| 研究課題/領域番号 |
22K18930
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分27:化学工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 北九州市立大学 |
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研究代表者 |
山本 勝俊 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (60343042)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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| キーワード | 層状物質 / 有機－無機ハイブリッド / 吸着 / 濃縮 / バイオエタノール / 層状化合物 / 親疎水性 / 結晶構造解析 / 有機ー無機ハイブリッド |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、研究代表者が開発した有機－無機ハイブリッド型層状シリケート物質が持つ、水－エタノール混合物からエタノールのみを層間吸着するという特異な吸着能を利用し、低濃度バイオエタノールを高純度エタノールへと濃縮する新しいプロセスを開発する。層状物質の層間へのエタノール吸着挙動の追跡や濃縮前後のエタノール濃度の定量などの分析を通じて効率的なエタノール吸着・脱離条件を明らかにし、バイオエタノール濃縮効率を評価する。また、より高い性能を持つ新規材料の開発を並行して行う。この低コスト省エネルギー型濃縮プロセスの開発は、地域分散型の小規模バイオエタノール生産の実現に大きく寄与できる。
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| 研究成果の概要 |
新しい有機－無機ハイブリッド型層状アルミノシリケート物質KCS-27の開発に成功した。KCS-27は特異な層間吸着能を持ち、エタノールのような両親媒的な分子のみを選択的に層間に吸着する。KCS-27は3 wt%という非常に希薄なエタノール水溶液からでもエタノールを層間に抽出するように吸着し、吸着したエタノール分子は室温・大気下で容易に脱離させることができる。この新しい材料を用いることにより、簡単な操作で希薄なエタノール溶液からエタノールを分離・濃縮することが可能であり、低濃度バイオエタノールの全く新しい安価な濃縮プロセスを構築することができる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発したKCS-27は両親媒的な分子のみを選択的に層間に吸着するという特異な吸着特性を示し、3 wt%という希薄なエタノール溶液からあたかも抽出するかのようにエタノールを分離・濃縮できるというこれまでに無い物性を示す材料である。このような新しい物性・性能を示す新規材料の開発の学術的な意義は大きい。
さらにこの新しい材料を利用した新しい発想のアルコール濃縮プロセスは、バイオエタノール生産をこれまでの大規模集約型から地域特有のバイオマス資源を有効活用できる地域分散型プロセスへと大きく転換することができ、経済的にも実現性の高いプロセスとすることができるという点で社会的にも意義深い。
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