SCROOL DOWN

きれいで安全な水が
世界中の人々の生活を支える未来へ

アクア・イノベーション拠点は、海水や汚濁物・有害物質を含む水など、多様な水源から安全・安心な水を造り、それを循環して、飲料水や生活用水、農業用水、工業用水などを世界の人々に豊かに提供します。人口爆発が進む21世紀、十分な水の供給により、食糧生産、工業生産、衛生環境などで地球規模の持続可能性に貢献します。さらに、生産量が増大した農産物の輸出や、工業の発展などにより経済も潤い、世界の豊かな生活環境の創出に寄与します。

実現の鍵となる
研究開発テーマ

1

ナノカーボン逆浸透(RO)膜を
用いた海水淡水化技術

従来の脱塩用高分子膜は高圧ポンプのエネルギー消費や耐薬品性に課題がありましたが、アクア・イノベーション拠点では、ナノカーボン材料を使用することにより、脱塩・透水性に加えて耐ファウリング(汚濁)性や耐塩素性等のロバスト(頑強)性に優れた膜を開発しました。開発膜の特性を活かし、処理の簡易化、環境負荷の大幅低減により、低コストで環境にやさしい海水淡水化システムを構築します。

カーボンナノチューブ/ポリアミド(CNT/PA)
ナノ複合膜の構造モデル

膜の汚染状態の変化(着色部分が汚染物質)

信大開発膜


市販膜

また、信州大学内に設置したスーパーコンピュータを用いて、計算科学や構造解析・細孔分析等の側面から カーボン膜の開発を支援。流体シミュレーション等により、モジュール設計を高度化させます。

カーボン膜の高速透水性を示すシミュレーション
(高度情報科学技術研究機構)
左:CNT/PAナノ複合膜 右:市販ポリアミド膜

2

ナノカーボンRO膜の
モジュール化・システム化

海水淡水化から排水再利用まで幅広く適用することを目的に、アクア・イノベーション拠点で開発したナノカーボン膜に適した基材やスペーサ等の検討を行い、モジュール化技術を確立。学内の装置では直径2インチの小型モジュールを作製しモジュールの性能向上に資するとともに、各種産業応用のための評価試験にも供します。

学内に設置した小型モジュール作製装置

信大製ナノカーボンRO膜2インチモジュール

また、開発膜のロバスト(頑強)性を生かした実装方法を検討し、海水淡水化・下排水の再生・超純水製造を対象とした実証試験をウォータープラザ北九州等の設備で行い、社会実装できるシステムに仕上げます。

コンテナ搭載型の海水淡水化実証試験装置
(ウォータープラザ北九州)

実証試験で使用している
ナノカーボンRO膜
4インチモジュール

ウォータープラザ北九州での海水淡水化実証試験動画
「海水から真水を作る」
~ナノカーボン膜の実証試験開始~

3

様々な用途に応じたRO膜の開発

アクア・イノベーション拠点では、、メインストリームの海水淡水化にとどまらず、廃水の再利用、工業用超純水製造、POU(Point of Use)向け浄水器など、用途に応じた最適なRO膜を開発し、浄水装置・システムへと展開しています。また、シリカなどの無機物、有機物、その他の汚染物質の堆積に対して、従来の膜を凌駕する高度な耐性を持つ分離膜を実現します。

大学工場

4インチモジュール用に70m長の
連続製膜が可能な大型製膜装置

大型製膜装置で製造したナノカーボンRO膜の
欠陥検査の様子

2インチモジュール用小型製膜装置

4

ナノ材料科学を用いた
新材料・新プロセスの開発

重金属、アニオンなどの有害イオンを除去する無機結晶材、特定物質を選択的に透過させるパリレン表面重合膜を開発し、システム化。フッ素除去用の無機結晶材料、フッ素濃度検出用の有機・無機複合体を含むテキスタイルはアフリカ東部の水環境改善への適用を目指して開発を進めています。

フッ素除去用ナノ構造無機結晶材

フッ素モニター(蛍光色検知)

ナノ材料とゴムや樹脂との複合化により、耐久性や耐熱性を飛躍的に高めた新材料を開発。高機能シール材はウォータープラザ北九州での海水淡水化実証試験設備において、性能を評価中です。

カーボンナノチューブとゴムを
複合化した高耐久性オーリング

高機能シール材はモジュールを収めたベッセルの側板(左)や
フランジ継手(右)のパッキンに使用されている

5

水循環エンジニアリング

COI-Sサテライトの海洋研究開発機構(JAMSTEC)のグループは、大気-海洋-陸域を連成した世界初の水大循環モデルを完成し、対象地域の水環境予測を行います。

また、信州大学とアフリカなどの現地機関との共同プロジェクト「水環境改善プロジェクト」により、生活用水源に含まれるフッ素などの有害物質除去を現地で行う仕組みを確立し、水資源管理システムを構築して、水環境改善に寄与します。

井戸水の水質調査(タンザニア)

水環境教育(タンザニア・さくら女子中学校)

研究開発・成果展開が進むCOI技術

ポスタータイトルをクリックすると、研究開発や成果展開に関する最新情報が見られます

信大COIの技術で、
安全な水を世界中に

2015年に国連サミットで採択された
「持続可能な開発目標(SDGs:Sustainable Development Goals)」は、
2030年までに持続可能でよりよい世界を目指す国際目標です。
17のゴールのひとつがゴール6「安全な水とトイレを世界中に」。
信州大学アクア・イノベーション拠点は、ゴール6を達成するため、
信州大学が得意とする材料技術を駆使して、
海水をはじめとする多様な水源から使える水を造り循環させる
「革新的な造水・水循環システム」の構築により、
安全で豊かな生活を支える水循環社会を実現し、
世界中の人々の生活の質(QOL)の向上に貢献します。

ゴール6「安全な水とトイレを世界中に」達成に向けた
信大COIのビジョン

水処理膜の革新と水循環技術の高度化により、全ての人が安全な水を必要なだけ消費できる社会の実現に貢献し、波及効果も発揮します。
特に、ゴール6の4つのターゲットに重点的に取り組んでいます。

6.1 2030年までに、すべての人々の、安全で安価な飲料水の普遍的かつ平等なアクセスを達成する。
6.3 2030年までに、汚染の減少、投棄廃絶と有害な化学物質や物質の放出の最小化、未処理排水の割合半減及び再生利用と安全な再利用を世界的規模で大幅に促進させることにより、水質を改善する。
6.4 2030年までに、全セクターにおいて水の利用効率を大幅に改善し、淡水の持続可能な採取及び供給を確保し水不足に対処するとともに、水不足に悩む人々の数を大幅に減少させる。
6.a 2030年までに、集水、海水淡水化、水の効率的利用、排水処理、リサイクル・再利用技術など、開発途上国における水と衛生分野での活動や計画を対象とした国際協 力と能力構築支援を拡大する。

(持続可能な開発のための2030アジェンダ 外務省仮訳より引用)

長野県長野市若里4-17-1 信州大学長野(工学)キャンパス内
▶︎ 信州大学国際科学イノベーションセンター(AICS)
Tel 026-269-5773 / Fax 026-269-5710

提案機関

参画機関(令和2年6月現在〈順不同〉)

COI-S(サテライト拠点)

COI-S参画期間(令和2年6月現在)