Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
受けて実施した。

### 7. 研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

## <論文（査読あり）>

1) Wouter Poortinga, Midori Aoyagi, Nick F. Pidgeon (2013) Public Perceptions of Climate Change and Energy Futures Before and After the Fukushima Accident: A Comparison between Britain and Japan, Energy Policy, http://dx.doi.org/10.1016/j.enpol.2013.08.015

## <査読付論文に準ずる成果発表>（対象：社会・政策研究の分野）

1) POORTINGA Wouter, PIDGEON Nick, CAPSTICK Stuart, AOYAGI Midori (2014) UK Energy Research Center Synthesis Report, UKERC: London

## くその他誌上発表（査読なし）>

1）青柳みどり(2013)「ライフスタイルに関する世論調査 報告書」（環境省環境研究総合推進費戦略的研究プロジェクト1ZE-1202「技術・社会に対する価値観の変化とリスク受容性に関する調査研究」一般向け報告書および概略版

2）青柳みどり(2012）動く世論をどうつかまえるか，中央調査報no.662.1-5

3）青柳みどり（2012）学会大会報告：WAPOR（世界世論調査学会），よろん、世論調査協会

## （2） 口頭発表（学会等）

1）青柳みどり：2012年環境経済政策学会年会一般公開シンポジウム講演、仙台(2012)，「気候変動問題に対する社会学からの取り組み」

2）青柳みどり (2012), 震災復興と放射能リスクに対して世論はどう反応してきたか、科学技術論社会学会2012年大会, 葉山、2012年11月

3）青柳みどり (2012), 気候変動リスクとエネルギー選択に関するリスクトレードオフについての検討、日本リスク研究学会第25回年次大会, 彦根、2012年11月

4) Aoyagi, M., (2012) "A study of risk perception in different survey methods: comparing internet survey and face to face survey", the Society for Risk Analysis, December 9-12, 2012, San Francisco, USA

5) Aoyagi, M., (2013) “Logical understanding and irrational fears about radioactivity impact”, the Society for Risk Analysis Europe, June 17-19, Trondheim, Norway

6) Aoyagi, M., (2013) “Media effects on public perception: media exposure and “the most important issues” for the Japanese public”, World association of Public Opinion Research 66 $ ^{th} $ annual conference, May 14-16, 2013,
Boston, USA

7) Wouter Poortinga, Midori Aoyagi, Nick Pidgeon, (2013) “Public Perceptions of Climate Change and Energy Futures Before and After the Fukushima Accident”, the Society for Risk Analysis Europe, June 17-19, Trondheim, Norway

8）（招待講演）Aoyagi, M., (2013) “Changes of Public attitudes towards climate change and energy choices in Japan”, the workshop on Energy Policy, Media Representations, and Public Perceptions of Nuclear Power after Fukushima., September 19-20, Cardiff, UK

9) Aoyagi, M., (2013) “Anxiety and information seeking, and understanding of radioactivity”, the Society for Social Studies of Science, October 9-12, San Diego, USA

10）青柳みどり（2013），「気候変動リスクとエネルギー選択に関するリスク・トレードオフについての検討」、日本リスク研究学会第26回年次大会，東京、2012年11月

11）青柳みどり (2013)，放射能被曝りスクに関する認知と対応について、科学技術論社会学会2013年大会，東京、2013年11月

1 2) Aoyagi, M., Wouter Poortinga (2013) “The effects of the nuclear power plant accidents on the Japanese attitudes towards the energy sources and climate change”, 2013 Asian Network for Public Opinion Research Conference, November 21-23, Seoul, South Korea

1 3) Aoyagi, M., Yuko Kanamori, Aya Yoshida (2013) “Irrational fears for radioactivity: Qualitative and quantitative evaluation”, the Society for Risk Analysis, December 8-11, 2012, Baltimore, USA

1 4) Aoyagi, M., (2014) “Public Perceptions of Climate Change and Energy Futures before and after Fukushima: A Comparison between Britain and Japan” at the International Communication Association Conference “Communication and ‘the Good Life’” in Seattle, USA, 22-26 May 2014, (accepted.)

15）青柳みどり(2014）リスク・コミュニケーションをめぐる現状と課題、日本学術会議・日本衛生学会合同公開シンポジウム「東京電力福島第一原子力発電所事故による放射線被ばくと健康管理」第84回日本衛生学会学術総会2014年5月25日、岡山

16) Aoyagi, M., (2014) "Overcoming rumors against radioactive contamination of foods" the Society for Risk Analysis Europe, June 16-18, Istanbul, Turkey (accepted.)

1 7) Aoyagi, M., (2014) "Media Exposure, Public Opinion and the Most Important Issues, by the Japanese Public," at the XVIIIISA World Congress of Sociology (July 13-19, 2014) to be held in Yokohama, Japan (accepted.)

1 8) Aoyagi, M., (2014) "Anxiety and Refusing Food: Consumers' Attitudes and Understanding of Radioactivity," at the XVIII ISA World Congress of Sociology (July 13-19, 2014) to be held in Yokohama, Japan, (accepted.)

1 9) Aoyagi, M., (2014) “How did consumers respond agricultural products from Tohoku region? A result from Public Opinion Survey in 2013” at the 5th International Conference of the Asian Rural Sociological
Association, Vientiane, Laos 2-5 September 2014 (accepted.)

