英国ニューカッスル大学の科学者達、CO₂空気回収のための環境エネルギー源による膜分離を開発

発行日：2024年7月21日

原典：Carbon Capture Journal

湿度を利用した膜分離は、いかなるエネルギーの投入もなく、大気中のCO₂を除去することができる。

直接空気回収は、「世界を変えるための7つの化学的分離」の1つとして特定されている。これは、CO₂が気候変動の主な原因であるものの、その希薄な濃度(~0.04%)のため、空気からCO₂を分離することが非常に困難であるためである。

英国ニューカッスル大学工学部（School of Engineering, Newcastle University）王立工学アカデミー新興技術チェア（Royal Academy of Engineering Chair in Emerging Technologies）であり、主任研究者でもあるIan Metcalfe教授は、「希薄分離プロセスは、2つの重要な理由により、行うことが最も困難な分離である。第一に、濃度が低いため、希薄な成分の除去を目的とした化学反応の反応速度論（速度）が非常に遅い。第二に、希薄な成分を濃縮することは多くのエネルギーを必要とする」と説明した。

ニューカッスル大学の研究者達は、（ニュージーランド・ヴィクトリア大学ウェリントン校(Victoria University of Wellington)、英国インペリアル・カレッジ・ロンドン（Imperial College London）、英国オックスフォード大学（Oxford University）、英国ストラスクライド大学（Strathclyde University）、及び英国ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン（UCL）の同僚と共に）、これら2つの課題に新しい膜分離プロセスで取り組もうとしている。空気からCO₂を抽出する原動力として、自然に起こる湿度差を利用することにより、チームはエネルギーに関する課題を克服した。また、反応速度の課題に対しては、水の存在が膜分離を通じてCO₂の輸送を加速させた。

Newcastle scientists develop ambient-energy-driven membrane for CO₂ air capture

Published: 21 July 2024

Source: Carbon Capture Journal

A humidity-driven membrane can remove carbon dioxide from the air without any input of energy.

Direct air capture has been identified as one of the ‘Seven chemical separations to change the world’. This is because although carbon dioxide is the main contributor to climate change, separating carbon dioxide from air is very challenging due to its dilute concentration (~0.04%).

Professor Ian Metcalfe, Royal Academy of Engineering Chair in Emerging Technologies in the School of Engineering, Newcastle University, UK, and lead investigator explained, “Dilute separation processes are the most challenging separations to perform for two key reasons. First, due to the low concentration, the kinetics (speed) of chemical reactions targeting the removal of the dilute component are very slow. Second, concentrating the dilute component requires a lot of energy.”

These are the two challenges that the Newcastle researchers (with colleagues at the Victoria University of Wellington, New Zealand, Imperial College London, UK, Oxford University, UK, Strathclyde University, UK and UCL, UK) set out to address with their new membrane process. By using naturally occurring humidity differences as a driving force for pumping carbon dioxide out of air, the team overcame the energy challenge. The presence of water also accelerated the transport of carbon dioxide through the membrane, tackling the kinetic challenge.