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2021 年度 実績報告書

骨由来ナノアパタイトの特異的吸着機構解明と放射性物質の選択的除去・処分技術開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H02671
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

関根 由莉奈  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究職 (00636912)

研究分担者 山田 鉄兵  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10404071)
南川 卓也  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究職 (30370448)
松村 大樹  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主幹 (30425566)
深澤 倫子  明治大学, 理工学部, 専任教授 (40409496)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード廃棄骨 / バイオアパタイト / 吸着剤
研究実績の概要

本研究は、家畜骨を原料にして、産業や鉱山開発において発生する有害元素を高効率に吸着するグリーン・サステイナブルな環境浄化材料及びシステムを実現することを目的とする。今年度は、家畜骨から簡易に合成が可能なバイオナノアパタイトの結晶構造及び化学組成と金属吸着特性の相関の解明を目的とした研究を実施した。結果、家畜骨の種類や前処理温度を変化させることで結晶欠陥を制御できることが明らかになった。また、それらの結晶欠陥は材料の金属吸着選択性に大きく影響した。本研究結果は、家畜骨を原料にして、様々な金属イオンに対して吸着選択性を有する材料を実現出来る可能性を示唆している。具体的には、牛骨、豚骨が重金属や放射性物質を吸着するバイオナノアパタイト材料の原料として優れた性質を持つことが明らかになった。さらに、実環境でバイオナノアパタイト材料のカドミウム吸着性能を評価し、実際に吸着剤としての応用利用の可能性について検討した。結果、カドミウムが多く含まれる工業排液から効率的にカドミウムを除去できることが明らかになった。また、有用金属の回収に利用できる可能性を示唆する結果も得た。これらの結果を基に、来年度はバイオナノアパタイトの化学構造と吸着性能の相関に関する知見をさらに深める計画である。また、得られた知見を活かし、複数の有害元素を対象に、それぞれの吸着に適した構造を有する材料の検討、及び実地試験を実施する計画である。

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

コロナ禍の影響により、外部施設を利用した分析試験や、現地確認を必要とする打ち合わせが複数回中止になった。そのため、当初計画していた構造解析試験や実地試験を延期する必要性があり、研究の進行に若干の遅れが生じた。しかし、本研究で主として計画していた、化学構造と吸着特性の相関に関する結果やカドミウム吸着剤としての実際の利用の検討に関して、重要度の高い結果を得ることが出来た。このため、本研究計画はおおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

今後は、先ず現在進めているカドミウム吸着剤としての実用化の検討を行う。実環境での試験を継続すると共に、求められる安定性や性能について詳細な検討を実施する。また、放射性物質や有毒ガスの除去を目的とした材料開発も継続して実施する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Ion-selective adsorption of lead by a two-dimensional terbium oxalate framework2022

    • 著者名/発表者名
      Takuya Nankawa, Yurina Sekine, Teppei Yamada
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1246/bcsj.20220055

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbonated nanohydroxyapatite from bone waste and its potential as a super adsorbent for removal of toxic ions2021

    • 著者名/発表者名
      Sekine Yurina、Nankawa Takuya、Yamada Teppei、Matsumura Daiju、Nemoto Yoshihiro、Takeguchi Masaki、Sugita Tsuyoshi、Shimoyama Iwao、Kozai Naofumi、Morooka Satoshi
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Chemical Engineering

      巻: 9 ページ: 105114~105114

    • DOI

      10.1016/j.jece.2021.105114

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sewage sludge ash contaminated with radiocesium: Solidification with alkaline-reacted metakaolinite (geopolymer) and Portland cement2021

    • 著者名/発表者名
      Kozai Naofumi、Sato Junya、Osugi Takeshi、Shimoyama Iwao、Sekine Yurina、Sakamoto Fuminori、Ohnuki Toshihiko
    • 雑誌名

      Journal of Hazardous Materials

      巻: 416 ページ: 125965~125965

    • DOI

      10.1016/j.jhazmat.2021.125965

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 廃棄豚骨を活用した高性能吸着剤の開発2021

    • 著者名/発表者名
      南川 卓也、関根 由莉奈
    • 雑誌名

      Isotope News

      巻: 778 ページ: 34~35

    • オープンアクセス
  • [備考] 廃棄豚骨が有害金属吸着剤に ―廃材を利用した安価で高性能な金属吸着技術を実現―

    • URL

      https://www.jaea.go.jp/02/press2020/p21020401/

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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