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない

## (4) シンポジウム、セミナー等の開催（主催のもの）

特に記載すべき事項はない

## （５）マスコミ等への公表・報道等

1）成果の記者発表（25年11月14日、於国立環境研究所、「日本人のライフスタイルに関する世論調査結果について」）。

2) EICネット（25年11月14日「日本人のライフスタイルに関する世論調査結果公表」

http://www.eic.or.jp/news/)

3）デイリースポーツonline（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

4） 河北新報（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

5）岐阜新聞web（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

6）大分合同新聞社（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

7）中日新聞web（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

8）長崎新聞（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

9）東京新聞web（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

10) swissinfo.ch（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

11）岩手日報（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

12）神奈川新聞社（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）
13）47NEWS（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

14）千葉日報ウェブ（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

15）にこにこニュース（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

16）さきがけon the WEB（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

17）山形新聞（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

18）北海道新聞(道外）（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

19) 福井新聞（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

20）ウェブ東奥ニュース（25年11月14日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

21）茨城新聞（25年11月15日、「農産物の放射能汚染環境研が調査」）

22) 東奥日報（25年11月15日「2割汚染の可能性ある産地避ける」）

23）日本経済新聞（25年11月15日、夕刊およびウェブ版、「放射能汚染ありそうな産地避ける、農産物購入で2割が回答」）

24）西日本新聞（25年11月15日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

25）沖縄タイムス（25年11月15日、「農産物の汚染可能性、産地で判断 約2割、国環研が全国成人調査」）

26) msn産経ニュース（25年11月17日「情報源はテレビや新聞、環境研が世論調査」）

27) 産経新聞（25年11月17日、「信頼できる情報源、テレビ、新聞、環境研調査」）

28) 毎日新聞（25年11月21日、「農産物購入で産地選別2割」）

29）原子力産業新聞（25年11月28日、「マスメディア、今も優位 国環研 原発等で信頼できる情報源」）

## (6) その他

特に記載すべき事項はない

### 8 \. 引用文献

特に記載すべき事項はない
# A Study for Changing Values, Risk Perception and Acceptance towards Technology and The Society

Principal Investigator: Midori AOYAGI

Institution:

National Institute for Environmental Studies (NIES)

16-2 Onogawa, Tsukuba-City, Ibaraki 305-8506, JAPAN

Tel: +81-29-850-2932 / Fax: +81-29-850-2572

E-mail: aoyagi@nies.go.jp

## [Abstract]

Key Words: Risk Perception, Climate Change, East Japan Great Earthquake, Energy Choice

The Value systems of Japanese general public has been said to have changed after the 3.11 Earthquakes, tsunamis and the accidents of Fukushima Daiichi nuclear power plants. Our project aims to confirm this change by several methods of social survey and investigate the way for constructing sustainable society.

The first part is monthly public opinion survey which asks two questionnaires every month, “the most important issues in Japan” and “the most important issues in the world.” The results show that Japanese public still keeps high concern for the environmental issues including climate change even after the 3.11 disaster, while the highest concern remains issues related to the 3.11 disaster and worsened Japanese economies.

The second part is the large scale public opinion survey about the Japanese values and lifestyles, which includes climate change, disaster, and our energy choice. Japanese publics are highly aware of climate change, as people face several times a year at unusual weather such as larger and off-season typhoons, stronger rainfall, extremely hot summer, and warmer winter season recently. More than 90% of our respondents answered “Yes” for questions of whether climate change is occurred or not. People are afraid of future health effects caused by exposure of extra radiation from Fukushima Daiichi nuclear power plant, and from statistical analysis, scientific knowledge only cannot solve this fear. Also, people admit benefits of nuclear power generation, but still afraid of risks of using them. We still have more rooms for discussing our energy choice considering risks of climate change, risks of nuclear power generation accidents. The samples of both first and second of surveys are drawn randomly in statistical methods from
the national adults’ populations of Japanese public.

The third part of our project is the focus group interviews. This methodology has the advantages for extracting people’s deep inside ideas, thoughts, fears and anxiety. We thought this methodology is suitable for investigating fears and anxiety for the health effects by radiation exposure. We invited six to seven people at a time for discussing topics such as climate change and energy choice, health effects from exposure of radiation. We had those discussions six groups in total. We found that higher knowledge of radiation cannot always solve the fears of people’s anxiety of health effects from radiation. Rather, people who have higher knowledge are higher fear than others, that is the reason why those people collected information.
論点等說明シート
事業名【執行府省】	被災者営農継続支援耕作放棄地活用事業【農林水産省】
事業開始年度	平成24年度
終了(予定)年度	平成30年度
予算額・執行額(単位:百万円)	予算の状況	24年度	25年度	26年度	27年度	28年度要求
当初予算	401	623	225	149
補正予算	-	-	-	-
前年度線越(+)	1,704	131	-	-	-
翌年度線越(-)	▲131	-	-	-
予備費等	-	-	-	-
計	1,974	754	225	149	-
執行額	363	234	28
執行率(%)	18%	31%	12%
事業についての論点等
事業の概要
被災農家等が自ら営農活動を行う場合のほか、受入れ地域の「耕作放棄地対策協議会」が運営する実証ほ場で雇用形態により営農活動を行う場合に、以下の取組に対して支援する。
①耕作放棄地を再生利用する活動への支援
②施設等の整備への支援
③附带事業への支援
(補助率:定額(再生作業5万円/10a等)、1/2以内等)
論点等
○具体的な選定理由
・耕作放棄地活用という点では、一般会計において従前から実施している耕作放棄地再生利用緊急対策事業と同一の事業であり、復興事業として実施する意義の検証が必要。
・毎年多額の不用額が生じていることから、事業の必要性を検証するとともに、事業の在り方を見直すことが必要。
・事業の終期を、一般会計における既存事業の見直し年度にあわせて30年度までとしているが、これまでの成果を踏まえ終期の検討が必要。
○論点
・一般会計における既存事業(耕作放棄地再生利用緊急対策事業)との相違点を明らかにした上で、被災地固有の対応が何であるか検証が必要ではないか。
・復興事業としてのこれまでの成果を検証した上で、事業の在り方を見直すとともに復興事業としての終期の検討が必要ではないか。
平成 26 年度

