研究
●安田グループ研究テーマ
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。
主な研究テーマ
１．環境調和型の高分子合成・プロセッシングプロセスの構築 既存のポリ塩化ビニルやアクリル性樹脂、イオン交換樹脂等は、モノマー液滴を攪拌分散し、熱固化する懸濁重合により製造されていますが、粒径制御および分子量制御が難しいという問題点があります。懸濁重合におけるモノマー液滴の分割・凝集機構の解析に関する動力学やモノマーの分配平衡など、粒子内のゲル化を考慮した基礎研究を行い、その研究結果をこれまで提案してきたガラス球充填層を用いた連続均一液滴作製装置の改善に生かし、生成粒子の分級が不要となる環境調和型連続懸濁重合プロセスの開発を行っています。
また、液相重合系では多量の有機溶媒とエネルギーを必要とすることから、高機能な高分子材料を合成でき、生成高分子の分離精製も簡単なグリーンプロセスとして、モノマー液滴の噴霧気相重合を提案し，検討しています。液相重合の困難なモノマー重合や、共存させた種々の貧溶媒の蒸発・液滴内相分離現象を利用した生成高分子粉末や高分子粒子の細孔径とその分布の制御、さらに分子量の増大を目指した基礎研究と噴霧乾燥機を用いたプロセスの開発研究を行っています。
２．環境調和型反応プロセスの構築
これまで培ってきたグラフト高分子の合成技術、両親媒性マクロモノマーを用いた機能性高分子の合成技術、タンパク質－高分子の複合化技術を用いて、環境調和型反応プロセスに有用な高活性、高安定な生体触媒を開発する研究を行っています。また、得られる機能性高分子材料を遺伝子治療のためのキャリアーとして利用したり、抗体産生やiPS幹細胞維持の支持体として用いる研究も行っています。
３．未利用有価物や廃棄物の資源循環
鈴与商事（株）、公害防止機器研究所とともに進めている、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）において、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、焼却施設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で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。
４．未利用中低温熱源のエネルギー化技術の開発
発電所や製鉄所、化学工場といった大規模プラントを除き、中小規模の発電や燃焼プロセスでは、300～600oCの中温熱源や100～250 oC低温熱源の利用は、これまで積極的に行われていません。また、金属塩の吸収・混合・水和時におこる化学反応により生じる吸・放熱を利用した化学蓄熱法は、金属塩の固体輸送の問題や反応の不均一性のため積極的に採用されてきませんでした。高分子側鎖に導入した官能基の水和による化学蓄熱や溶融高分子を用いた相転移蓄熱現象を利用し、小規模発電システムや燃焼プロセス、高分子成形加工プロセスにおける未利用熱源のエネルギー化に関する研究を行っています。回収した熱は、ゼオライトに吸着した窒素酸化物や硫黄酸化物の脱着や硫酸や硝酸の精製に用いるプロセスの開発も行っています。
その他
・燃料電池の高性能化と成膜プロセスの改良
・新規熱電材料の開発と高性能化
・水素吸蔵合金の作製と評価
・自律運動型ソフトマターの設計
に関する研究も行っています。