千葉大学大学院融合理工学府の研究グループは、CO2またはCOから、光触媒を用いてパラフィンやエチレン、プロピレンなどを選択的に生成することに成功したと発表しました。本技術は、カーボンニュートラルサイクルの実現に向けた新たな可能性を示すものとして注目されています。
同研究グループは、コバルト（Co）と酸化ジルコニウム（ZrO2）を組み合わせた光触媒（Co-ZrO2光触媒）を用いて紫外可視光を照射することにより、CO2からメタン、エタン、プロパンといったパラフィン（C1~3パラフィン）を生成できることを確認しました。
また、一酸化炭素（CO）からはエチレン、プロピレンといったオレフィン（C2,3オレフィン）を選択して生成できることが明らかになりました。Ag–ZrO2光触媒を利用してCO2をCOに選択還元することについてはすでに報告しており、他の光触媒でもCOの選択生成は容易です。そのため、CO2から、用途に応じて選択的にC1~3パラフィンやエチレン、プロピレンを得ることが可能となります。
C1～3パラフィンは新たなカーボンニュートラル燃料として期待され、エチレンやプロピレンは高付加価値な化学原料として利用可能です。本技術が実用化されれば、CO2を原料として燃料や化学原料を生産することが可能となり、カーボンニュートラルな循環型社会の実現に大きく貢献することが期待されます。
CO2からの生成物の価格は、COやメタン（CH4）が1キログラムあたり0.06から0.18米ドルで、C2,3の炭化水素が1キログラムあたり0.9から8米ドルです。還元には自然エネルギーを利用でき、光触媒、還元反応装置にかかるコストが生成物の価格を下回ることが見込まれています。研究グループは、水中でのCO2からのメタノール、エタノール、酢酸の光選択合成などを含めて、実用化に向けた研究開発を進めていく方針です。
なお、本研究は科学研究費助成事業の支援を受けて行われ、研究成果はドイツ化学会が発行する学術誌「Angewandte Chemie International Edition」に2024年9月に掲載されました。持続可能な社会の実現に向けた重要な一歩として、今後の展開が注目されます。
