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アパタイト処理石炭灰による土壌水分保持能増加のメカニズム解明とフィールド実験検証

研究課題

研究課題/領域番号 18H01567
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分22060:土木環境システム関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

高橋 史武  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (00414376)

研究分担者 高岡 昌輝  京都大学, 工学研究科, 教授 (80252485)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2020年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2019年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2018年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
キーワード石炭灰 / リサイクル / 乾燥地 / 水分保持能 / アパタイト処理
研究成果の概要

石炭資源が豊富である地域は石炭火力発電が主電源であることが多く、大量に排出される石炭灰のリサイクルが大きな環境問題となっています。また、それらの地域は乾燥地域でもあり砂漠化に伴う土壌劣化も大きな問題です。そこで石炭灰を土壌水分保持材としてリサイクルすれば、2つの環境問題に対してその解決に貢献できます。水分保持能を蒸発乾燥に対する時間抵抗性として評価した場合、水分保持能を支配する要因は極めて複雑であり、時間経過に伴って変化することを見出しました。今後はフィールド実験での検証が求められます。

研究成果の学術的意義や社会的意義

石炭灰のリサイクルは大きな環境問題であり、土壌水分保持材としての活用は乾燥地域での土壌劣化問題に対して有望です。本研究では水分保持能を、蒸発に伴う水分減少に対する時間抵抗性として評価したところ、未処理の石炭灰は水分保持能を減少させるが、アパタイト処理などを組み合わせることで水分保持能を増加させることができることを見出しました。ただし、土壌水分の蒸発を遅らせる要因は時間経過とともに変化し、複雑なメカニズムであることも見出しました。石炭灰を土壌添加するアイディアは古くからありますが、乾燥地域では土壌水分の減少を促進する恐れがあり、適切な石炭灰処理や慎重な応用が求められます。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 8件、 査読あり 8件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 17件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] シリンゴル職業学院(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] シリンゴル職業学院(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Porous and reusable potassium-activated geopolymer adsorbent with high compressive strength fabricated from coal fly ash wastes2020

    • 著者名/発表者名
      Patcharanat Kaewmee, Mengzhu Song, Mitsuyasu Iwanami, Hiroshi Tsutsumi, Fumitake Takahashi
    • 雑誌名

      Journal of Cleaner Production

      巻: 272 ページ: 122617-122617

    • DOI

      10.1016/j.jclepro.2020.122617

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Preparation of high surface area sludge-based activated hydrochar via hydrothermal carbonization and application in the removal of basic dye2019

    • 著者名/発表者名
      Reza Khoshbouy, Fumitake Takahashi, Kunio Yoshikawa
    • 雑誌名

      Environmental Research

      巻: 175 ページ: 457-467

    • DOI

      10.1016/j.envres.2019.04.002

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Intra- and inter-particle heterogeneity of municipal solid waste incineration fly ash particles2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Kitamura, Astryd Viandila Dahlan, Yu Tian, Takayuki Shimaoka, Takashi Yamamoto, Fumitake Takahashi
    • 雑誌名

      Journal of Material Cycles and Waste Management

      巻: 21 号: 4 ページ: 925-941

    • DOI

      10.1007/s10163-019-00853-1

    • NAID

      130005250703

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Heterogeneities of fly ash particles generated from a fluidized bed combustor of municipal solid waste incineration2019

    • 著者名/発表者名
      Astryd Viandila Dahlan, Hiroki Kitamura, Yu Tian, Hirofumi Sakanakura, Takayuki Shimaoka, Takashi Yamamoto, Fumitake Takahashi
    • 雑誌名

      Journal of Material Cycles and Waste Management

      巻: 22 号: 3 ページ: 836-850

    • DOI

      10.1007/s10163-020-00973-z

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Coal fly ash amendment to mitigate soil water evaporation in arid/semi-arid area: An approach using simple drying focusing on sieving size and temperature2019

