オーストラリアにおける褐炭の前処理およびクリーン化技術に関する調査研究

• 研究課題/領域番号: 15404024
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 海外学術
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 三浦 孝一 京都大学, 工学研究科, 教授 (40111942)
• 研究分担者: 前 一廣 京都大学, 工学研究科, 教授 (70192325) ; 河瀬 元明 京都大学, 工学研究科, 助教授 (60231271) ; 中川 浩行 京都大学, 環境保全センター, 助教授 (40263115) ; 牧 泰輔 京都大学, 工学研究科, 助教授 (10293987) ; 蘆田 隆一 京都大学, 工学研究科, 助手 (80402965) ; 菅原 勝康 秋田大学, 工学資源学部, 教授 (60154457)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 12,800千円 (直接経費: 12,800千円); 2005年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円); 2004年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円); 2003年度: 5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
• キーワード: オーストラリア / 褐炭 / MTE / 脱水 / 廃水処理 / 微量金属 / 分子力学 / 赤外吸収スペクトル

研究概要

本プロジェクトでは、非常に含水率が高く、あまり利用されていない褐炭について、豪州の炭鉱における環境の調査および効率的な脱水技術とそれに伴って排出される廃水のクリーン化技術に関する調査を実施した。具体的には、メンバーによる豪州炭鉱の視察と褐炭研究機関での討論、日本で開催された石炭の有効利用に関する国際会議への海外共同研究者の招聘とワークショップでの討論およびメンバーのうち5名が豪州の褐炭研究機関に1〜2ヶ月滞在し、現地炭鉱の調査と最新の技術動向の調査を実施し、以下の成果を得た。
1)炭鉱においては、燃焼に伴う微量有害金属の放出と露天堀炭鉱での有機物を含んだ廃水の処理が問題になりつつある。
2)主に日本や韓国に輸出する石炭の調製時に、多量の灰分を含んだ有機残渣が排出され、その埋め立て地不足が大きな問題となっている。そのために、有機残渣を用いた発電所も建設され、稼働している。
3)効率的な褐炭脱水技術として注目されているMTE (Mechanical Thermal Expression)において、プロセスの運転条件とプロセスから排出される廃水の性状(有機物、無機物の種類と含有率)の関係に関する情報を得た。
4)Monash大学の博士課程の学生が、二週間京都に滞在し、MTEからの廃水の水熱ガス化を試みたところ、研究代表者らが開発したニッケル炭素触媒で、MTEプロセスからの廃水を浄化できる可能性が示された。
5)上記の廃水浄化プロセスの実現のためには、MTEプロセスと水熱ガス化プロセスを組み合わせた上で、運転条件の最適化をはかることが必要であることがわかった。
6)褐炭から放出されるアルカリ金属、ヒ素、セレンの挙動を明らかにし、石炭灰の安全化に関する検討を行った。
7)褐炭の凝集構造に大きく関与している水素結合について、MM法とMD法による数値シミュレーションを実施した。