【研究分野】地盤工学

【研究領域課題番号】16H04411 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ファインバブル / CO2地中中和処理 / 二酸化炭素 / 移流・分散 / 地中中和 / CO2 / ナノ・マイクロバブル / 分散 / 地盤工学 / 地質工学 / 共振式質量計 / ナノ粒子 / 土壌圏現象 / ナノ材料

【研究成果の概要】

本研究では，ファインバブルの理化学性把握，気・液・化学連成場における地盤内のファインバブル挙動解析，現場スケールでのファインバブル移動特性把握を行なった．これらの結果を踏まえ，地盤内におけるO2態/CO2態ファインバブルの移動領域・環境影響範囲の推定，ファインバブルを用いた効率的なCO2地中中和処理工法の提案を行なった．その結果，通水溶液のpH 条件がファインバブルの移動特性に与える影響，異なるpH条件でのファインバブルの存在寿命について実験により明らかにした．また，原位置試験より，CO2地中中和処理のための滞水層中のファインバブルの挙動についての評価を行なった．

【研究の社会的意義】

本研究では，未だ不明な点が多く残されている気泡径がおよそ数十nm以上数十μm以下の微細気泡であるファインバブルの地盤内での挙動についての理化学特性の評価を行なった．粘土粒子やコロイド粒子の混ざっている地下水中のファインバブルの密度と気泡径を共振式質量計により測定することに成功し，この測定を用い，ファインバブルの地盤材料への吸着特性などを明らかにした．また，地球温暖化の対策としての二酸化炭素削減法の一つとなり得るCO2態ファインバブルによる地中中和処理工法の検証を行った．本工法は従来の超臨界処理に比べ，小規模ながらより低コストで行うことができるものである．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)

【研究分野】化工物性・移動操作・単位操作

【研究領域課題番号】15K06538 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

膜分離 / 蒸気透過 / イオン液体 / CO2 / 除湿 / VOC / 液体膜 / 二酸化炭素 / ガス分離

【研究成果の概要】

本研究では液体膜によるガス・蒸気透過分離法に着目し，分離性能評価，応用開発をおこなった。液体膜成分には不揮発性のイオン液体などを使用した。この液体膜分離装置の空気中のCO2分離（CO2濃縮空気の供給），空気の除湿，空気中のVOC分離の各応用について研究開発を実施した。CO2分離については促進輸送効果を持たせるため，アミン成分をイオン液体に混合して液体膜とした。特に空気中のCO2を回収し，CO2濃縮空気供給装置としての実用的性能を示した。除湿については小型除湿装置を製作して10 g/h程度の膜式除湿装置を実証した。VOC分離についてはアルコール蒸気，炭化水素蒸気の回収性能を示した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)

【研究分野】植物分子・生理科学

【研究領域課題番号】26221103 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

気孔 / 葉緑体 / CO2 / 環境応答 / 高等植物 / 二酸化炭素

【研究成果の概要】

孔辺細胞葉緑体、および、気孔閉鎖因子SLAC1チャネルにおける環境シグナル受容、そして、膜交通を介した気孔装置における動的細胞間コミュニケーションに着目し、これらの階層の異なる細胞動態が、植物における環境感知・情報処理においてどのような役割を持つのか解析した。孔辺細胞葉緑体を欠失したシロイヌナズナ変異体gles1を用いて、CO2、光、乾燥シグナルの高次情報処理における同葉緑体の重要性を明らかにした。また、SLAC1チャネルにおけるCO2とABAそれぞれの独立したシグナル受信部位を特定した。さらに、気孔装置における細胞間コミュニケーションに関係する新規突然変異体の単離とその機能解析を行った。

【研究の社会的意義】

植物表皮系に分布する気孔装置 (stomatal complex) は、CO2、オゾンといった大気成分、光、水ストレス、生物的エリシター刺激などの多様な環境情報を感知し、全身の代謝バランスとあわせた高次の情報処理によって、植物個体の成長や生存のために最適な体内環境を作り出している。本研究は、植物における生体情報、環境情報の集積中枢となっている気孔装置における高次情報処理の仕組みを精査することによって、植物の生命力の強さ、すなわち頑健性の源となっている植物に特異的な細胞動態の解明をめざしている。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2014-05-30 - 2019-03-31

【配分額】195,130千円 (直接経費: 150,100千円、間接経費: 45,030千円)

