平成１１年度研究計画

平成１１年度

２．環境負荷最小技術

２.１　温室効果気体排出抑制技術

水素回収型化学プロセスの開発: ［担当部署］温暖化物質循環制御部
［研究期間］平成11年度～平成14年度
（全体計画）
　従来，用いられてきた脱水素反応の効率の低さは，飽和炭化水素の持つ本質的な反応性の乏しさのみならず，反応の活性点や反応活性劣化のメカニズムが未だ明らかにされていないことに由来する。本研究では，主に表面科学的手法および錯体化学的手法を用いて，飽和炭化水素を金属表面および金属錯体により活性化する機構を原子・分子レベルで解明し，その知見に基づいて脱水素反応の高効率化を目指す。
（平成11年度の研究内容）
　C₃～C₈飽和炭化水素の脱水素反応における反応機構等を表面科学的手法および錯体化学的手法を用いて明らかにし，反応活性点および活性劣化のメカニズムを明確にする。

フロン類の低温プラズマ法による分解技術システムに関する研究: ［担当部署］環境影響予測部
［研究期間］平成11年度～平成13年度
（全体計画）
　フロン類の低温プラズマ分解反応を精査し，その分解機構を解明する。フロンの分解効率や副生成物分布に及ぼす反応因子の影響を明らかにし，オンサイトで簡便に使用できる低温プラズマ分解システムの構築をめざす。
（平成11年度の研究内容）
　種々の低温プラズマリアクタシステムを用いて対象ガスの分解反応を実際に行い，反応因子の違いが分解効率に及ぼす影響について検討する。あわせて，反応機構解明のための基礎的データの収集を開始する。

低温ガス化による水性バイオマスからの水素製造循環システムに関する研究（石特）: ［担当部署］温暖化物質循環制御部
［研究期間］平成11年度～平成13年度
　微細藻類等の水性バイオマスを含水状態のまま，金属触媒存在下，300-400℃で反応させて一段階で水素を製造する。また反応後の処理水にはリン，窒素が含まれるので，これを栄養源として微細藻類を培養し，次の水素の供給源とする。光，排ガス（CO₂），廃水を循環するクローズドなシステムの中での微細藻類培養－水素製造プロセスの開発を試みる。研究課題は

-１）藻類の低温ガス化
-２）処理水による藻類培養
水素製造システムの検討
プロセスのエネルギーバランス評価と経済性評価

であり，平成11年度は低温ガス化処理水による藻類の培養と，フラスコ規模でのシステム構築の検討を行う。
　反応処理水の分析をし，組成特性をふまえたモデル処理水（培養液）を作成し，藻類については最適種検索のためのスクリーニングを行う。

二酸化炭素を利用する炭化水素の脱水素反応プロセスの評価（石特）: ［担当部署］温暖化物質循環制御部
［研究期間］平成11年度～平成13年度
（全体計画）
　二酸化炭素を利用する炭化水素の脱水素反応プロセスについて，エネルギー消費量の検討，実用触媒開発のための基礎資料の取得，反応条件の最適化等を行うことにより，本プロセスの評価を行う。
（平成11年度の研究内容）
　本年度は，プロセスのエネルギー消費量に及ぼす二酸化炭素の共存効果について検討するとともに，実用触媒開発のための基礎資料を得るため，種々の試作触媒の性能を評価する。

次世代CO₂対策技術の研究: ［担当部署］環境影響予測部，地殻工学部，素材資源部
［研究期間］平成10年度～平成13年度
（全体計画）
　火力発電所などから発生するCO₂を海洋隔離できる技術を開発するために，1）CO₂気泡の海水への溶解を飛躍的に促進させる要素技術，及び，2）CO₂の分離に優れた無機質多孔性新材料，をそれぞれ開発し，3）大気から海洋へのCO₂の吸収過程と分布等の観測と解析に基づいて環境受容性を評価する。
（平成11年度の研究内容）

気泡界面の非線形運動と液層乱流との相互作用解明によるCO₂の溶解促進，並びにCO₂のハイドレート結晶への取り込み機構の解明。
層状ケイ酸塩への架橋による多孔体合成と物性評価，並びに金属元素の架橋導入による性能の向上。
実海域における天然放射性同位体など化学トレーサーの計測，CO₂等の非平衡溶存現象に対する生物作用と物理作用の識別。
衛星データによる温室効果気体の全球マップ，航空機観測による検証，及びモデルに基づく発生源情報抽出。

バイオプロセスによるCO₂削減技術: ［担当部署］温暖化物質循環制御部，エネルギー資源部，水圏環境保全部
［研究期間］平成10年度～平成13年度
（全体計画）
　微細藻類が行っている光合成反応および呼吸反応の薬学的・遺伝子工学的な手法を用いた改良と，微細藻類－電子伝達剤－電極系の開発による電気エネルギー変換技術を検討する。
　生体内でメタンをメタノールに水酸化する電子伝達体－酵素添加体のバイオミメティックな複製と機能改良による一級炭素の選択的常温酸化反応を確立する。さらに，分子集合体を開発するための還元系と酸化系の複合化や，基質特異性と反応環境との反応性の関係を検討する。
　リグニン分解酵素等の環境浄化を行う菌およびその酵素の生産，および能力向上のための宿主ベクター系の開発等の遺伝子工学的手法を確立する。
（平成11年度の研究内容）
　固定化電極反応の検討とそれを用いた電池の特性評価還元系と酸化系間の微少場における電子伝達の検討有害化学物質分解に関与する遺伝子発現制御機構の解析

