CO2吸着分離材料の開発と選択性の向上

★CO2を選択的に吸着する、大気中のCO2を回収する材料設計とその課題とは

セミナー講師

１． 神戸学院大学　薬学部　分子薬学部門　有機反応化学研究室　助教　理学博士　村上 遼 氏 ２． 京都大学　KUIAS-iCeMS　特定拠点准教授　博士（理学）　大竹 研一 氏 ３． 千葉大学　大学院理学研究院　教授　博士(理学)　加納 博文 氏

セミナー受講料

1名につき60，500円（消費税込・資料付き）〔1社2名以上同時申込の場合1名につき55，000円（税込）〕

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セミナープログラム

＜１０：３０〜１２：００＞１．アミン系高分子化合物による直接海洋回収技術(DOC)の開発

神戸学院大学　村上 遼 氏【講演ポイント】

近年大気中ならびに海洋中のCO2を直接回収するDACやDOC技術が、CO2削減技術として注目されています。我々は、これまでに永年課題であった大気中CO2を選択的に回収する技術を開発しました。大気中の水分を吸収しないことに特徴を有しており、CO2の加熱放出/濃縮時に水加熱分の余分なエネルギーが不要となります。さらに本基盤研究をもとにアミン系化合物を高分子化することで、溶出することなく、海洋中のCO2をも吸収できる技術を開発しました。本発表にて、大気中CO2選択的回収技術ならびに海洋中のCO2回収技術の開発経緯や最新動向を含め、我々の技術を中心に紹介します。【プログラム】１．CO2回収技術の概要　1.1 DAC (Direct Air Capture)技術とDOC (Direct Ocean Capture) 技術 　1.2 DOCの長所と短所２．アミン系化合物によるCO2選択的DAC技術の開発　2.1 開発経緯　2.2 研究成果３．アミン系高分子化によるDOC技術の開発　3.1 初期研究成果　3.2 応用技術最新情報【質疑応答】

＜１３：００〜１４：３０＞２．PCP/MOFを利用したCO2の吸着分離技術と単一成分分離に向けた設計

京都大学　大竹 研一 氏　【講演ポイント】多孔性材料による吸着分離は、材料中の微細な細孔における各種ガス間の吸着親和性の違いを利用した分離手法であり、大規模設備を必要としないという利点や、比較的小さなエネルギーでガスの分離や材料の再生が可能であるという特徴がある。一方で、多くの多孔性材料において、低濃度のCO2に対する吸着量が低いことや、湿度の影響を受けて性能が落ちやすいといった問題があり、CO2回収への活用が進んでこなかった。これらの課題を解決するためには、選択的にCO2を捕捉する新しい多孔性材料の開発が必要である。そこで近年、金属イオンと有機化合物から構築される、多孔性配位高分子（ＭＯＦ）という多孔性材料が注目されている。 MOFは高い設計性を持ち、その細孔サイズや化学的性質をデザインして制御できるため、有用なCO2吸着材料を開発できる可能性を秘めている。 さらには、構造柔軟性をデザインして組み入れることが可能であり、それを利用した高い選択性を発現できる。本発表では、このＭＯＦ材料を用いたCO2吸着材料の開発研究における最近の動向や我々の取組について紹介する。【プログラム】１．多孔性材料の開発について　1.1 多孔性材料とは　1.2 多孔性配位高分子（MOF）２．MOFによる吸着分離材料の開発　2.1 MOFによる選択的CO2吸着材料の設計　2.2 低濃度CO2を選択的に吸着するMOFの開発３．構造柔軟性を有するMOFによる吸着分離材料の開発　3.1 構造柔軟性を持つMOFの特徴と設計　3.2 構造柔軟性を持つMOFを利用したCO2分離機能開発【質疑応答】

＜１４：４０〜１６：１０＞ ３．アルカリ金属炭酸塩系CO2分離回収材料の開発と湿潤下における二酸化炭素回収

千葉大学　加納 博文 氏　　【講演ポイント】CCS材料および回収方法として、これまで有望とされてきたアミン溶液を用いた吸収法やゼオライトなどを用いた物理吸着法における課題を整理すると、前者は再生エネルギーコストが高いなどの問題が、後者は前処理で水蒸気を除去する必要があるという問題が挙げられる。すなわちゼオライトのような物理吸着に基づく回収材料では、通常CO2回収にとって妨げになる水蒸気が存在するために、前もってこれを除くプロセスが必要であるということである。これら課題を克服するための材料として、炭酸カリウムや炭酸ナトリウムが有望と考えられる。炭酸アルカリ金属塩では水蒸気とともにCO2を一緒に回収するので、水蒸気除去の前処理工程を必要としない。しかしながら、これら回収材においても反応速度が遅いとか、再生温度が高くエネルギーコストが高いなどの課題がある。これらの課題を整理し、その改良法について検討した結果を紹介する。さらに最近成果が出つつある、大気からの直接CO2回収（DAC）の可能性についても紹介する。【プログラム】１．CCS材料の現状と課題　1.1 吸着（物理吸着、化学吸着）、吸収、吸蔵について　1.2 アミン溶液法の現状と課題　1.3 物理吸着法の現状と課題２．湿潤下における炭酸カリウム（K2CO3）による二酸化炭素回収　2.1 平衡論的解析　2.2 速度論的解析　2.3 大気からの直接CO2回収（DAC）３．湿潤下における炭酸ナトリウム（Na2CO3）による二酸化炭素回収　3.1 平衡論的解析　3.2 速度論的解析　3.3 DAC４．湿潤下におけるK2CO3およびNa2CO3による二酸化炭素回収における問題点と改良法　4.1 現状における問題点　4.2 改良法　　4.2.1 ナノ粒子化による反応活性化　　4.2.2 異原子導入による構造不安定化５．工業的利用における特徴　5.1 K2CO3を用いたCO2回収システム例　5.2 その他の工業的利用の可能性【質疑応答】