JEMEA Bulletin Vol.8 No.1 (2023.2)

特別企画
マイクロ波によるＣＯ２吸収焼結体の研究開発～ＣＯ２－ＴｒｉＣＯＭ～
Research and development of CO2 absorption sintered bodies
using microwave
中国電力株式会社〇香川 慶太宮本 将太
THE CHUGOKU ELECTRIC POWER CO.,INC．
Keita Kagawa Shota Miyamoto〒730-8701 広島市中区小町 4‐33, e-mail:264723@pnet.energia.co.jp
広島大学
河合 研至
小川 由布子HIROSHIMA UNIVERSITY
Kenji Kawai
Yuko Ogawa
中国高圧コンクリート工業
天道 一成
畝川 了
CHUGOKU KOATSU COCRETE INDUSTRIES CO.,LTD
Kazunari Tendo Satoru Segawa
中部大学
樫村 京一郎CHUBU UNIVERSITY
Keiichiro Kashimura

1. はじめにCO2-TriCOM（シーオーツートリコム）とは、火力発産業技術総合開発機構（NEDO）が公募した「カーボン電所から発生する石炭灰（フライアッシュ：Coal ash）リサイクル・次世代火力発電等技術開発／CO2 排出削に加え、コンクリート電柱をリサイクルする際に発生減・有効利用実用化技術開発／コンクリート、セメント、する廃コンクリート粉（Concrete waste）をカーボンリ

炭酸塩、炭素、炭化物などへの CO2 利用技術開発／マサイクルの鉱物化に分類される土木工事用の資材としイクロ波による CO2 吸収焼結体の研究開発（CO2-て再生させるリサイクル技術である。フライアッシュTriCOM）」に、中国電力株式会社、国立大学法人広島大に加え、廃コンクリート粉を混合し、火力発電所から発学及び中国高圧コンクリート工業株式会社の共同で応生する CO2 を加え、マイクロ波による加熱で焼結する募し、2020 年 7 月に採択された。また、中国高圧コンとともに、廃コンクリート粉に含まれる酸化カルシウ

クリート工業株式会社の再委託先として学校法人中部ム（CaO）と CO2 を反応させ、炭酸塩（CaCO3）を生成、大学が参画している。研究実施体制を図 2 に示す。

CO2 を固定化する。CO2-TriCOM の命名については、3つの CO を取り込んだ材料という意味から Triple CO
Capture Material とし、それを略して TriCOM としている。CO2-TriCOM のイメージを図 1 に示す。
石炭火力発電所で発生する石炭灰は、フライアッシ
ュとクリンカアッシュに大別される。フライアッシュは主にフライアッシュコンクリート等に使用されるが、クリンカアッシュは緑化基盤材、軽量盛土材、排水材などの幅広い用途がある 1）。本技術により生成された焼結体は、クリンカアッシュに近い物理性状を示すため、軽量盛土材、緑化基盤材等として幅広く利用されるこ
図 1： CO2-TriCOM のイメージとが期待される。
本研究については、国立研究開発法人新エネルギー・

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図 2：研究実施体制

図 4：CO2-TriCOM と他の土工材の CO2 収支比較2．研究開発の目標

3．小型プラントについて

前述の通り、本技術は、フライアッシュと廃コンクリ

2020～2021 年度まで、マイクロ波出力 1.5kW～6kWートの焼結に、マイクロ波加熱を利用している。この選級のベンチスケール試験を実施し、そのスケールアッ定理由は、マイクロ波には「短時間での加熱が可能（高プとして、マイクロ波出力 30kW 級の小型プラントを速加熱）」「試料を内部まで速やかに加熱（内部加熱）」

設計、製作し、2022 年 6 月末に中国電力のエネルギア「加熱したい部位を選択加熱が可能」で、熱伝導の悪い総合研究所に設置した小型プラントの構成・作業のフローについて図 5 に示し、外観を図 6、7 に示す。

2）

物質の加熱効率に適する特徴に着目したからである 。
しかし、研究開発段階での試算では、マイクロ波を使用しても、消費エネルギーは大きく、CO2 排出量は焼結体 1t 当り 453 ㎏となる見通しであった。これでは他の土木材料と比較し、CO2 収支（CO2 排出量- CO2 吸収量）の面で不利であった。そこで、焼結体 1t 当りの CO2 排出量を半減させるとともに、焼結体 1t 当りの CO2 吸収量を 60 ㎏とすることにより、CO2 収支を 167 ㎏/t とすることを研究開発の目標としている。
CO2-TriCOM の CO2 収支を図 3 に、他の土工材とのCO2 収支比較を図 4 に示す。

図 5：CO2-TriCOM の小型プラント（30kW 級）453
使用エネルギーの半減（目標）
226 ㎏-CO2/t

22760CO2 吸収量
（目標）

167
CO2 収支（目標）（１）反応部

図 3：CO2-TriCOM の CO2 収支目標

（２）ハンドリフター

図 6：小型プラントの外観１12

JEMEA Bulletin Vol.8 No.1 (2023.2)（３）予熱部（５）加熱部（４）コンベア部

図 7：小型プラントの外観２

図 9：冷却・破砕した焼結体

小型プラントは、反応部、ハンドリフター、予熱部、コンベア部、加熱部で構成されている。
反応部では、フライアッシュと廃コンクリートを混合するとともに、CO2 を含んだ模擬排ガスを供給し、焼結前の炭酸化の試験を可能としている。
反応部で混合した試料を、ハンドリフター上に設置したムライト製のトレーに供給し、そのトレーごとコンベア部に設置した予熱部へと搬送する。
予熱部は、発電所の排熱等による試料の予熱を模擬するため電気ヒータにより、300℃程度まで昇温可能で

図 10：細かく破砕した焼結体
図 8 は 1,200℃程度まで昇温した直後の様子であり、ある。
予熱を実施した試料を、コンベアにより加熱部（マイ赤熱し、溶融している様子が見られる。

クロ波加熱炉）に供給する。加熱部は 6kW のマグネト

図 9 では焼結体内部に細孔が見られ、多孔質な焼結ロン 5 基により、30kW のマイクロ波加熱が可能であ体であることが確認できる。

る。また、マイクロ波加熱中および試料冷却中に CO2

図 10 では、焼結体を細かく破砕すると、クリンカアを吸収させる目的で、加熱部内にも CO2 を含む模擬排ッシュに似た形状をしていることが確認できる。

ガスを供給可能としている。

5．まとめ

4．試作した焼結体について

本技術により製造する焼結体は、クリンカアッシュ小型プラントを使用し、フライアッシュ、廃コンクリ代替材として、需要は多い。今後は、CO2 収支の評価をートの配合を変更しながら、焼結試験を実施している。

実施するとともに、クリンカアッシュと同等の物理性焼結直後の焼結体を図 8 に、冷却・破砕した焼結体を状を有し、クリンカアッシュ代替材として使用可能で図 9 に、細かく破砕した焼結体を図 10 に示す。

あることを評価する。
商用化時には 5 万 t/年の製造を目標とし、2030 年度の商用化を目指し、さらなる研究を継続する。
【参考文献】
1） 若槻義孝、田中等ら：クリンカアッシュの材料特性と 適 用 性 ， 地 盤 工 学 ジ ャ ー ナ ル p271-285
Vol.2,No.4(2007)2）T. Fujii, K. Kashimura, H. Tanaka: Microwave sintering of
fly ash containing unburnt carbon and sodium chloride,/Journal of HazardousMaterials/, 369 (2019) 318–323

図 8：焼結直後の焼結体
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