Development and evaluation of a highly efficient carbon dioxide absorption and desorption system using pure liquid amine

地球温暖化対策の一つに二酸化炭素貯留回収技術 (CCS) があり、CO2の大規模回収に優れたアミン水溶液の開発が盛んに行われている。我々は主鎖の中央に2級アミン部位、両末端に3級アミン部位を有するジエチレントリアミン誘導体（DETAs）を純液体として用いることで、エネルギー効率の高いCO2回収系を構築できると考え研究に着手した。市販原料より短工程で所望のDETAsを7種類合成した。これらのDETAsと参照物質であるモノエタノールアミン（MEA）、およびジエタノールアミン (DEA) に対してCO2吸収・放散性能評価を行った。CO2吸収測定は、アミン5 gに模擬排気ガス (CO2濃度 13% in N2) を流速100 mL/minで通気して行った。またCO2放散測定は、CO2吸収後のアミンを85 °Cで1時間攪拌する条件で行った。その結果、DETAsのモル当たりでのCO2吸収量はMEAに対しては最大でも1.06倍と微増であったが、DEAに対しては最大で1.5倍に達することを見出した。特に、両端に鎖状の3級アミン部位を有するDETAsは、3級アミン部位に置換するアルキル基が短いものほど吸収・放散の両面に優れた性能を示すことが示された。また、IRおよびNMR測定結果から、CO2吸収後にカルバミン酸が生じていることを明らかとした。さらに、実用性の上で重要なCO2放散率を測定したところ、参照物質である純液体のMEA、DEAはそれぞれ0.4%、2.2%とほとんどCO2を放散しなかったのに対し、DETAsはいずれも80%以上の高い放散率を示し、繰り返し試験にも再現性の高い吸収放散性を示した。中でも末端3級アミン部位にエチル基を有するDETAの場合は放散率が100%に達したことから、吸収したCO2をすべて放散する高効率なアミン液の開発に成功したといえる。

地球温暖化対策の一つに二酸化炭素貯留回収技術 (CCS) があり、CO2の大規模回収に優れたアミン水溶液の開発が盛んに行われている。我々は主鎖の中央に2級アミン部位、両末端に3級アミン部位を有するジエチレントリアミン誘導体（DETAs）を純液体として用いることで、エネルギー効率の高いCO2回収系を構築できると考え研究に着手した。市販原料より短工程で所望のDETAsを7種類合成した。これらのDETAsと参照物質であるモノエタノールアミン（MEA）、およびジエタノールアミン (DEA) に対してCO2吸収・放散性能評価を行った。CO2吸収測定は、アミン5 gに模擬排気ガス (CO2濃度 13% in N2) を流速100 mL/minで通気して行った。またCO2放散測定は、CO2吸収後のアミンを85 °Cで1時間攪拌する条件で行った。その結果、DETAsのモル当たりでのCO2吸収量はMEAに対しては最大でも1.06倍と微増であったが、DEAに対しては最大で1.5倍に達することを見出した。特に、両端に鎖状の3級アミン部位を有するDETAsは、3級アミン部位に置換するアルキル基が短いものほど吸収・放散の両面に優れた性能を示すことが示された。また、IRおよびNMR測定結果から、CO2吸収後にカルバミン酸が生じていることを明らかとした。さらに、実用性の上で重要なCO2放散率を測定したところ、参照物質である純液体のMEA、DEAはそれぞれ0.4%、2.2%とほとんどCO2を放散しなかったのに対し、DETAsはいずれも80%以上の高い放散率を示し、繰り返し試験にも再現性の高い吸収放散性を示した。中でも末端3級アミン部位にエチル基を有するDETAの場合は放散率が100%に達したことから、吸収したCO2をすべて放散する高効率なアミン液の開発に成功したといえる。