ナノロッドシート新構造による 高 効 率 有 機 太 陽 電 池 の 開 発

RSET

R 曲陀hcen蛇『f､『SustalnabIoEnBrgyand砲chnpIpgy

DivisionofOrganicSolarCells

有 機 薄 膜 太 陽 電 池 部 門 口 専 任 當 摩 哲 也 准 教 授

ナノロッドシート新構造による 高 効 率 有 機 太 陽 電 池 の 開 発

太 陽 電 池 は 、 シ リ コ ン 系 ・ 化 合 物 系 ・ 有 機 系 に 大 別 さ れ ま す 。 本 部 門 が 取 り 組 ん で い る 有 機 薄 膜 太 陽 電 池 は、色素や炭素材料、ポリマーといっ た 安 価 な 原 料 を 使 い 、 塗 布 に よ る 製 造プロセスも可能なため大幅な低廉化 が見込まれます。しかも、着色性やフ レキシブル性、軽量という特徴を付与 することもできます。

現状では、市場シェアは結晶シリコ ン が 圧 倒 的 で あ り 、 有 機 太 陽 電 池 の 実用化には、光電変換効率や耐久性、

量 産 化 に 適 し た プ ロ セ ス な ど が ネ ッ ク となっています。それでも最近、変換 効率10％を超える有機系も登場し、

ポストシリコンとして有機薄膜太陽電 池の将来が期待されています。

本部門では、2012年7月、専任の 當 摩 哲 也 准 教 授 が 、 従 来 の バ ル ク ヘ テロ構造を超える高効率な新規デバイ スを開発しました。

バルクヘテロの問題克服を

モ チ ベ ー シ ョ ン に

近年、P型半導体と、型半導体を

混 合 し 、 接 合 界 面 の 増 大 に よ っ て 効 率 的 に 電 荷 分 離 を 起 こ す バ ル ク ヘ テ ロ 構 造 が 開 発 さ れ 、 有 機 薄 膜 太 陽 電 池 の 変 換 効 率 が 向 上 さ れ ま し た 。 私 た ち が 用 い て い る 低 分 子 蒸 着 法 で は、p型半導体の亜鉛フタロシアニ ン(ZnPc)と、型半導体のフラーレン

(C60)を真空中で同時に加熱昇華さ せ 、 基 板 に 混 合 膜 を 作 る 共 蒸 着 で バ ルクヘテロ層を作ることができますb

しかし、この構造も万能ではなく、

例えば、結晶性の高いp型半導体の QI‑6Tx'を用いると、分子の凝集が 生 じ て 混 合 膜 の 性 能 を 低 下 さ せ る な ど、適用できない材料もありますbし か も 、 バ ル ク ヘ テ ロ 層 の 作 製 は 材 料 の凝集・結晶性に依存しているため、

DivisionofOrganicSolarCells

制御が困難ですb

そ こ で 私 た ち は 、 分 子 を 立 た せ た り寝かせたりする配向制御により光を 良 く 吸 収 し 、 高 い 結 晶 性 に よ っ て 電 気が効率よく流れ、p‑n接合界面の 大 き い 理 想 的 な デ バ イ ス を 探 索 し て

きました。

分子の配向制御については、Pc分 子と相互作用のあるヨウ化銅(Cul) を無機バッファ層※2に用いることで 分 子 を 寝 か せ た 状 態 で 成 長 さ せ ら れ ま す b 結 晶 性 の 向 上 は 、 超 平 滑 な 基 板 に 有 機 半 導 体 を ゆ っ く り 蒸 着 す る こ

とで可能になりますb

こ れ ま で に 、 超 平 滑 に 加 工 し た ITO透明電極基板にCulの連続膜を 作 り 、 そ の 上 に 有 機 バ ル ク ヘ テ ロ 層 を 形成することで高性能化を図ってきま し た 。 し か し 、 こ の 方 法 も 、 混 合 に 手 間 と コ ス ト が か か る バ ル ク ヘ テ ロ 榊 造 を 用 い て い る こ と 、 並 び に 大 面 積

3 ． 部 門 紹 介

I‐ I

図1斜め蒸着法を用いたナノロッドによる作製プロセス

一 一 一 一 ▲ I T O 基 板

C̲Cu1ナノロッドシート形成

QOQ5

ひ 亜 鉛 P C 製 膜

QQQ●

CC60製膜

房55甲←p‑n接合界面面積向上

(b)CuIナノロッド

／

(c)

20〜 50,m

b¥9

ﾉ

リ

基 板 Cu1ナノロッドシート

排 気

(a)斜め蒸着の概念図(b)Culナノロツド(c)ナノロッドシート上への有機層の製膜

図2Cu1ナノロッドシートの表面形状像とZnPc層の表面形状像と断面像

α = 0 0 α 二 4 5 . α = 7 0 ｡ (b）

窒鞍毒^(d）

(Cl

蕊

I

(a）

贈撫

亜鉛PcR(e)

↓

↓ 一AAA▲一

(

f） (gl

弓・お︾皇尿縦

や少凸尭

昇﹄Ｌ・〃﹄壷︒︑再ｗ

一身鑿奉掘︑ゞ一︑侭︾

ー ‐ 一 一 一 一 ̲ 司

100nm

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■

灘

I

(a)CulとZnPcの蒸着法 (e)〜(9)ZnPc層の表面形状像

(b)〜(d)蒸着角度別のCulの表面形状像 (h)走査型電子顕微鏡による断面像

化・低コスI､化が困難な超平滑基板 を使っていることにより、実用化に向 けては問題がありました。

鏡で観察したところ、Culは、表面の 粗いITO基板の突起部分に付着して 核を作り、そこから結晶性の高いロッ ドに成長し、その上に成長するZnPc 層も結晶性が高くなることを見出しま

した。すなわち、超平滑な表面より も粗い表面のITO基板のほうが、結 晶性に優れたナノロッドを形成できる

ということですも

半導体でも、ナノロッドシートの導入 に よ っ て 性 能 が 向 上 さ れ る こ と を 確 認 しました。この技術は、バルクヘテロ 構 造 に 代 わ っ て 有 機 薄 膜 太 陽 電 池 の 効 率 化 を 可 能 に し 、 か つ 材 料 を 選 ば ず、大面積化と安111iを図れる画期的 な技術といえますb

