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地球温暖化の悪者扱いされている二酸化炭素だって原料になる未来

みなさん、こんにちは
シンラボ広報部の福田です。

今日は環境問題について記事をまとめていきます。
多くの人が環境問題と聞いて真っ先に思い浮かぶのは二酸化炭素などの温室効果ガスによる地球温暖化なのだと思います。常日頃から二酸化炭素が悪者なので、排出しないためのクリーンエネルギーや省エネ製品などが強く推奨されています。

ただ、最近では二酸化炭素を資源として捉えて、化学製品や燃料の原料として使うことで大気中の二酸化炭素排出を抑制できるようになります。それが日本では経済産業省が提唱している「カーボンリサイクル」という取り組みです。詳細は下記のサイトを参照ください。

https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/carbon_recycling.html

ここでは個人的に気になっている大学の研究を紹介していきます。

1. 二酸化炭素からギ酸を作る技術

例えば、東工大の本倉健准教授は二酸化炭素からギ酸を作るための高効率な触媒に成功しています。ギ酸って聞いたことがない人が多いかもしれませんが、水素社会のエネルギーキャリアとしての応用も期待されています。水素社会の到来も環境負荷の少ない未来には重要になってきます。こういった技術の一つ一つの積み重ねが二酸化炭素を活用した新しい社会の実現につながっていきます。

一般論として、二酸化炭素は非常に安定しています。細かい話になりますが、酸素と炭素の結合エネルギーが強いために、ちょっとくらいの力では結合が切れません。そんな安定した物質なのでオゾン層まで到達してしまうのでしょう。でも、ギ酸有機アンモニウムという材料を触媒として用いることで、高効率で二酸化炭素からギ酸を作れるようになるのです。

こういった分野では触媒という化学反応のエネルギーを下げることができるのです。一見地味ですが、日本の研究が強い分野で多くの成果が得られてきているのです。

https://www.titech.ac.jp/news/2019/044508.html

2. 太陽光で発電するバイオ燃料電池

バイオ燃料電池は古くから知られている技術ではありますが、最近注目を集めている分野です。例えば、大阪市立大は発電しながら、二酸化炭素を削減して、先ほどのギ酸を生成する機能を持っているバイオ燃料電池の開発に成功しています。

ここでは、濃緑色単細胞微細藻類の一種であるスピルリナ由来の光合成膜を固定した電極とギ酸脱水素酵素を固定した電極とを連結し、光合成膜固定電極に可視光を照射する仕組みです。そうすると、発電に合わせて電極上で二酸化炭素が還元されてギ酸が生成することを見出しています。

また、可視光を3時間照射した場合では、ギ酸生成と酸素発生を同時に観測したとともに、二酸化炭素由来の炭酸水素イオンも同時に減少することが明らかになっています。

発電しながら二酸化炭素を削減――大阪市立大、太陽光で発電するバイオ燃料電池の開発に成功

3. 一酸化炭素や水素の混合ガスからジェット燃料用の製造技術

富山大学の椿先生は、Fischer-Tropsch合成を用いて、航空機用のジェット燃料の合成に成功しています。この方法では、一酸化炭素と水素の混合ガスから、軽油や軽質オレフィンを合成する触媒反応です。二酸化炭素から一酸化炭素を作り出すこともできていますが、こういった技術を組み合わせると、二酸化炭素から燃料ガスを作ることができるのです。

この合成ガスは、天然ガス(シェールガス、メタンハイドレートを含む)、バイオマス、石炭、可燃性ゴミ、重質油などの広範な原料を熱分解して得られるため、工業的に極めて重要な製造法となっています。実際に、各石油メジャーは主に天然ガスあるいは石炭から合成軽油を製造しています。

https://www.jst.go.jp/pr/announce/20180918/index.html

今回は最近の二酸化炭素を原料とした新しい合成技術をいくつか紹介させてもらいました。こういった地道な大学の研究が将来的な環境負荷低減につながっていくと期待できます。ITの進化も大事ですが、並行する形でSDGsを実現するためには環境貢献製品をどこまで作っていけるのかが勝負になってくると思います。

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