将来の堆肥枯渇に備えた汚泥炭化物による資源循環型新規硫酸アンモニウム合成法の開発

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本研究では，硫酸アンモニウムの新たな製造方法の開発として，汚泥炭化物中の硫黄成分とマイクロ波で誘起される非平衡プラズマに着目することで，汚泥炭化物（導電性物質）のアシストにより非平衡プラズマを発生させ，そのプラズマのエネルギーにより硫酸アンモニウムを含んだ炭化汚泥肥料を製造する．本実験では，アルゴン気流中で汚泥炭化物にマイクロ波を照射し，アルゴンの大気圧非平衡プラズマを発生させ，そのプラズマエネルギーにより汚泥炭化物中に含まれている硫黄酸化物と，排ガスなどに含まれるNO2およびH2Oを反応させることで硫酸アンモニウムの合成を行い，新規の硫酸アンモニウム合成プロセスを構築する．本プロセス構築の第一段階として，大気圧非平衡プラズマの発生に使用する汚泥炭化物を作製し，汚泥炭化物を用いて非平衡プラズマを発生させる．その非平衡プラズマの発生方法として，反応管内に汚泥炭化物を充填し，反応管下部からアルゴンガスを流通させ，汚泥炭化物にマイクロ波を照射することで，アルゴンの大気圧非平衡プラズマ発生させる．反応管の観察孔から非平衡プラズマの発光を観察するとともにプラズマの発光スペクトルを測定し，マイクロ波出力が非平衡プラズマの発光強度に与える影響を明らかにする．その結果として，アルゴン気流中で汚泥炭化物にマイクロ波を照射することでもアルゴンの非平衡プラズマが発生することを確認した．また，汚泥炭化物によって発生した非平衡プラズマの発光スペクトルは，活性コークスで発生する非平衡プラズマの発光スペクトルと同様なスペクトルが得られ，汚泥炭化物においても非平衡プラズマ発生のためのプロモーターとして十分に機能することが判明した．