# 環境研究総合推進費補助金 研究事業 総合研究報告書

# 繊維強化プラスチック材の100％乾式法による完全分解と強化繊維の回収・リサイクル技術 (3K123003)

平成27年3月

信州大学 水口 仁
補助事業名 環境研究総合推進費補助金研究事業（平成24年度～平成26年度）

所管 環境省

国庫補助金 88,461,000 円（複数年度の総計）

研究課題名 繊維強化プラスチック材の100％乾式法による完全分解と強化繊維

の回収・リサイクル技術

研究期間 平成24年6月8日～平成27年3月31日

研究代表者名 水口 仁 (信州大学)
総合研究報告書概要 …… 3
1. 研究背景と目的 …… 16
2. 「半導体の熱活性」（TASC）技術の概要
2.1 ポリマーの分解メカニズム …… 17
2.2 酸化物半導体と被分解対象物 …… 19
文献…… 21
2.3 補遺（Appendix）：TASC 技術の詳細 …… 22
3. FRP の完全分解とリサイクル
3.1 炭素繊維 FRP の回収と回収繊維のキャラクタリゼーション …… 30
3.2 FRP の部分修復 …… 38
文献…… 41
4. FRP 連続分解装置
4.1 試作機…… 42
4.2 FRP リサイクル・コストの見積もり …… 49
5. VOC 浄化装置の開発
5.1 VOC 浄化装置の必要性と抜本的な改良 …… 52
5.2 VOC 浄化装置のスケール・アップ …… 54
5.3 VOC 浄化装置のエネルギー収支 …… 56
5.4 VOC 浄化装置の SV 值 …… 57
5.5 VOC 浄化装置の実施例 …… 60
5.6 モンゴルと中国の PM の問題 …… 62
6. TASC 技術の FRP 類似の応用例
6.1 ボンド磁石からレアアースの回収 …… 66
6.2 太陽電池パネルの解体と有価物の回収 …… 70
6.3 合わせガラスの解体と強化ガラスのリサイクル …… 74
6. 結論 …… 79
7. 研究発表 …… 81
8. 知的財産権の取得状況 …… 95
研究概要図 …… 96
英文概要 …… 97
環境研究総合推進費補助金 研究事業 総合研究報告書概要

研究課題名：繊維強化プラスチック材の100％乾式法による完全分解と強化繊維の回収・リサイクル技術に関する研究

研究番号 : 3K123003

国庫補助金清算所要額：88,461,000 円

研究期間：平成24年6月8日～平成27年3月31日

研究代表者名：___ 水口 仁（信州大学）

### 1. 研究目的

コンクリートを鉄筋で強化した鉄筋コンクリートが飛躍的な強度増加を実現したように、プラスチックをグラス・ファイバーやカーボン・ファイバー等で強化したのが繊維強化プラスチック(FRP：fiber reinforced plastic)である。FRPは軽くて強いを旗印に航空機、船舶、自動車、浄化槽、浴槽等に広く用いられている。しかし、FRPの性質である壊れない、燃えない、溶剤に溶けないなどの長所が逆にFRP廃棄物の処理を困難にしている。現状では98%以上が埋立材として使われているのみである。このような状況を鑑み、我々が新規に開発した「半導体の熱活性」技術を基に、FRPを350-500℃で完全分解し、強化繊維を回収・リサイクルを行い、社会貢献するのが我々の研究目的である。
### 2. 研究方法

- 「半導体の熱活性」技術の概要 -

「半導体の熱活性」（thermal activation of semiconductors: TASC）技術は、半導体物理の研究に従事していた我々が思いついた画期的な“Made in Japan”新技術である。半導体は室温では全く触媒効果を示さないが、350-500℃に加熱すると突如として強い酸化作用が発現する現象である。強い酸化力と言うことは別の言い方をすれば、「電子を引き抜く力が強い」ということである。

## ラジカルの“自己増殖”を利用したFRPの分解

Cr_{2}O_{3}を担持したハニカムで挟む方法 (100×100×30 mm)

## 分解反応の素過程

図 $ 1 \, Cr_{2}O_{3} $ を担持したハニカム（緑色）

1. 強力な酸化システムの構築: 熱励起

2. ラジカルの自己増殖とラジカル開裂: 巨大分子の裁断化

3. 小分子と酸素との反応: 完全燃焼 $ \left(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}+\mathrm{CO}_{2}\right) $

