大阪大學的森浩亮副教授等人開發出一種利用導致全球變暖的二氧化碳（CO2）合成作為城市燃氣等主成分甲烷的裝置。其特點是，隻需在一個鎳合金製成的圓筒内倒入氫氧化鈉水溶液，就能保持氣體生產能力等，並無需維護和管理。力爭實現企業和設備的大型化和實用化。
圖1 大阪大學提高了從CO2合成甲烷裝置的耐久性（供圖：大阪大學）
由CO2和氫氣合成甲烷的反應稱為「甲烷化」。由垃圾焚化廠、煉鐵廠和火電廠排放的CO2和利用可再生能源發電的電分解水產生的氫氣為原料，製造出城市風煤氣和天然氣的主要成分甲烷。新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）正在支持企業進行這方面的研究。
甲烷化一般使用鎳觸媒。將CO2和氫氣注入裝滿鎳顆粒的管道或一個鋪滿無數細粒的陶瓷裝置，然後加熱到300～500攝氏度即可合成甲烷。然而，伴隨著持續使用，存在大量細小顆粒會形成團塊，從而使得反應所需的表面積減少，降低合成甲烷能力的問題。
大阪大學的森副教授等人專注於該問題，並開發出了一種新裝置。使用金屬3D列印機，以鎳、鉻、鐵和鉬粉末為原料，通過雷射束照射進行模製。
在形成直徑為23毫米、長為70毫米的圓柱形後，將其附著於鹼性溶液中並通電。圓柱體內側表面的鉻等物質發生電離並消失，隻留下一層作為觸媒的薄薄的鎳。
當CO2和氫氣流入其空心時，就合成了甲烷。加熱到約300攝氏度進行實驗證明，甲烷的純度超過99%，達到了實際使用的水平。
該設備連續運行三天後，CO2轉化為甲烷的能力出現下降。這是因為加熱使鎳層厚度不均，表面積減小。然而，倒入氫氧化鈉溶液沖盡圓筒内側表面時，又出現了新的鎳層，合成甲烷的能力又得到了恢復。
因此，通過定期維護和管理，該新裝置可以保持較高的合成能力。如果得到普及，則可降低甲烷合成的成本。
今後，研究團隊將與企業合作，擴大裝置的規模。如果將其放置在垃圾焚化廠等設施旁邊，則可利用設施排放出的大量的CO2作為原料，現場合成甲烷。這將取代從天然資源中提取的城市燃氣或天然氣，構建去碳社會。
日文：草鹽拓郎、《日經產業新聞》、2023/7/24
中文：JST客觀日本編輯部