今 後 は 、 低 コ ス ト 化 に 向 け て 塗 布 に よ る 製 膜 が 重 要 で あ り 、 斜 め 蒸 着 法 に よ る ナ ノ ロ ッ ド シ ー ト を 、 塗 布 に よ る 低 分 子 ま た は 高 分 子 製 膜 に 応 用 で き る よ う に 研 究 を 進 め ま す b 企 業 な ど と の 共 同 研 究 も 推 進 し 、 高 性 能 ・ 大 面 積 ・ 低 コ ス ト な 有 機 太 陽 電 池 の 早期実用化をめざします6

斜め蒸着で形成した、

ナノロッドシートで新構造 私たちは今回、Culでナノロッド※3 シートを形成し、その上にp型と、型 の 半 導 体 を 単 純 積 層 す る こ と で 接 合 界 面 が 山 谷 構 造 を と る 高 性 能 な 有 機 薄膜太陽電池の開発に成功しました。

ナノロッドの加工には、浅い角度か ら 蒸 着 し て 製 膜 す る 斜 め 蒸 着 の 手 法 を用いました（図1)。まず、基板に 蒸着材料が付着すると核を作りますb 通 常 の 蒸 着 は 、 核 に 蒸 着 材 料 が 均 一 に供給されて平坦な膜ができますb斜 め 蒸 着 で は 、 核 の 影 と な る 部 分 に 蒸 着 材 料 が 供 給 さ れ な い た め 、 成 長 は 異方的※4に進み、ロヅド状になりま すbこうして形成されたCulのナノ ロッドシート上にZnPcを蒸着すると、

シートの形状に沿ってZnPc層もナノ ロ ッ ド 状 に な る こ と が 、 表 面 形 状 像 で 確 認 で き ま し た 。 ま た 、 電 子 線 顕 微鏡の断面観察により、ナノロッドに ZnPcをコーティングしたような山谷 の形状になることも明らかになりまし た（図2)。さらに、透過型電子顕微

高効率・大面積化・低コストの 有機太陽電池の実用化をめざして

このようにして得られた新規デバイ スは、

①斜め蒸着によってCu1ナノロッドの 結 晶 性 が 高 ま り 、 そ の 上 の 有 機 層 の 結 晶 性 も 上 が る

②ナノロッド上のZnPcは、分子が寝 た 状 態 で 積 層 さ れ る た め 、 光 吸 収 度が高まる

③有機層は、ナノロッドシートの山谷 構造をなぞって山谷となり、p‑n界 面の面積が増大する

という高性能を示しました。

そ の 結 果 、 こ の デ バ イ ス の 変 換 効 率は4.1％に達し、単純積層型太陽 電池1.4％の3倍、従来のバルクヘテ ロ構造3.6％も超えました。また、バ ルクヘテロ構造に適用できないp型

※ l a ‑ 6 T … 光 電 流 を 大 幅 に 増 大 さ せ る こ と で 知 ら れ るアルファセキチオフェン。

※2無機バッファ層･･･有機紳膜太陽電池において、

砺 術 の 捕 集 や 整 流 性 向 上 の た め に 用 い ら れ る 無 機 半 導 体層。

※3ナノロッド…ナノメーI､ルサイズの棒状粒子。

※ 4 異 方 性 ･ ･ 物 質 の 物 理 的 性 質 が 方 向 に よ っ て 異 な る こと。

RSET

lRe5ea肥hcen他r1orSusIaln日bIBEnemyandlEchnologyl

DivisionofRenewableEnergy

口 専 任 河 野 孝 昭 助 教

自 然 エ ネ ル ギ ー 活 用 部 門

市街地に導入する小形風車の 開 発 と 風 条 件 の 研 究

奄諏．秀一︾︾

0

一 騨 溌

I

ー

﹄ｊ凸

〆

− ｰ 、

います。これらの情報を蓄積し、風車 やその導入方法の開発に反映させるこ とにより、更なる高効率化と低騒音化 及 び 高 い 安 全 性 の 確 保 を 実 現 す る こ

とが可能となります。

今 回 は 、 河 野 孝 昭 助 教 の 「 市 街 地 に 導 入 す る 小 形 風 車 の 開 発 と 風 条 件 の研究｣を紹介します。

解析を利用して行っていますb ク ロ ス フ ロ ー 風 車 に 関 し て は 、 道 路 用 フ ェ ン ス に 設 置 し て 誘 導 灯 な ど の 小型電源として機能させる研究を行っ て い ま す b こ れ は 、 フ ェ ン ス 上 部 に 発 生 す る 増 速 域 を 利 用 す る 発 電 で す 6 垂 直 軸 の ク ロ ス フ ロ ー 風 車 は 本 来 、 風 向 に 対 す る 依 存 性 が な く 、 低 周 速 か ら 発 電 が 可 能 で す が 、 フ ェ ン ス に 平 行 に 設 置 す る 場 合 、 出 力 は 風 向 の 影 響 を 受 け る た め 、 こ れ を い か に 制 御するかを検討していますb

更 に 、 風 車 の 市 街 地 へ の 導 入 条 件として、低騒音化は不可欠であり、

騒 音 発 生 や 伝 搬 の メ カ ニ ズ ム に つ い て 風 洞 実 験 と C F D 解 析 を 実 施 し て 解 明に取り組んでいます6

自 然 エ ネ ル ギ ー 活 用 部 門 で は 、 地 産 地 消 型 の 自 然 エ ネ ル ギ ー 活 用 技 術 システムの開発に取り組んでいます。

都市に適応する分散型電源としての風 力 や 水 流 を 利 用 し た 高 効 率 ・ 低 騒 音 な発電システムと、その発電出力変動 を補完する燃焼システムを開発し、次 世代のスマートシティ構築の一翼を担

うことを目指しています。

市 街 地 の 風 に 関 す る 研 究 は 、 建 築 物 の 耐 風 設 計 や 、 地 表 近 傍 の 風 ・ 熱 環 境 の 研 究 分 野 で 精 力 的 に 行 わ れ て きていますが、小形風車を設置する観 点 か ら の 研 究 は ほ と ん ど 行 わ れ て き て い な い の が 現 状 で す 。 一 般 的 に 、 市 街 地 上 空 の 風 条 件 は 、 平 坦 地 の 上 空 の 風 条 件 に 比 べ て 、 時 間 的 ・ 空 間 的 変 動 が 大 き い こ と 知 ら れ て い ま す が 、 ど の 様 な 場 所 で 、 ど の 程 度 の 風 の 増 速や乱れが生じるかといった定性的且 つ 定 量 的 な 情 報 は 、 非 常 に 限 ら れ て

