産総研、焼却ごみ残渣物から高価値マテリアルを製造

　産業技術総合研究所（以下、産総研）などからなる共同研究グループは、都市ごみの清掃工場で燃えるごみを焼却した際に生じる残渣物、いわゆる「溶融スラグ」を原料に、高比表面積シリカと呼ばれる高い価値のあるマテリアルを製造する技術を開発した。

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　得られる高比表面積シリカは、各種の吸着剤、タイヤ・合成ゴムなどの添加物、触媒担体など、様々な用途に用いることができる。

　通常、いわゆる「燃えるごみ」の焼却炉は、ごみ焼却残渣を、焼却灰として廃出し、その焼却灰は最終処分場に埋められる。しかし今日、この焼却灰をさらに高温で溶融、水中で冷却して生じる「溶融スラグ」と呼ばれるガラス状固形物として回収する方法が広く取られるようになってきている。

　溶融スラグは、その状態でも道路用アスファルトの材料、コンクリートの材料などに用いることができるが、現状日本国内での溶融スラグ発生量は年間約80万トンにも及ぶため、さらなる有効活用の手段が求められていた。

　では、研究の詳細を見てみよう。溶融スラグを、一定の条件下で酸性の溶液を用いて処理すると、溶融スラグ内のシリカ成分が、溶けることのない白色個体として沈降する。この白色個体を回収すると、純度93～98%のシリカとなる。窒素ガス吸着測定によってその比表面積を産出すると、およそグラムあたり600平方メートルという値であった。これは、市販の合成シリカ材料と同等か、それ以上の値である。

　さらに、鋳型となる界面活性剤と共存させた状態で化学的処理を行うと、とある白色個体が得られるのだが、これを550度で焼成すると、規則的なナノメートルサイズの空孔を持つメソポーラスシリカが得られる。メソポーラスシリカは、触媒担体や吸着材料として幅広い応用が期待されているマテリアルだ。

　なお、研究の詳細はオーストラリア・メルボルンで開催されている国際会議8th International Conference on Green and Sustainable Chemistryにおいて発表される。（記事：藤沢文太・記事一覧を見る）