バイオマス灰を利用したCO?固定?肥料製造プロセス ―再エネ副産物を活かし、農林業とカーボンニュートラルをつなぐ―

2025年10月10日 11:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇环境科学研究科　助教　王佳婕
环境科学研究科　教授　渡邉则昭

【発表のポイント】

植物由来で生分解性の、水中の金属イオンを安定化させるキレート剤^（注¹^）を用い、木质バイオマス灰^（注²^）の环境负荷低减、资源回収、二酸化炭素（颁翱₂）削减を同时に达成する新しいプロセスを开発しました。
木质バイオマス灰から、高纯度の炭酸水素カリウム（カリ肥料）と炭酸カルシウム（工业材料）を効率的に製造可能であることを実証しました。
キレート树脂^（注³^）による重金属除去により、抽出に用いたキレート剤水溶液を再生して再利用できる持続可能なプロセスを确立しました。

【概要】

生物资源を燃料とするバイオマス発电における木质バイオマスの利用は年々拡大し、それに伴い燃焼副产物であるバイオマス灰の排出量も急増しています。木质バイオマス灰にはカリウムやカルシウムなどの有用元素が含まれる一方で、环境や人体に悪影响を及ぼす重金属も共存するため安全かつ効率的な利用が困难でした。その结果、バイオマス発电の経済的?环境的な优位性が损なわれる要因となっていました。

东北大学大学院环境科学研究科の王佳婕（Jiajie Wang）助教、渡邉則昭教授、八戸工業高等専門学校の土屋範芳校長（東北大学名誉教授）らによる研究グループは、植物由来で生分解性のキレート剤とCO₂を活用し、木质バイオマス灰の环境负荷低减、资源回収、颁翱₂固定を同时に実现する新しいプロセスを开発しました。この成果はカーボンネガティブ^（注⁴^）?バイオマス発电の実现に道を拓くものであり、颁翱₂削减と资源循环の両立に向けた実用的なアプローチを提供します。

本研究成果は、2025年10月1日付で資源循環分野の国際学術誌 Resources, Conservation & Recycling に掲載されました。

図1. 植物由来キレート剤を用いたバイオマス灰の環境負荷低減?資源化プロセスと、それを基盤とする持続可能な資源循環型バイオマス?エコシステム

【用语解説】

注1. キレート剤：金属錯体の形成に用いる配位子の一種。配位子は、配位原子と呼ばれる酸素や窒素のような非共有電子対を持った原子を含み、この配位原子が金属イオンと直接結合する。配位原子を一つだけ持つ配位子を単座配位子、複数個持つものを多座配位子と言い、後者がキレート剤。金属イオンとの結合の安定性は、単座配位子よりも多座配位子であるキレート剤の方が安定。

注2. 木質バイオマス灰：木材燃焼後に残る無機残渣であり、主成分は燃料由来のミネラルだが、実際の発電所では流動床ボイラーで使う珪砂や炉材が混ざることもある。

注3. キレート树脂：金属イオンと選択的に結合できる官能基を有する合成樹脂。水溶液中の特定の金属を効率的に捕捉?除去するために用いられ、重金属除去や資源回収に広く利用されている。

注4. カーボンネガティブ：経済活動によって人為的に排出される二酸化炭素などの温室効果ガスの排出量が、森林や海洋による自然の吸収、あるいは脱炭素技術による人為的な除去?固定される量よりも少ない、つまり大気中の温室効果ガス量がマイナスになる状態を指します。

【论文情报】

タイトル：Converting woody biomass ash and CO2 into valuable resources via a sustainable chelation approach
著者：Jiajie Wang*, So Katsumi, Hiroshi Naganuma, Tomoyuki Makino, Chuanzhen Jian, Yuki Ohori, Vani Novita Alviani, Noriyoshi Tsuchiya, Noriaki Watanabe*
*責任著者：東北大学大学院環境科学研究科　助教　王佳婕（Jiajie Wang）
東北大学大学院环境科学研究科　教授　渡邉则昭
掲載誌：Resources, Conservation & Recycling
顿翱滨：

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