市街地に導入する 小 形 風 車 の 開 発

mJ変ピッチ式直線翼垂直軸風車や フ ェ ン ス 上 部 設 置 型 の ク ロ ス フ ロ ー 風 車 の 開 発 は 、 本 部 門 の 主 要 な 研 究 課題の一つです。

可 変 ピ ヅ チ 式 直 線 翼 垂 直 軸 風 車 に 関 し て は 、 時 間 的 な 変 動 が 大 き い 市 街 地 の 風 速 に 対 応 で き る よ う に 、 翼 の 形 状 や 枚 数 、 取 り 付 け 方 法 、 風 に 対 す る 角 度 の 制 御 方 法 な ど の 検 討 を 風洞実験や数値流体力学(CFD)i['

小形風車導入のための 建 築 物 屋 上 の 風 条 件 の 精 査

小形風車の設計は現在、IEC規格

DMsionofRenewableEnergy

3 ． 部 門 紹 介

■

に準拠していますbしかし、IEC規 格 に お い て 耐 久 性 の 評 価 に 用 い ら れ る 風 速 や 乱 れ 強 度 な ど の 風 条 件 は 、 建 築 物 屋 上 の よ う な 複 雑 な 乱 流 場 を 対 象 と し て い ま せ ん 。 近 年 、 小 形 風 車 の 建 築 物 屋 上 へ の 導 入 事 例 が 増 え て き て い て 、 建 築 物 屋 上 に 設 置 す る 小 形 風 車 の 規 格 や 最 適 配 置 に 関 す る ガイドラインの策定が望まれています が 、 建 築 物 屋 上 の 風 条 件 に 関 す る 情 報は非常に限られていますb

そこで、規格やガイドラインを策定 す る た め の 知 見 の 蓄 積 を 目 的 に 、 幅 40m･奥行40m･高さ80mの正方 形 柱 形 状 建 築 物 周 り の 流 れ 場 に つ い てCFD解析し、その屋上の風条件を 調 べ ま し た 。 風 向 は 、 風 上 側 の 壁 が 建 築 物 に 正 対 し て い る 場 合 （ 風 向 角 0｡)、22.5°傾いている場合（風向角 22.5｡)、45°傾いている場合（風向角 45｡）を対象としました。

その結果、次のようなことが明らか になりました。

l ) 建 築 物 の 影 響 を 受 け て い な い 流 入 境 界 に お け る 同 高 度 の 風 速 よりも増速する領域（図1の最も 濃い領域、主流風向は左から右）

の 出 現 の 仕 方 は 各 風 向 角 の 場 合 で 大 き く 異 な る が 、 接 近 風 が 直 接 衝 突 す る 風 上 側 縁 辺 近 傍 の 上 空 で は 比 較 的 低 い 高 度 か ら 上 空 に か け て 増 速 す る の は 共 通 し て いる。

2 ） 風 の 乱 れ の 強 さ の 指 標 で あ る 主流風速標準偏差は､強風域(図 1の最も濃い領域）では小さい。

一 方 、 主 流 風 速 標 準 偏 差 の 大 き な 値 の 各 高 度 に お け る 出 現 の 仕 方は、風向角0．の場合と風向角 45.の場合で大きく異なる。

今 後 、 屋 上 風 条 件 に 対 し て 、 建 築 物 の 縦 横 高 さ の 比 や 屋 上 形 状 、 接 近 風 の 性 状 、 周 辺 建 築 物 が ど の よ う な 影 響 を 及 ぼ す の か を 検 討 し て い き

ます。

ｐ↑；計１１１⁝１一︹０︑一

函一ケ

■￨ld;Hい）

A D A . ． 、

B 、 一 C B● l

､p…や…一参､ⅢPlヘーーー､｡…一…p

4 ‑ 4 . . ‑ ､ ￥ 、 ヘ

感‑塁配■、，職：

い『、■･雲,一"．。＝

− 1 罫X

r

， : l

涙 ？ 博 騨 . 廻

匿浬曝

操 1 ℃

! ､ ； 簿 ' 鷺 , ,x , 、 ． ､ 亡

畿、,.tA",6壁、

寸 建 ； ： : ＝庁−

bを.｡j､

″:'試

一〜、‐.B･･･'

2 m ･ 卜 牢 4 m 卜 牢 6 m ̲ 卜 空 8 m ̲ 卜 牢 1 0 m ̲ 卜 幸 図 1 流 入 境 界 に お け る 同 高 度 の 風 速 に 対 す る 風 速 比

︻叩︼■ｌも４４４︐６１１︒︵﹄ 日

L

）

■ ＝ ‐ ¥ ■ ■ − ■ と

….．... .廓

● ^IlE#ーU 『 !

C

l

）

F群

込

！

四■昭１Ｂ

C C

B−．通

房

／1ﾏﾊ

11

準目標肺５５５速差３２２１１０風偏一一一一一■■ｉ■■日自罐Ｂ︽ＯＡＢ一一Ａ・・︐・八１１

一一一一一一一一一一一一判⁝で

■日源

一Ａ．︲．Ｂ一Ａ・一一︐・八︸

■■と罐

画？︑

一ＡＢ一

■伊監︾

倒暑？控

一轌一一一一一一一二一Ａ︑Ａｌ

■ ■

A

B

倒

"Pq ， A‐′,′．

A 4

Ｅ▼ ，

ヘ A A

碑

図 2 主 流 方 向 風 速 の 標 準 偏 差

置 を 行 う に は 、 風 車 後 流 の 風 速 分 布 を把握する手法が必要ですbこれま で 、 水 平 軸 風 車 を 対 象 に 、 風 車 ロ ー ダ の 形 状 を 円 盤 で 近 似 し た ア ク チ ュ エータ・ディスク(AD)モデルや、ブ レードの形状を線で近似したアクチュ エータ・ライン(AL)モデルを用いた C F D 解 析 に よ り 、 風 車 後 流 風 速 の 再 現 を 試 み る 研 究 が な さ れ て い ま す が 、 そ れ ら は 風 車 タ ワ ー の 影 響 を 考 慮していません。

そ こ で 私 た ち は 、 水 平 軸 風 車 を 対 象に、ADモデルを用いたLES解析 を 行 い 、 風 車 タ ワ ー が 風 車 後 流 風 速 に 与 え る 影 響 を 検 討 し た と こ ろ 、 タ ワ ー が 後 流 風 速 分 布 に 著 し い 非 対 称 性を生じさせていることが明らかにな

