九州工業大学 大学院 工学府 物質工学専攻  マテリアル工学コース / 工学部 マテリアル工学科

製錬リサイクル工学研究室

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研究の背景

 マテリアルの循環を図に示しています。天然資源である鉱石から素材がつくられます。素材は機能化・加工され製品となり、消費され廃棄物となります。一部は機能化・加工して製品にできますが、多くはそのまま再利用することは難しいといえます。そこで一旦、素材として再生(リサイクル)することでマテリアルの有効利用が可能となるのです。天然資源(鉱石)や人工資源(使用済みのさまざまな物質)から素材をつくる処理を素材プロセスと呼んでいます。

研究の背景

近年では、特に素材のリサイクルが大切になっています。これは、以下に挙げる問題などがあるからです。

  1. 日本はもとより世界的にも天然資源が枯渇しつつある。
  2. 天然資源から素材を製造すると、 化石燃料を大量に使い二酸化炭素を発生したり、 目的とする素材だけでなく重金属や硫黄などが同時に生成されるため、 これらを適切に処理する必要がある。
  3. 使用済みの物質を廃棄しておく場所が不足している。

こうした課題に対応するには、人工資源を利用していくことが有効です。一般に、資源は様々な元素が物理的、化学的に混ざっているものです。人工資源は天然資源とは全く異なった元素の組合せと混ざり具合になっています。そのため、従来の天然資源から素材を製造する方法をそのまま使うことはできないのです。人工資源を利用するためには、従来の素材製造方法とは異なる新しいリサイクル方法の開発が必要です。

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素材プロセスの開発

上で説明したマテリアルの循環を促進し、環境に優しい社会を構築するために、我々は以下のように研究を推進しています。

目的

素材プロセスの基礎は、有用素材を資源から分離したり、不純物を除去することです。研究の大きな目的は以下のとおりです。

・省資源
・低環境負荷
・環境保全
・高生産性
・高品質

研究の流れ

各種の人工資源や天然資源について以下の流れで研究を行っています。

1.原料となる資源の状態をミクロ的、マクロ的に調べます。
2.得られた性状についての情報を基に処理方法を考案し装置を作成します。処理としては、各種の水溶液処理、電解処理、高温処理など、またそれらの複合処理が挙げられます。
3.各種条件で実験を実施します。
4.得られた素材の品質を調べます。

基礎学問

処理には様々な化学反応や物理現象を応用しています。以下の基礎的な学問に基づき効果的に開発を進めています。

・熱力学(反応の進む方向)
・反応速度論
・移動現象論
・分析(品質評価、プロセス評価)
・コンピュータ解析

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