次世代水処理システムの基幹部材となる浸透圧発生剤を開発　日本触媒、Trevi Systems

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日本触媒は2024年2月15日、Trevi Systemsと共同で、次世代の海水淡水化／水処理システムである正浸透（FO）システムの基幹部材「浸透圧発生剤（Draw Solution : DS）」を開発したと発表した。Trevi Systemsは米国エネルギー省から400万ドルの資金援助を受け、2022年6月よりハワイ島にてDSを用いた海水から淡水を造るプロジェクトを開始し、2023年9月に全てのデータ取得を完了している。

近年、世界各地での水不足の深刻化から、逆浸透（RO）システムが、農業用水や飲料水向けの海水淡水化や工場の水処理に広く用いられている。しかし、海水や排水に高圧をかけ、RO膜という半透膜で塩分や不純物をろ過するROシステムは、高圧をかけるために大量の電力を必要とすることが問題となっている。

浸透という現象を利用するFOシステムは、この問題を解決する方法として注目されている。FOシステムによる海水淡水化では、FO膜という半透膜を隔てて、海水と、海水より高濃度のDS溶液を接触させることで浸透圧が発生し、海水からDS溶液に水のみが移動する。

ROシステムとFOシステムの比較

この方式によって、大量の水を含んだDS溶液（DSと水が均一に混ざり合った水溶液）を得られる。しかし、日本触媒とTrevi Systemsが共同開発したDSは、加熱することで水と分離する性質を有するため、水だけを取り出せる。

新開発したDS（撮影のため、DS溶液を色素で着色）

Trevi Systemsが開発したFOシステムは、加熱で水と分離するDSを用いることと、システム内で分離後のDSを再利用することなどを特長としており、2016年の淡水を造る実証試験では、電力消費量をROシステムの3分の1程度に低減できることを実証している。しかし、本格的な普及には、造水能力のさらなる向上が必要で、DSの高性能化が重要な鍵となる。

Trevi SystemsのFOシステム

そこで両社は共同で、従来品よりも造水能力を30％向上できるDSを開発。今回、Trevi Systemsが実施したハワイ島での500m³/日の実証試験では、開発品を使用し、海水中の65％以上の水を淡水として取得できること、ROシステムと比較して電力消費量が3分の1となること、ROシステムと設備投資がほぼ同等になることを実証した。

また、Trevi Systemsは、ハワイ島の同じサイトで6000m³/日の海水淡水化FOプラントの稼働も計画。このプラントでは、濃縮海水をモデル液とした廃液排出ゼロの実証試験や、海水を濃縮してミネラル分を回収する実証試験も予定している。

FOシステムの導入は、中東のような水需要の大きい地域での海水淡水化や、廃液排出ゼロのための濃縮技術としても検討されている。日本触媒は今後、FOシステムの拡大を見据え、DSの性能向上、高機能化を目指す。

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