りました。一方、ADモデルでは風の

乱 れ 強 度 が 極 め て 低 く 計 算 さ れ る こ とを確認したため、今後はALモデル を 計 算 コ ー ド に 組 み 込 ん で 、 乱 流 特 性 の 再 現 性 を 改 善 し て い き ま す b さ ら に 、 A L モ デ ル を 垂 直 軸 風 車 の 解 析 用 に 拡 張 し 、 風 洞 実 験 と の 比 較 に よ っ て 適 用 性 の 検 証 や モ デ ル 改 良 を 図 り ます6

以 上 の 研 究 を 通 し 、 市 街 地 に 導 入 さ れ る 小 形 風 力 発 電 の 高 性 能 化 と 信 頼性・安全性の向上に貢献することを

目指しています6

風車後流特性を再現する 解 析 法 の 開 発

風 力 発 電 機 の 風 車 を 近 接 し て 複 数 台 設 置 す る 場 合 、 風 上 側 風 車 の 後 流 の 減 衰 し た 風 速 に よ り 、 風 下 側 風 車 は 、 発 電 量 が 大 幅 に 低 下 し た り 、 極 端 に ア ン バ ラ ン ス な 分 布 の 風 荷 重 が かかって寿命が短くなることがありま す b こ う し た リ ス ク を 回 避 し た 風 車 配

注 記

①数値流体力学

空気や水など流体の運動方程式（Navier‑Stokes方樫 式やEuler方程式など）をコンピュータで計算し、流れ を観察する数{'11(解析法。

RSET

lResea雁h mtBr的r目,OQoa bI8Ene四yand耐chnolopV日■■■■

DivisionofCarbonCirculationTechnology

木 理 教 授 二

口 専 任

炭 素 循 環 技 術 部 門

海洋バイオマスの

高効率生産プロセスの開発

、

1． 荊 1

回

ぞ

唾

悪了個]

、

旦儒圏

戸一

可

堅

毎戸

炭 素 循 環 技 術 部 門 で は 、 石 炭 エ ネ ル ギ ー 利 用 に お け る 環 境 負 荷 低 減 を め ざ し 、 新 規 の 炭 素 循 環 技 術 の 開 発 に取り組んでいます。

現 在 、 石 炭 は 世 界 の 発 電 燃 料 の 約 40％を占め、国際エネルギー機関は、

2050年に石炭火力発電と原子力発電 が 世 界 の 発 電 エ ネ ル ギ ー 源 の 中 心 と なると予測しています。日本では国家 戦略「エネルギー基本計画」の見直し が 迫 ら れ る な か 、 価 格 と 供 給 の 安 定 性に優れた石炭への需要が高まると考 え ら れ ま す 。 し か し 、 石 炭 の 活 用 拡 大 に は 、 二 酸 化 炭 素 と 燃 焼 石 炭 灰 の 大 量発生という問題が伴うため、二酸化 炭 素 の 回 収 ・ 貯 留 、 石 炭 灰 活 用 の 技 術開発がより重要となります。

さらに、100℃以下の膨大な低温 排 熱 の 有 効 利 用 は ま だ ま だ 進 ん で お ら 或 排 熱 の 有 効 利 用 推 進 に よ る 省 エネルギー技術開発が重要です。

本 部 門 で は 、 二 酸 化 炭 素 の 大 量 発 生源の火力発電と鉄銅製造をターゲッ トに、①高効率なCO2分離回収プロ セスとして、新規吸着剤を用いた温度 スイング式二酸化炭素吸着装置の開 発、②CO2海洋貯留技術として、光 合成利用の藻類バイオリアクターの開 発、③藻類バイオマスの生産向上を 図るための育成技術の開発、④発電 所 ． 工 場 か ら 発 生 す る 膨 大 な 未 利 用 の 低 温 排 熱 を 有 効 活 用 す る た め の 蓄 熱 ． 熱 輸 送 、 熱 利 用 機 器 の 拡 充 の 研 究を推進しています。

今 回 は 、 本 部 門 専 任 の 三 木 理 教 授 の「海洋バイオマスの高効率生産プロ セスの開発｣を紹介します。

間 伐 材 や 稲 わ ら な ど の 未 利 用 バ イ オ マ ス 、 穀 物 な ど の 資 源 作 物 に 大 別 さ れますbこうしたバイオマスの中で、

近 年 、 海 藻 に 代 表 さ れ る 海 洋 バ イ オ マ ス か ら エ ネ ル ギ ー を 回 収 す る 研 究 に注目が集まっています61970年代 の オ イ ル シ ョ ッ ク 当 時 に 、 石 油 の 代 替 燃 料 と し て 海 洋 バ イ オ マ ス エ ネ ル ギ ー が 俄 か に 脚 光 を 浴 び 、 例 え ば 、 米 国 で は 、 大 型 藻 類 で あ る ジ ャ イ ア ントケルプの海洋牧場が計画されま し た 。 し か し な が ら 、 適 量 の 栄 養 塩 を 安 価 に 供 給 す る 方 法 や ケ ル プ を 魚 礁 な ど に 固 定 す る 技 術 と が ネ ッ ク と なって、計画は頓挫していますb

近 年 、 再 度 藻 類 が バ イ オ マ ス エ ネ ルギーとして着目されている理由とし て は 、 単 位 面 積 当 た り の 生 産 量 が 大 きい、穀物系バイオマスのように食糧 と の 競 合 を 来 た さ な い 、 二 酸 化 炭 素 固 定 や 水 域 浄 化 な ど の 環 境 保 全 に も

海洋バイオマスエネルギーの 研 究 が 活 発 化

バイオマスの種類は多岐にわたり、

下水汚泥などの廃棄物系バイオマス、

DivisionofCarbonCirculationTbchnology

3 ． 部 門 紹 介

■

有用である、などがあげられます6ま た 、 日 本 は 、 領 海 と 排 他 的 経 済 水 域 と合わせた面積が世界第6位であり、

そ の 広 大 な 海 域 を 藻 類 の 生 産 に 利 用 で き ま す b 実 際 、 大 型 藻 類 か ら の バ イオエタノール回収や微細藻類からバ イオディーゼルを得る研究が活発に行 われており、その実用化には生産コス

トの低下が課題となっていますb こうしたことを背景に、私たちの研 究 室 で は 、 海 産 性 藻 類 と し て 大 型 海 藻 、 お よ び 微 細 藻 類 を 対 象 に 、 効 率 的な生産プロセスの開発に取り組ん でいます。

