超臨界CO2プロセスの基礎と応用 : 化学プロセス開発と物性解析の実践

第1部 超臨界・亜臨界域を含む高圧二酸化炭素を利用した化学製造プロセスの設計法

(2026年3月10日 10:00〜12:00)

　本セミナーでは、国際的に拡がる亜臨界・超臨界流体研究開発の中でも、近年飛躍的に進展する物性や理論研究を中心にわかりやすく解説したいと考えています。キーワードは、相平衡や溶媒密度、溶解度、分配係数、溶解度パラメータといった基礎物性はもとより、熱力学・物理化学・化学工学・計算科学・高圧科学などの専門分野を横断した数値シミュレーションの方法までに及びます。 　先行事例を含め、フィージビリティスタディについて言及したいと考えています。各論では、代表的な単位操作におけるコンセプトモデリングの事例を示しますので、表計算ソフトウェアやプログラミングの基礎の習得にもつながります。実験の理論最適化を目指す上でノウハウを体感できるよう工夫したいと考えています。

1. はじめに
   1. 医薬食品飲料・化粧品・化成品などのSDGs対応型製造を目指して
   2. グリーン溶媒の選定基準と実験実施方法
   3. 関連する基礎物性
   4. 溶解度パラメータ (エントロピー型溶解度パラメータ)
2. 物性データの探索法・参考図書・関連するテクニカルターム
   1. 参考図書と関連Webサイト
   2. 純成分物性データ探索法
   3. 関連するテクニカルターム
3. 基礎物性と理論計算法
   1. 溶媒系/溶液系の相平衡
   2. 溶質がもつ揮発性の尺度
   3. 飽和溶解度 (溶解度)
   4. 分配係数
4. 各論:単位操作 (抽出分離) の基礎
   1. 物質収支の重要性
   2. 各論1 : クロマトグラフィー
   3. 各論2 : 半回分式抽出 (超臨界流体抽出)
   4. 各論3 : 連続分離 (亜臨界溶媒分離)
   5. その他 : 考え得る製造プロセスと装置的工夫点について
5. おわりに
   1. まとめ
   2. 将来展望

第2部 超臨界CO2系の物性測定と計算技術

(2026年3月10日 13:00〜15:00)

　超臨界CO2は、低粘度・高拡散性・高溶解調整性といった独自の物性を併せ持ち、分離プロセスや機能性材料の創製、環境調和型プロセスなど、幅広い産業分野で利用が拡大しています。 　本講演では、これらの応用の基盤となる「平衡物性」と「輸送物性」に焦点を当て、超臨界CO2系を正しく理解し、実務に適用するための測定技術と計算手法を体系的に解説します。具体的には、静置法・流通法・循環法・分光法などの測定アプローチの特徴と使い分け、測定精度を左右する操作上の注意点、安全性確保の要点について紹介します。また、Peng-Robinson や PC-SAFT といった代表的な状態式に基づく相平衡計算手法を取り上げ、気液平衡・溶質溶解度・ポリマー中への CO2 溶解度などの具体例を通して、計算の考え方と適用範囲を示します。 　超臨界CO2の基礎理解から材料開発・プロセス設計への応用まで視野に入れ、現場で役立つ実践的な知識を提供することを目的とします。

1. 超臨界 CO2 系の平衡・輸送物性の基礎
   1. 超臨界 CO2 の特性と相挙動の基本概念
   2. 平衡物性 (気液平衡・溶解度) と輸送物性 (拡散・粘度) の重要性
   3. 産業応用における物性理解の位置づけ
2. 平衡・輸送物性の測定技術
   1. 測定法の分類
      • 静置法
      • 流通法
      • 循環法
      • 合成法
      • 分光法
   2. 測定精度を高めるための要点
   3. 輸送物性 (拡散係数など) の測定例
3. 超臨界 CO2 系の相平衡計算技術
   1. 相平衡計算の基本:平衡条件と熱力学的基盤
   2. 使用される主要な状態式
   3. 計算例
   4. Excel・VBA・MATLAB 等を用いた計算実装の考え方
4. まとめと応用展開
   1. 計測と計算の組み合わせによる物性理解の深化
   2. 材料開発・CO2分離プロセス設計への応用可能性
   3. 今後の展望