NIRE-GLADシステムによる二酸化炭素の海洋処分技術: ［担当部署］地殻工学部
［相手先研究機関］ナンセン環境・リモートセンシングセンター（ベルゲン大学）
［研究期間］平成10年度～平成12年度
　NIRE-GLADシステムを用いて効率よく炭酸ガスを処分し，かつ深海生態系へのダメージを極力小さくしなければならない。このためには，(1)GLAD内部での炭酸ガス気泡の界面挙動を流体力学的に解明し低純度炭酸ガス気泡の溶解を促進させること(2)GLADから排出された炭酸ガス水溶液の深海中での輸送・拡散に関する挙動を明らかにすること(3)GLADは実装置化に際して非常に長い配管系の設置が必要となるため，これらの配管内での流体の輸送抵抗の削減を行うことが重要となる。そこで，問題(1)に対する取り組みとしては，まずGLAD内部の流動機構をモデル装置を用いて解明する。特に気泡の界面運動と気泡の溶解特性の詳細な関連性について，高精度画像解析技術と数値シミュレーションを行うことによって解明する。また問題(2)に関しては，海洋処分後の炭酸ガスの輸送現象について海洋大循環モデルと組み合わせてその輸送過程を解明する。さらに問題(3)に対する取り組みとして，壁面に微小な振動装置を設置して壁面をわずかに振動させて輸送抵抗を削減する方法や，加熱器を用いる方法，また水溶性マイクロカプセル混入によって流体の輸送抵抗を削減する方法も検討する。上記３点の研究対象の主として(2)，(3)については，相手先研究機関（ナンセン環境リモートセンシング研究所）のG.Alendal博士との共同作業を行う予定である。主として資環研側では数値シミュレーション技術によるGLAD内外での炭酸ガスを含めた流体運動の基礎を，相手先はその環境問題適用のためのモデル化を行う。

物質・エネルギーの化学転換反応に関する基礎的研究: ［担当部署］温暖化物質循環制御部
［研究期間］平成10年度～平成12年度
（全体計画）
　光・熱エネルギーの化学・電気エネルギーへの転換する触媒としてレニウム及びルテニウムを中心金属とする錯体に注目し，イオン種の受容能を持つレセプター配位子を導入した新規触媒を合成する。新規触媒について，基質選択性向上，反応効率の飛躍的向上を実証し，新規錯体の設計についての指針を得るとともに，変換反応の進行中に積極的にイオン種の捕捉・脱離を起こさせ触媒物性の動的制御の可能性を実証する。さらに，レセプター部位の結合能を利用した錯体触媒と半導体触媒の複合化についても研究を行う。

（平成11年度の研究内容）
　二酸化炭素の還元触媒として作用するレニウムカルボニル錯体について，陽イオン・陰イオン結合能を持つレセプター部位を持つ配位子を導入した新規錯体のイオン取り込み能力を明らかにするとともに，イオン取り込みによる反応性（励起状態の寿命，二酸化炭素等の反応基質との反応速度等）と，物性（光吸収波長・強度，酸化還元電位）の関係を調べる。また，分光学的手法を用いて，イオン取り込みと反応の進行を実時間で追跡し，レセプターの効果を明らかにする。
　半導体触媒との複合化については，ルテニウム錯体に半導体表面と強い相互作用を示すカルボキシル基や含窒素芳香族などを導入した新規錯体を合成し，吸着による錯体物性の変化を調べる。

ガスリフト効果を利用した低純度二酸化炭素の高効率海洋固定技術の研究: ［担当部署］地殻工学部
［研究期間］平成９年度～平成13年度
（全体計画）
　室内実験，気泡溶解促進技術の開発，未溶解気泡分離技術，高精度コンピューターシミュレーション技術の開発，200m立型水槽（既存）を用いた実験機の機能確認ならびにシステム・経済性評価を実施し，我が国独自の実用化技術を確立する。

（平成11年度の研究内容）

液相乱流渦と気泡の非線形界面振動との相互作用を利用した高速気泡溶解技術を開発する。
気泡乱流構造を制御することにより未溶解ガスの分離技術を開発する。
現象のスケールアップを行うために，気泡乱流のコヒーレント構造を解明する。
GLAD性能を予測するための数値解法を確立する。
実規模Turbo-GLADシステムのシステム・コスト解析を行い，実機の概念設計を行う。

２.２　有害化学物質対策技術

廃棄物焼却により生成するダイオキシン抑制技術の研究: ［担当部署］熱エネルギー利用技術部
［研究期間］平成11年度～平成14年度
　焼却炉から環境中に排出されるダイオキシンを抑制するために，温度制御による燃焼場近傍での生成抑制技術，電子線，マイクロ波照射による排ガス中ダイオキシンの分解技術，焼却灰中ダイオキシンの触媒分解技術の開発を行う。
　本年度は，以下の研究を行う。

電子線照射等によるダイオキシン分解に付いては，照射による分解挙動と，分解機構の研究を行い，分解に最も適した条件の探索をはかる。また，分解効率の向上のために，分解補助剤の添加についても検討する。
焼却灰中のダイオキシン触媒分解の基礎実験として，ダイオキシン類似のモデル化合物を用いて，溶媒抽出および触媒分解について検討する。溶媒抽出では，種々の溶媒を用いて抽出条件と抽出効率の関係を明らかにする。触媒分解に関しては，触媒を試作してその性能試験を行うとともに，反応条件について検討する。

有害化学物質の発生抑制と排ガス浄化の研究: ［担当部署］水圏環境保全部，安全工学部，熱エネルギー利用技術部，大気圏環境保全部
［研究期間］平成10年度～平成13年度
　燃焼実験等により，燃焼条件とダイオキシン類生成特性との関係を明らかにし，生成メカニズムを検討する。
　また，圧力損失の少ない長寿命のエレクトレットフィルターを用いるなどの排ガス処理技術を検討し，ダイオキシン類の排出抑制を図る。さらに，ダイオキシン分解菌の分解活性と分解能力発現のメカニズムなどを検討する。
　今年度は，前年度に引き続き，焼却処理時のダイオキシン生成挙動を明らかにするための実験的研究を行うとともに，数値計算等による反応解析を行う。また，エレクトレットフィルターの基礎的物性を解析するとともに，使用済みエレクトレットフィルター処分時の環境保全への基礎的特性を調べる。さらに，今年度からダイオキシン分解菌の分離，各種ダイオキシン異性体に対する分解活性の比較検討等を行う。

オゾン利用快適環境創造産業技術（エコオゾン）: ［担当部署］水圏環境保全部
［研究期間］平成10年度～平成11年度
（全体計画）
　オゾンによる難分解性物質の効率的な分解を達成するため，代表的な人為的合成有機化合物を対象として生物機能の促進効果を把握すると同時に，それをもたらす最適なオゾン処理条件を検討する。また，関連する技術情報の整理・解析を行う。
（平成11年度の研究内容）
　本年度は，難分解性物質として下水を想定したフミン酸およびリグニンスルホン酸を取り上げ，オゾンによる生物機能促進の効果を水質指標から判定するとともに，それをもたらす最適なオゾン処理条件を見い出す。また，生物分解性向上に関する情報ならびに高濃度オゾンガスの基礎的特性に関する情報の整理・解析から，効率的な有機物除去方法に対する技術的課題を提案する。

液相分解法油化処理における溶剤性能の評価及び塩素の挙動解明に関する研究: ［担当部署］エネルギー資源部
［研究期間］平成10年度～平成12年度
（研究計画の内容）
　各種溶剤の水素供与性能等を化学分析及び理論計算によって評価し，分解率との相関関係を検討して，溶剤性状の最適化を行う。また，ポリ塩化ビニルから液体生成物への塩素の移行を防ぐための反応条件および添加剤の開発を行う。個々のプラスチックの反応および混合の効果も含めた液相分解反応の機構解明を行う。また，生成物中の塩素を低減させ，安定で安全に塩素を固定をさせるための塩素固定化法を開発する。

燃焼におけるダイオキシン類の生成・分解機構に関する研究: ［担当部署］熱エネルギー利用技術部
［研究期間］平成10年度～平成12年度
　塩素化芳香族の理論計算を行うとともに，衝撃波管や流通反応装置と原子共鳴吸収法等の検出法を用いて，ラジカル種を計測することにより，ダイオキシン類およびその前駆体の生成・分解機構を速度論的に明らかにする。
　本年度は，レーザー閃光光分解衝撃波管－原子共鳴吸収分光装置を用いて飽和ハロゲン化炭化水素の燃焼の温度領域における反応性を調べる。そのために，酸素原子・水素原子等の濃度時間変化を２つの原子について同時に測定する計測法を確立し各原子の濃度時間変化を測定することによって，フッ化エタン等のモデル物質の速度定数を測定し，その反応性を明らかにする。また，多くの構造異性体を持つダイオキシン類の熱力学的諸量に加え，その反応性を明らかにするための理論計算を始める。

環境中化学物質のバイオミメティック浄化に関する研究: ［担当部署］大気圏環境保全部
［研究期間］平成10年度～平成12年度
　本技術を確立するためには，基質分子を固定するための剛体部分と効率よく作用点を近づけるための腕となる部分を併せもったレセプター分子の構築が必要不可欠である。そこで以下の項目について検討を行う。

レセプター分子の設計
　世界初の合成に成功したウルチタン骨格及びシクロデキストリン等を利用して，多点相互作用による分子認識が可能なレセプター分子の設計を行う。
レセプター分子の評価
　合成された新規レセプター分子の構造，安定性をNMR等様々な手法を用いて詳細に検討する。
レセプター分子と基質分子の相互作用の解明
　N₂O，ベンゼン等の基質分子との多点相互作用を各種分光学的手法により検討し，レセプター分子による基質分子取り込み能の評価と最適化を図る。
レセプター分子を用いた環境負荷物質分離の研究
　基質分子のレセプター分子からの脱着過程に及ぼす光照射等の影響について検討し，分離技術への応用を試みる。

　平成11年度は，１．気体分子取り込み能をもたせるため，新規に合成したレセプター分子骨格の精製条件について検討する。２．シクロデキストリンの化学修飾基を変えて，ベンゼン包接選択性の向上を図る。

産業廃棄物処分における化学物質安全管理技術に関する研究: ［担当部署］安全工学部
［研究期間］平成９年度～平成12年度
（全体計画）

監視型アクティブバリヤーの検討
　電気化学反応等を利用して環境媒体中の有害化学物質を選択的に捕集・無害化する監視型アクティブバリヤーに関して研究を行う。
局部人工熱変成による遮蔽システムの検討
　反応性化学物質を用いて局部的な人工熱変成帯を形成し，周辺環境との物理的な隔絶を可能にする遮蔽システムに関して研究を行う。
高精度モニタリング技術の検討
　弾性波・比抵抗トモグラフィーを組み合わせて化学物質の漏洩位置を正確に標定する高精度モニタリング技術に関して研究を行う。
環境特性アセスメント技術の検討
　地盤環境媒体における化学物質の移流・分散特性及び上記要素技術の効果を検証する環境特性アセスメント技術に関して研究を行う。

（平成11年度の研究内容）
　監視型アクティブバリヤーの効果に関する模擬水溶液中及び土壌中での基礎的実験，局部熱変成作用によって形成された土壌模擬物質の結合性と透水特性に関する実験的検討，弾性波と比抵抗を組み合わせた高精度モニタリング装置を用いた有害化学物質の検知実験と数値解析による評価，及び地盤環境における有害化学物質の吸着・脱離過程に関してしてモデル実験を行う。

新規化学物質を含む無機系産業排水の複合処理システムに関する研究: ［担当部署］水圏環境保全部
［研究期間］平成９年度～平成12年度
　無機系産業廃水中で，多様な化学種として存在するSb，Mo及びリン，窒素について，高度処理技術を確立するため以下の研究を行う。

凝集－ゼオライト吸着法による処理技術の開発
　凝集－ゼオライト吸着法では，新規ゼオライトによる吸着と凝集を組み合わせた処理法について，凝集・吸着機構の解明と最適吸着条件，溶離条件，共存物質の影響などを検討し，低濃度までの効率的処理技術を開発する。
クロマトグラフ（IC法）による原料回収技術の開発
　クロマトグラフ法では，Sb，Moの選択的分離・溶離条件を開発するとともに，大量処理が可能な処理フロー及び選択的処理・回収技術を開発する。
最適複合処理ｼｽﾃﾑの開発
　凝集－ゼオライト吸着法とクロマトグラフ法について実廃水に対応した効率的組み合わせを検討し，Sb，Mo，リン，窒素の最適複合処理ｼｽﾃﾑ確立の指針を得る。

　本年度は，前年度までに得られた知見を基に凝集－ゼオライト吸着法，クロマトグラフ法による連続的な光度処理法を確立する。
　このため，カラム分離法の手法を用いてそれぞれの処理法における対象成分の吸着，分離の挙動，共存物質の影響などについて動的解明を行い，最適処理及び回収条件を明らかにするとともに，処理・回収方法のシステム化を検討し，実廃水に対応した連続処理実験装置を試作し，これを用いた処理特性を明らかにする。

高速嫌気性消化法を利用した食品工場からの廃棄物処理技術に関する研究: ［担当部署］温暖化物質循環制御部
［研究期間］平成８年度～平成12年度
　本研究では，熱化学的流動化技術と高速嫌気性消化技術について研究を行う。

生ゴミ等の食品廃棄物について，嫌気性消化処理に最適な熱化学的流動化条件を検討する。反応条件としては，200℃以下のより低い反応温度，20気圧程度の圧力での流動化を試みる。同時に，固体燃料製造過程である流動化物の脱水効率が高くなる流動化条件を検討する。
種々の食品廃棄物について，流動化後脱水しその液相のみについて消化速度の速いグラニュラー嫌気性消化法（UASB法）の適用を検討する。流動化物の液相について，メタンが効率よく得られる微生物相，発酵法，発酵条件を検討し，高速で高効率処理法を研究・開発する。

　本年度は，高度消化装置を試作し，流動化物の液相の高速嫌気性消化および消化液の高度処理についての知見を得る。様々な消化条件において連続嫌気性処理をすることにより，消化条件の最適化ならびに消化装置の性能評価を行う。流動化物を脱水して得られた液相について，UASB法（グラニュラー法）と活性炭フィルター法等と組み合わせた方法を用い，高速でかつメタンが効率よく生産でき，有機物の消化率が高まる消化法・消化条件を検討する。

微生物による有害化学物質汚染環境の高度浄化に関する研究: ［担当部署］首席研究官，水圏環境保全部
［研究期間］平成７年度～平成11年度
　環境条件が分解経路・活性に与える影響を明らかにするため，異なる浄化現場や汚染環境での，種々の有機塩素系化合物の分解経路の速度を測定する。また膜分離，固定化担体等の方法によるバイオリアクターを用いて低濃度化合物に対する高い分解活性を持つ微生物の高密度培養系を調製し，そこでの種々の有機塩素化合物に対する分解経路と速度を，先の汚染環境での結果と比較検討し，低濃度における分解微生物と分解・変換反応の特徴を明らかにする。さらに遺伝子の種類と量の解析から，分解生物群の活性と分解能力を評価する方法を検討し，浄化現場の制御・モニター法を確立する。以上の検討を基礎として，ベンチスケールのモデル浄化系での高度処理の実証を行う。

　今年度は，微生物による低濃度有機塩素化合物の高度浄化技術確立のため，これまでの知見をもとに，嫌気条件および好気条件を含む，ベンチスケールのモデル実験系による低濃度有機塩素化合物の高度処理の実証実験を行う。
　また，処理装置の微生物活性を，分子生態学的解析や生理活性定，反応動力学測定等を用いたモニター法による制御法を検討する。

汚染土壌における有害物質の計測・評価手法の高度化に関する研究: ［担当部署］水圏環境保全部
［研究期間］平成７年度～平成11年度

（地質調査所）

試料の組成解明の研究　汚染土壌中の有害元素存在形態定量法を研究し，主・微量成分の化学成分を解明する。
試料の安定性評価手法の研究　試料の吸ガス，酸化変質などの影響評価と変質抑制法を研究する。
溶出手法の高度化の研究　汚染土壌の物理的，化学的前処理法及び固体試料の調製法を研究する。

（資源環境技術総合研究所，中国工業技術研究所）

溶出特性解明の研究　種々の環境条件における有害物質の溶出挙動を解明する。
最適溶出手法の研究　ICP発光分析法，ICP質量分析法，ガウクロマトグラフ質量分析法などによる多成分・高精度分析法を開発する。
溶出手法の高度化の研究　溶出挙動の解明及び最適分析方法の開発を基に，汚染土壌中の有害物質最適，高精度の溶出法を確立する。