の 鉄 不 足 に つ な が り 、 磯 焼 け を 招 い ているという説もありますbまた、近 年多発しているノリの色落ちについて も、原因のひとつとして、窒素やリン などの栄養塩の低下がありますが、微 量栄養源である鉄の欠乏も色落ちも招

くことが明らかにされていますb こうした知見から、「海洋バイオマ ス生産の高効率化」についても、適正 な 栄 養 塩 の 制 御 が 欠 か せ な い と 考 え て い ま す b 栄 養 塩 の 安 価 な 供 給 方 法 については、排水'‑￨1の窒素やリン、お よび、副産物（石炭灰、鉄鋼スラグな ど）に含まれる鉄などの微量栄養源の 活用が考えられますbしかし、窒素や リンと比較し、「海洋バイオマス生産 の高効率化｣への鉄の影響については 知 見 が ま だ 十 分 で は な い た め 、 基 礎 的 な 検 討 か ら 副 産 物 の 活 用 方 法 ま で

￨隔広く研究を進めています(図①)。

さらに、「海洋バイオマス生産の高 効率化」には、栄養塩ばかりでなく、

光条件、CO2濃度、水温付着基質 など、さまざまな環境条件を制御する 必要があります(図②)。また、海洋バ イオマスは、室内培養ではなく最終的

には屋外の培養を想定する必要がある ため、バクテリアなどの汚染に対する 海洋バイオマスの11吋性も非常に重要な 要素ですもこれらの生産効率化に必要 な条件は、対象とする海洋バイオマス によっても大きく異なってきますb

「 微 細 藻 類 」 に 関 し て は 、 バ イ オ ディーゼルの原料となる油脂を多く生 産するとともに、｜荊放系の条件でも、

安 定 し て 優 先 的 に 成 長 で き る 海 産 性 の種の特定を進めていますb

また、「海産性大型藻類」に関して は、｜l本で数多くの種が存在すると と も に 、 数 m に ま で 大 き く 成 長 し 二 酸 化 炭 素 固 定 量 の 高 い ホ ン ダ ワ ラ 類 を 対象とし研究を進めていますbホンダ ワ ラ 類 は 、 磯 焼 け 等 の 環 境 再 生 の 視 点からも重要な種であると考えていま す b 現 在 、 ホ ン ダ ワ ラ 類 の 生 育 促 進 に 適 し た 栄 養 塩 の 供 給 量 、 L E D 光 源 の 光 量 や 波 長 、 付 着 基 質 の 選 定 な

どを検討しています(図③)。

以 上 、 環 境 系 ・ 機 械 系 ・ 化 学 系 ・ 土 木 系 の 異 分 野 融 合 と 産 学 連 携 の も と、「地産地消」の観点を重視し、本 研究を進めています6

海洋バイオマス生産 高効率化の視点

コンブやホンダワラなどの藻場の衰 退、いわゆる磯焼けは、さまざまな要 因が指摘されていますが、窒素やリ ン な ど の 栄 養 塩 の 不 足 も そ の 要 因 の ひとつであるといわれていますbまた、

森林腐植土lll来のフルボ酸は、微量 栄養塩である鉄のキレータとして山か ら川を通じて海へ鉄を運んでおり、山 林 部 か ら の 腐 植 土 の 減 少 が 沿 岸 部 で

図① 図②

ホンダワラ類の成長に対する鉄添加の影響 海洋バイオマスを効率的に育てるには

￨

■

":r｡…… 零、

００６５

琴

琴 海藻 4．0 ̲ED

奇

戸

目3o

､ご 呵

:20

④QQ2

CO2 CO2

CO2 ⑤丞温

鉄添加系(20日目） 岫辮 錘醒 ●Ⅱ尾川︺観物 列ｊ／所

￨没ご皇

① 付 着 基 質 一 ソ

1．0

1

、

燕r ｱ面面

ロ ー プ 培 養 基 質 培 養 0.0

0 1 0 2 0

Time(dav）

受精卵(0日目）

鉄無添加系(20日目）

図③

受 精 卵

発芽畢

幼 体

、

︾蝋鱈蕊蓉

ザ

巻 一

ホンダワラ類の培養

｜ 菫 司 き ＝ ， …

‐ 】 ' こ ■ ＝ 鋤

ヴ

鱗 鴬蕊鴬

掌還 ー

弓午

竪一

品

卓凸牟

RSET

R鱈 応hcenm『forSnn翰動、角hIBEnBmyandmchnology

DivisionofEnergyandEnvironmentalMaterials

I

エネルギー・環境材料部門 口 専 任 石 島 達 夫 准 教 授

重相構造プラズマを用いた

革新的基盤技術の創出に取り組む

物 質 の 第 四 態 と い わ れ る プ ラ ズ マ は 、 現 代 社 会 を 支 え 、 発 展 に 導 く 基 幹 技 術 で す 。 微 細 加 工 分 野 で は 異 方 性エッチングや薄膜堆積、エネルギー 分 野 で は 太 陽 電 池 素 子 、 素 材 合 成 分 野では機能性ナノ粒子などの新材料の 創 製 、 医 療 分 野 で は 殺 菌 ・ 滅 菌 や 傷 の 治 療 、 環 境 分 野 で は 廃 棄 物 や 排 ガ スの処理など、さまざまな分野で研究 が進められています。

エ ネ ル ギ ー ・ 環 境 材 料 部 門 で は 、 質の高いエネルギーである電気の高度 利 用 を め ざ し 、 三 相 構 造 プ ラ ズ マ の 物 性 解 明 に 基 づ く 革 新 的 基 盤 ・ 基 幹 技 術 の 開 発 に 取 り 組 ん で い ま す 。 菫 相 構 造 プ ラ ズ マ と は 、 固 体 ・ 液 体 ・ 気 体 ・ プ ラ ズ マ の 四 相 が 時 間 的 ・ 空 間 的 に混在している物質構造で、新しい概 念です。

本 部 門 の 主 な 研 究 テ ー マ は 、 本 学 独 自 の 技 術 で あ る 変 調 型 超 高 密 度 高

温プラズマを使った高純度ナノ粒子の 大 量 ・ 高 効 率 製 造 技 術 、 プ ラ ズ マ に よるポリマーアブレーションを利用し た 大 電 流 直 流 ア ー ク 遮 断 技 術 、 高 効 率プロセスプラズマ技術による高機能 デ バ イ ス 材 料 の 創 製 、 次 世 代 半 導 体 素子と目される単結晶ダイヤモンドの プラズマプロセスによる創製です。今 回 は 、 本 部 門 専 任 の 石 島 達 夫 准 教 授 の研究を紹介します。

