| 研究課題/領域番号 |
23K25026
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| 補助金の研究課題番号 |
22H03772 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分64020:環境負荷低減技術および保全修復技術関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
高岡 昌輝 京都大学, 工学研究科, 教授 (80252485)
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| 研究分担者 |
日下部 武敏 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (40462585)
塩田 憲司 京都大学, 工学研究科, 技術職員 (50536563)
大下 和徹 京都大学, 工学研究科, 准教授 (90346081)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2024年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
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| キーワード | ジオポリマー / 重金属 / オキシアニオン / 微小熱量 / セレン / 木質バイオマス燃焼灰 / 有害重金属 / 固定 / 熱分析 / オキソアニオン / ヒ素 / 木質バイオマス / 有害金属 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、ジオポリマー固化による有害金属の固定機構の解明と本技術の実用化を目的とする。特に、様々な実験・分析と理論計算を組み合わせて有害金属の固定機構を明らかにし、オキソアニオンを形成する有害金属の固定法を開発する。その知見を活かし、固化物の長期安定性、ライフルサイクルコスト、CO2排出量を評価し、産業副産物を材料にジオポリマー固化法により有害金属を固定する条件を定めて実用化する。また、微小熱量変化を調べることでジオポリマーの反応過程に基づいた知見を得て、製造過程の可視化を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、燃焼灰などに含まれる有害金属の安定化を目的に、ジオポリマーを用いた固定化技術の開発とその機構解明を行った。従来のセメント固化やキレート処理では困難なSeやAsといったオキシアニオン有害金属の固定に注目し、材料のSi/Al比や液固比、還元剤添加、鉱物の併用など複数の条件を変えて効果を検討した。結果、Si/Al比の低下がSeの溶出を大幅に抑制し、特定鉱物の形成が固定に関与する可能性が示唆された。また、微小熱量計によるヒートフロー測定やX線分析により反応プロセスを評価し、製法の最適化と省エネルギー化に資する知見が得られた。産業副産物としては木質バイオマス燃焼灰の利用可能性を評価した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、従来技術では安定化が困難であったオキシアニオン有害金属（As、Se）に対して、ジオポリマーを用いた新たな固定化手法を開発し、その反応機構の一端を明らかにした点で学術的意義が大きい。特にSi/Al比の調整による固定効果や特定鉱物相の形成が溶出抑制に寄与することを示した点は、ジオポリマー科学に新たな視点を提供する。また、産業副産物として木質バイオマス燃焼灰の情報を収集し、提示できたことは価値がある。産業副産物を再資源化し、有害金属の溶出を抑制しつつ環境負荷を低減できることは、循環型社会の構築や廃棄物の有効利用、持続可能な社会の実現に貢献するという社会的意義も非常に高い。
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