日本触媒省エネ、高効率海水淡水化を達成 - ゴム業界紙「ゴム化学新聞」

2024年2月29日

日本触媒
省エネ、高効率海水淡水化を達成

基幹部材「ＤＳ」を共同で開発

ＴｒｅｖｉＳｙｓｔｅｍｓのハワイ島の海水淡水化ＦＯシステム実証試験装置

日本触媒（野田和宏社長）は、Ｔｒｅⅴｉ　Ｓｙｓｔｅｍｓ（本社・米国カリフォルニア州、Ｊｏｈｎ　ＷｅｂｌｅｙＣＥＯ）と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である浸透圧発生剤（Ｄｒａｗ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎ、以下、ＤＳ）を共同で開発した。

２０１０年に設立されたＴｒｅⅴｉ　Ｓｙｓｔｅｍｓは海水淡水化や、海水濃縮を持続可能かつ効率的に行うことができるＦＯ技術のリーディングカンパニー。イノベーションと環境問題の解決を目指し、従来技術では処理が困難な廃水をきれいな水や資源に変えるためのＦＯおよび加圧ＦＯシステムの開発を進め、その可能性を広げ続けている。その一環として、米国エネルギー省から４００万㌦の資金援助を受けてハワイ島において共同開発したＤＳを用いて海水から淡水を造るプロジェクトを２２年６月より開始し、全データの取得を２３年９月に完了させた。

近年、世界各地で水不足が深刻化しており、農業用水や飲料水向けの海水淡水化や工場の水処理に逆浸透（ＲＯ）システムが広く用いられている。ＲＯシステムは、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仕組みで、高品質な水が得られる技術として世界的に普及しているものの、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。

この問題を解決する方法としてＦＯシステムが注目されている。ＦＯシステムは、塩分など水に溶けている成分の濃度が異なる水溶液が半透膜を隔てて接するとき、２つの水溶液の濃度が均一になるように、濃度が低い水溶液から高い水溶液へ自然に水が移動する「浸透」という現象を利用している。ＦＯシステムによる海水淡水化では、海水と、海水より高濃度のＤＳ溶液を、ＦＯ膜という半透膜を隔てて接触させることにより浸透圧が発生し、海水からＤＳ溶液に水のみが移動する。これにより、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）が得られるが、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持つため、水だけを取り出すことができる。

新たに開発された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、加熱により水と分離するＤＳを用いることと、分離後のＤＳをシステム内で再利用することなどが特長。１６年に中東（ＵＡＥ）で海水から５０立方㍍／日の淡水を造る実証試験が行われ、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が実証されている。

しかし、ＦＯシステムの本格的な普及にはさらなる造水能力の向上が必要で、その実現には基幹部材であるＤＳの高性能化が重要なカギとなる。日本触媒はＴｒｅⅴｉ　Ｓｙｓｔｅｍｓと共同でＤＳの高性能化に取り組み、従来品よりも造水能力を３０％向上可能なＤＳの開発に成功した。

今回、Ｔｒｅⅴｉ　Ｓｙｓｔｅｍｓがハワイ島で実施した５００立方㍍／日の実証試験では本ＤＳが使用された。実証試験の結果、①海水中の６５％以上の水を淡水として取得できること②電力消費量はＲＯシステムと比較して３分の１となること③設備投資はＲＯシステムとほぼ同等になることが実証された。Ｔｒｅⅴｉ　Ｓｙｓｔｅｍｓはハワイ島の同じサイトで、さらにスケールアップさせた６０００立方㍍／日の海水淡水化ＦＯプラントの稼働も計画。加えてこのプラントでは、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されている。

ＦＯシステム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導入が検討されている。日本触媒では今後のＦＯシステムの拡大を見据え、ＤＳのさらなる性能向上、高機能化に努めるとともに、ＦＯシステムをはじめとした技術革新を推進し、水分野におけるさまざまな社会課題の解決に取り組んでいく。