地域課題でもあるPFAS汚染を解決に導く 名古屋大学豊田研究室「高密度プラズマ」

　現在、世界的問題となっているのがPFAS（ピーファス、有機フッ素化合物）による水土壌汚染、日本国内でも各地で地域問題にあがっている。その課題解決のため、名古屋大学の豊田浩孝教授は「高密度プラズマ」によるPFAS除去技術を開発している。

世界的に問題になっているPFASよる土壌汚染

　名古屋大学の豊田浩孝教授のチームは「高密度プラズマを用いたPFAS汚染水の浄化技術」の事業化に取り組んでいる。

　PFASは主に炭素とフッ素が結合した有機化合物で、熱や薬品に強く、さらに水や油を弾くという性質を持つ。そのため、フライパンなどの身近な道具のほか、半導体、自動車、建築部品など幅広い分野で利用されている。しかし、難分解性で有害な物質でもあり、工場などから排出されたPFAS汚染水が河川や地下水、土壌を汚染。さらに農畜産物や飲料水が汚染され、人体への健康被害も危惧されている。

　このPFAS汚染水問題は世界的な課題となっており、PFASについては各国で厳しい基準が設けて対策を行っており、日本でも対策強化の方向へと進んでいる。

対策を行うも膨大なコストが必要になっている

　PFASについてはすでに多くの工場や自治体で対策自体は行なわれている。しかし、豊田教授によると「PFAS特有の難分解性がネックとなり効果的な対策ができていない状況」だという。例えば、現在は活性炭処理やイオン交換処理、逆浸透膜フィルターといった方法でPFASの除去を行なっている。ところが、いずれも専用施設が必要、運用メンテナンスが必要など処理費用が高額で、さらに全てのPFAS種に対応できないのが現状なのだ。

　そこで豊田教授は「プラズマを用いたPFAS分解方法」を解決策に考案した。

　そもそもPFASは炭素（C）とフッ素（F）が強く結びついており、化学分解やUV分解では対応が難しい。しかし、プラズマを使用すると電子（e）が結合に作用し、熱を加えなくても低温で分解することが可能になる。ただし、プラズマを利用すれば効果的に分解できるものの、これまでは実用化が非常に難しかった。そこで豊田教授は長年のプラズマ研究の技術を生かし、「プラズマ生成法によるPFAS汚染水の革新的処理方法」を考案した。

独実技術により「最も処理しやすい形」でプラズマを生成

　豊田教授が考案した液体プラズマによるPFAS汚染水処理は、「流れている汚染水の周囲に円環状にプラズマを生成し、そのプラズマの力でPFASを分解する」という仕組みだ。特徴は「安定かつ高密度のプラズマ」を「流れている水から数ミリの場所に生成している」という点だ。従来の技術ではこうした流れている水の近傍に安定かつ高密度のプラズマを生み出すのは困難だったが、豊田教授の独自技術により実現できたという。

　装置としては円筒状になっており、筒の中から流れ出てくるPFAS汚染水が円環状のプラズマの中心を通り、通過の際にPFASが分解される。専用施設は必要なく、分解したい水をためる、とどめておくといったことや回収や交換も必要ないため、従来の方法よりも効果的にPFAS汚染水処理が可能になっている。

　豊田教授によると「現在は工場でのPFAS汚染水の浄化に取り組んでいるところだが、ゆくゆくは半導体製造工程での導入も検討している。さらに当該プラズマ装置を用いて、水から水素と過酸化水素を合成するといった『グリーン水素』の製造も思い描いている」という。PFAS汚染水は地下水や土壌の汚染といった深刻な問題に関わっている。農作物、また海産物の汚染、さらには人に影響が出ることも危惧されている。

　そのため、豊田教授のプラズマによるPFAS汚染水処理技術は、私たちの身近なところというよりも、もっと大きなところに影響するものだといえる。もちろん、社会が良くなれば、私たちの生活もより安全で豊かなものになるだろう。

豊田浩孝教授