　本年度当所では，各種汚染土壌における有害物質の溶出特性に関して，各種条件下での溶出試験データを総合的に評価するとともに，試料の化学・鉱物組成との関係を含めた溶出試験データベースを構築し，将来の環境基準の設定に必要な資料を提供する。また，汚染土壌分析用標準試料中有害元素の溶出挙動を解明する。溶出挙動及び最適分析法の検討結果を基に，ホウ素の最適，高精度溶出特性を明らかにする。これらの結果を基に有害元素の最適溶出手法を提言し，有害物質の計測・評価手法の高度化に資する。

難分解性有害着色排水からのトリハロメタン前駆物質の高度除去に関する研究: ［担当部署］水圏環境保全部，素材資源部
［研究期間］平成７年度～平成11年度
　公共水域に直接排出されることが多い比較的低濃度レベルの難分解性有害着色排水を対象とし，有害性要因物質を究明し，オゾン酸化による高度分解技術，新規高効率吸着剤による高度分離技術によるトリハロメタン前駆物質の高度除去について検討する。さらに，生物処理との複合化，新規高効率吸着剤の再生条件の検討を行い，これらの技術のシステム化による複合処理技術を確立する。
　本年度は，難分解性有害着色排水としてモデル排水および染料含有実排水を取り上げ，オゾン酸化，生物処理，新規高効率吸着剤による吸着処理の複合化について検討し，最適な処理条件を確立する。

難燃性高分子有機材料の分解処理技術の開発に関する研究: ［担当部署］大気圏環境保全部，エネルギー資源部
［研究期間］平成７年度～平成11年度
（全体計画）
　難燃性高分子有機材料の分解処理を目指して，１）～３）の研究を実施する。

水素化分解触媒の開発：耐熱性熱可塑性樹脂と溶媒との分子間水素移動促進触媒の設計指針を得る。
有害生成物抑制技術の検討：窒素，りん，ハロゲン等のヘテロ元素を含む高分子材料からの有害化学物質の生成を抑制する反応条件を明らかにする。
生成油の性状評価：難燃性高分子有機材料の水素化分解で得られる生成油の性状評価を行い，マテリアル／ケミカル・リサイクルの方途を検索する。

　１～３　の研究を総括し，難燃性高分子有機材料の分解処理のプロセス化に対する要素技術を確立する。

（平成11年度の研究内容）
　難燃性プラスチックの水素化分解プロセスの実用化に資するデータを取得する。水素化分解触媒として使用する高活性炭素材の開発，液化油の詳細な構造解析をふまえた水素化分解反応条件の最適化，液化油のアップグレーディング等に関する指針を得る。

２.３　大気汚染対策技術

海外炭燃焼装置における高度炉内脱硫・脱硝技術に関する研究: ［担当部署］熱エネルギー利用技術部
［研究期間］平成11年度～平成13年度

　東欧圏の代表的な劣質炭である褐炭の基本的な燃焼特性を調査し，流動層燃焼装置で利用する場合の問題点を明らかにし，バイオマス（木屑，稲わら等）との混焼特性を明らかにする。また，越境汚染に関連するエストニア産オイルシェールの燃焼特性も調査する。
　既設の流動層燃焼装置により上記燃料の連続燃焼試験を行い，燃焼率，大気汚染物質の排出特性等を調査し，流動層燃焼により劣質炭やオイルシェールを専焼する場合及び石炭とバイオマスの混焼の場合の問題点を明らかにする。

平成11年度計画：

劣質化石燃料の燃焼特性の解明東欧圏の代表的な劣質化石燃料のうち，エストニア産オイルシェールの基本的な燃焼特性を調査し，次世代型燃焼装置で利用する場合の問題点を明らかにする。
既設流動層燃焼装置による高効率・低環境負荷燃焼技術の開発既設の流動層燃焼装置によりオイルシェール連続燃焼試験を行い，燃焼率，大気汚染物質の排出特性等を調査し，次世代型燃焼装置により劣質炭を使用する場合の問題点を明らかにする。

媒体循環燃焼法を用いた芳香族化合物や窒素化合物を含む燃料からの有害物質排出抑制に関する研究: ［担当部署］熱エネルギー利用技術部，素材資源部
［研究期間］平成10年度～平成13年度
　下水道汚泥やバイオマス系廃棄物，あるいはこれらの液化油を燃料として利用し，これら廃棄物の無公害焼却処理と高効率エネルギー回収を同時に達成することを目的として媒体循環燃焼法に関して以下の研究を行う。

媒体循環燃焼における窒素化合物・芳香族系化合物の反応特性の解明
窒素酸化物の生成抑制機構の解明
媒体循環燃焼における最適操作条件の探索
最適な媒体粒子の設計・評価

　窒素化合物や芳香族化合物の反応特性については引き続き，半連続式反応器を用いて検討するとともに，亜酸化窒素を含めた窒素酸化物の生成抑制機構について検討する。
　また，新設の小型連続式固定層・流動層反応器を用いて，廃棄物の最適な燃焼方式を検討するとともに，窒素酸化物，未燃の芳香族系化合物，すす，一酸化炭素といった有害物質の排出を抑制するための最適なシステム構成や操作条件を明らかにしていく。
　媒体粒子の設計・評価については機械的複合化に加えてプラズマ溶射法などで複合化を行い，回分式固定層反応器を用いて担体の構造と耐摩耗性や反応特性との関係を明らかにしていく。

ベンゼン排出量低減に関する総合研究: ［担当部署］大気圏環境保全部，エネルギー資源部，環境影響予測部，首席研究官
［研究期間］平成10年度～平成14年度
　下記の研究を有機的に連携して行い，総合研究を実施する。

　固定発生源対策：溶媒などベンゼンを使用する工場等から排出されるベンゼンのプラズマや光／光触媒などを用いて分解処理するシステムの開発を行う。
　移動発生源対策：ガソリン自動車排出ガス中のベンゼンを選択的に除去でき，アイドリング時など排出ガス温度が低いときにも作動するコンパクトなベンゼン除去装置（触媒等）を開発する。
　低ベンゼンガソリンの製造技術開発：ベンゼンを選択的に分離できる膜を合成し，基材中のベンゼンを経済的に分離するプロセスを開発するとともに，これに伴い発生するベンゼンをオクタン価が高いイソ型の脂肪族炭化水素に変換する触媒技術を開発する。
　低ベンゼンガソリンの排出ガス特性評価：低ベンゼンガソリンの組成が排出ガス特性に及ぼす影響を評価し，環境影響を最小にするガソリン組成の選択と開発を行う。
　大気中ベンゼン濃度予測モデルの開発と対策有効性評価：各種発生源での排出係数，排出量データ，大気中濃度とその分布に関するデータを収集し，これらと気象データ等を入力データとし，大気中ベンゼン濃度を予測できるモデルを開発する。

　本年度は，

1. のプラズマ分解法では，ベンゼンの高効率分解と有害副生成物の抑制を達成する反応条件を探索するとともに，光分解法では前年度高活性を示した光触媒の性能の向上を図る。
2. では，三元触媒について，前年度高活性を示した触媒について第２成分の添加により一層の活性の向上を図る。
3. では，試作した分離膜の性能評価するともに，ベンゼン分離性能の向上を図る。ベンゼンからオクタン価が高い化合物へ変換する触媒の開発では，劣化速度が低く，安定した性能を示す触媒を開発する。
4. では，最新規制適合車でガソリン中の芳香族炭化水素とベンゼン排出量との関係を調査する。
5. では，発生量原単位を推定するため現地観測を行うとともに，環境基準との比較に用いる年平均値の求め方について統計解析を適用する。また，工場群付近の拡散パラメータを推定するための予備的な風洞実験を実施する。

光クリーン技術を用いた省エネルギー環境浄化システムの開発: ［担当部署］大気圏環境保全部，温暖化物質循環制御部
［研究期間］平成10年度～平成12年度
（全体計画）
　低濃度の窒素酸化物等大気汚染物質を除去するために，光触媒及び固定化材料の物理的・化学的特性を再検討し，汚染物質浄化能力を飛躍的に高めた光触媒材料を開発する。得られた光触媒材料を用いる低濃度汚染物質の除去装置を設計・試作し，浄化能力・エネルギー利用効率等を評価するとともに，必要な改良を施し，地下駐車場や自動車道トンネル換気装置などで使用できる実用的な省エネルギー型空気浄化装置を開発する。
（平成11年度の研究内容）
　光触媒材料については試作装置に組み込んで評価・改良を行い，最大除去容量を大幅に向上させる。また，除去－再生サイクル試験を行い，長期の繰り返し使用に耐える光触媒材料の開発に目処をつける。
　試作した浄化装置については，実際のトンネル換気設備などの現場に設置して，浄化能力を評価するとともに，エネルギー効率を含めた性能向上を図る。

固定燃焼装置における亜酸化窒素排出抑制法に関する研究: ［担当部署］熱エネルギー利用技術部
［研究期間］平成10年度～平成11年度
　N₂Oの発生が多い廃棄物焼却炉を模擬した小型燃焼装置により，N₂O低減方法を組み合わせて適用してN₂O低減効果を実証する。チャーやN₂O分解粒子を利用するN₂O分解についてもついても，小型装置により実証する。

コジェネ用内燃機関のNOx低減化に関する研究: ［担当部署］熱エネルギー利用技術部
［研究期間］平成９年度～平成12年度
　コジェネ用内燃機関であるガスタービン，ガスエンジンのNOx低減化を図るために以下の研究を行う。

ガスタービンから排出されるNOxを低減するためにハイブリッド触媒燃焼について研究し，加圧条件下での触媒燃焼特性及び触媒後流での気相燃焼特性を明らかにする。
希薄燃焼ガスエンジンの排ガスから効率よくNOxを除去するために選択還元触媒を用いた排ガス処理触媒システムを開発する。

　本年度は，ガスタービン用低NOx燃焼器については，加圧燃焼実験を継続するとともに，数値解析による燃焼条件の予測手法の開発を行い，加圧燃焼実験装置での混合状態の解明を行う。また，大気圧条件で２次燃料の混合状態の測定，解析を行い，加圧燃焼実験装置の混合状態の最適化を行う。ガスエンジン用排煙処理触媒については，引き続き，還元剤の改質触媒・NOx除去触媒の試作及び性能試験を行う。また，触媒物性，表面の分析，吸着特性の測定，反応中間体の分析等を行うことにより，担体効果や触媒の作用機構の解明を進めて，還元剤改質触媒，NOx除去触媒の選択性の向上，高活性化を図る。

低温作動型触媒を用いたディーゼル排出粒子状物質の低減に関する研究: ［担当部署］大気圏環境保全部
［研究期間］平成９年度～平成13年度
（全体計画）
　ディーゼル排出粒子状物質低減のための低温作動型触媒および選択加熱型焼却システムの開発を目指し，以下の研究を行う。

