火力発電所等から排出される二酸化炭素をン系水溶液は再利用されることなく焼却処分さそのため現状では︑二酸化炭素を吸収したアミものイオン液体が必要

そこで児玉准教授は︑アミン系水溶液に代われているのです﹂

エネルギーコストが少ない

地球温暖化対策の一つとして︑火力発電所や工場などの大規模施設から排出される二酸化炭素を大気中に拡散させることなく回収し︑地中や海洋に隔離・貯留する技術の開発が進められている︒日本では﹁アミン系水溶液﹂を利用して二酸化炭素を化学的に吸収する方法が広く検討されているが︑そこには大きな問題がある︑と児玉大輔准教授は指摘する︒﹁二酸化炭素を吸収した液体は︑そのままでは単なる廃棄物になってしまうので︑できれば二酸化炭素を取り出して︑液体は再利用するのが望ましい︒ところがアミン系水溶液から二酸化炭素を分離するには︑１２０℃程度の高温に加熱して蒸留する必要がある︒加熱には当然ながらエネルギーが必要になり︑場合によってはさらなる二酸化炭素の排出を招く恐れがある︒

験に１００〜１５０

始めた２００５年頃の実験装置では︑一度の実はする非常に高価な材料︒児玉准教授が研究を募の﹁最先端・次世代研究開発支援プログラム﹂

た独立行政法人日本学術振興会︵Ｊ ＳＰＳ︶公ン︑ライフ・イノベーションの推進を目的とし

２０１１年２月には︑グリーン・イノベーショ

こ う し た 独 創 的 な 実 験 環 境 が 評 価 さ れ︑新しいイオン液体の開発実験装置のさらなる改良と研究の２本柱はなった︒

りも少ない試料で効率よく実験ができるように収実験装置﹂も独自開発︒これにより︑従来よこの研究のために﹁イオン液体・二酸化炭素吸れたことで︑研究は着実に進展した︒さらに︑共同研究︒イオン液体の合成ノウハウを手に入お互いの不足を補おうと始まった産総研とのたのです﹂

る技術があり︑これは産総研にはないものだっ素がイオン液体にどれだけ溶けるかを精密に測を持っていました︒一方の我々には︑二酸化炭めており︑自前でイオン液体をつくるノウハウ﹁彼らは私よりもひと足早く同様の研究を始が寄せられた︒

合研究所︵以下産総研︶から共同研究のオファー

そんな時︑以前より交流のあった産業技術総かった︒

で あ っ た た め︑ 研 究 は 思 う よ う に は か ど ら なm
L

教育研究
最前線

ン液体は︑高圧の状態でガスと接触すると二酸化炭素だけを物理的に吸収し︑圧力を下げれば二酸化炭素を分離する性質を持っている︒つま

イオン液体の性質に注目回収し︑固定化する技術を開発に取り組んでいる。

る溶媒として﹁イオン液体﹂に注目した︒イオ「イオン液体を利用した二酸化炭素物理吸収プロセスの構築」の研究

り理論上は︑圧力の操作だけで二酸化炭素の吸としての使い勝手も抜群に良い︒

いといった特性も持ち合わせているため︑溶媒イオン液体は揮発しない・燃えない・劣化しな液に比べてはるかに少なくて済むのだ︒しかも（常温±10゜
C 前後、最大圧力10MPa）✓ 高圧 CO2高を直接回収可✓ 吸収液再生エネルギー最小化

ただし︑一般的なイオン液体は５ で数千円
g

球温暖化の要因の一つとされる二酸化炭素の効率的な削減を目指して収と分離をコントロールできるため︑吸収液再IL の蒸気圧
IL の科学的安定性
最充填（加圧）過程✓ 常温での物理吸収✓ 圧縮制御のみの操作性

IL 再生

こうした信念のもと、工学部生命応用化学科の児玉大輔准教授は地生にかかるエネルギーコストは︑アミン系水溶IL + CO2IL

CO2 回収CO2 物理吸収・濃縮
排出ガス圧縮

IL

➡
➡
IL

転換4}
BiofuelIL（ CO2 ）圧縮CO2➡
✚CCSプロセス
CCSプロ
任意圧力
任意圧力

その仕組みや、これまでの研究成果、今後の展望を紹介する。
イオン液体物性測定装置。イオン液体の粘度、密度、溶解度を一度に計測できる装置で、導入は2013年。従来の装置よりもコンパクトに改良され、15 mL ほどの試料で実験ができるようになった➡ MeOH
CH
脱 CO2
排出ガス
圧縮