マイクロ波励起液中気泡プラズマを 有機物処理に応用

私 が 主 に 取 り 組 ん で い る の は 、 マ イクロ波励起液'1‑!気泡プラズマですb そ の 生 成 装 置 と プ ラ ズ マ 生 成 の 様 子 を図①に示しますb液体容器と容器 内 に 突 出 し た 導 波 管 で 構 成 さ れ 、 導 波 管 先 端 に は 複 数 の ス ロ ッ ト ア ン テ ナ と 石 英 板 が 設 置 さ れ て い ま す b 導 波 管 を 通 し て ス ロ ッ ト と ス ロ ヅ ト の 間 に

マ イ ク ロ 波 を 照 射 す る と 気 泡 が つ く ら れ 、 さ ら に マ イ ク ロ 波 に よ る 電 磁 界 が気泡内にプラズマを生成させますb 電 磁 界 が 最 も 強 い ス ロ ッ ト ア ン テ ナ 周

り に 気 泡 を 留 め る た め に 、 気 泡 制 御 板 と 呼 ん で い る 構 造 を 設 け て い る 点 が 特 徴 で す b 液 中 プ ラ ズ マ は 大 別 す る と 、 液 体 の 絶 縁 破 壊 に よ る 生 成 と 液!￨'の気泡絶縁破壊による生成とが あります。電界強度を見ると、水は〜

106V/cmであるのに対し、空気は〜

104V/Cm。前者の場合は、高電圧に よって電極物質がスパッタされて溶出 し、溶質の性質に影響を及ぼすリス クがありますbそこで、液中プラズマ の 多 く は 、 気 泡 の 中 に プ ラ ズ マ を 生 成 さ せ ま す b と こ ろ が 、 従 来 の 加 熱 法 で は ､ 気 泡 の 生 成 促 進 と 電 極 ダ メ ー ジ 抑 制 の た め 、 よ り 低 い 電 圧 で 電 流 を 大 量 に 流 す 必 要 が あ り 、 液 体 の 導 電率を高める工夫が必要でした。

DivisionofEnergyandEnvironmentalMaterials

3 ． 部 門 紹 介 Ｆ１

一方、マイクロ波を使うプロセスで は 、 マ イ ク ロ 波 で 極 性 分 子 を 加 熱 し て 気 泡 を つ く る た め 、 液 体 の 電 気 伝 導 度 に 依 存 し ま せ ん 。 ま た 、 従 来 の 針 電 極 に 比 べ て 、 プ ラ ズ マ 発 生 部 で あるスロットアンテナの劣化も抑える ことができますb

こうした液中気泡プラズマの開発 研 究 は 、 化 学 反 応 性 に 富 む プ ラ ズ マ を 用 い た 溶 液 中 の 化 学 反 応 を 促 進 さ せる新規反応プロセスを創出する試 み で 、 最 初 は 水 中 の 有 機 物 分 解 処 理 から始めました。一例としてメチレン ブルーの分解脱色の様子を図②に示 します.0.5kW程度のマイクロ波入 射電力によって8Lのメチレンブルー が約30分の液中気泡プラズマで、ほ ぼ脱色されることが分かりますb

非平衡プラズマで生成される活性 種 の 中 で も O H ラ ジ カ ル は オ ゾ ン 以 上 に 酸 化 力 が 強 く 、 難 分 解 性 の 有 機 物 質 の 分 解 に 有 効 で す が 、 短 寿 命 で あることがネックとなっています6そ こで、ラジカル生成と水処理の￨司時 的 進 行 と い う 観 点 か ら 液 中 プ ラ ズ マ が有望視されてきました。

実 際 、 私 た ち の マ イ ク ロ 波 励 起 液 中気泡プラズマの分解能について、

難 分 解 性 有 機 物 質 に 対 す る 実 験 を 行ったところ、マイクロ波利用の減圧 プラズマは、外部ガス導入による大 気圧プラズマよりも分解速度が速いこ と が 明 ら か に な り ま し た 。 ま た 、 気 泡 制 御 板 の 導 入 に よ っ て プ ラ ズ マ を 安 定化させ、ならびにスロットアンテナ 数を増やして反応領域を拡大すること に よ り 、 有 機 物 質 処 理 の 高 効 率 化 が 図れることを確認しました。

Pump

ヨU

BubbleCont｢ol Plate

釧

爵一，,， 。

、 1 1 J ・ 1 1

， ▲

￨時，し兎専一

｜気泡｜細ロ

賭 盤 4

Waveguide

IEc"

ズ マ Solution(81)

図1‑1液中気泡マイクロ波 プラズマ生成装置

図1‑2液中気泡マイクロ波 プ ラ ズ マ の 発 光 の 様 子

分 解

〜吟 ＝ 麹 三 一 一 … 〜

￨IE｢÷工

一 一 易 1 4 号 一 起 壹 ロ

十

1

30分:処理完了

図 2 5 分 毎 の メ チ レ ン ブ ル ー 溶 液 の 色 の 変 化

に よ り 変 質 し て 硬 化 し た レ ジ ス ト 膜 に 対しても高速除去が可能であるという メリットを有しています6従来のプラ ズ マ 生 成 法 と 異 な り 液 中 で も 平 面 的 に 広 が る た め 、 基 板 な ど の 平 面 構 造 物を液I￨‑1で処理する新規プロセスを 可能にしますb

また、液中プラズマを用いた減圧 流 水 処 理 法 も 開 発 し て い ま す b 液 体 処 理 容 器 に 流 入 さ れ た 液 体 は 、 水 流 ポンプによって吸引され、ポンプから 排 出 さ れ た 液 体 が ア ス ピ レ ー タ を 駆 動 し 、 容 器 内 を 減 圧 す る こ と で 、 減 圧 環 境 に よ り 液 中 プ ラ ズ マ の 生 成 が 効 率 的 に 進 み ま す b 従 来 の バ ッ チ 型 処 理 法 で は 連 続 処 理 が 困 難 で あ り 、 減 圧 の た め に は 高 価 な 真 空 ポ ン プ を 必 要 と し ま す が 、 考 案 し た 処 理 法 で は 、 連 続 的 か つ 効 率 的 な 流 水 処 理 を 可能にします。