低温作動型触媒の活性成分，担体の探索
プロトタイプ触媒の基本性能の把握・改良
有害ガス成分の低減
選択加熱型DEP焼却システムの検討
試作DPFの実用性評価

（平成11年度の研究内容）
　低温作動型触媒として最も有望なPt系触媒について，ディーゼル粒子捕集フィルター（DPF）ハニカムへの担持方法を検討する。得られた触媒付DPFハニカムについて，連続的捕集条件下でのカーボン酸化性能を調べることにより，触媒担持条件の最適化を図る。また，DPF選択加熱方式について，Pt系触媒で最も有望と考えられる触媒燃焼法を検討する。このため，排ガス中に少量の炭化水素（プロピレン，プロパンなど）を加え，これらがPt系触媒上で触媒燃焼した場合のDEP酸化促進に及ぼす効果を調べるとともに，その最適化を図る。

高硫黄分炭を対象とした簡易脱硫技術に関する研究: ［担当部署］統括研究官，熱エネルギー利用技術部
［研究期間］平成９年度～平成11年度
　中国産石灰石の産地別の脱硫剤としてのマッピングを行い，地域毎の石灰石の特性を明らかにして，最適な脱硫剤選定の方法を確立する。循環流動層による炉内脱硫，排煙脱硫については実証試験を行う。さらに，循環流動層による高硫黄分炭の燃焼，炉内脱硫実験を行い，前述の排煙処理による脱硫方との比較検討を行う。

酸素燃焼火炎の熱放射シミュレーションに関する研究: ［担当部署］熱エネルギー利用技術部
［研究期間］平成８年度～平成11年度
（全体計画）
　酸素燃焼火炎の基本的な構造や熱発生・放射伝熱特性を解明し，これらを数値シミュレートする手法を開発する。これにより，酸素燃焼のボイラや工業炉への実用化およびその最適設計が可能となる。すなわち，酸素燃焼火炎内の乱流混合および燃焼反応特性を明らかにし，広範囲な燃焼条件のもとで形成される酸素燃焼火炎の基本構造を数値シミュレートする手法を開発する。また，酸素燃焼火炎からの熱放射エネルギー特性を明らかにし，高温炉内放射伝熱の数値シミュレーション手法を開発する。
（平成11年度の研究内容）
　火炎中のsoot粒子群の熱放射特性の数学モデル化を図る。層流拡散火炎片の熱放射スペクトルデータを基に，乱流拡散火炎の熱放射の基本的特性のモデル化を検討する。放射・吸収スペクトル特性を有する要素から成る炉内放射伝熱過程と形成される温度場の数値計算手法を構築する。

マイクロ波を利用した有害大気汚染物質の処理に関する研究: ［担当部署］大気圏環境保全部，熱エネルギー利用技術部，環境影響予測部
［研究期間］平成８年度～平成12年度
（全体計画）

マイクロ波制御吸着脱離手法の検討
　マイクロ波を照射しながら，吸着，脱離を制御する新規な分離・濃縮システムの開発を行うとともに，本方法に適した吸着剤の探索と最適化を行う。
新励起システムによる分解手法の検討
　マイクロ波，プラズマ等の励起化学的手法と触媒化学的手法を組み合わせた新規の大気汚染物質の分解・処理技術の開発を進める。
分離・分解システムの検討
　上記の２手法を総合的に検討し，有害大気汚染物質の排出抑制の新システムの構築を図る。

（平成11年度の研究内容）
　マイクロ波による吸着脱離制御の検討では，これまでの研究成果に基づき，問題点の解決と化学工学的なデータ収集を行う。また，本方法に適した吸着剤の探索・最適化，及び低濃度で有効な粒状吸着剤の開発を進める。
　新励起システムによる分解手法については，引き続き低温プラズマリアクターを用いた希薄濃度VOCの分解を行う。特に，生成物中のCO₂選択率を高めるため，触媒反応との組み合わせ，および，生成ラジカル種の検討を行い，本リアクタの操作最適条件を明らかにする。

集じん技術の評価と迅速測定法に関する研究: ［担当部署］大気圏環境保全部
［研究期間］平成８年度～平成11年度
（全体計画）
　石炭燃焼に伴って生成するばいじん対策として重要な集じん装置の性能及び煙突からのばいじんの排出実態を迅速に評価するため，ろ過秤量法に基づく煩雑な現公定法（JIS Z 8808）の簡易化を図る。また，β線吸収法による比較的短時間の試料採取でばいじんの質量濃度を測定できる手法，排ガス希釈法と光検出法などを組合せることにより直ちに相対濃度が測定できる手法について検討する。これらの装置の開発に際しては，中国に適した固定発生源での環境対策に資する計測技術を，一方我が国においては今後普及が見込まれる高温集じん技術に適した評価法を考慮して検討する。
（平成11年度の研究内容）

１．国内研究

β線吸収式迅速測定装置による現場実験。
各種原理に基づく迅速測定法の総合評価。
集じん技術に関する最新情報の収集。

２．

β線吸収式迅速測定装置による実用化現場試験。
集じん技術の評価手法の総合評価。

環境調和型燃焼技術の研究（一般）: ［担当部署］熱エネルギー利用技術部
［研究期間］平成５年度～平成12年度

低質燃料の燃焼・環境負荷軽減化技術
　低質ガス燃料を熱循環燃焼技術により燃焼させる技術を確立するとともに，燃焼過程において生成される環境汚染物質を特に高温下で，抑制または除去するための基礎研究を行う。また，メタノール及びその分解過程中のガス（メタノール＋CO＋H₂）を効率的に利用するための燃焼技術の開発及び燃焼過程において生成される環境汚染物質の相互間の反応を解明し，環境負荷を軽減するための研究を行う。
逆熱サイフォン・ヒートパイプとその利用技術
　外部より動力を加えずに熱を上部から下部に伝えることのできる新しい原理，構造に基づく熱輸送装置及びその利用技術に関する研究を行う。