図２ ポリマーの分解メカニズ

一例として、図1に示すように、酸化物半導体である $ Cr_{2}O_{3} $ をコージライト組成

$ \left(2\mathrm{MgO}\cdot2\mathrm{Al}_{2}\mathrm{O}_{3}\cdot5\mathrm{SiO}_{2}\right) $ のハニカム上に塗布した支持体を用意する。この上にプラスチック板を置き、空気中で $ 500\;^{\circ}C $ に加熱する。プラスチック板はハニカム板の $ Cr_{2}O_{3} $ と何箇所かで接触している。ポリマーの分解は図2に示す3段階のプロセスで進行する。まず、熱活性化した酸化クロムはポリマーとの接触点でポリマーから結合電子を引き抜き、ポリ
マー内に不安定なカチオン・ラジカルを形成する。このラジカルは $ 500\;^{\circ}C $ に加熱されたポ

リマーでは、ポリマー内を自由に伝播し、ポリマー全体を不安定化する。その結果、ポリ

マーは安定状態を維持できずに、自滅するような形で、小さな分子へと逐次分裂する。こ

れがラジカル開裂と呼ばれる現象である。エチレンやプロパンのレベルまで裁断化された

分子は空気中の酸素と反応し、水と炭酸ガスになる（完全燃焼）。以上のプロセスを纏め

ると、ポリマーの分解プロセスは、①ラジカルの生成、②ラジカル開裂、そして③小分子

の酸素との完全燃焼反応の3つの素過程から構成されていることが分かる。非常に面白い

ことは、第1段階プロセスで、ラジカルが1つでも生成すれば、これが種ラジカルとな

り、自己増殖を繰り返してラジカル開裂を誘起し、分子の裁断化が自然発生的に起こるこ

とである。つまり、ポリマーは半導体に常に接触している必要がないことである。この分

解プロセスは、正にラジカル重合の逆反応と言える。

TASC 法に使用できる半導体は、基本的に高温、酸素下で安定なものであれば良い。基

本的には、表1に示す一連の酸化物半導体が対象となり、中でも約2200℃に融点を持つ

$ Cr_{2}O_{3} $ が最も安定である。 $ Cr_{2}O_{3} $ は緑色の無機顔料としてガラス染色（日本酒の瓶をはじ

め、ウイスキー、ワインなど）や油絵の色材に広く用いられる極めて安定な物質である。

分解対象物は熱可塑性、ならびに熱硬化性ポリマー、ディーゼル排気ガス、揮発性有機化

合物（VOC：volatile organic compound）、恶臭（odor）、夕ール等である。
表 1 半導体触媒と被分解対象物

Oxide semiconductors	$ Cr_{2}O_{3} $ , NiO, $ Fe_{2}O_{3} $ , $ TiO_{2} $ , ZnO, etc.
Thermoplastic resins	PET, PP, PE, PVC, PS, ABS, etc.
Thermosetting resins	Epoxy, phenol resins, etc.
Diesel exhaust	Benzene, toluene, PM (particulate matter)
VOC	Volatile organic compounds
Others	Odor, tar, etc.

### 3. 研究成果

### 3.1 ポリマー・マトリックスのみをクリーンに分解する構想

我々は図2に示したポリマーの分解過程を再精査し、ラジカルの自己増殖（spontaneous multiplication）効果に注目した。つまり、PC内に生成したラジカルが自己増殖を繰り返し、巨大分子を裁断するのであるから、「種」ラジカル（seed radical）さえ生成すれば、自然発生的に小分子化が達成されると考えた。言い換えれば、FRPと半導体が一箇所でも接触し、ラジカルが生成すれば、これが開始剤（initiator）となって小分子化が進行すると確信した。この考えに基づき、単にFRP基板をCr₂O₃担持ハニカム（図1）でサンドイッチし、電気炉（図3）の中で熱処理をするだけでFRPのポリマー母体は完全分解されることを確認した。
## Furnace for decomposition of FRPs

図 3 電気炉内に置かれたサンドイッチされた FRP 板

### 3.2 グラス・ファイバーGFRP) とカーボン・ファイバーCFRP の分解

上述の GFRP とカーボン・ファイバーFRP（CFRP）の分解例を示す。図4は処理前後におけるGFRPの写真を示す。処理条件は空気中、500℃、10分である。エポキシ成分は水と炭酸ガスに完全分解され、ガラス・ファイバーの織布がほぼ無傷で露出していることが分かる。図5は使用前の炭素繊維と回収ガラス・ファイバー繊維のSEM像（scanning electron microscope像）である。両者には外見上は全く差異が認められない。
図 4 TASC 処理前と処理後の写真

処理前後のSEM像

図 5 TASC 処理前と処理後の SEM 像

同様に CFRP の処理前後の写真を図 6 示す。処理条件は空気中、400℃、10 分で、GFRP の処理温度よりも 100℃ 下げてある。これはカーボン・ファイバーが 450℃ で空気中の酸素と反応して CO₂ となるのを避けるためである。図 7 は使用前の炭素繊維と回収力一ボン・ファイバー繊維の SEM 像を示す。

図 6 TASC 処理前と処理後の写真

図 7 TASC 処理前と処理後の SEM 像

回収したガラス・ファイバーとカーボン・ファイバーの単繊維のキャラクタリゼーションを、X線回折、ラマン・スペクトルで行った結果、強化繊維はほぼ無傷で回収される
ことが分かった。さらに、熱重量分析と X 線光電子分光法による結果から、強化繊維の表面にコーティングされていたサイジング剤（i.e. ポリマーと繊維の相溶性の促進材）も除去されていることを確認した。

