大気中の炭素からセメント原料を生成する新手法(Carbon Capture Method Mines Cement Ingredients from the Air)

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2025-06-09 ミシガン大学

大気中の炭素からセメント原料を生成する新手法(Carbon Capture Method Mines Cement Ingredients from the Air)
Concept illustration of capturing particulates from the air to use in concrete production. Image credit: Nicole Smith, made with ChatGPT

ミシガン大学などの研究チームは、大気中のCO₂を金属オキサレートに変換し、セメント原料として活用する新技術を開発しました。この電気化学プロセスでは、CO₂が酸化されて生成されたオキサレートイオンが、電極から供給される金属イオンと結合し、固体化します。これにより、CO₂を安定な形で固定しつつ、環境負荷の少ないセメント材料として再利用が可能になります。鉛触媒の使用も極微量に抑制され、安全性も確保されています。将来的には建築材料への応用や脱炭素社会への貢献が期待されています。

<関連情報>

微量金属鉛を用いた非水溶液中におけるCO2の金属シュウ酸塩への選択的電気化学還元反応の研究 Selective Electrochemical Reduction of CO2 to Metal Oxalates in Nonaqueous Solutions Using Trace Metal Pb on Carbon Supports Enhanced by a Tailored Microenvironment

Rowan S. Brower, Brian Wuille Bille, Shawn Chiu, Joseph T. Perryman, Libo Yao, Faridat O. Agboola, Cocoro A. Nagasaka, Yinuo Xie, Richard Gomez-Caballero, Ankita Kumari …
Advanced Energy Materials  Published: 19 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1002/aenm.202501286

Abstract

In this work, the electroreduction of carbon dioxide (CO2) to oxalate is enabled by incorporating trace metallic lead (Pb) on carbon-based supports (CBS) with polymer overlayers. These composite materials serve as an efficient electrocatalytic system for the facile conversion and storage of CO2, a pernicious atmospheric pollutant. Results from controlled potential electrolysis experiments indicate that 1) trace metallic Pb on the ppb scale is active toward the reductive coupling of CO2 to oxalate at comparable Faradaic efficiencies to bulk metallic Pb and 2) polymer encapsulation of this trace metallic Pb leads to promotion of CO2 reduction (CO2R) selectively to metal oxalates over other products such as CO. Importantly, metal oxalates are important alternative cementitious materials and precursors for other materials’ synthesis applications. The solid products undergo rigorous spectroscopic characterization, including 13CO2 labeling experiments, to ensure the metal oxalates are in fact produced from CO2R. These findings serve as a model for leveraging microenvironment effects to enhance activity and selectivity for CO2R using trace-metal catalysts for carbon utilization and storage technologies.

0500化学一般
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