プロジェクトがオリーブの廃棄物をスーパーキャパシタに変える

スペインで行われた研究プロジェクトは、オリーブの廃棄物をさまざまな産業用途に転用するための効果的なプロセスを開発し、終了した。

スペインでのあるプロジェクトでは、オリーブの廃棄物を多用途に活用できる活性炭へと見事に転換することに成功した。

研究期間の終了にあたり、官民共同事業である「CARBON+」プロジェクトは、この製品がスーパーキャパシタ材料として高い効率を発揮すること、また、廃水処理における有効性や、オリーブ加工における塩水の保存期間延長への寄与も実証しました。

これらの結果は、様々な用途における活性炭の可能性を浮き彫りにしており、プロセスを産業レベルへと拡大する際の経済的実現可能性の検討に寄与するものである。

このプロジェクトは、バレンシア自治州政府のバレンシア・イノベーション・エージェンシーとの協力による戦略的プロジェクト・プログラムの一環として 2022 年に開始され、欧州連合の共同出資を受けて、Greene Enterprise、Aceitunas Serpis、アリカンテ大学、および Aitex によって実施されました。

この作業は、エルチェ工業団地にあるグリーン社のパイロットプラントで、テーブルオリーブ生産者であるセルピス社から供給されたオリーブ加工残渣を用いて実施されました。この残渣は、マンサニージャ種およびホヒブランカ種の食用オリーブの加工後に得られる、オリーブ産業の主要な廃棄物であるオリーブの種と塩水で主に構成されています。

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近年、テーブルオリーブおよびオリーブオイル産業への循環経済の原則の適用について広範な研究が行われているにもかかわらず、廃棄物の大部分は依然として埋立地に投棄されています。

CARBON+ プロジェクトの最終目標は、熱分解を利用して、経済的に実行可能な工業プロセスを通じて、これらの廃棄物を高品質の活性炭に変換することでした。

この目標は達成され、1 グラムあたり 1,440 平方メートルの比表面積を持つ活性炭が製造されました。活性炭の最も有用な特性の一つは吸着能力（気体、液体、または溶解した固体の原子、イオン、分子を表面に吸着させる能力）が最も有用な特性の一つであるため、表面積が大きいほど、そのような用途においてその活性炭はより効果的になります。

このプロセスの開発に成功したことに加え、活性炭の潜在的な最終価値を評価するために、3つの主要な産業用途について調査が行われました。

1 つ目は、この製品の高い吸着力を活用して、使用済みのオリーブ発酵塩水に溶解している浮遊有機物やフェノール化合物を除去するものです。

これにより、オリーブ加工業界内で塩水を直接再利用することが可能になり、廃棄物とそれに関連するコストを削減することができます。このプロジェクトで使用された活性炭は、その高い多孔性により、市販の代替品よりも高いポリフェノール除去率を示し、この点においてより効果的でした。

関連する用途として、活性炭は廃水処理における臭気の除去にも有効であることが示されました。これは、発酵塩水、繊維産業の排水、および稼働中の処理施設からの標準的な都市排水を用いて、この製品を試験することで実証されました。

最後に、得られた活性炭について、エネルギー貯蔵用のスーパーキャパシタへの利用の可能性が評価された。近年、エネルギー貯蔵における活性炭の利用に対する関心が再び高まっており、水素経済を実現する可能性のある多孔質材料の探索において、活性炭は依然として有力な候補となっています。

炭素系スーパーキャパシタは、大きな比表面積を持つ 2 つの多孔質炭素電極で構成され、これらは電解液に浸漬され、膜によって分離されています。

エネルギー貯蔵は完全に静電的なものであるため、電極の完全性や安定性に悪影響を及ぼすことはありません。これにより、スーパーキャパシタは、電解液の劣化率が 10% 未満で、最大 100,000 回の充放電サイクルを行うことができます。-放電サイクルをこなすことができ、電解液の劣化率は10％未満である。このため、このようなエネルギー貯蔵は、電気自動車などの用途において非常に望ましいものである。

このプロジェクトの材料で作られた電極は、市販の活性炭で作られた電極と同等の性能を発揮し、わずかに劣る程度であることが実証された。

塩酸で活性炭を洗浄し、熱処理によって表面の化学的性質を改質したところ、電気化学的性能が向上した。研究者らは、この段階で達成された性能は、さらなる研究開発を進めるに足る十分な水準にあると結論付けた。

この結論はプロジェクト全体についても同様であり、グリーン氏は次のように述べている。「要するに、これらの結果は、様々な用途における活性炭の可能性を浮き彫りにしており、両社によるプロセスの産業レベルへのスケールアップの経済的実現可能性に関する研究に貢献するだろう。」