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熱分解法によるプラスチック/木質バイオマス混合廃棄物の化学原燃料化の実現

研究課題

研究課題/領域番号 16H05893
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 環境材料・リサイクル
研究機関東北大学

研究代表者

熊谷 将吾  東北大学, 環境科学研究科, 助教 (40757598)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円)
2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
キーワード共熱分解 / プラスチック / バイオマス / 相互作用 / シナジー効果 / リサイクル / 化学原料・燃料 / メカニズム / 熱分解 / 化学原燃料
研究成果の概要

プラスチックおよび木質バイオマスの混合物を共に熱分解する共熱分解において、双方の熱分解生成物間に生じる相互作用(シナジー効果)の発現条件やそのメカニズムを検討してきた。例えば、水素を豊富に含むポリエチレンやポリプロピレンと木質バイオマスを共熱分解した際、低温や低速熱分解でセルロース由来のレボグルコサンやメトキシフェノール類の収率を向上することを見出し、急速熱分解ではプラスチック由来の炭化水素も収率が増加することを見出した。今後、これらシナジー効果の制御を実現することで、プラ/木質バイオマス混合物の効果的な資源化の可能性を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

将来的な世界人口増加や発展途上国の経済発展に伴う資源供給不足に備え、天然資源への極度の依存を脱却し、自国資源を創出する技術開発が喫緊の課題となっている。大部分が単純焼却または埋立処分に留まっているプラスチック/木質バイオマス混合廃棄物を化石資源代替に転換する本研究の社会的意義は大きい。また、プラスチック-木質バイオマスの共熱分解において生じる相互作用を明確にすること、また、共熱分解におけるプラスチックや木質バイオマス間の相互作用を活用した熱分解反応の制御は未だ実現しておらず、本研究の独創的な点である。

報告書

(4件)
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 14件、 招待講演 8件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Universidad San Francisco de Quito(エクアドル)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] VSB-Technical University of Ostrava(チェコ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Beech Wood Pyrolysis in Polyethylene Melt as a Means of Enhancing Levoglucosan and Methoxyphenol Production2019

    • 著者名/発表者名
      Kumagai Shogo、Fujita Kohei、Takahashi Yusuke、Nakai Yumi、Kameda Tomohito、Saito Yuko、Yoshioka Toshiaki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 1955-1955

    • DOI

      10.1038/s41598-018-37146-w

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pyrolysis of sugarcane bagasse pretreated with sulfuric acid2018

    • 著者名/発表者名
      Savou Viliame、Grause Guido、Kumagai Shogo、Saito Yuko、Kameda Tomohito、Yoshioka Toshiaki
    • 雑誌名

      Journal of the Energy Institute

      巻: 印刷中 号: 4 ページ: 1149-1157

    • DOI

      10.1016/j.joei.2018.06.003

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pyrolysis gases produced from individual and mixed PE, PP, PS, PVC, and PET-Part I: Production and physical properties2018

    • 著者名/発表者名
      Stanislav Honus, Shogo Kumagai, Gabriel Fedorko, Vieroslav Molnar, Toshiaki Yoshioka
    • 雑誌名

      Fuel

      巻: 221 ページ: 346-360

    • DOI

      10.1016/j.fuel.2018.02.074

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Pyrolysis gases produced from individual and mixed PE, PP, PS, PVC, and PET-Part II: Fuel characteristics2018

    • 著者名/発表者名
      Stanislav Honus, Shogo Kumagai, Gabriel Fedorko, Vieroslav Molnar, Toshiaki Yoshioka
    • 雑誌名

      Fuel

      巻: 221 ページ: 361-373

    • DOI

      10.1016/j.fuel.2018.02.075

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fate of bisphenol A pyrolysates at low pyrolytic temperatures2017

    • 著者名/発表者名
      Shogo Kumagai, Shunsuke Ono, Shun Yokoyama, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
    • 雑誌名

      Journal of Analytical and Applied Pyrolysis

      巻: 125 ページ: 193-200

    • DOI

      10.1016/j.jaap.2017.04.002

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] プラスチックリサイクルの現状と展望<化学資源化の観点から>2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤優子、熊谷将吾、亀田知人、吉岡敏明
    • 雑誌名

