大気中の二酸化炭素をを極細繊維に変える画期的新技術no title
電解触媒(青い火花)と熱触媒(赤い火花)で二酸化炭素からカーボン・ナノファイバーが作られるイメージ / Zhenhua Xie/Brookhaven National Laboratory and Columbia University; Erwei Huang/Brookhaven National Laboratory

 アメリカの研究チームが、気候変動を引き起こす二酸化炭素から炭素を取り出して、超強力なカーボン・ナノファイバー(直径が100ナノメートル未満の炭素の極細繊維)に変える画期的な方法を考案したそうだ。

 現時点では厄介者扱いしかされない二酸化炭素を有効利用できれば、地球温暖化の防止対策にもなって一石二鳥だという。

 米国ブルックヘブン国立研究所とコロンビア大学のチームは、従来の脱炭素技術をマルチステップ化することで、これまでよりずっと低い温度でそれを実現することに成功した。

 そうして作られるカーボンナノファイバーは、コンクリートの強化剤などとして利用できるという。

大気中の二酸化炭素をカーボン・ナノファイバーに変換

 地球温暖化の原因となっている二酸化炭素を空気中から取り出す方法は、さまざまな研究者が取り組んでいるテーマだ。

 そして今回、画期的な方法が考案された。

 ブルックヘブン国立研究所とコロンビア大学のチームが考案したのは、電気化学反応と熱化学反応の両方を利用することで、比較的低い温度で二酸化炭素をカーボン・ナノファイバー(直径が100ナノメートル未満の炭素でできた極細繊維)に変えるというものだ。
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photo by iStock

電気触媒と熱触媒を組み合わせた連携プロセス

 これまでも二酸化炭素をカーボン・ナノファイバーに変える試みはあったが、そのためには1000度以上もの高温が必要だった。

 今回の研究チームは、ちょっとした工夫をすることで、もっと低い温度でナノファイバーを作り出すことに成功している。その工夫とは、生成プロセスをいくつかのステップに分けることだ。

 「反応をいくつかのサブ反応ステップに分ければ、各サブステップでいろいろなエネルギー投入や触媒を試すことができます」(コロンビア大学&ブルックヘブン国立研究所 シエ・ジェンファ氏)

 最初のステップでは、炭素の上に固定されたパラジウムを電解触媒として使う。そこに電流を流すと、二酸化炭素と水が一酸化炭素と水素に分解される。

 お次は、鉄とコバルトの合金から作られた熱触媒を使う。すると第一ステップでできた一酸化炭素からわずか400度でカーボン・ナノファイバーが紡ぎ出される。

 「電気触媒と熱触媒を組み合わせた連携プロセスで、どちらか一方のプロセスだけでは無理なことを実現しています」(カリフォルニア大学&ブルックヘブン国立研究所 チェン・ジングァン氏)
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image credit:Zhenhua Xie/Brookhaven National Laboratory and Columbia University; Erwei Huang/Brookhaven National Laboratory

リサイクル性も非常に高い

 このアイデアが優れているのは、これまでより半分以下の低い温度でカーボン・ナノファイバーを作れることだけではない。リサイクル性が非常に高いのだ。

 カーボン・ナノファイバーができた後、表面から触媒が押し出されるので、これを再利用できる。さらに第一ステップで生成された水素を回収し、燃料にすることもできる。
実用化するには、二酸化炭素フットプリント解析と触媒リサイクルのどちらも大切です(チェン氏)
 カーボン・ナノファイバーは非常に強力で、例えばコンクリートの強化材など、様々な用途に利用できるとのこと。
そうすることで50年以上は炭素をコンクリートに閉じ込めておけるでしょう。それまでには、世界は炭素を排出しない再生可能なエネルギー源に移行しているはずです(チェン氏)
 この研究は『Nature Catalysis』(2024年1月11日付)に掲載された。

References:Catalytic Combo Converts CO2 to Solid Carbon Nanofibers | BNL Newsroom / Climate alchemy: Team turns carbon dioxide into super-strong fibers / written by hiroching / edited by / parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2024年01月15日 20:39
  • ID:H9zC2aRj0 #

素晴らしい、軌道エレベーターには至らなくてもグラスウール程度でもいい、用途はいろいろだ
CO2を閉じ込めることは大切、早く早く実用化を

2

2. 匿名処理班

  • 2024年01月15日 20:43
  • ID:a4YHRMrC0 #

二酸化炭素は厄介者ではないゾ。ドライアイスとか工業用炭酸ガスとか用途多様だゾ!

3

3. 匿名処理班

  • 2024年01月15日 21:15
  • ID:K0cToYR90 #

空気をもとにした錬金術師なんて言うと空気窒素固定法(ハーバー・ボッシュ法)を思い出す。あれも食糧問題の解決で人口の増加に寄与した半面、火薬の製造に地政学の境界を破壊したせいで戦争の様相を変えてしまったからなあ。
この技術も良いものも悪いものも大きな影響を与えそう。

4

4. 匿名処理班

  • 2024年01月15日 22:13
  • ID:umhxzmSH0 #

地球が寒冷化すると農作物の収穫量が減って現在の地球人口を維持できなくなるからやめろ。
飢餓が戦争に直結する。
なんのかんの言っても、地球温暖化だから農作物は毎年豊作なんだからさぁ。

