日本的产业技术综合研究所化学制程研究部门的河野雄树主任研究员、金久保光央主任研究员、牧野贵至研究组长等组成的研究团队，与大赛璐（Daicel Corporation）公司共同开发了一种能够选择性分离回收大气中希薄CO2的薄膜。
为实现碳的回收利用，使用离子液体分离膜分离回收大气中CO2的概念图（供图：产综研）
为了实现“2050年碳中和”，分离回收排放到大气中的CO2，并将回收的CO2作为各种碳化合物原料的碳资源循环再利用技术受到关注。近年来，以欧美为中心进行了化学吸收法及化学吸附法的技术验证，但其缺点是通过分离材料吸收或吸附CO2来进行回收，需要消耗大量的热能。
研究团队关注到了理论上不需要热能的CO2分离技术，即膜分离法。利用产生化学反应的膜材料进行CO2分离回收，必须让薄膜迅速吸收CO2并脱离。为此，研究团队混合了两种不同作用的离子液体来加速吸收和脱离。研究团队开发出了与CO2发生化学反应的离子液体、化学反应生成的化合物与溶剂化离子液体的混合物（混合离子液体）。通过将这种混合离子液体浸渍在多孔质材料中，制成了离子液体膜。膜的上游侧供给CO2和N2混合的模型气体（CO2浓度为0.04%），向下游侧供给He作为扫气。
在使用与大气中CO2同等程度的0.04%浓度CO2试验中，CO2/N2分离率达到了现有薄膜材料的约200倍。此外，通过开发优化阴离子分子结构的离子液体，研究团队还成功开发出了CO2/N2分离率超1万倍的离子液体膜，最终可以分离约70%的CO2。这是DAC（用于减少CO2的分离回收技术）用分离膜材料中的最高性能等级，其CO2/N2分离率相当于同等CO2透过系数的现有高分子膜的约500倍。
牧野研究组长表示 “今后将会致力于使用了混合离子液体膜的DAC技术的实用化，推进离子液体膜制造技术及模块化技术开发。另外，为了实现碳中和，不仅需要从大气，还需要从各种CO2排放源分离回收CO2。混合离子液体膜概念不限于大气中CO2的分离回收。希望今后能将此技术发展成以多种CO2排放源为对象的分离膜”。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：ACS Omega
论文：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