### 3.3 再生した炭素繊維を用いた FRP の強度

FRP の強度は炭素繊維単体の強度もさることならが、図 8 に示すような炭素繊維の表面修飾や、炭素繊維とポリマー母体（図 8 ではエポキシ樹脂）との相溶性を向上させる為にサイジング剤（糊剤）のコーティングが行われる。

図８ 炭素繊維の表面修飾とサイジング剤のコーティング

我々は上述の表面修飾ならびにサイジング剤の効果の他に、機械的強度に顕著に影響する因子として炭素繊維のアニール効果がある。アニール効果とは TASC の昇温と降温プロセスのことである。ガラス細工のアニール処理からも示唆されるように、細工後はゆっくりとアニールをしなければ内部には歪みが残り、室温に戻ると割れてしまう。つまり、機械
的強度にはアニール硬化が直接的に関与している。グラス・ファイバーやカーボン・ファイバーの場合にも同様な配慮が必要である。

TASC 処理後に炉内で“自然放冷”した炭素繊維（サイジング剤は除去された繊維）に、エポキシ処理の主剤である低分子の樹脂を使ってサイジング処理を施した。3点曲げ強度による評価ではバージン試料の約90%の曲げ強度を示した。

### 3.4 FRP の部分修復

冒頭の研究目的の項で述べたように、FRPは軽くて強く、耐腐食性も高いころから、部分的に損傷したFRPの修復にも大きな問題がある。現行技術として、損傷部をグラインダー等で削り取り、あらたにプリプレグを接着シートとともに貼り付けて修復する方法がある。しかし、損傷部をグラインダー等で機械的に削除することは、FRPの生命線である強化繊維を切断することであり、FRPの本来の意味を失っている。そこで、我々は半導体の熱活性技術を用いて、強化繊維を切断することなく部分修復する方法を開発した。図9に部分修復の手順に示す。まず、損傷箇所に酸化物半導体の薄膜を塗布し、その局部を、楕円ミラーを装着した赤外線ヒーター等で集中的に加熱してポリマー・マトリックスのみを除去する方法である。
図 9 部分修復プロセス

図 10 赤外線加熱前後の写真

図 10 は FRP の赤外線加熱前、加熱後、さらに加熱後の拡大写真である。加熱処理後にはポリマー・マトリックスのみが完全に除去され、カーボン・ファイバーがほぼ無傷の状態で露出していることが分かる。

### 3.5 FRP 連続分解装置の試作

トンネル型とゴンドラ型の2機種を試作した。共にTASC法に基づくVOC浄化装置（後述）と組み合わせた複合装置である。トンネル型とは、FRP導入、分解処理、ならびに強化繊維の回収を1つの流れで自動的に行うものである。これに対して、ゴンドラ型は電気炉、VOC処理装置等を1つの架台上に設置し、FRPを分解する。この架台がゴンドラ・ユニットとなり、作業場の中を回転し、ゴンドラが一巡する間に分解処理を完了する。そして作業者はFRPの搬入、強化繊維の搬出を行う。

試作したトンネル型ならびにゴンドラ型装置をそれぞれ図11、12に示す。
FRP連続分解装置(トンネル型)

図 11 FRP 連続分解装置

ゴンドラ型FRP分解装置

図 12 ゴンドラ型 FRP 分解装置

さらに本格的な FRP のトンネル型連続分解装置（図 13）も電気炉ケーカーの大手であ

る（株）高砂工業（岐阜県土岐市）と共同で製作した。

図 13 本格的なトンネル型分解装置：左は模式図、右は実機

### 3.6 VOC 浄化装置の開発

TASC 法に基づく VOC の浄化装置を製作した。酸化物半導体である $ Cr_{2}O_{3} $ を効率良く加熱する為に、図 14 に示すように発熱体（100V/300W）を埋め込んだ。本触媒担持ユニットを 8 段積層し、水平に並べた VOC 浄化装置（MT-130-200）を完成させた（図 15）。左の入口から VOC を導くと、内部で浄化され、出口では $ H_{2}O $ と $ CO_{2} $ が排出される。
## 大型八二力ム(130×200×30 mm) M字型ヒーター

図 14 ヒーターを組み込んだ触媒挟持素子

VOC elimination equipment: MT-130-200

240 × 300 × 565^{H} mm; 20 kg

図 15 VOC 浄化装置

この VOC 浄化装置は排煙浄化ばかりでなく、悪臭、タール、ディーゼル排気ガス、PM の浄化にも有効であり、多くの引き合いがある。

### 3.7 FRP のリサイクル課題と類似する分野への応用

FRP 以外の複合材料からポリマー・マトリックスを TASC 技術で分解し、有価物を回収・リサイクルすることも重要な課題である。FRP と極めて類似した廃棄物のリサイクルの例として、ボンド磁石からレアアースの回収、太陽電池パネルの解体と有価物の回収、自動車や防犯ガラス等に広く使われている合わせガラス（i.e. 2 枚の強化ガラスをポリマー中間膜で貼り合わせたもの）の解体がある。これらの課題は FRP 分解と同様の TASC 技術で達成できると考え、これらの諸問題に挑戦し、問題を解決した。
### 4. 環境政策への貢献

