高性能な膜分離技術と廃棄物の有効利用による循環型新規CO2削減プロセスの開発

2022年度は、2020年度に開発した食品ゲルを主とした分離膜に対し、メタン発酵によって生じたガス(CO2/CH4=40/60)の分離において、より高い分離性能を示す条件を見出すための検討を行った。すなわち、多様な条件による評価試験を行った(最適化)。この課題に対し、全圧、湿度、温度条件を変化させた試験を行った。先ず、全圧を0.6MPaから0.9MPaまで変化させた検討を行った(全圧依存検討)。結果、全圧に依存して、CO2の透過速度、選択性(QCO2/QCH4)が低下した。次に、全圧を0.7MPaに固定して、湿度を50、60、70、80％RHに変化させた検討も行った。その結果、湿度に依存してCH4の透過速度(QCH4)が高まり、選択性(QCO2/QCH4)が低下した。そして、全圧を0.7MPaに固定して、温度を55、70，85、100℃に変化させた検討も行った。結果、温度に依存してQCO2が向上した。ただし、100℃の試験ではQCH4の高まりも認めら、選択性の僅かな低下を確認した。この結果から、分離膜の耐熱性を考慮した条件設定が必要であることを確認した。以上の検討から、本分離膜の0.7MPaでのCO2/CH4の分離に対し、より高い分離性能を示す条件は、温度:85℃、湿度:50%であった。さらに、分離膜の開発とは別に、廃棄物からCaを抽出するための抽出液の検討も行った。結果、廃棄物中から効率よくCaを抽出することが可能な液を開発した。その後、廃棄物中からCaを抽出した液に、CO2を吹き込むことで炭酸カルシウム(CaCO3)が生成することを確認した。以上の検討から、メタン発酵から生じたガス(CO2/CH4=40/60)から、開発した分離膜でCO2を分離回収し、そのCO2を固定化することを可能にした。

2022年度は、2020年度に開発した食品ゲルを主とした分離膜に対し、メタン発酵によって生じたガス(CO2/CH4=40/60)の分離において、より高い分離性能を示す条件を見出すための検討を行った。すなわち、多様な条件による評価試験を行った(最適化)。この課題に対し、全圧、湿度、温度条件を変化させた試験を行った。先ず、全圧を0.6MPaから0.9MPaまで変化させた検討を行った(全圧依存検討)。結果、全圧に依存して、CO2の透過速度、選択性(QCO2/QCH4)が低下した。次に、全圧を0.7MPaに固定して、湿度を50、60、70、80％RHに変化させた検討も行った。その結果、湿度に依存してCH4の透過速度(QCH4)が高まり、選択性(QCO2/QCH4)が低下した。そして、全圧を0.7MPaに固定して、温度を55、70，85、100℃に変化させた検討も行った。結果、温度に依存してQCO2が向上した。ただし、100℃の試験ではQCH4の高まりも認めら、選択性の僅かな低下を確認した。この結果から、分離膜の耐熱性を考慮した条件設定が必要であることを確認した。以上の検討から、本分離膜の0.7MPaでのCO2/CH4の分離に対し、より高い分離性能を示す条件は、温度:85℃、湿度:50%であった。さらに、分離膜の開発とは別に、廃棄物からCaを抽出するための抽出液の検討も行った。結果、廃棄物中から効率よくCaを抽出することが可能な液を開発した。その後、廃棄物中からCaを抽出した液に、CO2を吹き込むことで炭酸カルシウム(CaCO3)が生成することを確認した。以上の検討から、メタン発酵から生じたガス(CO2/CH4=40/60)から、開発した分離膜でCO2を分離回収し、そのCO2を固定化することを可能にした。