排出ガス

IL+CO2の系の相状態
IL+CO2の系の密度差
CO2の放出速度
CO2吸収量CO2 選択性
CO2吸収速度れを解決する手段もまた科学技術である――。

13
科学技術の発展は地球温暖化などの環境問題を引き起こしたが、そ20桜門春秋 2015 ┃21 ┃桜門春秋 2015

●イオン液体を利用した CO2吸収・再生プロセスの概念図

工学部生命応用化学科
環境化学工学研究室

イオン液体に二酸化炭素がどれくらい溶けたかを測定する「イオン液体・二酸化炭素吸収実験装置」（児玉准教授の右側）は、世界に一台しかない日大工学部オリジナルの実験装置

教育研究最前線

環境化学工学研究室
13

したのは︑新しい実験装置の開発だ︒〝高圧装

大型の研究資金を得た児玉准教授がまず着手

イオン液体は粘度が高く︑二酸化炭素と混ぜ合使うにはまだまだコスト面に難がある︒また︑市販品に比べれば安価ではあるものの︑大量にも取り組んだ︒研究室で合成するイオン液体は︑装置の開発と並行して︑新しい溶媒の創出に素が必要になります﹂

出するといった食品加工の工程でも︑二酸化炭出や︑ジンジャエール用のショウガエキスを抽ます︒あるいは︑コーヒーからカフェインの抽

ニールハウスの中に二酸化炭素を吹き込んでいト農家では︑トマトの発育を促進するためにビにも︑採択率５・８％ という狭き門を突破して置の神様 〟とよばれる著名なエンジニアに協力わせるには相当な力と時間を要するため︑サラ採択された︒

を仰ぎ︑およそ２ 年間にわたる試行錯誤の末︑は輸入品が多い︒日本ではまだ二酸化炭素の循

ところが︑そうした場で使われる二酸化炭素サラに改良しなければ実用には適さない︒

源にもなりえます︒例えば地元・福島県のトマが︑使い方次第では人々の生活を豊かにする資﹁二酸化炭素は悪者のように思われがちです

道を探っているのだ︒

を出発原料として化学品・化成品に置き換える

炭素を廃棄物として処理するのではなく︑それらにその先も見据えている︒取り出した二酸化収・分離する技術の確立だが︑児玉准教授はさ当面の目標は︑イオン液体で二酸化炭素を吸研究成果の実用化を目指す国内外の研究機関と連携しの低いイオン液体を生み出したい﹂と語る︒という位置づけ︒将来的には︑より安価で粘度とはいえ﹁この類似品はあくまでも〝つなぎ〟間で成果を上げることができた︒

スドクを雇用できるようになったことで︑短期や大学院生が担ってきたが︑研究費で専属のポ発︒それまでイオン液体の合成は︑主に学部生

イオン液体に類似した性質を持つ吸収液を開そこで児玉准教授は︑短期的な解決策として︑イオン液体の粘度・密度・溶解度を同時に計測できる装置を完成させた︒

環活用が十分に検討されておらず︑研究の余地は大いに残されているのだ︒
また︑児玉准教授は︑イオン液体に関する研究成果を海外へ輸出することも視野に入れている︒火力発電所や工場から排出される二酸化炭素を回収する技術は︑省エネ化が進んでいる日
本よりもむしろ中東や東南アジアでニーズが高いからだ︒
すでに欧州の大学と共同研究を行う計画も持考えだ︒

的に連携を図るのが児玉准教授の研究スタイ

このように︑学外の研究機関や研究者と積極そうした日本にはないノウハウを学ぶととも職。産業技術総合研究所客員研究員

ル︒将来的には︑そのネットワークを生かして学部助手、同専任講師などを経て現に︑新しい溶媒づくりなどにも参画することで︑程修了。
（株）朝日ラバー研究員、工大規模な実証実験を行い︑イオン液体を利用し学研究科工業化学専攻博士前期課

いろいろな視点やアイデアを持ち帰ってほしい

工学 部 准 教 授。日本大学大学院 工た二酸化炭素物理吸収プロセスを実用化したい

児玉大輔（こだま・だいすけ）と期待しています﹂

児玉准教授と研究室に所属する学生、大学院生メンバー。
学会などでの研究・論文発表も積極的に行っており、メンバーの中には学生優秀論文賞などの受賞経験者もち上がっている︒その第一歩として︑来年度︑博士後期課程の大学院生を現地に派遣する予定だという︒﹁欧州では︑石油や天然ガスを取り出す施設で二酸化炭素を吸収する研究が進んでいて︑装置の小型化にも成功しています︒大学院生には︑新しいイオン液体の開発に取り組む学生。約1週間かけて合成し、不純物を取り除いた上で、その物性を評価する

22桜門春秋 2015 ┃23 ┃桜門春秋 2015

高圧熱量測定装置。イオン液体が二酸化炭素を吸収した際、発熱するかどうかを測定する装置。工場からの排ガスと同じような条件下で実験ができる

工学部生命応用化学科

研 究 室で 合成されたイオン液体 試料。二酸化炭素の溶解度や粘度などを測定し、最終的な評価を行う