温暖化ガスCO2からメタノール―反応効率化で再資源化も：筑波大学ほか
(2022年７月1日発表)
筑波大学と九州大学、大阪大学は7月1日、地球温暖化ガスである二酸化炭素（CO2）を再利用可能なメタノールに効率よく変換するための手掛かりを得たと発表した。既存の銅系触媒を用いる反応が触媒表面でどのように進むのかという反応メカニズムの概略を明らかにすることに成功、CO2からのメタノール合成反応の低温化によって変換効率をより高める手法の開発に道をひらいた。
2022年現在、世界のCO2排出量は350億tにのぼり、世界の人口一人当たりに換算すると毎日10kg以上も排出。急速な地球温暖化を招いているとして、世界的にその排出削減が急務となっている。一方、そのCO2から有用な有機物を合成して再資源化する試みも進んでおり、実用化のための変換効率向上が課題となっている。
そこで研究チームは、CO2に水素を反応させる水素化によってメタノールを合成する反応がどのように進むのか、変換効率を向上させるために欠かせない理論的な解明を試みた。実験では、この反応で広く使われるCu（111）という銅系のモデル触媒を使用。触媒を-73℃以下に冷却し、どのようにCO2の水素化が進んでメタノールが合成されるのかを詳しく解析した。
その結果、反応が進む際に越えなければならないエネルギーの山の高さ「活性化エネルギー」を決めることができた。さらに、この数値を物理学の基本原理である量子力学に基づいて理論計算した結果と比較したところ、よく一致することが分かった。これらの結果から、研究チームはCO2の水素化によるメタノール合成の反応がどのように進むのかといった道筋が明らかになったとみている。
研究チームは今後、今回の成果をもとに、さらに反応を加速する触媒や反応システムを構築し、「CO2の水素化によるメタノール合成を低温化し、転換効率を高めることを目指す」と話している。
