環境・エネルギープロセス工学グループ

天然資源の枯渇や地球環境問題を克服して人間社会の持続的発展を図るためには、エネルギー有効利用と資源循環を念頭に置いた環境調和型プロセスを研究開発することが重要です。
環境・エネルギープロセス工学グループでは、新しい環境調和型プロセスそのものの開発ならびにプロセスで製造される種々の製品のプロセッシングの構築を目指した、グリーンプロセスの開発や資源循環に関する研究を行っています。

未利用有価物や廃棄物の資源循環に関するプロセス開発

当研究グループは、鈴与商事(株)、(株)公害防止機器研究所とともに、地域分散型バイオガス発電プラント(菊川バイオマスプロジェクト)の開発を行っています。
そこでは、排ガス中の炭酸ガスの農事利用を可能とさせる、燃焼排ガスからの窒素酸化物の完全な水吸収による硝酸製造技術と省エネルギーな未利用炭酸ガスの一時貯蔵方法の確立を目指した基礎研究と実証研究を行い、発電プロセスのグリーン化を検討しています。

また、窒素酸化物や硫黄酸化物を高容量かつ迅速に吸着させるゼオライトをこれまで見出しており、大型炉、大規模発電所、燃焼プロセスなどの燃焼プロセスの排ガス処理や金属溶解やメッキプロセスから出る高濃度酸性ガスの処理プロセスに、ゼオライト吸着技術と窒素酸化物や硫黄酸化物の触媒的常温酸化技術を導入し、水吸収により硫酸や硝酸を製造するプロセスの開発に必要な基礎研究および実用化研究を行っています。
従来、エネルギーを大量に消費してアンモニアの酸化や脱硫硫黄の酸化で製造している硫酸や硝酸を、排ガス中から高効率で製造するプロセスに置き換え、省エネルギー・資源循環型社会の実現に貢献することを目指しています。

プロセス強化技術としての連続式反応器の開発

多くの化学プロセスで回分式の撹拌槽が利用されていますが、プロセスの高効率化、生産性や安定性の向上、廃棄物の減量化のために連続式への転換が進められています。
当研究グループでは、流動、混合、物質移動、伝熱を高度に制御した連続式反応プロセス開発を進めています。振動流バッフル反応器（Oscillatory Baffled Reactor）は、高い混合性能と押出し流れ性能をもつ連続式管型反応器で、晶析プロセスや重合プロセス等を連続化する装置として期待されています。他に、スラグフロー反応器を使った水素化等の気液系の連続プロセス開発等も行っています。

自律運動型ソフトマターの設計

比較的単純なメカニズムと僅かな駆動力で自発的・自律的に運転する化学システムの創成は従来の化学プロセスのエネルギー効率の向上を目指す上でそれらの技術進歩に対し質的な影響を与えると考えられます。当研究グループでは、等温系において効率的に機能する生体機能などから着想を得て、ミクロな範囲で自律的に運動するようなアクティブソフトマターの開発を目指しています。そのために、周囲の濃度勾配を感知しているかのように振舞う両親媒性分子集合体（ベシクル）や2種類の高分子水溶液から作製された水中水滴、また一様な液中で外力を得ずに運動する粒子（ヤヌス粒子）の設計をおこない、その運動解析とモデル化をおこなうことで運動の発生機構を明らかにします。このようにして得られた知見はミクロな人工系で駆動するアクティブソフトマターに必要最低限の物理化学的要素の解明と応用につながると期待しています。