人类排放的环境污染物质不仅仅是二氧化碳（CO2）。制造肥料和纤维的化工品等使用的氮以氮氧化物（NOx）和硝酸等形式进入环境后，会引起空气和水质污染。日前，记者就氮的相关课题和前景，采访了在日本政府的大规模研究开发制度 “登月型研发项目（Moonshot）” 下主导推进氮循环利用研究的日本产业技术综合研究所（以下简称“产综研”）纳米粒子功能设计团队的组长川本彻。
川本彻：1992年毕业于大阪大学基础工学部，1997年在该校研究生院取得博士学位，进入工业技术院电子技术综合研究所（现在的产综研）工作。曾任主任研究员等，2015年起任现职。
问：氮会引起哪些环境问题？
答：“氮存在于氨基酸等物质中，对于人类以及其他生物来说都是不可或缺的元素。它被用于肥料和化工产品的合成。空气中的氮气是稳定的，且无法直接获取的。20世纪初开发了名为哈柏法的氨量产技术，致使氮的利用显著增加。在过去100年里，氮化合物的产量增加了9倍。它作为燃料也备受期待，因此今后产量会进一步增加。预计到2050年将会达到2000年的2倍。”
“然而，工厂的废气中所含的氮氧化物和废水中所含的铵离子等会污染大气和水，引起酸雨、富营养化及硝酸污染等问题。目前，我们已经在进行无害化处理，但并不能百分之百无害，而且还需要消耗大量的能源。”
问：目前全球的趋势是怎样的？
答：“地球临界（Planetary Boundary）概念正在受到关注。按照这个概念，氮的循环已经超过极限。工业化之前的循环模式是，氮通过部分生物从大气中进入陆地和海洋，然后再回到大气中。但自从人类开始人工使用氮，这种循环就失去了平衡。”
“在细颗粒物PM2.5和酸雨等氮排放造成的环境污染比较严重的地区，氮已被视为重要问题，也在积极采取相关措施。欧盟（EU）和中国规定了氮氧化物等的排放上限和减排目标，排放标准也很严格。我们需要开发能满足国际标准的技术。”
研究团队开发的氨吸附剂（图片由产综研提供）
问：您在登月型研发项目中从事什么样的技术开发？
答：“正在开发一种节能方法，以节能方式处理废气和废水中的氮，并将其作为资源进行回收。可利用微生物和催化剂等，将氮氧化物和氮化合物变成氨，这样成本会更低。此前的处理方法需要额外使用氨和电力。”
“生成的氨可利用膜分离法和新的吸附法进行浓缩，变成资源。氨物质中含有氢，容易处理，因此作为氢能的运输和储藏手段也备受期待。正研究将其作为燃料和工业原料进行再利用。”
问：打算如何普及技术？
答：“工厂和污水处理设施等现有的设施也需要对氮进行无害化处理，但是成本比较高。如果能削减这个成本，并将其作为资源回收，在经济上也是可行的。”
【记者视角】维持工业发展的对策很重要
与二氧化碳（CO2）等温室气体一样，氮造成的环境污染也不容忽视。氮是工业领域不可或缺的物质，因此需要采取能在维持工业发展的同时减少环境中的氮排放量的对策。
据产综研的研究团队估算，2010年全球人类活动排放的氮化合物的量达到1.8亿吨。如果不采取任何对策，预计到2050年将增至约2.6亿吨。为了避免对环境产生严重的影响，需要将排放量削减到8000万吨左右。
联合国环境规划署（UNEP）也在着手创建针对氮的全球调整框架。在削减二氧化碳方面，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发挥了重要作用。因此全球氮的管理也将成为一个讨论的问题。
文：北川舞、《日经产业新闻》，2021/11/08
翻译编辑：JST客观日本编辑部