の研究報告があり、iⅢi期的な医療技 術 と し て の 期 待 が 高 く 、 研 究 開 発 が 盛 ん に 行 わ れ て い ま す b 日 本 に お い て も 、 平 成 2 4 年 か ら 、 先 進 的 医 療 技 術 の 開 発 を め ざ し 文 部 科 学 省 の 新 学術領域「プラズマ医療科学｣が採択 されるなどプラズマと生体・バイオへ の 研 究 開 発 に 注 目 が 集 ま っ て い ま す 6 生 体 と プ ラ ズ マ と の 反 応 は 液 体 中 に 存 在 す る 細 胞 組 織 と の 固 体 表 面 と の 相 互 作 用 で あ り 、 重 相 構 造 プ ラ ズ マ 環境にあると考えられますb

したがって、プラズマと生体との 相 互 作 川 を 解 明 す る 研 究 は 、 相 が 異 な る 状 態 を 複 合 的 か つ 有 機 的 に 結 び つ け る 新 し い 学 際 分 野 で あ り 異 分 野 間 の 連 携 が 欠 か せ ま せ ん 。 セ ン タ ー の特徴を生かした学内連携に加えて、

産 学 連 携 体 制 を 整 え 共 同 体 制 で 推 進 していきます6

レジスト膜の除去技術や 減 圧 流 水 処 理 法 の 開 発

液中気泡プラズマの新たな応用と し て 、 半 導 体 製 造 プ ロ セ ス に お け る レジスト膜を、薬液を用いることなく 超 純 水 中 で 除 去 す る 新 た な 技 術 に 取

り組んでいますb基板のエッチング加 工 で は 、 目 的 部 位 以 外 を 保 護 す る た め に フ ォ ト レ ジ ス ト 膜 を 形 成 し ま す b 従 来 、 こ の 膜 の 除 去 に は 、 硫 酸 に 過 酸 化 水 素 を 加 え た 溶 剤 が 大 量 に 用 い ら れ て い ま す も 新 た に 開 発 し た 液 中 気泡プラズマ法は、超純水を使用し、

化 学 的 に 活 性 な 反 応 種 は 寿 命 が 短 い ため環境への負荷を小さくすることが 可 能 で す b さ ら に 、 イ オ ン 注 入 工 程

プラズマの新たな応用領域 非平衡プラズマは、外傷治療や州 細 胞 の 増 殖 抑 制 な ど の 効 果 が あ る と

RSET

￨ResBa唖c副1terforSU塗Inabl⑨EngrgyamdmchnoI叩y卜

DivisionofUnutilizedBiomassEnergy

口 専 任 本 多 了 助 教

バイオマス利用部門

微細藻類と下水処理水を活用した

エネルギー・バイオマス生産プロセス

劃

ノ

唯

、

9 ﾉ

，

バ イ オ マ ス 利 用 部 門 で は 、 未 利 用 バイオマスの利用技術の開発、ならび に、バイオマス使用拡大に伴う環境負 荷を軽減するシステムの最適化に基づ いたクリーンエネルギーの創出に取り 組んでいます。

主たる研究課題は以下のとおりです。

(1)堆肥化・消化・光合成によるエネル ギ ー ・ 資 源 回 収 技 術 と し て 、 下 水 処理場集約型バイオマス利用技術、

発 酵 熱 の 原 付 置 直 接 利 用 技 術 、 下 水 処 理 水 を 利 用 し た 藻 類 バ イ オ マ ス 利 用 エ ネ ル ギ ー 生 産 プ ロ セ ス の 開 発

(2)環境負荷低減型バイオマス燃焼技 術として、リスク評価の研究、低コ ス ト な 排 出 源 対 策 技 術 の 開 発 (3)バイオエタノール製造技術として、

イ オ ン 液 体 ・ 発 酵 に よ る 資 源 抽 出 技 術 の 開 発

今 回 は 本 多 了 助 教 の 「 下 水 処 理 水

を 利 用 し た 地 球 温 暖 化 緩 和 型 エ ネ ル ギー・バイオマス生産プロセスの開発」

を紹介します。

から、下水処理システムを汚濁物質の 除去にとどまらず、バイオマス・エネ ル ギ ー 生 産 シ ス テ ム と し て 最 適 化 が で きないかと考えていますbその方法の 一つが、下水処理水｢￨!の窒素・リン 成分のバイオマス資洲化ですbまず、

有 機 物 除 去 過 程 で 有 機 物 の 酸 化 に よ る 二 酸 化 炭 素 発 生 を 抑 え 、 下 水 中 の 有機物をできるだけ余剰汚泥として￨画｜

収しますbその後、有機物を除去した 後 に 残 る 窒 素 ・ リ ン は 、 微 細 藻 類 の 生 産 に 利 川 し ま す b 微 細 藻 類 は 二 酸 化炭素をI!lrl定して増殖するので､窒素・

リ ン か ら 有 機 物 を 含 む バ イ オ マ ス 資 源を生産することができますbこのよ うにして下水からバイオマス（＝余剰 汚泥と藻類バイオマス）をできるだけ 多く生産し、メタン発酵によるバイオ ガ ス 回 収 や 炭 化 処 理 に よ る 固 形 燃 料 化などによって、エネルギーとして利 用することを想定しています6

下水処理水を利用した

藻類バイオマス･エネルギー生産

都 市 の 未 利 用 バ イ オ マ ス の 一 つ で あ る 下 水 の 処 理 は 、 有 機 物 や 窒 素 ・ リ ン な ど の 汚 濁 物 質 の 除 去 が 目 的 で す が 、 同 時 に 、 除 去 さ れ た 有 機 物 （ ＝ 余 剰 汚 泥 ） は 廃 棄 物 と し て 排 出 ・ 処 理 されますb現在の下水処理システムは、

廃棄物となる余剰汚泥を少なくするた めに多くの曝気エネルギーを投入し、

有 機 物 を で き る だ け 酸 化 し て 二 酸 化 炭 素 に す る こ と に 主 眼 が 間 か れ て い ま す b ま た 、 閉 鎖 性 水 域 の 富 栄 養 化 の原因となる窒素の除去にも多くのエ ネルギーが投入されていますb

