Vol.3 No.2 2010

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シンセシオロジー 研究論文−137−Synthesiology Vol.3 No.2 pp.137-146(May 2010)1 研究の背景・目的化学産業の中枢である大量集中生産方式は、現在の私達の生活水準の向上に大きく寄与し、20世紀後半の繁栄をもたらした。同方式を用いれば、製品コストを飛躍的に低下させることが可能であり、多くの人が優れた製品をなに不自由なく使うことが可能となった。一般に製造コストはおよそ生産量の0.6乗で増加すると言われており、このスケールアップ則に従うと、ある生産規模で1,000円/kgの製造コストは、その10万倍の生産規模では1/100の10円/kgとなることを意味する(105×0.6÷105=10−2)。この大量集中生産方式の劇的な経済効果は、多くの分野・製品で生産規模の拡大(スケールアップ)へとつながった。しかし、同方式は一方向的なかつ大量の化石資源の使用を前提としたシステムであり、回収・再利用のバランスをとることが難しく、循環システムの構築は極めて困難であった。また、大量生産の裏側では、化石資源の大量消費(→枯渇)、化石資源の地球規模の移動に伴う大量のエネルギー消費、さらには大量の廃水・廃棄物の発生などが起こり、地球温暖化や有機物汚染・化学物質汚染など多くの地球環境問題を引き起こしている。持続可能な発展を目指すためには、大量集中生産方式をベースに化石資源のみに依存して構築された産業構造・社会システムおよび技術体系を早期に変革していくことが強く望まれる。具体的には、バイオマスなどの再生可能資源の利用を第一義に考え、かつ資源・エネルギー循環の容易な低環境負荷型の安全で小回りのきく効率的プロセスの構築が不可欠となる。すなわち、必要なものを必要な場所で必要な量、かつ多品種で生産しうる分散適量生産方式(地域適量生産方式とも言う)の実現である。そのためには、高速で制御性の高いコンパクトプロセスの確立が求め鈴木 明*、川波 肇、川﨑 慎一朗、畑田 清隆持続可能な発展をめざすためには、大量集中生産方式をベースに構築された産業構造・社会システムおよび技術体系を早期に変革していくことが強く望まれる。必要なものを必要な場所で必要な量、かつ多品種で生産しうる分散適量生産方式の実現に向けて高速で制御性の高いコンパクトプロセスの確立が求められており、そのコア技術としてマイクロリアクタ技術と超臨界流体利用技術の融合が注目されている。これらを実現するためには、急速熱交換や精密な温度制御等高圧マイクロエンジニアリングの基盤確立が初めに必要であり、次にそれに基づいたプロセス開発が行われる。ここでは、超臨界水条件下での有機合成を中心に、無機合成、および二酸化炭素を用いた革新的塗装技術についても議論する。コンパクトプロセスの構築− 高圧マイクロエンジニアリングと超臨界流体との融合 −Akira Suzuki*, Hajime Kawanami, Shin-ichiro Kawasaki and Kiyotaka HatakedaEstablishment of compact processes- Integration of high-pressure micro-engineering and supercritical fluid -In order to realize sustainable development, it is anticipated that industrial structure, social and technical systems based on large-scale production at concentrated sites must be changed in the near future. Establishment of highly controllable compact processes with high speed reaction is desired to realize distributed production with multi-purpose low-volume production. Integration of high-pressure micro-engineering and supercritical fluid has received considerable attention as a core technology for compact processes. To realize the technology, basic developments for high-pressure micro-engineering such as rapid heat exchange and precise temperature control were firstly needed, and then process developments on basic engineering followed. As applications of compact processes, organic synthesis under supercritical water is discussed, and inorganic synthesis and an innovative coating process using supercritical carbon dioxide are also described.キーワード:分散適量生産方式、コンパクトプロセス、マイクロリアクタ、超臨界流体、急速熱交換Keywords:Low-volume production at distributed site, compact process, micro-reactor, supercritical fluid, rapid heat exchange産業技術総合研究所 コンパクト化学システム研究センター 〒983-8551 仙台市宮城野区苦竹4-2-1 Research Center for Compact Chemical System, AIST 4-2-1 Nigatake, Miyagino, Sendai 983-8551, Japan *Original manuscript received December 11, 2009, Revisions received April 5, 2010, Accepted April 7, 2010

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