Simultaneous organic matter synthesis and absorbent regeneration by hydrothermal treatment of alkali bicarbonate as a CO2 absorbent

本研究は、アルカリ炭酸塩水溶液を用いたCO2の化学吸収法において、CO2を吸収した吸収液を高温高圧下で直接水熱処理することによりギ酸などの有機化合物へ変換するプロセスを提案する。1年目は主な有機化合物としてギ酸を対象とし、ギ酸生成に対する反応条件の調査を行った。しかし、ギ酸は燃料電池の燃料としての利用などが想定されるが、用途は限定的であり、水溶液中からの分離も容易ではない。一方で、メタノールは用途も広いため、利用価値が高い。そこで、今年度はメタノールを主要な目標生成物質の一つとして考え、メタノールを水熱条件下で生成する反応条件を調査した。既往の研究により、同様の水熱条件下で溶媒に塩酸水溶液を用いることによりメタノールを生成した報告があったが、高温高圧条件下で塩酸を使用することは装置の腐食を引き起こし、反応生成物の取り出しの際にも注意を要する。そこで、塩酸に代わる酸として固体酸に注目し、ゼオライト触媒であるHZSM-5を使用し、メタノール生成への影響を調査した。さらに、Cu/ZnO系触媒がメタノール合成によく使用されていることから、触媒にCu、還元剤にZnを使用することとした。ステンレス反応管に、CO2源としてKHCO3、触媒としてCu粉末、還元剤としてZn粉末、溶媒として蒸留水を封入し、電気管状炉内で反応温度250℃、反応時間0~4時間で実験を行った。その結果、ギ酸収率は4時間まで反応時間とともに増加し、最高で41.1%に達した。一方、メタノール収率は反応時間によらず1％以下でほぼ一定であった。また、ガス回収部を取り付けて実験を行った際に、DMEが生成していることが確認された。DMEはメタノールの脱水により生成すると考えられるため、検出されたよりも多くのメタノールが生成している可能性がある。しかし、水熱条件下ではギ酸が主生成物であることは確定的であると結論付けられた。

本研究は、アルカリ炭酸塩水溶液を用いたCO2の化学吸収法において、CO2を吸収した吸収液を高温高圧下で直接水熱処理することによりギ酸などの有機化合物へ変換するプロセスを提案する。1年目は主な有機化合物としてギ酸を対象とし、ギ酸生成に対する反応条件の調査を行った。しかし、ギ酸は燃料電池の燃料としての利用などが想定されるが、用途は限定的であり、水溶液中からの分離も容易ではない。一方で、メタノールは用途も広いため、利用価値が高い。そこで、今年度はメタノールを主要な目標生成物質の一つとして考え、メタノールを水熱条件下で生成する反応条件を調査した。既往の研究により、同様の水熱条件下で溶媒に塩酸水溶液を用いることによりメタノールを生成した報告があったが、高温高圧条件下で塩酸を使用することは装置の腐食を引き起こし、反応生成物の取り出しの際にも注意を要する。そこで、塩酸に代わる酸として固体酸に注目し、ゼオライト触媒であるHZSM-5を使用し、メタノール生成への影響を調査した。さらに、Cu/ZnO系触媒がメタノール合成によく使用されていることから、触媒にCu、還元剤にZnを使用することとした。ステンレス反応管に、CO2源としてKHCO3、触媒としてCu粉末、還元剤としてZn粉末、溶媒として蒸留水を封入し、電気管状炉内で反応温度250℃、反応時間0~4時間で実験を行った。その結果、ギ酸収率は4時間まで反応時間とともに増加し、最高で41.1%に達した。一方、メタノール収率は反応時間によらず1％以下でほぼ一定であった。また、ガス回収部を取り付けて実験を行った際に、DMEが生成していることが確認された。DMEはメタノールの脱水により生成すると考えられるため、検出されたよりも多くのメタノールが生成している可能性がある。しかし、水熱条件下ではギ酸が主生成物であることは確定的であると結論付けられた。