新規な TASC 法は、100% 乾式で、廃複合化合物のポリマー・マトリックを完全分解し、有価物を損傷することなく回収できることが可能であり、VOC 等の完全分解にも有効である。TASC 技術は環境政策に革命的な寄与が期待される。ポリマーのような廃有機固体に対して廃 FRP、廃ボンド磁石、廃太陽電池パネル、廃合わせガラス等の分野である。また、VOC のような気体に対しては、有機溶剤、排煙、悪臭、PM 等の浄化に貢献できる可能性が高い。

### 5. 研究成果の実現可能性

TASC 技術は現象としても非常にシンプルであり、高価な材料も必要としない。高性能、コンパクトで安価なシステムを構築しやすいので、色々な分野での実用化の可能性が高い。

### 6. 結論

我々の独自技術である TASC 法は環境省の 3 年間の研究支援により、実装レベルまで仕上

がり、環境問題の解決に大きく貢献できる可能性を実証した。TASC技術は有機100%乾式

で、廃プラスチックなどの有機固体の完全分解ばかりでなく、VOCをはじめとする気体分

子、悪臭、あるいはミスト状態にあるタール、さらにはPMの処理にも有効である。本研

究の主題であった FRP の分解と強化繊維の回収・リサイクルばかりでなく、ボンド磁石か
らレアアースの回収、これから大量に放出される廃太陽電池パネル、また現行で有効な解決法が存在しない合わせガラスの解体にも威力を発揮する。

FRP、レアアース、太陽電池パネルなどの回収・リサイクルは5-10年先に市場への導入

が本格的に始まると思われる。これに対し、VOC、排煙処理、PMの諸問題、ならびに合

わせガラスの解体等の問題に対しては直ぐに対処することができる。実際、VOC, 排煙処

理の分野では TASC 法による処理が現在進みつつある。
### 1. 研究背景と目的

コンクリートを鉄筋で補強した鉄筋コンクリートは飛躍的に強度を高め、大成功を収め

た。同様に、プラスチックを繊維で強化した繊維強化プラスチック（Fiber-Reinforced

Plastic: FRP）は“軽くて強い”を旗印に航空機、船舶、建築材料、浄化槽、浴槽等の構造材

料として広く用いられている。 $ ^{1)} $ しかし、FRP はその高い安定性が故に、廃 FRP の分解や

強化繊維の回収が極めて困難であり、殆どが産業廃棄物として処理されているのが現状で

ある。このため、強化繊維の回収とリサイクルは喫緊な社会要請である。 $ ^{2)} $ リサイクルの

手法として、これまでに常圧溶解法、超臨界・亜臨界流体を利用する方法、過熱水蒸気を

利用する方法などが提案され、これらの技術的な総説も専門誌に広く紹介されている。 $ ^{3,4)} $

筆者等も新規な「半導体の熱活性」技術による FRP の完全分解とリサイクルを提唱し、本

格的な実用化に向けて研究・開発を進めている。

半導体の熱活性（Thermal Activation of Semi-Conductors: TASC）効果は、筆者等が見出

した新規な現象で、Made in Japan のオリジナルな技術である。TASC 法は溶剤を一滴も使

わない100％乾式法であり、温度さえ十分に上がっていれば10分程度の処理時間でFRPか

ら強化繊維を回収することが可能である。 $ ^{5-7)} $ 更に、本手法は強化繊維を回収するばかり

でなく、マトリックス・ポリマーも熱エネルギーとして100%回収していることが大きな

特徴である。
本章では TASC 技術の概要を視覚的に説明し、本題の FRP の分解・リサイクル、ならびに TASC 技術の応用分野を紹介する。また、TASC 技術の理論的な背景、特に、どこから強力な酸化力が発現するかと言った議論は補遺に述べることにする。

### 2. 「半導体の熱活性」（TASC）技術の概要

### 2.1 ポリマーの分解メカニズム

強い酸化力と言うことは別の言い方をすれば、「電子を引き抜く力が強い」ということである。一例として、図1に示すように、酸化物半導体である$\mathrm{Cr}_{2}\mathrm{O}_{3}$をコージライト組成（$2\mathrm{MgO}\cdot2\mathrm{Al}_{2}\mathrm{O}_{3}\cdot5\mathrm{SiO}_{2}$）のハニカム上に塗布した支持体を用意する。この上にプラスチック板を置き、電気炉内で空気中、500℃に加熱する（図2）。プラスチック板はハニカム板の$\mathrm{Cr}_{2}\mathrm{O}_{3}$と何箇所かで接触している。ポリマーの分解は図3に示す3段階のプロセスで進行する。

図 $ 1 \, Cr_{2}O_{3} $ を担持したハニカム支持体
図２電気炉内に置かれたサンドイッチされたFRP

1. 大量の正孔生成: ラジカル生成

2. ラジカル開裂：ポリマーの裁断化

3. 裁断化された分子の酸素との反応: 完全燃焼

図3 ポリマー分解の3段階プロセス

まず、熱活性化した酸化クロムはポリマーとの接触点でポリマーから結合電子を引き抜き、ポリマー内に不安定なカチオン・ラジカルを形成する。このラジカルは500℃に加熱されたポリマーでは、ポリマー内を自由に伝播し、ポリマー全体を不安定化する。その結果、ポリマーは安定状態を維持できずに、自滅するような形で、小さな分子へと逐次分裂する。これがラジカル開裂と呼ばれる現象である。エチレンやプロパンのレベルまで裁断化された分子は空気中の酸素と反応し、水と炭酸ガスになる（完全燃焼）。以上のプロセ
スを纏めると、ポリマーの分解プロセスは、①ラジカルの生成、②ラジカル開裂、そして③小分子の酸素との完全燃焼反応の3つの素過程から構成されていることが分かる。非常に面白いことは、第1段階プロセスで、ラジカルが1つでも生成すれば、これが種ラジカルとなり、自己増殖を繰り返してラジカル開裂を誘起し、分子の裁断化が自然発生的に起こることである。つまり、ポリマーは半導体に常に接触している必要がないことである。この分解プロセスは、正にラジカル重合の逆反応と言える。

