深層水

海水



超臨界
  • 物質は通常、個体と液体と気体のいずれかの状態にある。それが一定以上の高温、高圧下になると3つの何れもない超臨界状態となる。
    この状態では物質を構成する分子が数個集まり塊となって飛び回っているとされ、普段とは異なる性質を発揮する。


超臨界流体
  • =液体と気体の性質を併せ持った特殊な物質の状態
    を374℃、220気圧にすると「超臨界流体」という状態になります。
    液体と気体の両方の性質を持つ。
    1. 液体の時の大きな分子のまま、気体のように活発に動くことが出来る。したがって分解しにくい物質の分子におおきな力でぶつかり、結合を切り離し、そして自らの分子と結合させ新しい物質に変えてしまうことが出来る。
    2. 液体の溶解作用と気体の拡散作用を持つ
    3. 燃えるものなら何でも分解する。炎を出さずに、有機物を燃やすことが出来る
      • 物質/臨界点 温度[℃] 圧力[気圧]
        二酸化炭素 31以上 73以上
        メタノール 239以上 79以上
          374以上 220以上


何でも溶かす
  • 「超臨界」とは、液体と気体の性質を併せ持った特殊な物質の状態を『超臨界流体』という。
    どんな隙間にも入り込む気体の性質と、ものを溶かし込む液体の性質を兼ね備える。
    ダイオキシンなどの有害物質を分解したり、廃プラスチックを再資源化するのに応用され始めている。
    有効成分を抽出
    水を頑丈な容器に入れ、374℃以上、220気圧以上の高温・高圧の状態にする。
    温度が100℃を超えても高い圧力で押さえつけられているため蒸発して水蒸気にはならない。
    液体の水の密度のまま、大きな熱エネルギーを得て水の分子が激しく運動している。それが超臨界の水だ。
    同じことは二酸化炭素(CO)でも起き、高温・高圧下で期待と液体の性質を兼ね備えた超臨界のCOになる。
  • この超臨界のCOは、植物や酵母から香料や医薬品の成分、コーヒー豆からカフェインなどを抽出するのに実用化されている。浸透しやすく、ものを溶かし込みやすい性質が有効成分の抽出に適している。
    最近注目されているのは有害物質の処理や廃プラスチックのリサイクル。水処理装置大手のオルガノはダイオキシンやフロンといった有機塩素化合物を超臨界水で分解する装置を開発、本格的な受注活動を始めている。石川島播磨重工業も同様の装置の実用化に取り組んでいる。ダイオキシンなどは分解しにくいが猛烈なエネルギーを持った水分子に衝突され、バラバラに分解してしまう。
  • 触媒より短時間
    廃プラスチックを燃やすと排ガス中に有害物質を生じやすいが、この方法なら排ガスが出ない。また「触媒を使った化学反応で分解する既存の方法に比べ、短時間で処理でき、分解生成物の回収などに手間がかからない」








は100℃に熱すると沸騰し気化しますが、圧力をかければ再び液体にもどります。しかし、374℃以上に熱すると、今度はいくら圧力を加えても液体には戻らない。そうしたある種安定した状態が第4の相で、超臨界流体といいます。
  • @217.7気圧、
    A374℃以上
  • B液体でも気体でも固体でもない。
の場合は374℃が臨界点でそれを超えると超臨界流体となるわけです」とオレガノ総合研究所・鈴木課長。
酸素窒素は氷点下の温度で臨界点に達しているという。
  • つまり
  • 我々が絶えず吸い続けている空気も実は超臨界流体であるわけだ。
超臨界流体になると物質は気体と液体の特徴を併せ持つようになる。
例えば、超臨界水についていえば分子の密度の高さはに近く、それでいて水蒸気のような粘度の小ささと拡散度の大きさを合わせ持っている。つまり、と同じレベルの密度の高さを持ちながら、水蒸気のように広がりやすく、では入り込めない微細な隙間にも流れていくことができる訳だ。
(応用)
どんな有機物でも分解出来るので、ダイオキシン・PCBなども100%近く分解出来る。(Quark 1996.12 p126)



水の状態を分析
2010年、日本原子力研究開発機構と東京大学、仏のパリ南大学のグループは20年後の実用化を目指す次世代原子炉で扱う予定の、極めて高温高圧の「超臨界状態」の水分析方法を開発した。
放射線によって水が分解した時に放出される電子の様子などを詳しく調べられる。
原研の勝村庸介グループリーダーらが開発した。
従来法では300℃。100気圧程度で水野状態を調べるのが限界だった。
時間幅を7ピコ秒にして放射線を高温高圧状態にした水を照射する。同時に課長が500〜1200ナノbのフェムト秒レーザーを当てる。散光する光を解析し、水の分解反応で重要となる電子の振る舞いを観察。



超臨界水で石炭から水素
  • 「工業技術院の資源環境技術総合研究所と、財団法人石炭利用総合センターが開発した。石炭を超臨界水で反応させ、水素を高効率に大量生産する技術プロセスが注目される。このプロセスでは生成した水素は、石炭中の灰分や硫黄、塩素などを含まないクリーンなもので、従来のガス化反応において必要とされたガス精製プロセスが必要でない。また、ほとんどが水に由来するのもので、石炭をエネルギー源としてクリーンな水素を大量に生産する技術である。
    さらに、水素を生成する過程で副生した二酸化炭素は、水素とは別に純粋もしくは高濃度で回収することが出来る。このプロセスは環境汚染を避け、石炭を超臨界水で処理し、多量の水素を得ることが出来るクリーンなプロセスで、今後多くの実用化が考えられる
有機合成600倍早く
  • 「経済産業省・東北工業技術研究所の生島豊室長らのグループは高濃度の触媒を使わずに高温高圧の超臨界状態の水だけで有機化合物を高速合成する技術を開発した。有機原料からアルコールなどを合成する実験では、反応速度が600倍向上した。有害な触媒を使わなくて済むので、廃液処理などに手間がかからなくなる。実験では原料のアレデヒドを水に入れ、427℃、圧力25メガ(1メガ=100万)パスカルの高温高圧にして超臨界状態にする。超臨界状態の物質は期待と液体の両方の性質を併せ持ち、他の物質をよく溶かし込んだり、化学反応が起きやすくなる。」





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