| 研究課題/領域番号 |
23K18550
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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64:環境保全対策およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
今堀 龍志 東京理科大学, 工学部工業化学科, 准教授 (90433515)
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| 研究期間 (年度) |
2023-06-30 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (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)
2025年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2024年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | CO2分離・回収 / カーボンリサイクル / 太陽光利用 / 低温排熱利用 / CCU / 太陽光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
申請者はこれまでに、光構造変換によってアミンCO2吸収剤のCO2吸収状態とCO2放出状態を切り替える、加熱を用いないCO2化学吸収法を開発している。光構造変換に太陽光を用いることができ、低コスト・低CO2排出のCO2分離・回収が可能である。また、35°C程度の低温加熱によるCO2の放出も可能であり、電化製品等からの低温排熱を利用できる。本研究では、再生可能エネルギーである太陽光と太陽熱、さらに電化製品等からの低温排熱(35°C程度) を併用した低コスト・低CO2排出のCO2分離・回収法の開発を行う。また、実用化を視野に入れ、環境調和性の高い水やエタノール等の溶媒を用いたシステムの開発も行う。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、申請者がこれまでに開発した光応答性CO2吸収剤を用いて、太陽光と低温加熱を併用してCO2の分離・回収をより効率的かつ省エネルギーで実現する手法を開発し、低コスト・低CO2排出のCO2分離・回収技術を確立することを目的としている。
2023年度は、低温熱によるCO2回収について重点的に検討を行った。35°Cの加熱によって24時間で60%程度の中程度のCO2放出が可能であることがわかっていたが、詳細な検討を行ったところ、45°Cの加熱で24時間で定量的なCO2放出が実現できることがわかった。また、これまでは放出されたCO2の拡散に基づくCO2濃度上昇を計測し、放出されたCO2を定量していたが、装置内の気相を循環させることで、拡散を待たずにCO2の放出を計測でき、より効率的なCO2放出の定量法を確立し、2時間以内のCO2放出が可能となった。現在、太陽光と低温熱を併用できるCO2の放出評価装置の設計を完了し、熱だけによるCO2放出で試運転を行い、運用可能であることを確認した。本装置を用いて、2024年度に太陽光と低温熱を併用したCO2放出を検討し、太陽光と低温熱の相乗効果によって、より低温の加熱でより短時間でCO2を放出できるシステムの目処を立てる。
また、実用化を視野に入れた環境調和性の高い水やエタノールを使用するCO2吸収・放出システムの開発についても2023年度に検討を進めた。新たに設計したアゾ ベンゼンよりも水溶性が高いフェニルアゾピラゾールを骨格に採用したアミンCO2吸収剤の合成を終えたが、水・エタノール中でのCO2吸収・放出能の評価を完了できなかった。2024年度にCO2吸収の評価を完了する。一方で、アゾベンゼン骨格を有するCO2吸収剤の構造設計により、水・エタノール中でのCO2吸収・放出が実現可能な別のCO2吸収剤を見出した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
太陽光と低温熱併用のCO2放出については、2023年度は低温熱によるCO2放出の詳細な検討、CO2放出条件の基礎的な改良、太陽光と低温熱併用のCO2放出評価系の構築等の準備段階に時間を使ったため、実際に太陽光と低温熱を併用したCO2放出の評価まで入れなかったが、2024年度には評価を完了し、改良に入れる見込みである。
環境調和性の高い水やエタノールを使用するCO2吸収・放出システムの開発については、新たに設計したフェニルアゾピラゾールを骨格に採用したアミンCO2吸収剤の合成を終えたものの、水・エタノール中でのCO2吸収・放出能の評価を完了できなかった。一方で、アゾベンゼン骨格を有するCO2吸収剤の構造設計により、水・エタノール中でのCO2吸収・放出が実現可能な別のCO2吸収剤を見出し、目的は達成しつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
太陽光と低温熱併用のCO2放出については、順調に研究が進んでいる。2023年度に準備が完了したため、2024年度に太陽光と低温熱を併用したCO2放出の評価を完了し、改良に入る予定である。
環境調和性の高い水やエタノールを使用するCO2吸収・放出システムの開発については、フェニルアゾピラゾールを骨格を採用したアミンCO2吸収剤のCO2吸収・放出の評価を2024年度に実施する。また、アゾベンゼン骨格を有するCO2吸収剤の構造設計により見出した、水・エタノール中でのCO2吸収・放出が実現可能なCO2吸収剤については、Co2吸収・放出条件の最適化とさらなる構造設計による改良を進め、より効率的なCO2吸収・放出を実現する。
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