廃棄物から資源へ:CO₂とプラスチックを太陽光で同時に有用化学品に変換する単一触媒を開発

2026-02-10 九州大学

九州大学 カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所の研究チームは、新規ハイエントロピー酸化物(HEO)触媒を用い、二酸化炭素(CO₂)とプラスチック廃棄物(PET)を太陽光のみで同時に有用化学品へ変換する世界初の光触媒システムを開発した。CO₂は95%以上の高選択性で一酸化炭素(CO)へ、PETはメタン、グリコール酸、酢酸およびリサイクル原料へ分解される。本手法は、光生成電子でCO₂還元、正孔でプラスチック酸化を同時に進める相補的反応により、従来必要だった犠牲剤を不要化。高圧ねじり加工で合成した多成分触媒BaTiNbTaZnO₉の歪んだ原子構造が、可視光吸収、電荷分離、CO₂吸着を協調的に実現する。気候変動とプラスチック汚染を一括で解決し、循環型・カーボンニュートラル社会に資するスケーラブル技術として期待される。

廃棄物から資源へ:CO₂とプラスチックを太陽光で同時に有用化学品に変換する単一触媒を開発
図1. (a) 光照射下におけるCO₂とPETプラスチックの同時光触媒変換の概念図。(b) 本研究で使用した光反応器の模式図。(c) 水酸ラジカルを介したCO₂還元とPET酸化のカップリングを示す提案反応経路。

<関連情報>

汚染物質から製品へ: CO2とプラスチック廃棄物の同時変換のためのカスタマイズされた多成分光触媒 Pollutants to Products: A Tailored Multicomponent Photocatalyst for Simultaneous CO2 and Plastic Waste Conversion

Thanh Tam Nguyen, Junji Nakamura, Kaveh Edalati
Smell  Published: 28 January 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/smll.202513379

ABSTRACT

Global CO2 emissions and plastic pollutants are two of the most urgent environmental challenges. Here, we report a unified photocatalytic strategy that simultaneously converts CO2 and polyethylene terephthalate (PET) waste into value-added products under light irradiation. CO2 is selectively reduced to CO with over 95% selectivity, while PET is transformed to methane, terephthalate, ethylene glycol, glycolate, and acetate. This dual process is enabled by a distorted high-entropy oxide (BaTiNbTaZnO9), containing electron-accepting d0 cations (Ba, Ti, Nb, and Ta), electron-donating d10 cations (Zn), and Lewis-basic Ba sites for CO2 adsorption, whose distorted atomic environment was confirmed by synchrotron X-ray adsorption spectroscopy. The cooperative use of CO2 and plastic as complementary redox partners eliminates sacrificial agents and enhances redox efficiency compared with conventional CO2 conversion. Beyond mitigating two persistent pollutants, this solar-driven approach also suggests a pathway for microplastic degradation, establishing a scalable concept for integrated waste-to-fuel technologies.

0500化学一般
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました