炭素回収を現実的にする安価で拡張可能な材料を開発(Carbon capture could become practical with these scalable, affordable materials)

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2025-04-03 ノースウェスタン大学

ノースウェスタン大学の研究者たちは、大気中の二酸化炭素(CO₂)を直接捕捉する技術において、安価で豊富に存在する材料を用いることで、その実現可能性を拡大しました。彼らは、活性炭、ナノ構造化グラファイト、酸化鉄や酸化アルミニウムのナノ粒子など、多様な材料が湿度変化を利用した「モイスチャースイング」法によるCO₂の捕捉と放出を効果的に行えることを示しました。従来、この手法では高価なイオン交換樹脂が使用されていましたが、研究チームは持続可能で安価な材料を用いることで、コストとエネルギー使用量の両方を削減できることを発見しました。この成果は、航空や農業など、排出源が特定しにくい分野でのCO₂排出削減に寄与する可能性があります

<関連情報>

水分スイング炭素回収のためのプラットフォーム材料 Platform Materials for Moisture-Swing Carbon Capture

Benjamin Shindel,John Hegarty,Juliana Davoglio Estradioto,Michael L. Barsoum,Maggie Yang,Omar K. Farha,and Vinayak P. Dravid,
Environmental Science & Technology  Published: April 3, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.est.4c11308

Abstract

 

炭素回収を現実的にする安価で拡張可能な材料を開発(Carbon capture could become practical with these scalable, affordable materials)

Energy and cost efficiency limit the viability of direct air carbon capture. Developing and testing materials that can improve these efficiencies and fit into the carbon capture, storage, and utilization ecosystem will be essential to advance negative emissions technologies. This study builds on the moisture-swing modality of carbon capture, directly comparing carbon-based and metal oxide nanomaterials based on their humidity-dependent adsorptive properties. The moisture-swing modality allows for the cyclical sequestration of CO2 under dry conditions and release under humid conditions. While previous work has explored individual material systems, generally focusing on the use of ion-exchange resins and comparing across different anion types, this work broadens the toolbox of platform materials available, focusing on materials with potential dual-function uses for carbon conversion and storage. Activated carbon, nanostructured graphite, and iron and aluminum oxide nanoparticles showed particular promise, among the studied materials, while manganese oxide, flake graphite, and carbon nanotube powders underperformed. The effects of surface area and pore distributions─the subject of prior theoretical work─were investigated experimentally, yielding insights into establishing design rules for platform materials for moisture-swing carbon capture and other sorbent materials.

0500化学一般
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