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

利用高性能膜分离技术开发新型循环二氧化碳减排工艺并有效利用废物

基本信息

批准号：
20K12252
负责人：
伊藤史典
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Research Institute of Innovative Technology for the Earth
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

在2022财年，我们将努力寻找与2020财年开发的基于食品凝胶的分离膜相比，在甲烷发酵产生的气体（CO2/CH4=40/60）的分离中表现出更高分离性能的条件。即，在各种条件下进行评价试验（最优化）。为了解决这个问题，我们进行了改变总压力、湿度和温度条件的测试。首先，我们进行了总压力从 0.6 MPa 到 0.9 MPa 变化的研究（总压力相关研究）。结果，CO2 渗透速率和选择性 (QCO2/QCH4) 根据总压力而下降。接下来，我们还进行了一项研究，其中总压力固定为 0.7 MPa，湿度变化为 50、60、70 和 80% RH。结果，根据湿度的不同，CH4 渗透率 (QCH4) 增加，选择性 (QCO2/QCH4) 降低。我们还进行了将总压力固定为 0.7 MPa、温度变化为 55、70、85 和 100°C 的研究。结果，QCO2 随温度而改善。然而，在 100°C 测试中，还观察到 QCH4 的增加，证实选择性略有下降。由此结果确认，需要设定考虑分离膜的耐热性的条件。从以上研究可知，该分离膜在0.7MPa下表现出较高的CO2/CH4分离性能的条件是温度：85℃和湿度：50%。此外，除了开发分离膜外，我们还研究了从废物中提取钙的提取剂。因此，我们开发了一种可以有效从废物中提取钙的解决方案。随后，他们证实，通过将二氧化碳吹入从废物中提取钙的溶液中，可以生成碳酸钙（CaCO3）。基于上述研究，我们已经可以使用开发的分离膜从甲烷发酵产生的气体（CO2/CH4 = 40/60）中分离和回收CO2，并固定CO2。

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

CO2分離回収による炭素循環

通过二氧化碳分离和回收进行碳循环

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Junji Fukumi;Koji Fukuda;Ryuzaburo Sugino;Keiichiro Yoshimi;Takashi Machimura and Yuki Endo;ムラノ千恵・佐藤　淳・東　信行;鈴木高広，坂本　勝，川上高男，久保裕志，宮部由彩，槇田祐介，鈴木章弘，廣島大祐;山田秀尚
通讯作者：
山田秀尚

空気からのCO2回収（DAC）をめぐる最新動向、課題と展望

空气中二氧化碳捕集 (DAC) 的最新趋势、挑战和前景

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Obata Kenta;Yoshioka Hiroki;鈴木高広，坂本勝，川上高男，久保裕志，宮部由彩，槇田祐介，若山泰介，廣島大祐;山田秀尚
通讯作者：
山田秀尚

CO2/Hydrocarbon Selectivity of Trihexyl(tetradecyl)phosphonium-Based Ionic Liquids

三己基(十四烷基)鏻基离子液体的CO2/烃选择性

DOI：
10.1021/acs.iecr.2c02281
发表时间：
2022
期刊：
Industrial & Engineering Chemistry Research
影响因子：
0
作者：
Suzuki Yuki;Kodama Daisuke;Mori Hirotoshi;Kuroki Nahoko;Chowdhury Firoz Alam;Yamada Hidetaka
通讯作者：
Yamada Hidetaka

Carbon Dioxide Absorption Effect on Electric Conductivities for Aqueous Solution of 2-Aminoethanol, 2-(Methylamino)ethanol, and 2-(Butylamino)ethanol at 313.2 K

313.2 K 下二氧化碳吸收对 2-氨基乙醇、2-(甲氨基)乙醇和 2-(丁氨基)乙醇水溶液电导率的影响