応化会活動 | 早稲田応用化学会

第16回応化会中部支部交流会報告書

令和元年11月23日(土)名古屋駅前ダイヤビル２号館会議室にて、早稲田大学先進理工学部応用化学科平沢泉教授の講演会とその後の教授との懇談と会員相互の懇親を行った。

　まず三島支部長から挨拶を、山崎副支部長より平沢教授の紹介があり、演題「晶析工学の知恵を利用して社会に貢献する」の講演へ移った。宮坂悦子(旧姓)氏の参加や、若手・中堅の方々の参加を頂き総勢22名と久しぶりの盛会となった。

講演では晶析技術が広い分野に展開・実用化されていることに驚くと同時に、化学、医薬、食品、環境およびエネルギー産業において、今後の高付加価値・高機能化や省エネ・省資源化への取り組みの重要なプロセス技術であることを強く認識させられた。

講演会（16:30~18:00）

講演する平沢教授

　冒頭、大学で「晶析」と出会った縁で、環境問題と晶析との接点が出来、以後荏原製作所での10年の水処理技術の研究開発と、その後母校での30 年と延べ40年間におよぶ晶析の研究開発人生を、恩師豊倉先生とのエピソードをまじえた自己紹介が行われた。
現在、晶析の研究や早大環境保全センター長と私学環境保全協会の理事を務める関係から、官民の各方面から晶析に関する非常に多くの相談を受けている。内容は、既に確立された技術に関するものに加え、食品分野の冷凍技術や医薬分野での有機溶剤からの無機結晶の生成などが多く、新しい所では、アルツハイマー病の原因となるβアミロイドの形成等生化学分野など広範囲の分野に及んでいる。具体的な例を挙げ、晶析技術の伝承と多方面での実践と貢献が強く求められている現状を紹介され演題の講演に入った。以下にその概要を纏める。

晶析工学研究もアートと呼ばれた時代より、粒形を操作し得る定量化が豊倉教授らの功績で進められてきたが、平沢教授は「希望の結晶を自在に創るための操作・装置・プロセスの研究開発」と、更に高度で精緻な結晶の品質設計する工学理論を模索し活用してきている。具体的には大学での研究と企業の求めるものとのギャップを埋めるべく、1967年より25社におよぶ企業との共同研究を主体に活動され社会へ貢献して来られた。その代表的な以下の事例について晶析技術の知恵を含めた説明がなされた。

（事例-1）未利用エネルギーの有効利用(蓄熱分野) 　
融液晶析における過冷却の安定化と核化促進剤や核化スイッチとなる超音波誘導核化法の開発が、埼玉での床暖房やみなと未来や福岡ドームの冷房システムに適用されている。最近では自動車メーカーと寒冷地での車のコールドスタートへの適用も取り進めている。
（事例-2)排水中よりの未利用資源の回収（環境分野）
カルシュウムやマグネシュウム塩を使用する反応晶析法が、産業や生活排水中のリン、フッ素、ニッケル及びアルミニュムの回収に適用されている。核燃料廃棄物からのウラン回収のパイロットプラントも実証運転中で99.9%の回収率が得られている。
これらは晶析技術の過飽和度の制御法、種結晶のシーディング法および不純物の除去等に改良を加えることで、粗大な難解性結晶を得る事が出来たことによるものである。
リン回収としてのMAP法やHAP法のプロセス、半導体とフッ素と排水処理設備の３メーカー連携によるフッ素回収プロセスとその効果（蛍石の輸入量減1.5KT/Y）および大手アルミサッシメーカでのアルミ回収と排水再利用プロセスなどの成功例が紹介された。
（事例-3）医薬品・食品分野への展開
結晶品質設計に高度な制御が求められている領域で、粒径、純度、多形、CV(粒形分布)、晶壁などの制御法の最適化を模索している。医薬の場合は、後段のろ過工程を円滑にする為、出来やすい針状より短径で粗大化結晶の生成が求められている。両分野とも、回分式なので刻刻変化する過飽和度をどのように安定化させるかが鍵であり、その他スケーリング防止およびオイルアウトなどの運転トラブルの解消も求められている。
製薬メーカーとの共同研究で成功し、2014年Ultrasonic Sonochemistry の特集号に発表され注目された、超音波誘導核化法について発核速度やCVのデータの紹介があった。
結晶品質を自在に制御するための鍵は「核化」に尽きるのであるが、バラツキが多く確率的で核化の過程とその制御が良くわかっておらず今後の研究に待たれると述べられた。
過飽和度の制御について、冷却パターン（自然、制限）の影響、原料フィーディングおよび核種シーディング（パーシャル、フル）の各ファクターの核化、粒径および過飽和度変化への影響を調べた実験室での解析データをベースにそのデリケート性が紹介された。現在、原料フィーディングと核種シーディングに焦点を絞り研究中との事である。
平沢研究室の研究テーマの紹介
現在取り取り組んでいる2つのテーマ、即ち、金属ナノサイズ粒子の創成とスケーリングの防止についてその内容紹介があった。
反応晶析法による金属ナノサイズ結晶は、溶解度が低く良い結晶が出来づらい傾向にあるが、過飽和の生成速度の制御と高分子電解質（PEI）を添加することでナノサイズ結晶が得られ、50~500nm領域を狙った研究を行っている。実用化例として、農林省生物資源研が取り組んでいる稲の遺伝子組み換えに使われる遺伝子銃の銃弾として、研究室で作られた金粒子が採用された。塩化金酸とアスコルビン酸を同時にフィードするダブルジェット方式により目標とする300~400nmの粒径が得られ採用された。一般的な回分方式やシングルジェット方式では150nm以下の小粒径であった。
装置内のスケーリングは、原理的には溶液内に十分な種結晶があればある程度発生を抑えられるが、現実はスケーリングが起き晶析技術の永遠のテーマとなっている。防止策として、別のものを添加しその表面にスケール結晶を析出させるヘテロ核化を検討中である。更に、海外の原子燃料再処理プロセスで、深刻な問題となっているモリブデン酸ジルコニウムの付着問題に取り組んでおり、特許化を視野に入れた研究成果の紹介があった。

今後は、現場をよく見ることを必須条件に、広い分野の実プロセスでの課題解決に貢献したいこと並びに得られた晶析工学の知恵を若い人に伝承して行きたいとの熱い抱負を述べられた。
最後に、写真を使用しながら平沢研究室メンバーの紹介とベネルクス3国とタイ訪問時の興味深いトピックスを披露して講演を終えた。

懇談会(18:00~20:00)

後藤栄三顧問より、早稲田応用化学科よりノーベル賞受賞者を輩出できます様エールの挨拶で乾杯し懇談会に入った。平沢研究室卒の宮坂悦子氏と加藤昌史氏をはじめ、現役第一線で活躍されている方々からのスピーチがあり和気あいあいの雰囲気で進み、友野博美幹事より中締めの挨拶と一本絞めで閉会とした。最後に全員の記念写真を撮り散会した。

出席者（敬称略、カッコ内数値は卒業回）

講師：平沢泉(26)、三島邦男（17）、堤正之（17）、白川浩（18）、後藤栄三（19）、小林俊夫（19）、柿野滋(19)、秋山健(19)、谷口至（22）、友野博美（22）、須藤雅夫（22）、木内一壽（24）、山崎隆史（25）、浜名良三（29）、服部雅幸（32）、箕浦雅史(37)、加藤昌史（41）、中山一朗（41）、鵜飼健司(43)、植村裕司(44)、宮坂悦子（53）、山本瑛祐（63）、以上合計22名。