刈り捨てられるガマを活性炭に、同志社大が染料を同時吸着する銅担持材を1工程で作製

染色や製紙、皮革、食品加工の排水には合成染料が混じる。これを取り除く吸着材として、同志社大学の Asif Ali 氏、松本道明教授、田原義朗教授らが目を付けたのは、水辺で刈り取られたまま使い道のないガマだった。

手法の要点は工程を増やさないことにある。通常、活性炭に金属を担わせようとすると、炭化した後に金属塩を含浸させ、さらに還元剤で金属まで戻す段取りが要る。今回は硝酸銅(II)三水和物と水酸化カリウムをガマに混ぜ、一度に熱分解する。植物由来のバイオマスは熱分解の過程で一酸化炭素と水素を放出するため、これが還元剤として働き、細孔の中で金属銅のナノ粒子がその場で育つ。外から還元剤を持ち込む必要がない。研究グループはこの材料を ZVCu@BAC と呼んでいる。

性能は比表面積984.5 m²/g、細孔容積0.615 cm³/gで、吸着容量はメチレンブルーで62.31 mg/g、メチルオレンジで56.37 mg/g、サンセットイエローで35.76 mg/gだった。陽イオン性のメチレンブルーと陰イオン性のメチルオレンジ・サンセットイエローの双方に効く点が特徴で、静電引力やπ-πスタッキング、水素結合、細孔への充填に加え、金属銅の活性点への配位が寄与していると説明されている。繰り返し使用にも耐え、6回の再生サイクルを経た後の除去率はメチレンブルーで90.6%、メチルオレンジで88.0%を保った。

推定される製造コストは約1,800円/kgとされる。成果は Journal of Environmental Chemical Engineering に掲載された。