大阪大学的森浩亮副教授等人开发出一种利用导致全球变暖的二氧化碳（CO2）合成作为城市燃气等主成分甲烷的装置。其特点是，只需在一个镍合金制成的圆筒内倒入氢氧化钠水溶液，就能保持气体生产能力等，并无需维护和管理。力争实现企业和设备的大型化和实用化。
图1 大阪大学提高了从CO2合成甲烷装置的耐久性（供图：大阪大学）
由CO2和氢气合成甲烷的反应称为“甲烷化”。由垃圾焚烧厂、炼铁厂和火电厂排放的CO2和利用可再生能源发电的电分解水产生的氢气为原料，制造出城市煤气和天然气的主要成分甲烷。新能源产业技术综合开发机构（NEDO）正在支持企业进行这方面的研究。
甲烷化一般使用镍催化剂。将CO2和氢气注入装满镍颗粒的管道或一个铺满无数细颗粒的陶瓷装置，然后加热到300～500摄氏度即可合成甲烷。然而，伴随着持续使用，存在大量细小颗粒会形成团块，从而使得反应所需的表面积减少，降低合成甲烷能力的问题。
大阪大学的森副教授等人专注于该问题，并开发出了一种新装置。使用金属3D打印机，以镍、铬、铁和钼粉末为原料，通过激光束照射进行成型。
在形成直径为23毫米、长为70毫米的圆柱形后，将其附着于碱性溶液中并通电。圆柱体内侧表面的铬等物质发生电离并消失，只留下一层作为催化剂的薄薄的镍。
当CO2和氢气流入其空心时，就合成了甲烷。加热到约300摄氏度进行实验证明，甲烷的纯度超过99%，达到了实际使用的水平。
该设备连续运行三天后，CO2转化为甲烷的能力出现下降。这是因为加热使镍层厚度不均，表面积减小。然而，倒入氢氧化钠溶液冲洗圆筒内侧表面时，又出现了新的镍层，合成甲烷的能力又得到了恢复。
因此，通过定期维护和管理，该新装置可以保持较高的合成能力。如果得到普及，则可降低甲烷合成的成本。
今后，研究团队将与企业合作，扩大装置的规模。如果将其放置在垃圾焚烧厂等设施旁边，则可利用设施排放出的大量的CO2作为原料，现场合成甲烷。这将取代从自然资源中提取的城市燃气或天然气，构建脱碳社会。
日文：草盐拓郎、《日经产业新闻》、2023/7/24
中文：JST客观日本编辑部