私 は 、 下 水 の 再 資 源 化 と い う 観 点

DivisionofUnutilizedBiomassEnergy

3 ． 部 門 紹 介

一 1 −

図 1 従 来 の 培 養 槽 と 浸 漬 膜 を 利 用 し た 培 養 槽 の ち が い メンブレン

フォトバイオリアクターの考案 近 年 、 微 細 藻 類 を 利 用 し た バ イ オ 燃 料 の 生 産 に 関 す る 研 究 が 盛 ん に 行 わ れ て い ま す b し か し 、 藻 油 （ ＝ 藻 類から生産されるバイオディーゼル などの燃料）は、まだまだ化石燃料由 来 の ガ ソ リ ン や 軽 油 に 比 べ て は る か に 高 価 で あ り 、 実 用 化 ・ 普 及 に 向 け ては生産コストの大￨隔な低減が課題 となっていますbコスト要素の一つと して、培養に要する二酸化炭素や窒 素・リンの栄養塩の供給がありますb こ れ ら を 下 水 処 理 水 か ら 利 用 で き る ようにすることで，より低コストな栄 養 塩 供 給 と 資 源 循 環 利 用 を 目 指 し て い ま す 。 し か し 、 下 水 処 理 水 中 の 窒 素・リンなどの栄養塩は、藻類培養 基質としては低濃度です6より高い藻 類生産速度を得るには、なるべく多 量 の 窒 素 ・ リ ン を 供 給 す る こ と が 重 要になりますb下水処理水は窒素・リ

ン 濃 度 が 低 い た め 、 そ の 分 供 給 量 を 増 や す こ と が 必 要 で す が 、 そ の ま ま 供給速度を上げるだけでは、培養槽 内の微細藻類も一緒に槽外に流出を してしまいます（図1左)。微細藻類 は細胞分裂によって倍々ゲームで増え て い き ま す か ら 、 培 養 槽 内 の 微 細 藻 類濃度が小さくなると生産速度も大き くなりません。そこで、処理水供給速 度の増力￨￨と微細藻類の高濃度保持を 両立させるために考案したのがメンブ レンフォトバイオリアクター（浸漬膜 付加型光照射生物反応槽）です（図l 右 ) 。 こ の 培 養 槽 に は 、 家 庭 の 浄 水 器にも利用されている精密ろ過(MF) 膜という孔径約0.2"mの細孔をもつ 膜が槽内に浸漬されていますb微細 藻類の大きさはシアノバクテリアで1

10"m程度ですから、MF膜を通 過することはできません。そのため、

こ の 膜 を 通 す こ と で 主 に 水 と 溶 存 物 質だけを培養槽内から取り出すことが できますbこれによって、下水処理水 の 供 給 流 量 と 、 培 養 槽 内 の 藻 類 濃 度 を 別 々 に 制 御 す る こ と が で き 、 供 給 速 度 増 加 と 藻 類 濃 度 保 持 の ジ レ ン マ から脱することができるようになりま した。

現 在 ま で の 結 果 で は 、 こ の 浸 漬 膜 ろ 過 の 導 入 が 効 果 的 で あ る こ と は 分 か り ま し た が 、 藻 類 生 産 速 度 は 既 存 の 高 濃 度 栄 養 塩 培 地 を 用 い た 研 究 と

浸 漬 膜 付 加 型 培 養 槽 L

(メンブレン･フオトバイオリアクター）

￨従来の培養槽

〆＞膜により藻類バイオマスは槽内に保持

＞下水処理水のような低栄養塩培地でも 高濃度培養･高速度生産が可能 藻類バイオマスは基質と共に流出

下水処理水のような低栄養塩培地では 高 濃 度 培 養 が 困 難

〆軋〆

Q=Qs 酬叩

●●●

● ● ●

●●●●

V●●●

C O

精密(MF)膜(孔径0.21'm)

寺 が

蕊昌

離、

流入基質濃度を濃くし ないと藻類バイオマス 濃度を保持できない

」^{、講鱸灘環懸齪購」}

、

図2正浸透(FO)膜による栄養塩濃縮プロセスの原理

窒素･リン･鉄分など

ヘ ， 処 理 水 の 流 れ吟嘩

濃 縮 下 水 処 理 水

希釈海水I 下 水

ノ 正浸透(FO)膜

下水処理水中の水だけが海水側に移動し，

溶存している栄養塩類(窒素･リン･鉄)が 濃縮される

比 べ て ま だ 及 び ま せ ん 。 今 後 、 さ ら に下水処理水の供給速度を増やして、

生産速度の向上を目指していくつもり です6

水側へと移動し、窒素・リンイオンは 下水処理水側に残ります（図2)。こ の水(H,O)の移動は浸透圧によって 外部からIli力を加えなくても起こりま す の で 、 エ ネ ル ギ ー 消 費 の 少 な い 濃 縮が可能となりますbちょうどこの研 究の構想を練っていたときに、JSPS

｢ 組 織 的 な 若 手 研 究 者 等 海 外 派 遣 プ ログラム｣で在外研究の機会をいただ き、FO膜や逆浸透(RO)膜の研究 の第一人者の一人、EricM.V.Hoek 教授（米国カリフォルニア大学ロサン ゼ ル ス 校 ） に 受 け 入 れ の 打 診 を し ま し た 。 彼 と は 面 識 が な か っ た に も 関 わ ら ず 快 く 受 け 入 れ て い た だ き 、 彼 の 研究室に2012年の8月〜10月の2 か 月 間 洲 在 し 、 研 究 を 本 格 的 に 開 始 することができました。Hoek先生か らもメンブレン・フォトバイオリアク ターの研究に興味を示していただき、

共 同 研 究 を 模 索 し て い る 段 階 で す b 今 後 も 、 バ イ オ マ ス を 利 用 し た 新 し い エ ネ ル ギ ー 生 産 技 術 の 開 発 を 目 指 し て 研 究 を 続 け て い き た い と 考 え ています。

正浸透膜プロセスへの 取り組み

正浸透(FO)膜プロセスは、塩濃 度 の 異 な る 2 つ の 溶 液 の 問 に 生 じ る 浸透圧を駆動力として利用するプロ セ ス で 、 浸 透 圧 発 電 や 省 エ ネ ル ギ ー 型 海 水 淡 水 化 へ の 利 用 な ど で 、 最 近 注目を浴びているプロセスです6先ほ ど 、 下 水 処 理 水 の 窒 素 ・ リ ン 濃 度 は 低いとお話ししましたが、このFO膜 プロセスによって、下水処理水中の 窒素．リンを低エネルギーで濃縮す るプロセスの開発についても取り組 み始めました。

FO膜は、メンブレン．フォトバイ オリアクターに利用しているMF膜よ り も さ ら に 孔 径 が 小 さ い 膜 で 、 主 に 水 だ け を 通 し 、 溶 存 物 質 や イ オ ン を ほ と ん ど 通 し ま せ ん 。 下 水 処 理 水 と 海水をFO膜で隔てて術環させること で、下水処理水の水(H,O)のみが海