　本年度は，これまでの知見を基に，メタノール燃焼反応機構を再構築し，メタノール分解ガスの様々な条件における燃焼の数値シミュレーションを行い，最適な燃焼条件を探索する。また，蓄熱槽内の物質移動や熱移動の計算機シミュレーションと，押上式の逆熱サイフォン・ヒートパイプの検討を行う。

２.４　水質汚濁防止技術

排水中等の有害半金属及び窒素の処理技術に関する研究: ［担当部署］水圏環境保全部
［研究期間］平成11年度～平成13年度
　新規二官能性吸着材の開発・改良を行い窒素に対する吸着特性と共存物の影響，カラムによる連続処理特性と使用済み吸着材の再生方法を明らかにするとともに，膜分離法によるホウ素の処理特性を明らかにして効果的な処理システムについて検討する。。
　本年度はスチレン／ジビニルベンゼン系母材にホスホン酸ジブチル基とエチルアミノ基等を有する吸着材を試作して硝酸イオン吸着特性について検討する。また，分離膜を収集して膜のホウ素除去について予備的検討を行う。

機能性凝集剤によるフッ素および重金属排水の処理に関する研究: ［担当部署］水圏環境保全部，素材資源部
［研究期間］平成11年度～平成13年度
（全体計画）

機能性凝集剤によるフッ素および重金属処理開発した凝集剤でフッ素および重金属を含むモデル排水を処理し，除去機構を明らかにするとともに，処理性および最適処理条件を明らかにする。
機能性凝集剤の高機能化
　重金属捕集効果を高めるため，機能性凝集剤の主要成分である天然多糖類の化学修飾を検討するとともに，新たな補集剤の開発に努める。
各種実排水の処理
　実用化のため，できるだけ多くのメッキ工場や重金属排水を排出する製造業の排水を処理し，処理性および最適処理条件を明らかにする。

（平成11年度の研究内容）
　機能性凝集剤によるフッ素および重金属処理の検討では，種々の重金属とフッ素を含むモデル排水を調整し，最適処理条件を把握する。機能性凝集剤の高機能化の検討では，アルギン酸やキトサンにアミノ基を含む置換基の導入を検討する。
　モデル排水における処理実験に合わせて，各種の実排水でも処理性を検討し，モデル排水との違いを明らかにするとともに実用化のための解決すべき問題点を明らかにしていく。

表面処理工程廃液の減量化技術開発のための研究: ［担当部署］素材資源部，水圏環境保全部
［研究期間］平成11年度～平成14年度
（全体計画）
　資源環境技術総合研究所と北海道工業技術研究所との共同で，表面処理工程廃液からの金属成分，錯形成剤等を再利用するクローズドシステムを構築するため，(1)金属再生技術，(2)錯形成剤抽出技術，(3)金属分離技術，(4)微生物・酵素利用不要残留物分解技術，(5)これらの技術の総合化，等の新規開発についての研究を行う。資源環境技術総合研究所では，主として(1)～(3), (2)についての研究を行う。
（平成11年度の研究内容）

　金属再生技術：廃液中の種々の金属錯体の形態の把握，電極反応場ならびに解離反応促進物質を利用した錯形成剤と金属イオンとの解離反応についての検討
　錯形成剤抽出技術：錯形成剤のみを抽出分離するための抽出剤の探索，表面処理工程水の劣化要因となる劣化不要成分の検討
　金属分離技術：高濃度金属イオン溶液に対する金属間相互分離のための新規溶媒抽出系及び操作条件の影響についての検討

付着微生物群の特徴解析と炭素繊維表面との関係: ［担当部署］エネルギー資源部，水圏環境保全部
［研究期間］平成９年度～平成11年度
　昨年度に引き続き，特定の機能を持った微生物（硝化菌など）を選択的に炭素繊維に付着固定化させ，安定した廃水処理技術の確立を目指して，次の項目について基礎的な研究を行う。

表面処理した炭素繊維への粒子（微生物）の初期付着性能を比較する。
微生物が選択的に付着するかどうかを，微生物学的手法で解析する。

　本年度は最終年度に当たることから，炭素繊維の表面処理効果と初期付着微生物との関係，特定の微生物の付着挙動，付着した微生物相の特性を微生物学的に解析しながら３年間の研究を総括する。

分子群の自己組織化に関する基礎的研究: ［担当部署］地殻工学部，エネルギー資源部，安全工学部，大気圏環境保全部
［研究期間］平成９年度～平成11年度
（全体計画）
　液体（溶液，融液）は，固体や気体に比べ未知な部分が多い。近年複雑液体を分子レベルにまで踏み込んで解明しようとする研究が盛んに行われ始めた。提案する研究は，現在内外で行われている研究のさらに先を目指した研究である。
　すなわち，

無秩序状態の分子群から自己秩序化へのトリガー機構
自己組織化の臨界状態
自己組織化メカニズムとその非平衡成長過程
自己組織化メカニズムの制御方法

　上記の各項目にMD（分子動力学法）を用いた数値計算と圧力誘起結晶成長装置を用いた実験とにより取り組み，機能性の付加や特定の構造を出現させるための基礎技術を検討する。

（平成11年度の研究内容）
　非平衡条件下における分子群の自己組織化において，生成する分子の配列構造と核生成速度および液体中のクラスター構造との間にどのような関係があるかを調べる。このため，前年度行った水－メタノールの圧力駆動による結晶育成実験及び分子動力学シミュレーション計算を行うとともにアルキル基の長さの影響を比較するため，水－プロパノール系についても同様に検討する。また，一方向凝固法と光干渉法による成長界面近傍の非定常下における濃度場測定を行う。