空気から直接 CO2 を吸収する荷電炭の「スポンジ」 (Electrified charcoal ‘sponge’ can soak up CO2 directly from the air )

ad

2024-06-05 英国・ケンブリッジ大学

空気から直接 CO2 を吸収する荷電炭の「スポンジ」 (Electrified charcoal ‘sponge’ can soak up CO2 directly from the air )

・ ケンブリッジ大学が、活性炭を利用して大気中の CO2 を直接捕獲する吸着材料を開発。
・ スポンジ状の材料を利用して大気中から CO2 を除去する直接空気回収(DAC)は CO2 回収方法の 1 つ.だが、現行の技術は高コストで高温度と天然ガスの使用を必要とし、安定性に欠けている。
・ 新吸着材料は、活性炭の微細な孔に充填した水酸化物イオンが CO2 との可逆的な結合を形成することで CO2 を吸収する。また、極めて低い温度で CO2 を放出できるため、現行の CO2 捕獲方法よりも高いエネルギー効率が期待できる。
・ 活性炭は家庭用の浄水器等で一般的に使用されている低コスト材料で、通常は大気から捕獲した CO2を吸収・保持できないが、活性炭に充填した水酸化物イオンの働きを利用することでそれを可能にした。
・ 電池の充電に類似したプロセスにより、活性炭が電極のような働きでその微細な孔に水酸化物イオンを充填する。このプロセスの終了後、活性炭を取り外して洗浄・乾燥する。
・ イオンを充填した活性炭の試験では、水酸化物の結合メカニズムの効果により CO2 を空気から直接回収することに成功し、現行材料に匹敵する CO2 吸着容量を達成。高温度を使用せずに CO2 を吸着し、活性炭を再生できる。
・ 活性炭からの CO2 回収・精製・貯蔵には、活性炭を加熱して水酸化物-CO2 結合のプロセスをリバースする。現行の DAC 材料では CO2 の回収時に天然ガスを使用して 900℃まで加熱する必要があるが、活性炭の加熱温度は再生可能電力の使用でも達成可能な 90~100℃。抵抗加熱による内側から外側への加熱のため、プロセスが速く、エネルギー消費量が少ない。
・ 活性炭の細孔とそこに充填されるイオンの微調整で様々な分子を捕獲できるため、CO2 吸着以外の分野でも活用できる可能性がある。今後の課題は高湿度下での CO2 吸着容量の向上。本技術について特許を出願し、Cambridge Enterprise を通じて商業化の準備が進められている。
・ 本研究は、リバーヒューム財団、王立協会、英国研究技術革新機構(UKRI) 英国・工学・物理科学研究評議会(EPSRC)およびケンブリッジ大学の Centre for Climate Repair が支援した。
URL: https://www.cam.ac.uk/research/news/electrified-charcoal-sponge-can-soak-up-co2-
directly-from-the-air

<NEDO海外技術情報より>

関連情報

Nature 掲載論文(フルテキスト)
Capturing carbon dioxide from air with charged-sorbents
URL: https://www.nature.com/articles/s41586-024-07449-2

Abstract

Emissions reduction and greenhouse gas removal from the atmosphere are both necessary to achieve net-zero emissions and limit climate change1. There is thus a need for improved sorbents for the capture of carbon dioxide from the atmosphere, a process known as direct air capture. In particular, low-cost materials that can be regenerated at low temperatures would overcome the limitations of current technologies. In this work, we introduce a new class of designer sorbent materials known as ‘charged-sorbents’. These materials are prepared through a battery-like charging process that accumulates ions in the pores of low-cost activated carbons, with the inserted ions then serving as sites for carbon dioxide adsorption. We use our charging process to accumulate reactive hydroxide ions in the pores of a carbon electrode, and find that the resulting sorbent material can rapidly capture carbon dioxide from ambient air by means of (bi)carbonate formation. Unlike traditional bulk carbonates, charged-sorbent regeneration can be achieved at low temperatures (90–100 °C) and the sorbent’s conductive nature permits direct Joule heating regeneration2,3 using renewable electricity. Given their highly tailorable pore environments and low cost, we anticipate that charged-sorbents will find numerous potential applications in chemical separations, catalysis and beyond.

0505化学装置及び設備
ad
ad
ad
タイトルとURLをコピーしました