    • 著者名/発表者名
      Mengzhu Song, Shenglei Lin, Fumitake Takahashi
    • 雑誌名

      Resources, Conservation & Recycling

      巻: 156 ページ: 104726-104726

    • DOI

      10.1016/j.resconrec.2020.104726

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 土壌や砂の時間積分水分保持能に対する未処理石炭灰やアパタイト処理・有機処理を施した石炭灰の添加効果2018

    • 著者名/発表者名
      Shenglei Lin, Mengzhu Song, Hidetoshi Kuramochi, Fumitake Takahashi
    • 雑誌名

      沙漠研究

      巻: 28 号: 3 ページ: 197-215

    • DOI

      10.14976/jals.28.3_197

    • NAID

      130007611658

    • ISSN
      0917-6985, 2189-1761
    • 年月日
      2018-12-30
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The impacts of raw and apatite-synthesized coal fly ash amendment on water retention capacity focusing on fly ash treatment, water repellency and surface area2018

    • 著者名/発表者名
      Shenglei Lin, Mengzhu Song, Hidetoshi Kuramochi, Fumitake Takahashi
    • 雑誌名

      沙漠研究

      巻: 28 号: S ページ: 119-122

    • DOI

      10.14976/jals.28.S_119

    • NAID

      130007591113

    • ISSN
      0917-6985, 2189-1761
    • 年月日
      2018-12-25
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Impact of secondary generated minerals on toxic element immobilization for air pollution control fly ash of a municipal solid waste incinerator2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Kitamura, Astryd Viandila Dahlan, Yu Tian, Takayuki Shimaoka, Takashi Yamamoto, Fumitake Takahashi
    • 雑誌名

      Environmental Science and Pollution Research

      巻: Accepted 号: 21 ページ: 20700-20712

    • DOI

      10.1007/s11356-018-1959-5

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Migration of Cr-containing Ti-nanominerals from coal to coal fly ash2021

    • 著者名/発表者名
      Yueyuan Zhao, Fumitake Takahashi
    • 学会等名
      7th 3R International Scientific Conference on Material Cycles and Waste Management "3RINCs2021"
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Porous geopolymer fabricated from coal fly ash for pollutant removal and water hardness reduction2021

    • 著者名/発表者名
      Fumitake Takahashi
    • 学会等名
      8th Seminar/Workshop on the Utilization of Waste Materials “WoW2021”
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cd adsorption from aqueous solution by modified hydrochar: Effect of in-situ modification using HTC with acid and alkaline additive2019

    • 著者名/発表者名
      Reza Khoshbouy, Rico Lejiu, Fumitake Takahashi, Kunio Yoshikawa
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Hydrothermal Carbonization "HTC2019"
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Physical performances of a potassium-based geopolymer derived from coal fly ash2019

    • 著者名/発表者名
      Patcharanat Kaewmee, Mengzhu Song, Giun Jo, Fumitake Takahashi
    • 学会等名
      23rd Korea-Japan Joint International Session, Korea Society of Waste Management
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface and thermal properties of geocasted municipal solid waste incineration fly ash composites2019

    • 著者名/発表者名
      Giun Jo, Mengzhu Song, Patcharanat Kaewmee, Astryd Viandila Dahlan, Fumitake Takahashi
    • 学会等名
      23rd Korea-Japan Joint International Session, Korea Society of Waste Management
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Municipal solid waste incineration fly ash utilization as heat carrier for fluidized bed incinerators2019

    • 著者名/発表者名
      Giun Jo, Patcharanat Kaewmee, Astryd Viandila Dahlan, Mengzhu Song, Fumitake Takahashi
    • 学会等名
      10th China-Japan joint conference on material recycling and waste management
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modification of coal fly ash with polymer on biodegradable porous composites synthesis.2019

    • 著者名/発表者名
      Mengzhu Song, Patcharanat Kaewmee, Giun Jo, Fumitake Takahashi
    • 学会等名
      10th China-Japan joint conference on material recycling and waste management
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of potassium coal fly ash-based porous geopolymer: Effect of soluble silicate content on its mechanical strength2019

    • 著者名/発表者名
      Patcharanat Kaewmee, Mengzhu Song, Giun Jo, Fumitake Takahashi
    • 学会等名
      2019 Japan-China-Korea joint symposium on Energy and Environment
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Geofabrication of coal fly ash using polymer for biodegradable porous composites synthesis2019

