Development of a fast and continuous gas-liquid process by controlling of mass transfer and reaction rate

近年、二酸化炭素の反応吸収・脱離をトリガーとした溶媒の極性スイッチ（非極性と極性の可逆的変換）が注目され、バイオマスの多成分抽出等への応用が期待されている。しかし、従来のプロセスは主にバッチで、高処理量化が課題であり、高速・連続化が求められる。そこで、本研究は、気液反応を伴う極性スイッチの連続化へ向け、プロセスの高速化を目的とした。そのために、マイクロ混合による界面積増大に伴う物質移動の促進と、溶媒選択による反応性制御を組み合わせてアプローチする。これにより、極性スイッチという気液二相プロセスの連続化へ向けた技術基盤を構築を目指して研究を実施している。これまでに、マイクロ混合による二酸化炭素吸収の高速化について、原理確認を行うために、二酸化炭素の吸収に適した溶媒の選定を行い、混合状態が適切と思われる流動状態（乱流条件）となるような条件を実現するための条件検討、新規フローリアクター装置設計を行ってきた。本年度も引き続き装置作製・原理確認に関わる検討を進めた。具体的には、追加で必要となる機器・部材等の調達、溶媒特性の事前検討、実験装置を作製する実験環境の整備（安全に関わる配を含む）等を行い、装置の開発を進めた。今後は速やかに装置を完成させ、マイクロ混合による反応吸収が促進される効果の原理確認を行うとともに、流動状態と吸収速度の関係を明らかにする。また、機械学習や実験計画法を組み合わせながら効率的に最適化を進めることを検討する。

近年、二酸化炭素の反応吸収・脱離をトリガーとした溶媒の極性スイッチ（非極性と極性の可逆的変換）が注目され、バイオマスの多成分抽出等への応用が期待されている。しかし、従来のプロセスは主にバッチで、高処理量化が課題であり、高速・連続化が求められる。そこで、本研究は、気液反応を伴う極性スイッチの連続化へ向け、プロセスの高速化を目的とした。そのために、マイクロ混合による界面積増大に伴う物質移動の促進と、溶媒選択による反応性制御を組み合わせてアプローチする。これにより、極性スイッチという気液二相プロセスの連続化へ向けた技術基盤を構築を目指して研究を実施している。これまでに、マイクロ混合による二酸化炭素吸収の高速化について、原理確認を行うために、二酸化炭素の吸収に適した溶媒の選定を行い、混合状態が適切と思われる流動状態（乱流条件）となるような条件を実現するための条件検討、新規フローリアクター装置設計を行ってきた。本年度も引き続き装置作製・原理確認に関わる検討を進めた。具体的には、追加で必要となる機器・部材等の調達、溶媒特性の事前検討、実験装置を作製する実験環境の整備（安全に関わる配を含む）等を行い、装置の開発を進めた。今後は速やかに装置を完成させ、マイクロ混合による反応吸収が促進される効果の原理確認を行うとともに、流動状態と吸収速度の関係を明らかにする。また、機械学習や実験計画法を組み合わせながら効率的に最適化を進めることを検討する。