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| 報道年月日 |
2021/11/24 |
| 報道機関名 |
毎日新聞 |
| 会員名 |
脱炭素 |
| タイトル |
ＣＯ２資源化への挑戦 |
| 報道記録の内容 |
世界の大気中の二酸化炭素濃度は産業革命前から約１．５倍に増加し、地球温暖化の主因になっている。この厄介者を「資源」として有効利用し、温暖化抑止にもつなげられないか―。そんな挑戦的な研究の最前線を取材した。
●プラスチックに変換
日本など多くの先進国は２０５０年までに温室効果ガス排出量を「実質ゼロ」にする目標を掲げている。実質ゼロとは、できる限り排出を減らしたうえで、どうしても減らせなかったＣＯ２は森林による吸収分と相殺したり、回収して貯留もしくは有効利用する技術「ＣＣＵＳ（Carbon dioxide Capture, Utilization and Storage）を活用したりすることが想定されている。
ＣＣＵＳのうち「Ｕ＝有効利用」として期待される方法の一つが「メタネーション」だ。ＣＯ２を水素と反応させて天然ガスの主成分・メタンを合成する技術だが、他にも多様な研究が進んでいる。
「常圧でＣＯ２をプラスチックに直接変換できた意味は大きい」。そう胸を張るのは、大阪市立大の田村正純准教授（触媒化学）だ。
田村准教授らの研究チームは、常圧のＣＯ２とアルコールの一種「ジオール」を反応させて、プラスチックの一種「ウレタン」の原料となる「ポリカーボネートジオール（ＰＣＤ）」を直接合成することに世界で初めて成功した。ＰＣＤは現在、一酸化炭素と毒性のある化合物「ホスゲン」を原料に合成されているが、環境や人体への負荷を低減させる「グリーンケミストリー」の観点からも新たな合成方法の開発が求められている。
ＣＯ２は非常に安定した分子で、そのままではジオールとほとんど反応しない。また、反応させても副産物の水を除去しなければ、ＰＣＤがほとんど得られないという課題を抱えていた。
チームは厄介な水を取り除くため、約２１０度の高温化で反応させた。するとうまく水だけが蒸発して抜け、常圧でも反応が進んだ。触媒に研磨剤などに使われる「酸化セリウム」を用いると、ＰＣＤの生成量も劇的に増えた。田村准教授は「水さえ除去できれば、触媒を工夫することで十分反応を進行させることができると分かった。ここまでうまくいくとは思わなかった」と振り返る。
田村准教授らのチームには、日本製鉄先端技術研究所も参加しており、将来的には製鉄所の高炉から排出されるＣＯ２を原料にＰＣＤを合成することを視野に入れているという。
田村准教授は「生産コストやプロセス面での課題はあるが、製鉄所などから排出される大量のＣＯ２を有用な化学品に変換すれば、石油から作っているプラスチックなどの原料をＣＯ２に置き換えることもできる」と力を込める。
●多孔性材料を合成
ＣＯ２を原料にして、回収したＣＯ２の「入れ物」を作るという研究も進む。
京都大の堀尾悟史准教授（固体材料化学）らの研究チームは、常温、常圧で、ＣＯ２から微細な穴を多数持つ「多孔性材料」を合成した。ガス貯蔵用の多孔性材料は一部が実用化されているが、ＣＯ２を原料に作られたのは初めてだという。
チームは、窒素を含んだ「アミン」と呼ばれる有機分子と金属イオンが混ざった溶液にＣＯ２を吹き込み、ジャングルジムのような構造を持つ新材料を合成する手法を開発。「ピペラジン」というアミンの一種と、無毒な亜鉛を使うことで生産コストも抑えられるという。
生成した材料の内部には１ナノメートル（ナノは１０億分の１）の小さな空間が規則的に形成されていて、高圧をかけると、内部の空間にＣＯ２を貯蔵することができる。チームによると、２６気圧でＣＯ２を閉じ込めたところ、１グラムの多孔性材料が原料、貯蔵分を合わせて最大０．７グラムのＣＯ２を含むという高濃縮状態を実現することができた。
●排ガスから回収期待
期待されるのは、多孔性材料を作ることだけにとどまらない。ＣＣＵＳの課題の一つは発電所や製鉄所などの排ガスからＣＯ２を分離・回収することだが、この手法では、空気中に存在する０．０４％ほどの低濃度でも反応が進むため、分離・回収のための作業やコストは必要ない。
堀尾准教授は「無限にある空気から、多孔性材料など高い付加価値を持つ材料を生み出す方法の開発につながる可能性がある。資源の乏しい日本にとって意義が大きい。不純物を多く含む工場の排ガスのＣＯ２でも資源化の対象にできるかもしれない」と話す。
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