日本的產業技術綜合研究所化學製程研究部門的河野雄樹主任研究員、金久保光央主任研究員、牧野貴至研究組長等組成的研究團隊，與大賽璐（Daicel Corporation）公司共同開發了一種能夠選擇性分離回收大氣中希薄CO2的薄膜。
爲實施碳的回收利用，使用離子液體分離膜分離回收大氣中CO2的概念圖（供圖：產綜研）
爲了實施「2050年碳中和」，分離回收排放到大氣中的CO2，並將回收的CO2作爲各種碳化合物原料的碳資源循環再利用技術受到關注。近年來，以歐美爲中心進行了化學吸收法及化學吸附法的技術驗證，但其缺點是透過分離材料吸收或吸附CO2來進行回收，需要消耗大量的熱能。
研究團隊關注到了理論上不需要熱能的CO2分離技術，即膜分離法。利用產生化學反應的膜材料進行CO2分離回收，必須讓薄膜迅速吸收CO2並脫離。爲此，研究團隊混合了兩種不同作用的離子液體來加速吸收和脫離。研究團隊開發出了與CO2發生化學反應的離子液體、化學反應生成的化合物與溶劑化離子液體的混合物（混合離子液體）。透過將這種混合離子液體浸透在多孔質材料中，製成了離子液體膜。膜的上游側供給CO2和N2混合的模式氣體（CO2濃度爲0.04%），向下游側供給He作爲驅氣。
在使用與大氣中CO2同等程度的0.04%濃度CO2試驗中，CO2/N2分離率達到了現有薄膜材料的約200倍。此外，透過開發最適化陰離子分子結構的離子液體，研究團隊還成功開發出了CO2/N2分離率超1萬倍的離子液體膜，最終可以分離約70%的CO2。這是DAC（用於減量CO2的分離回收技術）用分離膜材料中的最高性能等級，其CO2/N2分離率相當於同等CO2透過係數的現有高分子膜的約500倍。
牧野研究組長表示 「今後將會致力於使用了混合離子液體膜的DAC技術的實用化，推進離子液體膜製造技術及模組化技術開發。另外，爲了實施碳中和，不僅需要從大氣，還需要從各種CO2排放源分離回收CO2。混合離子液體膜概念不限於大氣中CO2的分離回收。希望今後能將此技術隊形變換成以多種CO2排放源爲物件的分離膜」。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：ACS Omega
論文：Ionic liquid Mixtures for Direct Air Capture: High CO2 Permeation Driven by Superior CO2 Absorption with Lower Absolute Enthalpy
DOI：doi.org/10.1021/acsomega.2c04756
