| 研究課題/領域番号 |
21K04768
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27020:反応工学およびプロセスシステム工学関連
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
高橋 伸英 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (40377651)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 二酸化炭素回収利用 / 地球温暖化対策 / CO2変換 / 水熱合成 / 反応速度解析 / プロセスシミュレーション / 技術経済性評価 / 炭酸アルカリ吸収液 / ギ酸 / CO2からの有機物合成 / 水熱処理 / CO2回収利用 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
CO2排出削減のために、排ガスからのCO2の化学吸収と水熱処理による有機物合成を一体化したCO2回収利用プロセスを確立する。そのために，本研究では研究期間内に以下のことを実施する。
①重炭酸アルカリ吸収液を原料とした有機物の水熱合成において，反応条件が有機物収率および，吸収液再生率に及ぼす影響を明らかにする。
②重炭酸アルカリ吸収液を原料とした有機物の水熱合成の反応メカニズムを解明し，反応速度論モデルの構築を行い，反応条件の最適化を行う。
③生成した有機化合物の分離方法，酸化された還元剤の再生方法を確立する。
④各プロセスを統合した全体システムを構築し，消費エネルギーおよびコスト評価を行う。
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| 研究成果の概要 |
排ガスからCO2を回収した吸収液を直接水熱処理しギ酸を合成する、CO2吸収プロセスと統合した新奇な二酸化炭素回収利用（CCU）プロセスを提案した。KHCO3水溶液を炭素源とし還元剤としてFe粒子、触媒としてNi粒子を使用し、反応温度、反応時間、吸収液の濃度とCO2ローディングがギ酸収率に及ぼす影響を明らかにした。また、実験データに基づき、反応速度解析を行い、ギ酸水熱合成の反応モデルを構築した。さらに、CO2吸収からギ酸水熱合成の一連のプロセスについて、Aspen plusを用いてプロセスシミュレーションを行い、消費エネルギーおよびコストを評価し、本提案プロセスの実現可能性を明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
排ガスからCO2を回収し、回収したCO2から燃料や化学物質を生成するCCUプロセスが経済性の高い温暖化対策技術として期待されている。しかし、これまでのCCUプロセスは排ガスから回収したCO2を高純度化し、圧縮・輸送する必要があり、エネルギーとコストがかかる。さらに、CO2と反応させるためのH2の生成にもエネルギーとコストを要するなど課題がある。本研究が提案する、CO2を吸収した吸収液を直接水熱処理しギ酸を合成するプロセスは、CO2の高純度化、圧縮・輸送の必要がなく、また、水を水素源として利用することができるため、消費エネルギーとコストを低減でき、経済性の高い新奇なCCUプロセスとなる。
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