### 2.2 酸化物半導体と被分解対象物

TASC 法に使用できる半導体は、基本的に高温、酸素下で安定なものであれば良い。基

本的には、表 1 に示す一連の酸化物半導体が対象となり、中でも約 $ 2200^{\circ}C $ に融点を持つ $ Cr_{2}O_{3} $ が最も安定である。 $ Cr_{2}O_{3} $ は緑色の無機顔料としてガラス染色（日本酒の瓶をはじめ、ウイスキー、ワインなど）や油絵の色材に広く用いられる極めて安定な物質である。分解対象物は熱可塑性、ならびに熱硬化性ポリマー、ディーゼル排気ガス、揮発性有機化合物（VOC：volatile organic compound）、悪臭（odor）、タール等である。
表 1 半導体触媒と被分解対象物

Oxide semiconductors	$ Cr_{2}O_{3} $ , NiO, $ Fe_{2}O_{3} $ , $ TiO_{2} $ , ZnO, etc.
Thermoplastic resins	PET, PP, PE, PVC, PS, ABS, etc.
Thermosetting resins	Epoxy, phenol resins, etc.
Diesel exhaust	Benzene, toluene, PM (particulate matter)
VOC	Volatile organic compounds
Others	Odor, tar, etc.
## 参考文献

1) N. P. Cheremisinoff and P. N. Haber, “Fiberglass Reinforced Plastics: Manufacturing Techniques and Applications”, William Andrew, New Jersey, 1995.

2) S. J. Pickering, “Recycling technologies for thermoset composite materials – current status”, Composite: part A, vol. 37, No. 8, 2006, pp. 1206-1215.

3) 強化プラスチックス, 「FRP リサイクル特集」, vol.59, No.7, 2013, pp.219-259.

4）廃棄物質資源循環学会誌，「炭素繊維強化プラスチック材料のリサイクル技術」、vol.24, No.5, 2013, pp. 341-394.

5) H. Shima, H. Takahashi, and J. Mizuguchi, “Recovery of Glass Fibers from Fiber Reinforced Plastics”, Mater. Trans., vol. 52, No. 6, 2011, pp. 1327-1329.

6) J. Mizuguchi, Y. Tsukada, and H. Takahashi, “Recovery and characterization of reinforcing fibers from fiber reinforced plastics by thermal activation of oxide semiconductors”, Mater. Trans., vol. 54, No. 3, 2013, pp. 384-391.

7) Y. Tsukada, Y. Suzuki, H. Takahashi, and J. Mizuguchi, “Thermal Activation Technology of Oxide Semiconductors and its Applications to the Environmental Field”, J. Material Cycles and Waste Management, 2014 in press.
## 補遺（Appendix）

## TASC 技術の詳細 A1-A4)

## A1 半導体を使った強力な酸化システムの構築

ポリマー等の有機化合物を分解するには、強力な酸化システムが必要である。TASC技術は半導体内に生成する電子の抜けた穴（正孔）の酸化力を利用する方法である。まず、半導体の光伝導の現象を通して正孔の酸化力を考えて見よう。

図 A1 半導体のバンド図と光伝導現象

図 1A は半導体のバンド図、ならびに空気との界面を示したもので、バンドギャップが

3.2 eV の酸化チタンを例として描いてある。半導体は電子が詰まった価電子帯（valence band）と電子が占有されていない伝導帯（conduction band）から構成され、両者は禁制領域で隔てられている。 $ ^{A5)} $ 禁制帯領域が大きい場合には絶縁体であり、ゼロの場合には導体である。この中間が半導体ということになる。また、半導体の表面は通常、格子欠陥や酸
素のアニオンラジカル(O_{2}^{-})に起因して上方に曲がっていること（upward bending）が多い。

この酸化チタン半導体を3.2 eV以上の光子エネルギーを持つ光で励起すると、価電子帯の電子は伝導帯に励起され、価電子帯には相対的に正に帯電した電子が抜けた穴（正孔）が生成する。電子と正孔は電荷担体として、それぞれ伝導帯、価電子帯を自由に移動できるので半導体の電気伝導度は増加する。これが光伝導現象である。ここで、価電子帯に生成した正孔に注目すると、正孔は、伝導帯に励起された電子に早く戻って来てもらい、半導体を元の安定状態に戻したい性質がある。つまり、正孔は強い電子吸引力を持つ。換言すれば、強力な酸化力を有することになる。光触媒はこの性質を利用して半導体表面に吸着している有機化合物を分解するが、その分解能力は微々たるものである。その理由を以下の光励起の例で説明する。

強力な酸化システムを構築するには、当然のことながら、価電子帯に大量の正孔を生成させれば良い。常識的には光強度を上げれば、価電子帯の電子が次々と伝導帯に励起され、価電子帯に大量の正孔が生成することが期待される[図 A2(a)]。

(a)

