脂製プリント基板500 mgから約10 mgであったのに対し、水酸化カルシウム存在下においては、約25 mgまで回収量が増加した。さらに、エポキシ樹脂製プリント基板からも、同条件において約10 mgの回収量であったのに対し、水酸化カルシウム存在下においては、約20 mgまで増加した。アンチモンの回収量は、同条件において約2倍に向上した。これらは、水酸化カルシウムが臭素系難燃剤由来の臭素を捕捉することで、これら金属類の臭化揮発反応が抑制されたためと考えている。なお、反応温度は300~700℃としたため、本温度範囲における銅およびアンチモンの臭化反応の熱力学的解析を実施したところ、熱力学的に有利に進行することも確認した。回収された銅は金属銅としてプリント基板の熱分解残渣および酸化カルシウムと共に残存することを確認した。なお、金属含有プリント基板と水酸化カルシウムの熱分解挙動を検討したが、水酸化カルシウムや含有金属は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、および臭素系難燃剤(主にビスフェノールA)の分解挙動に影響を及ぼさないことが確認された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

昨年度までに明らかにしたフェノールおよびエポキシ基板の原料回収試験および熱分解機構に、含有金属の影響を更に考慮することで、樹脂-金属-難燃剤間の相互作用を考察することができ、H.26年度以降研究計画③~⑥の進展に寄与する成果であったため。

Strategy for Future Research Activity

これまで、電子・電気機器廃棄物に共通のプリント基板やポリカーボネート樹脂の熱分解を検討してきており、これまでの検討により、一定程度の金属および有機原燃料を同時回収できる可能性が示された。例えば、樹脂・金属・臭素系難燃剤が混在する系において、臭素吸収剤を添加すれば、金属回収率や熱分解生成物品位が大きく向上することは確認されたが、これらをより有用な化学原燃料に転換する検討が重要であると考えている。よって、今年度は、熱分解法によりこれらの樹脂から有用原料を回収するための検討を実施する予定である。

Remarks

東北大学大学院環境科学研究科 吉岡研究室
http://www.che.tohoku.ac.jp/~env/index.html

  • Research Products

    (12 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Thermal decomposition of tetrabromobisphenol-A containing printed circuit boards in the presence of calcium hydroxide2017

    • Author(s)
      Shogo Kumagai, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
    • Journal Title

      Journal of Material Cycles and Waste Management

      Volume: 19 Pages: 282-293

    • DOI

      10.1007/s10163-015-0417-4

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Novel Process for the Removal of Bromine from Styrene Polymers Containing Brominated Flame Retardant2015

    • Author(s)
      Guido Grause, Juan Diego Fonseca, Hisatoshi Tanaka, Thallada Bhaskar, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
    • Journal Title

      Polymer Degradation an Stability

      Volume: 112 Pages: 303-309

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2014.12.017

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effects of steam on the thermal dehydrochlorination of poly(vinyl chloride) resin and flexible poly(vinyl chloride) under atmospheric pressure2015

    • Author(s)
      Juan Diego Fonseca, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
    • Journal Title

      Polymer Degradation an Stability

      Volume: 117 Pages: 8-15

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2015.03.011

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Thermal decomposition of individual and mixed plastics in the presence of CaO or Ca(OH)22015

    • Author(s)
      Shogo Kumagai, Itaru Hasegawa, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
    • Journal Title

      Journal of Analytical and Applied Pyrolysis

      Volume: 113 Pages: 584-590

    • DOI

      10.1016/j.jaap.2015.04.004

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Pyrolysis versus hydrolysis behavior during steam decomposition of polyesters using 18O-labeled steam2015

    • Author(s)
      Shogo Kumagai Yuto Morohoshi Guido Grause Tomohito Kameda Toshiaki Yoshioka
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 5 Pages: 61828-61837

    • DOI

      10.1039/c5ra08577b

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Steam Pyrolysis of Polyimides: Effects of Steam on Raw Material Recovery2015

    • Author(s)
      Shogo Kumagai, Tomoyuki Hosaka, Tomohito Kameda Toshiaki Yoshioka
    • Journal Title

      Environmental Science & Technology

      Volume: 49 Pages: 13558-65

    • DOI

      10.1021/acs.est.5b03253

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] ビスフェノールA熱分解生成物の二次反応挙動2016

    • Author(s)
      小野 俊輔、熊谷 将吾、亀田 知人、吉岡 敏明
    • Organizer
      日本化学会第96春季年会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都府・京田辺市)
    • Year and Date
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [Presentation] Production of phenol through the thermal degradation of bisphenol A2015

    • Author(s)
      小野 俊輔、熊谷 将吾、ギド グラウゼ、亀田 知人、吉岡 敏明
    • Organizer
      平成27年度化学系学協会東北大会
    • Place of Presentation
      弘前大学(青森県・弘前市)
    • Year and Date
      2015-09-13 – 2015-09-14
  • [Presentation] Interaction of plasticizer and poly(yinyl chloride) degradation in the presence of steam2015

    • Author(s)
      Guido Grause, Juan Diego Fonseca, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
    • Organizer
      8th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials
    • Place of Presentation
      Leoben(Austria)
    • Year and Date
      2015-09-07 – 2015-09-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of a recycling method for composite materials consisting of poly(ethylene terephthalate) and poly(vinyl chloride)2015

    • Author(s)
      Suguru Hirahashi, Guido Grause, Shogo Kumagai, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
    • Organizer
      8th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials
    • Place of Presentation
      Leoben(Austria)
    • Year and Date
      2015-09-07 – 2015-09-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Thermal decomposition of tetrabromobisphenol-A containing printed circuit boards in the presence of calcium hydroxide2015

    • Author(s)
      Shogo Kumagai, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
    • Organizer
      8th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials
    • Place of Presentation
      Leoben(Austria)
    • Year and Date
      2015-09-07 – 2015-09-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ビスフェノールAの熱分解挙動の解析2015

    • Author(s)
      平橋 賢、熊谷 将吾、Grause Guido、亀田 知人、吉岡 敏明
    • Organizer
      第26回廃棄物資源循環学会研究発表会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2015-09-02 – 2015-09-04

URL: 

Published: 2017-01-06  

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