半導体廃水再生の新機軸 台湾大学が電駆動分離濃縮技術を提案

（中央社記者 趙敏雅 台北10日電）台湾の半導体産業は水資源に大きく依存しており、製造工程で発生するフッ素含有廃水は処理と再利用が困難なため、長年にわたり高コストで負荷の大きい厄介な問題とされてきた。台湾大学の研究チームは、電駆動分離濃縮技術を提案し、利用が困難な低濃度フッ素含有廃水を再利用可能な循環資源に転換するとともに、半導体廃水再生処理コストの低減にも貢献する。

国科会は10日、研究成果記者会見を開催した。国科会の支援の下、国立台湾大学環境工学研究所の特任教授である侯嘉洪氏の研究チームは、革新的な電駆動分離濃縮技術を提案した。この技術は、低濃度フッ素含有廃水を中高濃度にまで濃縮し、メーカーがさらに資源化して氷晶石に転換することを可能にし、同時に水再生処理コストを低減する。

侯氏は、フッ素含有廃水は半導体および電子製造工程に広く存在し、特に低濃度のものは、従来は化学薬品を添加して沈殿させる方法で処理され、フッ素イオンがフッ化カルシウム汚泥を形成していた。これにより資源の回収が困難であるだけでなく、汚泥の運搬、後続処理、炭素排出の負担が増大していた。高濃度フッ素含有廃水は現在、氷晶石に転換され、アルミニウム製造やセラミック産業に応用可能だが、低濃度のものは回収効率と経済性が不十分なため、依然として具体的な解決策が不足している。

同氏は、研究チームが長年にわたり半導体フッ素含有廃水の資源化処理に取り組んできた鋒霈環境科技股份有限公司と協力し、膜キャパシタ脱イオン技術を導入して、低濃度フッ素含有廃水の濃縮に関する新たな戦略を開発したと述べた。

侯氏は、この技術は電場を利用してイオンの移動と吸着を駆動し、水中の荷電イオンを効果的に除去・濃縮する。薬品添加が不要で、化学汚泥を発生させず、モジュール設計と高い回収可能性といった利点を持つ。実験室規模のシステムを構築し、1日あたり約100リットルのフッ素含有廃水を処理し、低濃度のフッ素含有廃水を氷晶石製造に適した濃度範囲にまで濃縮することに成功した。システム統合と実工場でのテストも完了し、資源化の実現可能性が実証され、半導体産業の低炭素排出と循環型持続可能な発展に向けた新たな解決策を提供する。

侯氏は、技術のスケールアップと実工場導入の実現可能性を検証するため、チームはシステム規模を10倍に拡大し、1日1トンの廃水を処理できるキャパシタ式フッ素イオン濃縮パッケージシステムを構築した。これは産業応用に向けた重要な一歩である。研究によれば、材料の最適化により、従来の金属集電材料をグラファイトシートに置き換えることで、システムの安定性と耐久性が向上し、炭素排出も大幅に削減できる。

台湾大学新碳勘科技研究センターのネットゼロ水技術グループのエグゼクティブディレクターである范振軒氏は、この技術はすでに実現可能性を備えており、半導体業界には関連するニーズがあると指摘する。ただし、既存の廃水処理施設はすでに完成しており、新しい設備を導入すると元の設計に影響を与える可能性があるため、将来の新工場建設時に導入される可能性が高い。

范氏は、チームは台湾大学竹北キャンパスにNet Zero WaterTech Hubを設立し、鋒霈公司と協力して共同実験室を構築した。これは技術の展示、協業マッチング、産業トレーニングの重要な場となり、研究成果を実験室から産業現場へと橋渡しし、技術検証、人材育成、応用普及といった重要な要素を結びつける。（編集：林淑媛）1150610