      プラスチックス

      巻: 11月号 ページ: 32-38

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] プラスチックリサイクルの研究開発動向と課題:フィードストックリサイクルを中心として2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤優子、熊谷将吾、吉岡敏明
    • 雑誌名

      化学工学論文集

      巻: 43 号: 4 ページ: 178-184

    • DOI

      10.1252/kakoronbunshu.43.178

    • NAID

      130005815233

    • ISSN
      0386-216X, 1349-9203
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 木質バイオマス/廃プラスチック混合物の共熱分解による化学原燃料化2017

    • 著者名/発表者名
      熊谷将吾, 吉岡敏明
    • 雑誌名

      廃棄物資源循環学会誌

      巻: 28 ページ: 4-12

    • NAID

      130007833094

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Interractions of beech wood-polyethylene mixtures during co-pyrolysis2016

    • 著者名/発表者名
      Shogo Kumagai, Kohei Fujita, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
    • 雑誌名

      Journal of Analytical and Applied Pyrolysis

      巻: 122 ページ: 531-540

    • DOI

      10.1016/j.jaap.2016.08.012

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Tandem μ-reactor-GC/MSによる高分子の熱分解ー触媒反応の解析2018

    • 著者名/発表者名
      熊谷将吾、山崎僚太、浅川将輝、亀田知人、齋藤優子、渡辺壱、吉岡敏明
    • 学会等名
      第7回高分子学会グリーンケミストリー研究会シンポジウム、第21回プラスチックリサイクル化学研究会討論会 合同発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] GC×GC-TOFMSによるcellulose/PVCの共熱分解生成物の網羅的解析2018

    • 著者名/発表者名
      松神麻美、樺島文恵、金井みちこ、熊谷将吾、吉岡敏明
    • 学会等名
      第23回高分子分析討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 環境科学に立脚した高分子の熱分解反応解析2018

    • 著者名/発表者名
      熊谷将吾
    • 学会等名
      日本分析化学会第67年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Pyrolysis product distribution and kinetic study for selected Ecuadorian agricultural wastes2018

    • 著者名/発表者名
      Juan Diego Fonseca, Diana C. Vargas, Shogo Kumagai, Toshiaki Yoshioka, Daniela Almeida Streitwieser
    • 学会等名
      22nd International Symposium on Analytical and Applied Pyrolysis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Impact of PE and PP addition on cellulose pyrolysis2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Takahashi, Shogo Kumagai, Tomohito Kameda, Yuko Saito, Toshiaki Yoshioka
    • 学会等名
      22nd International Symposium on Analytical and Applied Pyrolysis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-target analysis of PVC/cellulose mixture pyrolysates by Py-GCxGC-TOFMS2018

    • 著者名/発表者名
      Asami Matsukami, Shogo Kumagai, Fumie Kabashima, Michiko Kanai, Toshiaki Yoshioka
    • 学会等名
      22nd International Symposium on Analytical and Applied Pyrolysis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 木質バイオマスとプラスチックの共熱分解2018

    • 著者名/発表者名
      熊谷将吾、藤田航平、高橋佑輔、亀田知人、齋藤優子、吉岡敏明
    • 学会等名
      第13回バイオマス科学会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] セルロース及びキシランの熱分解におけるPE混合の影響2018

    • 著者名/発表者名
      高橋佑輔、熊谷将吾、亀田知人、齋藤優子、吉岡敏明
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Co-pyrolysis behaviors of beech wood-polyethylene mixtures2017

    • 著者名/発表者名
      Shogo Kumagai, Kohei Fujita, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
    • 学会等名
      4th 3R International Scientific Conference on Material Cycles and Waste Management
    • 発表場所
      India Habitat Centre(India, New Delhi))
    • 年月日
      2017-03-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パイロライザーおよびタンデムμ-リアクター導入による熱分解研究の進展2017

    • 著者名/発表者名
      熊谷将吾
    • 学会等名
      フロンティアセミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Tars enhancement from pyrolysis of H2SO4 pretreated sugarcane bagasse2017

    • 著者名/発表者名
      Viliame Savou, Shogo Kumagai, Kameda Tomohito, Yoshioka Toshiaki
    • 学会等名
      International Symposium on Chemical-Environmental-Biomedical Technology (isCEBT2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] プラスチックの熱分解反応解析 -材料評価技術および環境保全技術としての展望ー2017

    • 著者名/発表者名
      熊谷将吾
    • 学会等名
      LECOジャパン材料解析セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] セルロースーポリプロピレン混合物の共熱分解挙動2017

    • 著者名/発表者名
      高橋佑輔、熊谷将吾、亀田知人、齋藤優子、吉岡敏明
    • 学会等名
      第26回日本エネルギー学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] BREAKING THE WALL OF HARD-TO-RECYCLE POLYMERIC WASTES2017

    • 著者名/発表者名
      Shogo Kumagai
    • 学会等名
      FALLING WALLS LAB SENDAI
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of sulfuric acid pretreatment on the gasification of sugarcane bagasse2017

    • 著者名/発表者名
      Viliame Savou, Shogo Kumagai, Kameda Tomohito, Yoshioka Toshiaki
    • 学会等名
      第28回廃棄物資源循環学会研究発表会国際セッション
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pyrolysis of cellulose in the presence of polypropylene2017

    • 著者名/発表者名
      高橋佑輔, 熊谷将吾, 亀田知人, 吉岡敏明
    • 学会等名
      平成29年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Feedstock Recycling of Waste Plastics through Pyrolysis2017

    • 著者名/発表者名
      Shogo Kumagai
    • 学会等名
      5th Dalian University of Technology-Tohoku University Joint Symposium on Chemistry
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] BREAKING THE WALL OF HARD-TO-RECYCLE POLYMERIC WASTE2017

    • 著者名/発表者名
      Shogo Kumagai
    • 学会等名
      FALLING WALLS LAB 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Pyrolysis II : Methodology for conducting feedstock recovery from plastics2017

    • 著者名/発表者名
      Shogo Kumagai
    • 学会等名
      Special lectures for Department of Chemical Engineering students and staffs
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Pyrolysis for chemical feedstock recovery from plastic waste2017

    • 著者名/発表者名
      Shogo Kumagai
    • 学会等名
      New Trends in Process Engineering for a Sustainable Future
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Plastic recycling inspired by Mobius strip2017

    • 著者名/発表者名
      Shogo Kumagai
    • 学会等名
      TFC Fusion Research Seminar #3
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Production of Bio-Oil from Fixed Bed Pyrolysis of Bagasse Pretreated with Sulfuric Acid and Acetic Acid2016

    • 著者名/発表者名
      Viliame Savou, Guido Grause, Shogo Kumagai, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
    • 学会等名
      International Conference on: Combustion, Incineration/Pyrolysis, Emission and Climate change
    • 発表場所
      京都リサーチパーク(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低温ガス化温度域におけるブナ/ポリエチレン混合物の共熱分解機構2016

    • 著者名/発表者名
      藤田航平、熊谷将吾、亀田知人、吉岡敏明
    • 学会等名
      第25回エネルギー学会大会
    • 発表場所
      工学院大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2016-08-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Pyrolysis of cellulose in the presence of polyethylene2016

    • 著者名/発表者名
      Kohei Fujita, Shogo Kumagai, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
    • 学会等名
      20th Korea-Japan Joint International Session
    • 発表場所
      Kun-kuk University(Korea, Seoul)
    • 年月日
      2016-05-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Co-pyrolysis behaviors of beech wood and polyethylene mixtures2016

    • 著者名/発表者名
      Shogo Kumagai, Kohei Fujita, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
    • 学会等名
      21st International Symposium on Analytical and Applied Pyrolysis
    • 発表場所
      Faculty of Pharmacy(France, Nancy)
    • 年月日
      2016-05-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 難リサイクル性高分子廃棄物の化学原燃料化実現を目指して2016

    • 著者名/発表者名
      熊谷将吾
    • 学会等名
      平成28年度育志賞研究発表会
    • 発表場所
      明治大学(東京都千代田区)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 最新 材料の再資源化技術事典2017

    • 著者名/発表者名
      熊谷将吾, 吉岡敏明
    • 総ページ数
      750
    • 出版者
      産業技術サービスセンター
    • ISBN
      9784915957970
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 東北大学情報データベース

    • URL

      http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/3078fefd7f8572f5193ec7c9c36d6ab8.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-08-19  

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