空気および産業プラントからの CO2 をリサイクルするために、高価なガス分離は必要ない可能性がある

ミシガン大学の研究者らによると、二酸化炭素排出量を取得し、バイオ燃料や医薬品などの有用な製品に変換するプロセスにおけるコストのかかるステップは必要ない可能性があるという。

地球の大気中の二酸化炭素は気候変動の主な要因であり、化石燃料の燃焼はすべての CO2 排出量の 90% を占めています。4月に導入されたEPAの新たな規制は、化石燃料工場に対し、2039年までに温室効果ガス排出量を90％削減することを求めている。

多くの研究者は、衣料品、香水、ジェット燃料、コンクリート、プラスチックなど、私たちが日常的に依存している多くの製品を製造するために炭素が必要な場合、その二酸化炭素を貯蔵するのは無駄になると主張しています。しかし、CO2 をリサイクルするには通常、CO2 を他のガスから分離する必要があり、このプロセスには法外な価格がかかる場合があります。

現在、バクテリアのコーティングで強化された新しい種類の電極は、そのステップを省略できるようになりました。従来の金属電極は空気や排ガスの硫黄、酸素、その他の成分と反応しますが、バクテリアはそれらに対してあまり敏感ではないようです。

「これらの電極上の微生物、つまり生体触媒は、金属触媒を使用する電極と比較すると、より低い濃度のCO2を使用でき、不純物の処理という点でより堅牢であるように見えます」と同氏は述べた。 ジョシュア・ジャック, U-M 土木環境工学助教授、Environment Science Nano の表紙を飾った論文の筆頭著者。

「金属を使用したプラットフォームは不純物の影響を非常に受けやすいようで、動作するにはより高い CO2 濃度が必要になることがよくあります。したがって、発電所の排出物から直接 CO2 を除去したい場合、生物触媒を使用すれば、そのガスを最小限に浄化するだけでそれができるかもしれません。」

CO2 は最も安定した分子の 1 つであるため、酸素から炭素を分離するには、電気の形で供給される多量のエネルギーが必要です。たとえば、金属電極は酸素原子の 1 つを取り除き、一酸化炭素を生成します。これは、有用な化学物質を製造するためのさらなる反応に供給される可能性があります。しかし、他の分子もそれらの電子と反応する可能性があります。

対照的に、微生物はさらに標的を絞ることができます。これらは酸素を除去するために協力するだけでなく、電極によって提供される電子の助けを借りて、炭素をより複雑な分子に構築し始めます。

生体触媒を使用してガス分離ステップを省略することによる潜在的なコスト削減を評価するために、ジャックのチームは以前の研究のデータを分析し、CO2 を含むさまざまな排ガスを変換する効率を確立しました。次に、そのデータを使用して、さまざまな CO2 由来製品の二酸化炭素排出量と生産コストを評価しました。その結果、ガスを分離せずに、濃縮された CO2 源を使用して太陽電池などの再生可能電力を使用すると、二酸化炭素排出量が最も低くなり、最もコスト競争力の高い製品が得られることがわかりました。

しかし、この理想的なシナリオは、バイオエタノール工場での発酵など、特にクリーンで濃縮された CO2 源でのみ可能です。化石燃料の燃焼操作で煙道ガスから CO2 を分離するには、CO2 1 トンあたり 40 ～ 100 ドルの費用がかかる場合があります。また、通常の空気などの非常に希薄な供給源の場合、コストは 1 トンあたり 300 ドルから 1,000 ドルに達する可能性があります。

分析の結果、廃ガスまたは空気を直接使用することで、希薄な発生源から CO2 をリサイクルすることが経済的に実行可能になる可能性があることがわかりました。

「私たちの希望は、CO2変換技術の拡張性を加速して気候変動を緩和し、炭素循環性を改善することです」とジャック氏は語った。「私たちはエネルギー、さらには化学産業さえも、より短期間で急速に脱炭素化したいと考えています。」

ソース： ミシガン州のニュース