日本產業技術綜合研究所（簡稱：產綜研）與荷蘭代爾夫特理工大學共同開發出了有助於將二氧化碳轉化成資源的新觸媒。從大氣中或火力電廠等回收的二氧化碳無需濃縮即可轉化成作爲液體燃料和化學品原料一氧化碳，並且不使用鉑等昂貴的金屬。這個成果有望削減二氧化碳的回收成本。今後將對其耐久性等進行詳細調查以供實際應用。
火力電廠和工廠排放的二氧化碳的濃度一般低於20％，要想轉化成一氧化碳，需要將濃度濃縮至近100％。一般利用專用溶液吸收二氧化碳後再加熱分離。這種分離和濃縮會增加時間和成本。
此次開發的是在氧化鋁（Al 2 O 3）顆粒表面分散氧化鈉形成的觸媒，即使二氧化碳的濃度低於20％也無需濃縮，可以直接轉化成一氧化碳。在與大氣中的二氧化碳濃度（0.04％）基本相同的低濃度下也能發生反應。此外還有一個優點是，可以將通常需要700℃左右的反應溫度降至500℃以下。
開發出了有助於二氧化碳資源化的新觸媒（供圖：產綜研）
使用新開發的觸媒無需濃縮二氧化碳即可將其轉化爲一氧化碳（供圖：產綜研）
新開發的觸媒與二氧化碳的反應分爲吸收和轉化兩個階段進行。首先，使二氧化碳透過裝有觸媒的反應容器時，它與氧化鈉發生反應生成碳酸鈉。接下來當供應氫氣時，二氧化碳在觸媒表面被轉化爲一氧化碳。然後從觸媒中釋放一氧化碳。
研究團隊使用濃度與大氣相同（0.04％）的二氧化碳，在500℃的反應溫度下調查了觸媒的性能。使二氧化碳透過裝有60克觸媒的反應容器後供應氫氣，發現最高可獲得濃度超過20％的一氧化碳。幾乎沒有檢測到未發生反應的二氧化碳，證明二氧化碳吸收和一氧化碳轉化的效率非常高。
爲調查火力電廠和工廠等的廢氣是否也可以使用該觸媒，研究團隊還將二氧化碳濃度增加至5％進行了分析。使用1克觸媒在450℃的溫度下進行反應時間，觸媒吸收的二氧化碳中有90％被轉化爲一氧化碳。重複使用50次後，吸收和轉化效率也幾乎沒有下降。
透過連接吸收容器和轉化容器並在裝置内部循環使用觸媒，可以連續發生反應。研究團隊認爲，透過改變循環流量等，還可以將一氧化碳與氫氣的混合比調整爲適合液體燃料和化學品合成的條件。產綜研的倉本浩司組長表示：「爲建設工廠，今後將研究反應容器的規格等」。
火力電廠和工廠的廢氣中含有硫磺等雜質，大氣中也含有氧氣和水分等。今後將利用廢氣的實際成分進行測試並長時間運轉，以詳細調查觸媒的耐久性。計劃尋找合作企業共同推進實用化。
日文：遠藤智之，《日經產業新聞》，2022/6/27
中文：JST客觀日本編輯部
