2025年度公募
seeds-6306 -
【関東】
光触媒を活用した廃棄物の資源化と水素製造技術
研究の成熟度
-
TRL1
基本原理・
現象の確認基礎研究
-
TRL2
原理・現象の
定式化基礎研究
-
TRL3
実験による
概念実証応用研究
-
TRL4
実験室での
技術検証応用研究
-
TRL5
使用環境に
応じた技術検証実証
-
TRL6
実環境での
技術検証実証
-
TRL7以上
実環境での
技術検証
※TRL（TRL（Technology Readiness Level）：特定技術の成熟度を表す指標で、異なったタイプの技術の成熟度を比較することができる定量尺度
VISIONビジョン
このシーズに
問い合わせる
VISION
ビジョン
光触媒反応を基盤に、太陽光で廃棄物を資源とエネルギーへ転換する社会の実現
USE CASE
最終用途例
多様な可燃性廃棄物を処理・変換しながら、水素を生成する。
STRENGTHS
強み
光で駆動する常温、常圧プロセス
STRENGTHS 01
焼却に代わる光触媒反応
従来は焼却によって処理されていた廃棄物を、太陽光を利用した光触媒反応により処理できます。これにより、廃棄物を発生源で処理する小規模分散型での導入が可能となり、廃棄物の輸送や集中管理に伴うコストの削減が期待されます。
STRENGTHS 02
CO2排出を伴わない資源化
廃棄物を焼却せずに処理するため、CO2を排出しません。処理された廃棄物は、化成品原料などの有用物質へと変換可能であり、ケミカルリサイクルを実現できます。さらに、同時に生成する水素はクリーンエネルギーとしての利用が期待されます。
STRENGTHS 03
多成分・含水廃棄物への適用性
多成分系廃棄物にも適用可能であり、水溶液中で反応が進行するため、水分を含む廃棄物も前処理なしで扱えます。食品廃棄物やバイオマスなど幅広い対象に対応できます。
TECHNOLOGY
テクノロジー
廃棄物資源化と水素生成を両立する光触媒技術
TECHNOLOGY 01
廃棄物特性に応じた光触媒設計
光触媒に光を照射すると酸化還元反応が進行します。本技術は、水の還元による水素生成と、廃棄物の酸化的分解による資源化が同時に進行することを特徴とします。さらに、対象とする廃棄物に応じて光触媒や反応条件をチューニングすることで、反応効率や選択性の向上が可能となります。例えば、近年の研究成果では、擬似太陽光下において硫化物光触媒を用いることで、廃プラスチックのモデルとして用いたポリ乳酸を高効率に分解し、ピルビン酸へ高選択的に変換することに成功しています。加えて、セルロースやリグニンなどの植物性バイオマス、タンパク質、ポリエチレン、ポリスチレンなど、多様な有機性廃棄物への適用が可能です。
PRESENTATION
共同研究仮説
実用化を志向した光触媒反応系の構築
共同研究仮説01
特定の廃棄物に対する光触媒設計
各産業で排出される廃棄物への応用
製造業や食品関連産業などの各産業では、組成や性状の異なる廃棄物が多量に排出されています。本研究では、各企業が抱える特有の廃棄物に着目し、その成分特性や排出条件を整理します。これらの情報を基に、光触媒材料の設計および反応系の検討を行い、廃棄物特性に適合した光触媒プロセスの最適化を進めます。
共同研究仮説02
流通系反応器の設計・構築
家庭用・工業用デバイスおよびプロセス開発
家庭用から工業用までの多様な利用シーンを想定し、処理対象となる廃棄物の性状や処理量に応じた反応器および運転条件を検討します。企業側が有するプロセス設計や装置開発の知見と、我々が有する光触媒材料および反応設計の知見を融合することで、小規模分散型から工業スケールまで展開可能なデバイスの開発を目指します。
RESEARCHER
研究者
長川遥輝
茨城大学 助教
経歴
経歴
2023年10月–現在 茨城大学 学術研究院応用理工学野 助教
2022年4月–2023年9月 東京大学 生産技術研究所 特別研究員PD
2022年3月 東京理科大学 工学研究科 工業化学専攻 博士課程 修了
主な受賞
2024年9月 マツダ研究助成奨励賞
2022年3月 2021年度 東京理科大学大村賞
2022年1月 第12回 日本学術振興会 育志賞
- リサーチマップ
-
共同研究の経験がある企業／業界
- 光化学
- 電気化学
- 無機化学
-
主要な論文情報
本シーズに関連する論文
- Enhanced Degradation and Selective Photoreforming of Polylactic Acid via Solar-Driven Photocatalytic Reactions
- Morphology optimization of CdS-Pt photocatalyst by photoetching for hydrogen production with high quantum efficiency
- Synthesis and Photoreforming Reaction of CdS Prepared from MOF Precursor
- Highly Efficient Hydrogen Production in the Photoreforming of Lignocellulosic Biomass Catalyzed by Cu,In-Doped ZnS Derived from ZIF-8
- Photoreforming of Organic Waste into Hydrogen Using a Thermally Radiative CdOx/CdS/SiC Photocatalyst
-
本シーズ以外の論文
- Synthesis of Metastable Wurtzite Cu–In‐Doped ZnS Photocatalysts via Molten Salt Treatment
- Photocatalytic Synthesis of Au Nanoplates
- Introduction and Quantification of Sulfide Ion Defects in Highly Crystalline CdS for Photocatalysis Applications
- Facet-Selective Photoelectrochemical Reactions on Wurtzite CdS Photocatalysts
- Highly Crystalline Wurtzite CdS Prepared by a Flux Method and Application to Photocatalysis
){kind=link}
){kind=link}
){kind=link}
){kind=link}