| 研究課題/領域番号 |
17K20057
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
熊谷 将吾 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (40757598)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| キーワード | 熱分解 / ポリウレタン / リサイクル / シアン化水素 / ガスクロマトグラフィー |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、窒素含有廃プラスチックを天然資源代替となる合成ガス（H2+CO）に転換すると同時に、シアン化水素（HCN）を始めとする有害窒素化合物を無害化する、熱分解プロセスの開発を目的とする。
昨年度は、窒素含有プラスチックとして代表的なポリウレタンエラストマー（PUE）を対象に、低速熱分解条件におけるウレタン結合の熱開裂メカニズムを検討し、ハードセグメントおよびソフトセグメントの含有量によって開裂メカニズムが変化することを確認した。
今年度は引き続き、低速および急速熱分解の両条件においてPUEの熱分解挙動をパイロライザーシステムを用いて解析し、昇温速度によっても生成物や生成挙動が変化することを確認した。実際のポリウレタン廃棄物（緩衝材、断熱材、スポンジ、チューブ、スマートフォンケース）の熱分解試験にも展開したが、いずれのポリウレタンからもHCNやイソシアネートが生成することを確認し、それらを分解して無害化する必要性も確認された。
そこで、Ni、Mg、Alの共沈水酸化物から合成したNi/Mg/Al触媒を用い、ポリウレタン廃棄物のうち緩衝材を選択し触媒反応に供した。緩衝材の熱分解で生成したHCNやイソシアネートを含む熱分解ガスを、水蒸気およびNi/Mg/Al触媒と反応させることで熱分解ガスからの合成ガス回収およびHCNの分解を試みた。その結果、通常の熱分解において発生した熱分解ガスの収量は52 mL/g-sampleでHCN濃度が2.8 vol%であったのに対し、触媒反応によってガス収量は1497 mL/g-sampleかつHCN濃度は0.5 vol%まで低下した。
熱分解反応においてイソシアネートやHCNの発生を可能な限り抑制し、かつ同時に触媒によりHCNを分解することで、今後さらに効果的な条件が確立できると期待している。
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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
2018年度の研究計画通り、ポリウレタンエラストマーを例として、熱分解反応機構の解析および発生したシアン化水素を分解する触媒反応の解析を実施し、2019年度の研究に繋がる良好な成果を得ているため。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、合成ガス回収およびシアン化水素の分解に及ぼす触媒組成の影響を明らかにしていく。さらに、種々の窒素含有プラスチックへ本プロセスを展開させていき、多様な窒素含有プラスチックに適用可能なプロセスの開発を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2019年度の研究において使用するGC分析装置の消耗品購入の経費として必要なため
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