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気候変動は、世界的な優先課題として取り組むべき深刻な問題です。世界各国は、地球温暖化と気候変動の影響を軽減するための政策を策定しています。例えば、欧州連合は、2050年までに気候中立を達成するための包括的なガイドラインを提案しています。同様に、欧州グリーンディールも温室効果ガス排出量の削減を最優先事項としています。
排出された二酸化炭素（CO2）を回収し、化学的に有用な商業製品に変換することは、地球温暖化を抑制し、その影響を緩和する一つの方法です。科学者たちは現在、二酸化炭素の貯蔵と処理を低コストで拡大する有望な方法として、二酸化炭素回収・利用（CCU）技術を研究しています。
しかしながら、世界のCCU（二酸化炭素回収・利用）研究は、主に約20種類の変換化合物に限定されている。二酸化炭素排出源の多様性を考慮すると、より幅広い化合物の利用可能性が不可欠であり、そのためには低濃度でも二酸化炭素を変換できるプロセスに関するより詳細な研究が必要となるだろう。
韓国の中央大学の研究チームは、廃棄物や豊富な天然資源を原料として利用するCCU（二酸化炭素回収・利用）プロセスについて、経済的に実現可能であることを確認するための研究を行っている。
ソンホ・ユン教授とチョルジン・リー准教授が率いる研究チームは最近、工業用二酸化炭素と、カルシウムとマグネシウムを豊富に含む一般的な堆積岩であるドロマイトを用いて、ギ酸カルシウムと酸化マグネシウムという2つの商業的に有望な製品を製造することについて論じた研究を発表した。
「二酸化炭素を利用して、気候変動の影響を緩和しつつ経済的利益を生み出すことができる価値ある製品を生産することへの関心が高まっています。二酸化炭素水素化反応と陽イオン交換反応を組み合わせることで、金属酸化物の同時精製と、価値あるギ酸塩の生産プロセスを実現する方法を開発しました」と、尹教授は述べています。
研究者らは、今回の研究で触媒（Ru/bpyTN-30-CTF）を用いて二酸化炭素に水素を付加し、ギ酸カルシウムと酸化マグネシウムという2つの高付加価値製品を生成した。ギ酸カルシウムは、セメント添加剤、融雪剤、動物飼料添加剤として用いられるほか、皮革のなめしにも利用されている。
一方、酸化マグネシウムは建設業界や製薬業界で広く利用されている。この製造プロセスは実現可能であるだけでなく、室温でわずか5分で製品を製造できるほど非常に高速である。さらに、研究者らは、このプロセスによって従来のギ酸カルシウム製造方法と比較して地球温暖化係数を20%削減できると推定している。
研究チームは、環境への影響と経済的実現可能性を調査することで、この方法が既存の生産方法に取って代わることができるかどうかも評価している。「今回の結果に基づくと、私たちの方法は二酸化炭素変換における環境に優しい代替手段であり、従来の方法に取って代わり、産業における二酸化炭素排出量の削減に貢献できると言えるでしょう」と、尹教授は説明した。
二酸化炭素を有用な製品に変換する技術は有望に聞こえるものの、これらのプロセスを大規模に展開するのは必ずしも容易ではない。ほとんどのCCU技術は、主流の商業プロセスと比較して経済的実現可能性が低いため、まだ商業化されていない。「環境的にも経済的にも実現可能なものにするには、CCUプロセスを廃棄物リサイクルと組み合わせる必要がある。これは将来的にネットゼロ排出目標の達成に役立つだろう」とリー博士は結論付けた。
詳細情報：Hayoung Yoon 他、「CO2 を用いたドロマイト中のマグネシウムおよびカルシウムイオンの動態を利用した有用な付加価値製品への変換」、Journal of Chemical Engineering (2023)。DOI: 10.1016/j.cej.2023.143684
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