    • 著者名/発表者名
      Mengzhu Song, Patcharanat Kaewmee, Giun Jo, Fumitake Takahashi
    • 学会等名
      2019 Japan-China-Korea joint symposium on Energy and Environment
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Municipal solid waste incineration fly ash utilization as heat carrier for fluidized bed incinerators: Thermal stability and catalytic effect on combustion of organic compounds2019

    • 著者名/発表者名
      Giun Jo, Patcharanat Kaewmee, Hiroki Kitamura, Fumitake Takahashi
    • 学会等名
      2019 Japan-China-Korea joint symposium on Energy and Environment
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ジオポリマー処理した一般廃棄物焼却飛灰の重金属不溶化および熱安定性2019

    • 著者名/発表者名
      Jo Giun, Kaewmee Patcharanat, Dahlan Astryd Viandila, 高橋史武
    • 学会等名
      第30回廃棄物資源循環学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Effect of silicate content on the mechanical strength of potassium-based geopolymer adsorbent derived from coal fly ash2019

    • 著者名/発表者名
      Patcharanat Kaewmee, Mengzhu Song, Giun Jo, Fumitake Takahashi
    • 学会等名
      第30回廃棄物資源循環学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Adsorption of methylene blue using low-cost geopolymeric adsorbent derived from fly ash2019

    • 著者名/発表者名
      Patcharanat Kaewmee, Mengzhu Song, Giun Jo, Fumitake Takahashi
    • 学会等名
      4th Symposium of the Asian Regional Branch of International Waste Working Group "iwwg-ARB2019"
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fly ash-based porous geopolymer: Synthesis and study on methylene blue removal2018

    • 著者名/発表者名
      Patcharanat Kaewmee, Reza Khoshbouy, Mengzhu Song, Giun Jo, Fumitake Takahashi
    • 学会等名
      22nd Korea-Japan Joint International Session, Korea Society of Waste Management
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of polymer-treated fly ash amendment on water retention capacity of soils and sands2018

    • 著者名/発表者名
      Mengzhu Song, Shenglei Lin, Fumitake Takahashi
    • 学会等名
      22nd Korea-Japan Joint International Session, Korea Society of Waste Management
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of polymer modification of coal fly ash on the mechanical, morphological properties of polymer-fly ash porous composites2018

    • 著者名/発表者名
      Mengzhu Song, Patcharanat Kaewmee, Giun Jo, Fumitake Takahashi
    • 学会等名
      9th China-Japan Joint Conference on material recycling and waste management
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation and characterization of fly ash-based porous geopolymer2018

    • 著者名/発表者名
      Patcharanat Kaewmee, Mengzhu Song, Giun Jo, Fumitake Takahashi
    • 学会等名
      2018 Korea-China-Japan Joint Symposium on Solid wastes to Energy and Material application
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Facile synthesis of fly ash-based porous geopolymer and methylene blue adsorption efficiency2018

    • 著者名/発表者名
      Patcharanat Kaewmee, Mengzhu Song, Giun Jo, Fumitake Takahashi
    • 学会等名
      10th Asia-Pacific Landfill Symposium "APLAS TOKYO 2018"
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modification of coal fly ash on biodegradable porous composites synthesis2018

    • 著者名/発表者名
      Mengzhu Song, Patcharanat Kaewmee, Jo Giun, Fumitake Takahashi
    • 学会等名
      10th Asia-Pacific Landfill Symposium "APLAS TOKYO 2018"
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanism analysis of modification of coal fly ash on high strength biodegradable porous composites synthesis2018

    • 著者名/発表者名
      Song Mengzhu, Kaewmee Patcharanat, Takahashi Fumitake
    • 学会等名
      第29回廃棄物資源循環学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Calcination treatment effects on fly ash-based porous geopolymer2018

    • 著者名/発表者名
      Kaewmee Patcharanat, Song Mengzhu, Jo Giun, Takahashi Fumitake
    • 学会等名
      第29回廃棄物資源循環学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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