【研究分野】地域環境工学・計画学

【研究領域課題番号】26660189 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

塩類集積 / 二酸化炭素 / 炭酸カルシウム / 有機物 / Na土壌 / 塩類土壌改良 / 土壌呼吸 / 炭酸塩 / 溶解平衡 / CO2 / 溶質移動

【研究成果の概要】

1960年代から乾燥地・半乾燥地の塩類集積に関して、Naイオンが卓越するNa土壌とCa資材を用いた改良についての研究が広く行われてきた。一方、塩類集積地では、炭酸Ca等の炭酸塩が集積している所も多く、この場合、炭酸塩の水溶解性が低いため、塩類集積の改善が困難である。炭酸塩は、土中水と気相のCO2と化学平衡するため、土壌中のCO2濃度を高くするとよく溶解する。この点に着目し、土壌呼吸等による土壌中CO2濃度の変動と土中の炭酸カルシウムの溶解、さらにはこの溶解によって増大することが期待されるCaイオンのNa土壌改良効果を評価する土壌空気成分制御型室内土壌カラム実験装置を開発した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】15310004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生態系 / 二酸化炭素 / メタン / 一酸化二窒素 / 温暖化 / ガスフラックス / 温暖化ポテンシャル / GIS / 生態系温暖化ポテンシャル / CO2 / CH4 / N2O

【研究成果の概要】

本研究は、生態系が温暖化に及ぼす影響力を総合的に評価するために生態系温暖化ポテンシャル(EGWP)を提案し、限定した地域(都道府県レベル)における主要な生態系(森林、草原、農地)を対象としてその有効性を検討することを目的としている。生態系温暖化ポテンシャルは、各生態系におけるCO_2、CH_4、N_2Oの収支データから計算される。そこで、本年度は森林・草地・農地生態系を主たる研究対象地域として以下のような調査研究を行った。
1.各種生態系における生態系温暖化ポテンシャルの解明
森林・草原・湿地・農地生態系において、CO_2、CH_4、N_2Oガスフラックスの測定を行った。この測定に必要な消耗品等を購入した。その結果、CO2は吸収、CH4は湿地を除いて吸収、N2Oは農地が放出で外はニュートラルな生態系であることが明らかとなった。また,各生態系の生態系温暖化ポテンシャルを計算したところ,湿地が温暖化に対して最も悪影響をもたらす生態系であると評価された。また、今年度は冬期(積雪期間を含む)におけるガスフラックスについても明らかにした。
2.生態系温暖化ポテンシャルによる地域レベルの温暖化影響力評価
山梨県の生態系区分地図を作製しGIS化に成功した。これと各種生態系温暖化ポテンシャルから県レベルでの生態系温暖化影響力マップを作成した。
今後は得られた成果を論文化し、社会へ還元していく予定である。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2003 - 2005

【配分額】15,000千円 (直接経費: 15,000千円)

【研究分野】環境技術・環境材料

【研究領域課題番号】15710052 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

二酸化炭素 / 地球温暖化 / 地下貯留 / MRI / コア解析 / CO_2 / 岩石 / 飽和度

【研究成果の概要】

平成15年度においてMRIを用いた岩石内を流動する超臨界CO_2を直接可視化できることが明らかとなった.平成16年度はこれらの知見を基に,計測の高度化を行うとともに,計測結果を基に,定量的な解釈を試みた.
第一に,平成15年度に用いたスピンエコー法による可視化手法を用いると計測時間が1分程度度と長くなり,時間分解能が足りなくなる.一方,円筒形の岩石コアに圧入されたCO_2は流れ水平面方向に均一であることが確認されている.よって,これを解決するために,スピンエコー法の中で,プロジェクション法と呼ばれる,水平面内にMR信号を積分して取得する方法を適用し,計測の高速化を図った.これにより,約10秒間隔でのデータの取得が可能となった.
次に,地下900mに相当する高温高圧条件に置いて,CO_2の圧入過程をMRIを用いて計測した.これらのデータを基に,Goodfieldらが提案しているデータ解析手法の適用を行った.隔離したCO_2の長期挙動予測には漏洩を誘発する浮力の影響と漏洩を防ぐキャップロックの毛管圧の効果を正確に把握する必要がある.しかしながら,従来の計測方法ではこれらを独立して評価することが困難であった.本研究では,岩石内の任意の位置における飽和度をMRIにより時系列データとして取得することにより,これまでの手法では分離が困難であった,粘性,浮力,毛管圧の効果を区別して解釈することが可能であることを実験的に示した.

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2003 - 2004

【配分額】3,700千円 (直接経費: 3,700千円)