CO₂ group

CO₂の分離回収技術ならびに有効利用法の開発

　大気中に排出されているCO₂を分離・回収し、有用な化成品に変換し固定化する技術は、地球温暖化の抑制と化石資源依存社会からの脱却という、現代社会で解決すべき大きな2つの課題を克服するために必要不可欠といえます。本研究室では、水やイオン液体といった環境調和型溶媒を有効利用することにより、化学工学的アプローチからこれら課題の解決を目指します。

　大気中に排出されているCO₂を分離・回収し、有用な化成品に変換し固定化する技術は、地球温暖化の抑制と化石資源依存社会からの脱却という、現代社会で解決すべき大きな2つの課題を克服するために必要不可欠といえます。本研究室では、水やイオン液体といった環境調和型溶媒を有効利用することにより、化学工学的アプローチからこれら課題の解決を目指します。

1．ラマン分光法を用いたCO₂溶解挙動のin-situ評価

地球温暖化の原因となりうる二酸化炭素（CO₂）の世界平均濃度は、2015年に400 ppmを超えたとされています。パリ協定に基づく温室効果ガスの排出削減目標を達成するためには、単に排出量を抑制するだけでは達成不可能であり、既に大気中に排出されているCO₂を分離・回収する技術が必要となります。

　本研究室では、他大学・企業と連携し、この大気中のCO₂を利用する技術開発を目指しています。特に私たちは、イオン液体などを含むゲルからなる液膜を用いてCO₂を分離し、直接化成品へと変換するプロセスを検討しています。そこで現在、溶液中にCO₂が溶解する挙動を分光学的手法であるラマン分光により解析し、プロセスに最適な溶媒種の選定を行っています。

1．ラマン分光法を用いたCO₂溶解挙動のin-situ評価

地球温暖化の原因となりうる二酸化炭素（CO₂）の世界平均濃度は、2015年に400 ppmを超えたとされています。パリ協定に基づく温室効果ガスの排出削減目標を達成するためには、単に排出量を抑制するだけでは達成不可能であり、既に大気中に排出されているCO₂を分離・回収する技術が必要となります。

　本研究室では、他大学・企業と連携し、この大気中のCO₂を利用する技術開発を目指しています。特に私たちは、イオン液体などを含むゲルからなる液膜を用いてCO₂を分離し、直接化成品へと変換するプロセスを検討しています。そこで現在、溶液中にCO₂が溶解する挙動を分光学的手法であるラマン分光により解析し、プロセスに最適な溶媒種の選定を行っています。

2．CO₂－水二相システムによる単糖類からの5-HMF合成プロセス

　循環型資源であるバイオマスを原料とする化成品合成プロセスは、化石資源依存社会からの脱却に向けて重要なプロセスの1つです。本研究室では、糖類から5-HMF(5-Hydroxymethyl furfural)のようなフラン化合物を合成する経路に着目し、触媒合成による反応の促進化と、CO₂による反応生成物の連続的抽出を検討しています。特に、CO₂－水二相システムを用いることで、CO₂が酸触媒と生成物抽剤の両面へ寄与するプロセスにおいて、実際の反応抽出だけでなく、物性値の整備も行うことでその条件最適化を目指しています。

2．CO₂－水二相システムによる単糖類からの5-HMF合成プロセス

　循環型資源であるバイオマスを原料とする化成品合成プロセスは、化石資源依存社会からの脱却に向けて重要なプロセスの1つです。本研究室では、糖類から5-HMF(5-Hydroxymethyl furfural)のようなフラン化合物を合成する経路に着目し、触媒合成による反応の促進化と、CO₂による反応生成物の連続的抽出を検討しています。特に、CO₂－水二相システムを用いることで、CO₂が酸触媒と生成物抽剤の両面へ寄与するプロセスにおいて、実際の反応抽出だけでなく、物性値の整備も行うことでその条件最適化を目指しています。

　CO₂による抽出効率は低温・高圧条件であるほど高くなることが予想されます。そこで、固体触媒を利用した5-HMF合成温度の低減を試みました。実験結果より、水中での反応では140℃近辺で5-HMF合成が大幅に促進されることを確認しました。この結果を踏まえ、現在は140℃での5-HMF反応抽出の最適化を行っています。