$ h_{v} $ ( $ E_{g} $ )

(b)
図 A 2 (a) 半導体の光励起 (b) 熱励起

しかし、実際にはこのようなことは起こらない。その理由は、光励起は表面励起であり、表面には格子欠陥に基づく電子と正孔が再結合するサイト（これを再結合センターと呼ぶ）が高濃度で存在することに起因する。その為、大量の電子・正孔が生成しても直ちに再結合センターで再結合し、電気伝導に寄与する自由な正孔や電子を取り出すことは出来ない。つまり、光強度を上げても電気伝導度は1桁も増加せずに飽和する。これが光励起では強力な酸化システムは構築できない理由である。

## A2 光励起から熱励起へ

熱励起の場合はどうであろうか。熱励起の場合には表面の励起ばかりでなく、バルク励起が主となり、電子と正孔の生成数は温度の指数関数 $$ exp(-E_{g}/2kT):E_{g}, k, T $$ はそれぞれバンドギャップ、ボルツマン定数、温度 $$ に従って上昇する $$ 図 A2(b) $$ 。 $ ^{A5)} $ ここで重要な点は、光はエネルギーの閾値をもつ粒子（photon）であるのに対し、熱エネルギーは粒子の確率分布を支配するエネルギーであることである。つまり、半導体理論 $ ^{25)} $ によれば、電子と正孔の数（ $ n \& p $ ）はFermi-Dirac分布関数と状態密度の積で与えられ、 $ n=n_{0}\exp[-E_{g}/2kT] $ のようになる。この式に酸化チタンのバンドギャップ（3.2 eV）を入れ、室温（RT）と623 Kにおける電子・正孔の生成数の比をとると、 $ n_{623K}/n_{RT} \approx 8.8 \times 10^{13} $ となり、623 Kでは室温に比べ10桁以上も生成数が大きいことが分かる。 $ ^{A2)} $ このことは酸化チタンのバンドギャップは、型単結晶を用いた筆者等の実験からも明らかになっている。 $ ^{A3)} $ 酸化チタンの抵抗率は室
温で~10^{11} Ωcm（絶縁体）程度であるが、500 ℃では僅か15 Ωcm（導体）となり、室温に比べ10 桁も電気伝導度が高い。これは大量の電子と正孔が熱エネルギーで生成していることを示している。言い換えれば、熱励起により強力な酸化システムが構築されていることが分かる。この熱励起による強力な酸化システムは正に筆者等が発見した半導体の熱活性（TASC）現象 $ ^{A1} $ の正体であった。

## A3 ラジカル開裂による巨大分子の小分子化と完全燃焼

TASC 法では、単に強力な酸化システムの構築ばかりでなく、以下に述べるラジカル開裂による巨大分子の小分子化と完全燃焼が付随的に起こっている。 $ ^{A2, A3} $ この例をコンパクトディスク材料として使われているポリカーボネート（PC）の完全分解で説明する。

図 A 3 ポリカーボネートの分解
PC は分子量が約 25000 の熱可塑性ポリマーで、融点は約 200℃ である。PC を砕き 2 本のパスツール管に入れ、図 A3 の左側のパスツール管には PC のみ、右側には半導体として酸化チタン粉末を混在させた。PC のみが入った左側の管を空気中、500℃、30 分間、加熱すると、PC は 200℃ 近傍で融解し、沸騰して最後は炭化して終わる。これはプラスチックを空気中で燃やした時の典型的な結果である。これに対し、酸化チタンを混在させた右側の管では PC の痕跡は全く認められない。この時に発生するガスを質量分析計で測定したのが図 A4(a)である。

(b) under vacuum

図 A 4 $ TiO_{2} $ 存在下における分解ガスの質量分析：(a) 空気中 (b) 真空中

空気中で実験を行なっているので、28番の$\mathrm{N}_{2}$、32番の$\mathrm{O}_{2}$のピークが観測され、さらに18番の$\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$、44番の$\mathrm{CO}_{2}$が認められる。40番のピークはPCの滑剤として使われている
Ca 石鹸の Ca である。この結果は、分子量が 25000 もある PC が酸化チタンの存在下で一

瞬にして水と炭酸ガスに完全分解される驚くべき結果を示している。これに対し、この実

験を真空中で行うと図 A4(b)に示すように多くのフラグメントが観測される。しかし、酸

素下ではこれらのピークは消失し、水と炭酸ガスのピークのみとなる。つまり、完全分解

には酸素が不可欠であることを意味している。これらの実験結果、ならびに電子スピン共

鳴（ESR）による PC 内のラジカル濃度の測定から、図 A5 に示す分解メカニズムを提案し

た。A2-A4)

図 A 5 $ TiO_{2} $ 半導体の熱励起を利用したポリカーボネートの分解メカニズム

図 A5 は半導体（TiO₂）のバンド図と融解した PC との界面（i.e.“固体/液体”界面）を示し、挿絵は界面部分の拡大図である。拡大図では PC 分子が半導体表面に吸着している様子を示す。PC 分子は大量に生成する正孔により、結合電子が奪われ、PC 内にカチオン・ラジカルが生成される。不安定なフリー・ラジカルはポリマー鎖内を伝播し、ポリマー分子全体を不安定化してラジカル開裂（radical splitting）を誘起する。PC のような巨大分子はラジカル開裂を繰り返し、次から次へと小さな分子に裁断化されてガス化する。つ