メデューサを超える技術:化学者が二酸化炭素を瞬時に固体に変える

二酸化炭素を固体の炭素に戻す技術は商業的に実現可能で、建築材料やその他の有用な製品に利用することができます。

文:Prachi Patel
2022年1月27日
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オーストラリアの研究者らは、二酸化炭素を固体炭素に変換する方法を発見しました。固体炭素は、他の製品に加工したり、安全に保管することができます。この方法は、セメントや鉄鋼などの重工業から排出される二酸化炭素を削減する方法として有効です。

再生可能エネルギーが世界的に普及しても、二酸化炭素を排出する化石燃料への依存は数十年続くと考えられます。さらに、セメント製造など特定の産業プロセスでは、化学的性質から二酸化炭素が排出されるため、脱炭素化が難しいということもあります。

Energy & Environmental Science誌に掲載された研究を率いたRMIT大学のTorben Daeneke教授は、「地球温暖化を抑制するためには、二酸化炭素を回収する方法を見つけることが重要だ」と指摘します。

すでに世界中で、いくつかの商業的な炭素回収プロジェクトが実施されています。また、多くの実証プロジェクトも進行しています。そのほとんどは、回収した二酸化炭素を地下の地層に注入する方法です。しかし、「二酸化炭素をガスや液体として地下に封じ込めるのではなく、固体にすることが、漏洩を防ぐために重要だと我々は考えている」とDaeneke教授は言います。

RMITチームの技術は、温室効果ガスと室温付近で液状を保つ金属合金との化学反応に依存しています。この反応は過去にも報告されていますが、今回は「プロセスを大幅に簡略化し、コンパクトで明らかに拡張性のある技術を設計した」とDaeneke教授は報告しています。

この方法では、管に入れた液体金属を摂氏100〜120度に加熱し、二酸化炭素を注入します。ガスが泡立つと、数秒のうちに炭素と酸素に分解され、黒い炭素片ができます。

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酸素は金属と反応して金属酸化物を形成し、これを液体金属に再生して再利用することができます。「このプロセスにはエネルギーが必要となる。人生にはタダで得られるものはない」とDaeneke教授は言います。しかし、このプロセスは多くのシナリオにおいて意味があり、「重工業セクターも私たちと同じ意見のようだ」と指摘しています。

この技術は大規模な産業応用に適応できると考えられます。今日の金属精錬プロセスでは、溶融金属を扱っており、原子力発電所では液体金属冷却材も使われています。また、研究者たちが使っている金属は、地殻の中に比較的普通に存在するものです。

さらに、この新しい技術は有用な炭素を生成するため、産業界にとって魅力的な投資となるかもしれません。「固体炭素は、多くの用途に使用される貴重な製品で、大量の生産が見込まれることから、建材に炭素を活用することも視野に入れている。さらに、さまざまな化学物質を合成するための出発点にもなる」とDaeneke教授は考えています。

出典: Karma Zuraiqi et al. Direct conversion of CO2 to solid carbon by Ga-based liquid metals. Energy & Environmental Science, 2022.