5

5. 匿名処理班

  • 2024年01月15日 22:31
  • ID:Ns55cVtR0 #

気候変動の原因を全て二酸化炭素の
性にするのはどうなんだろうか?
いろんな要因が有るのに一点掛け
ばかりなのは危険。

6

6. 匿名処理班

  • 2024年01月15日 23:14
  • ID:pGRgjlIQ0 #

町中の空気中の成分比率を弄り倒すより火力発電所や工場の隣に建てて副産物として回収したほうが早そう……というのは置いといて、
これで心置きなく焚き火ができる世の中になるといいなぁ

7

7. 匿名処理班

  • 2024年01月15日 23:31
  • ID:cwsHfq3Z0 #

>>4
寒冷化してからでも、温暖化は簡単そう。実績があるし。

8

8. 匿名処理班

  • 2024年01月15日 23:38
  • ID:qUoeXC3d0 #

変換に必要な火力での二酸化炭素排出量がリサイクルよりちゃんと下回ってるなら良いね

9

9. 匿名処理班

  • 2024年01月15日 23:54
  • ID:SPJ3j1500 #

カーボンナノファイバーって気化するの?何かに混ぜないとだめなの?

10

10. 匿名処理班

  • 2024年01月16日 01:34
  • ID:.VruUUw.0 #

固定できる炭素よりも生成過程で出る炭素の方が多いと思うので、現在のやり方よりもトータルの炭素排出量が少ない、くらいに考えとくのがいいと思う。あとカーボンナノファイバーは環境中に排出されて人間が吸込めば当然有害です。

11

11. 匿名処理班

  • 2024年01月16日 02:49
  • ID:9iY4wxNU0 #

>>4
二酸化炭素の総量が増えて植物の生長が活性化してるのは間違いないけど
気候の変動も活性化してるから食料生産が安定するとは限らんね

12

12. 匿名処理班

  • 2024年01月16日 04:33
  • ID:OZ1vDWQm0 #

日本も人工光合成で大気中のCo2の利用に成功してるし
世界中でCo2の取り合いになる未来が目に浮かぶようだわ
SDGsなんて茶番だよ

13

13. 匿名処理班

  • 2024年01月16日 07:21
  • ID:YkPrOo9j0 #

炭素なのだ!

14

14. 匿名処理班

  • 2024年01月16日 07:43
  • ID:uyP7LMJt0 #

>>5
主原因かどうかはもはやどうでもいい話だど思う。現実に温暖化が観測されている以上、温室効果ガスの中で人類が一番コントロールしやすいものから手を付けるしかない。

15

15. 匿名処理班

  • 2024年01月16日 08:58
  • ID:evuev2jl0 #

哺乳類は寒冷化に適応した生き物だしな
温暖化すると衰退するだろう

16

16. 匿名処理班

  • 2024年01月16日 09:13
  • ID:nYleX0u40 #

なんか夢の技術すぎて本当?という疑いの気持ちが消えない

17

17. 匿名処理班

  • 2024年01月16日 09:52
  • ID:wnB4lgsj0 #

>>3
かと言って中世以前に文明を戻せはしないでしょ

18

18. 匿名処理班

  • 2024年01月16日 11:05
  • ID:ONBfd7ZP0 #

>>8
ハイブリッド式の施設になるだろうね
最初の過程で取り出された水素を次過程で必要な熱量を得るための燃料にできることが理想

19

19. 匿名処理班

  • 2024年01月16日 11:39
  • ID:MH8FjLX30 #

植物たちは二酸化炭素に飢えているって話もあるよね。
確かアジモフの本にも出ていた。まだまだ二酸化炭素が薄すぎるって感じで。

20

20. 匿名処理班

  • 2024年01月16日 12:38
  • ID:vwRTIyIt0 #

>現時点では厄介者扱いしかされない二酸化炭素

知りませんでしたか?

二酸化炭素は植物に必要なのですよ

21

21. 匿名処理班

  • 2024年01月16日 13:58
  • ID:VCQ0TdN50 #

植物の数と比較するなら現代の大気中の二酸化炭素の量は地球規模で見ればむしろ少ないっていう説もあるからな。

22

22.

  • 2024年01月16日 14:06
  • ID:k.sTR6dd0 #
23

23. 匿名処理班

  • 2024年01月16日 19:03
  • ID:VHZ.0yv90 #

パラジウムとコバルトはレアメタルで、特にパラジウムの価格は金やプラチナより高い。
コストが問題になってくるな。

24

24. 匿名処理班

  • 2024年01月16日 19:08
  • ID:14kZUV.t0 #

>>4
それは寒冷化するくらいCO2を減らせる目途が立ってから
考えればいいことだと思う。
何しろ増やすのは馬鹿みたいに簡単だから。

25

25. 匿名処理班

  • 2024年01月16日 19:15
  • ID:14kZUV.t0 #

>>12
SDGsが何なのか分かってないのでは・・・
「この取り組みはSDGs達成に役立たない」というならともかく
SDGs自体を否定するのは絶対勘違いしてると思う。

26

26. 匿名処理班

  • 2024年01月17日 07:59
  • ID:7ac.9.PR0 #

空気から肥料も水もドライアイスもカーボンも取り出せるんだもんな
鉄を金に変えられると信じて疑わなかった中世の錬金術士たちも
空気から形ある物が取り出せるなんて信じないと思う

27

27. 匿名処理班

  • 2024年01月17日 19:37
  • ID:Q.40z2qH0 #

>>19
氷期のピークにはCO2濃度が今の半分以下まで下がってるから
今生きてる植物が今のCO2濃度で足りないということはないかと。

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