随着全球瞄准脱碳社会，备受期待的技术之一是从空气中捕集和分离二氧化碳（CO2）的直接空气捕集技术（DAC）。东京都立大学开发出了可以回收空气中的二氧化碳，而且吸收效率最大能达到目前二氧化碳捕集物质10倍的方法。如果实用并推广普及，那么到2050年人类排放的二氧化碳大部分都有望回收。
回收二氧化碳后的材料（左），回收的二氧化碳析出后，材料重新变成透明液体（右）（图片由东京都立大学山添教授提供）
“这个方法确实是一个偶然的产物”。东京都立大学的山添诚司教授发现某种物质能有效吸收二氧化碳，但这种物质本身并不是首次发现的。
处理工厂的废气时主要使用具有二氧化碳吸收特性的物质胺。山添教授所确定的物质与胺的结构略有不同，而且是广为人知的。
发现这种物质具有优异的二氧化碳吸收能力是在研究室的学生偶然间做其他研究的实验时发现的。二氧化碳通过该物质时，会形成白色固体并沉淀。
这本身就是一种罕见的现象，在调查二氧化碳的浓度时发现，它能以普通胺5～10倍的速度吸收二氧化碳。山添教授说：“这种物质以前就广为人知，但它的吸收能力可能还没有被研究过。”
二氧化碳在空气中的浓度约为0.04%。 为了实现脱碳社会，不仅要控制工厂等排放的高浓度二氧化碳，还要回收空气中的低浓度二氧化碳，也就是说，关键在于直接空气捕集技术（DAC）。
DAC有利用胺等物质吸附的方法、利用离子交换膜分离的方法，以及将二氧化碳变成干冰进行分离的方法等。但这些方法都无法高效回收低浓度的二氧化碳。而此次确定的新物质可以解决这个课题，用于DAC法比较有前景。
普通的胺与二氧化碳以2比1的比例结合，而新物质以1比1的比例结合。这种特性是实现高回收效率的原因。另外，通过改变溶解新物质的溶剂的量等，效率最高可以提高10倍。
新物质每500g的价格超过5000日元，为普通胺的2倍以上。但吸收能力可达普通胺的10倍，“在吸收一定量的二氧化碳时的成本比较中是占优的”（山添教授）。如果新物质的流通增加，价格下降，还会更具有竞争优势。而且据山添教授介绍，使用过的物质几乎可以100％再利用。
实用化课题是用于溶解新物质的溶剂。溶剂在使用过程中会蒸发变少。目前正研究选择不容易蒸发的溶剂，或者构建对蒸发的部分进行冷却并再利用的系统等。
新方法于2020年申请了专利。目前化学和能源等相关领域的多家企业已经表现出兴趣。今后将与这些企业合作，在5～10年后建设实证工厂，到2030年代实现实用化，2050年之前广泛普及。
为CCS的推进做贡献
将二氧化碳封存到地下的CCS（二氧化碳捕集与封存）技术也备受关注。该技术将回收的二氧化碳吸附到固体上，然后埋入地下深处。日本在北海道苫小牧市已经建立了大规模实证项目。澳大利亚非营利法人全球碳捕集与封存研究院的数据显示，截至2020年11月，包括处于开发阶段的设施在内，全球已经有65座商用CCS设施。
| DAC和CCS的研究动向及前景 | |
| 1930年代 | 英国能源相关企业试制二氧化碳分离回收系统 |
| 1996年 | 挪威能源相关企业开始在北海进行CCS |
| 2003年 | 日本地球环境产业技术研究机构开始在新潟县长冈市实施封存一万吨二氧化碳的验证实验 |
| 2016年 | 日本CCS调查公司开始在北海道苫小牧市实施封存30万吨二氧化碳的验证实验 |
| 2020年 | 东京都立大学的山添教授开发出有效回收和分离空气中的二氧化碳的系统 |
| 2030年代 | 确立DAC技术，在各地建设实证工厂 |
| 2050年前后 | 全球产生的二氧化碳几乎都可以回收 |
目前二氧化碳回收厂的选址仅限于工厂等排放高浓度二氧化碳的场所等。需要将回收的二氧化碳运输到封存地，会产生运输成本等。如果能确立DAC技术，就可以在封存地附近建设回收厂，有望削减成本。
2015年通过的气候变化对策国际框架《巴黎协定》的目标是，将全球气温与工业革命前相比的升幅控制在2度以内，尽可能控制在1.5度以内。
国际能源署（IEA）的数据显示，要想控制在1.5度以内，2050年之前需要将回收的二氧化碳量增至目前的近200倍。在与DAC相结合的同时推进CCS，被认为是最接近《巴黎协定》目标的有效方法。
日文：三隅勇气、《日经产业新闻》，2021/07/30
中文：JST客观日本编辑部
