資源循環プロセス学講座

Sustainable Recycle Process

環境グリーンプロセス学分野

Environmental Green Process Study

教授

スミス・リチャード

Professor

Green Process Development

Smith Richard Lee Jr.

助教

秘書

Associate Professor

Assistant Professor

Secretary

渡邉 賢相田 卓

Masaru Watanabe

Taku Aida

Junko Hirama

太陽エネルギーにより、年間 950 億トンの炭素循環が可能となる。このエネルギーのうちわずか10％を利用するだけで、人類は自然と調和した持続可能な生活を送ることができる。水と二酸化炭素、特にそれらの超臨界状態を利用することで、環境にやさしい新規化学プロセスが構築できる（Fig.1）。
水と二酸化炭素は、超臨界状態において有機溶媒に近い性質を持ち、操作性と環境調和性の双方に優れた溶媒となる（Fig.2）。化学プロセスの例としてバイオマス分解、材料合成、廃棄物リサイクル、合成化学、高分子加工がある。我々が現在検討しているプロセスの一つに、エタノール発酵において重要となるバイオマス成分（セルロース、ヘミセルロース、リグニン）の分画がある。これはイオン液体中にバイオマスを溶解させ、温度・Teach!

Fig.1 Development of Sustainable Products and Systems.

平間 純子

Learn!

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Coexistence Activity Report 2013

Fig.3 Separation process of biomass with supercritical
CO2 and ionic liquid.

Goal! God it!

2013年度の活動

論文

ハイドレートのミクロ構造やイオン液体、イオン交換樹脂を用いた変換反応、海藻残渣を原料とした高温高圧水プロセスの構築などの研究テーマで資金を獲得し、超臨界技術に関わるテーマで複数の日本の会社と共同研究を行っている。
【来訪 / 講演】6 ～ 8月 Atrouli Chatterjeeさん滞在（特別訪問研修生）
 AE University 助教授 Naeema Ibram Karam
6 ～ 8月 UAldarmaki 氏滞在（環境科学研究科外国人研究者）
11～1月 BPPT（技術評価応用庁）研究員 Wahyu BahariSetianto 氏滞在（工学研究科外国人研究者）[1] T.M. Aida, T.Yamagata, C.Abe, H.Kawanami, M.
Watanabe, R.L.Smith Jr, Production of organic acids
from alginate in high temperature water, Journal ofSupercritical Fluids 65 (2012) 39-44.
[2] Y.Hiraga, A.Hayasaka, Y.Sato, M.Watanabe,
R.L.Smith Jr, Partition coefficients of furan derivative
compounds in 1-n-butyl-3-methylimidazolium chloride([bmim][Cl])-supercritical CO 2 biphasic systems andtheir correlation and prediction with the LSER-δ model,
Journal of Supercritical Fluids 79 (2013) 32-40.
[3] M.Iguchi, T.M.Aida, M.Watanabe, R.L.Smith Jr,
Dissolution and recovery of cellulose from 1-butyl-3methylimidazolium chloride in presence of water,
Carbohydrate Polymers 92 (2013) 651-658.
[4] H.Komatsu, A.Hayasaka, M.Ota, Y.Sato, M.
Watanabe, R.L.Smith, Measurement of pure hydrogenand pure carbon dioxide adsorption equilibria for THF
clathrate hydrate and tetra-n-butyl ammonium bromide
semi-clathrate hydrate, Fluid Phase Equilibria 357(2013) 80-85.

基調講演

Fig.2 Solubility parameters of water and carbon dioxide as a functionof temperature and pressure.

圧力を操作することで超臨界 CO2 の物性を操作し、選択的に構成成分の抽出・分離を行うものである。イオン液体は有機溶媒と比較すると蒸気圧が極めて低いため大気への飛散がなく、環境調和型のプロセスとして期待される。
当研究室では、主に環境調和型の溶媒を用いた化学システ
ムおよび化学プロセスの開発に関して研究を進めている。大部分の研究は超臨界流体、特に超臨界二酸化炭素と超臨界水の特長を利用するものである。他の研究として高温高圧水中でのバイオマス・プラスチック・炭化水素・重質油の改質反応、水熱合成による無機複合酸化物微粒子の合成、ハイドレート形成を利用した効率的水素貯蔵システムがある。これらの研究は、世界中の大学等との共同研究としても行っている。

Richard L. Smith Jr., Supercritical fluids in energy
and biofuel applications, SFE 2013 Workshop on
Supercritical Fluids and Energy, University of Campus,
Sao Paulo, Brazil(2013.12.8-11)
Richard L. Smith Jr., Review of fundamental properties andSupercritical technologies for green process and green
product design, Super Green2013 Program, Building
Conference Hall, I-Shou University, Kaohsiung, Taiwan.

Sustainable Recycle Process

Solar energy provides all the energy that Society needs for sustainable living. Water and Carbon dioxide can beused to develop chemical processes that are clean and friendly to our environment. In the supercritical state, bothwater and carbon dioxide can be made to mimic the properties of many organic liquids that provide both performanceand advantages and environmental benefits. With these solvents, our lab studies biomass conversion, materialsynthesis, waste recycling, synthetic chemistry, polymer processing and separation processes.

准教授

資源循環プロセス学講座

環境調和型化学プロセスの開発

アクティビティレポート 201339