人類排放的環境污染物質不僅僅是二氧化碳（CO2）。製造肥料和纖維的化工品等使用的氮以氮氧化物（NOx）和硝酸等形式進入環境後，會引起空氣和水質污染。日前，記者就氮的相關課題和前景，採訪了在日本政府的大規模研究開發制度 「登月型研發專案（Moonshot）」 下主導推進氮循環利用研究的日本產業技術綜合研究所（以下簡稱「產綜研」）奈米粒子功能設計團隊的組長川本徹。
川本徹：1992年畢業於大阪大學基礎工學部，1997年在該校研究生院取得博士學位，進入工業技術院電子學綜合研究所（現在的產綜研）工作。曾任主任研究員等，2015年起任現職。
問：氮會引起哪些環境問題？
答：「氮存在於氨基酸等物質中，對於人類以及其他生物來說都是不可或缺的元素。它被用於肥料和化工產品的合成。空氣中的氮氣是穩定的，且無法直接獲取的。20世紀初開發了名爲哈柏法的氨量產技術，致使氮的利用顯著增加。在過去100年裏，氮化合物的產量增加了9倍。它作爲燃料也備受期待，因此今後產量會進一步增加。預計到2050年將會達到2000年的2倍。」
「然而，工廠的廢氣中所含的氮氧化物和廢水中所含的銨離子等會污染大氣和水，引起酸性降水、優養及硝酸污染等問題。目前，我們已經在進行無害化處理，但並不能百分之百無害，而且還需要消耗大量的能源。」
問：目前全球的趨勢是怎樣的？
答：「地球臨界（Planetary Boundary）概念正在受到關注。按照這個概念，氮的循環已經超過極限。工業化之前的循環模式是，氮透過部分生物從大氣中進入陸地和海洋，然後再回到大氣中。但自從人類開始人工使用氮，這種循環就失去了平衡。」
「在細粒狀物PM2.5和酸性降水等氮排放造成的環境污染比較嚴重的地區，氮已被視爲重要問題，也在積極採取相關措施。歐洲共同體（EU）和中國規定了氮氧化物等的排放上限和減排目標，排放標準也很嚴格。我們需要開發能滿足國際標準的技術。」
研究團隊開發的氨吸附劑（圖片由產綜研提供）
問：您在登月型研發專案中從事什麼樣的技術開發？
答：「正在開發一種節能方法，以節能方式處理廢氣和廢水中的氮，並將其作爲資源進行回收。可利用微生物和觸媒等，將氮氧化物和氮化合物變成氨，這樣成本會更低。此前的處理方法需要額外使用氨和電力。」
「生成的氨可利用膜分離法和新的吸附法進行濃縮，變成資源。氨物質中含有氫，容易處理，因此作爲氫能的運輸和貯藏手段也備受期待。正研究將其作爲燃料和工業原料進行再利用。」
問：打算如何普及技術？
答：「工廠和污水處理設施等現有的設施也需要對氮進行無害化處理，但是成本比較高。如果能削減這個成本，並將其作爲資源回收，在經濟上也是可行的。」
【記者視角】維持工業隊形變換的對策很重要
與二氧化碳（CO2）等溫室氣體一樣，氮造成的環境污染也不容忽視。氮是工業領域不可或缺的物質，因此需要採取能在維持工業隊形變換的同時減量環境中的氮排放量的對策。
據產綜研的研究團隊估算，2010年全球人類活動排放的氮化合物的量達到1.8億噸。如果不採取任何對策，預計到2050年將增至約2.6億噸。爲了避免對環境產生嚴重的影響，需要將排放量削減到8000萬噸左右。
聯合國環境規劃署（UNEP）也在着手建立針對氮的全球調整框架。在削減二氧化碳方面，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發揮了重要作用。因此全球氮的管理也將成爲一個討論的問題。
文：北川舞、《日經產業新聞》，2021/11/08
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
