新型コロナウイルス感染症の流行は、特に公共インフラが脆弱で公衆衛生安全意識が低い農村部において、世界的な公衆衛生安全分野の厳しい課題を浮き彫りにした。本論文は、農村部の防疫特性ニーズに対応し、気体－固体吸着および固定化二酸化塩素技術に基づき、殺菌、害虫駆除、炭素肥料供給を兼ね備えた新型多機能気調装置を開発した。本装置は、四床電気切替吸着（ESA）による炭素捕集と圧力スイング吸着（PSA）による窒素製造サイクルを組み合わせてCO2およびN2を濃縮し、同時に吸着剤に固定化二酸化塩素を適用して一定の殺菌効果を実現する。試験データとシミュレーションモデルに基づき、炭素捕集サイクルにおける吸着・脱着温度差、窒素製造サイクルにおける出口流速および吸着圧力が本気調装置の分離性能（回収率、純度、生産率）およびエネルギー効率性能（比エネルギー消費量、最小分離仕事量、第２法則効率）に与える影響を分析した。結果は、CO2の回収率、純度、生産率は温度差の増加に伴い上昇し、N2の純度は出口流速の増加に伴い低下し、吸着圧力の増加に伴い上昇することを示した。N2の回収率および生産率は出口流速と吸着圧力の増加によりともに上昇傾向を示し、システムの比エネルギー消費量は吸着圧力の増加により上昇し、温度差および出口流速の増加により低下傾向を示した。第２法則効率は比エネルギー消費量とは逆の変化傾向を示した。シミュレーション結果は、温度差105 K、出口流速0.01 m/s、吸着圧力1 MPaの時、CO2およびN2の純度が最大となり、体積分率（VOL）はそれぞれ80.6％、97.05％となり、この時のシステム比エネルギー消費量は2.13 MJ/kg、第２法則効率は4.71％であり、エネルギー効率性能が良好な水準であることを示した。他の運転条件下でも、CO2純度は一般的に60％VOL以上、N2純度は95％VOL以上であり、システムの他の性能パラメータも高い水準を維持できる。

気調技術;二酸化炭素回収;気体肥料;グリーン消毒;固定化二酸化塩素